DE2112797C3 - Verbrennungsofen für feste Abfälle mit einem Ofenschacht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsofen für feste Abfälle mit einem Ofenschacht, dem Verbrennungsluft zugeführt wird und der von oben über eine Eingabevorrichtung mit den Abfällen beschickbar ist, wobei die Verbrennung der Abfälle im Ofenschacht bei Temperaturen, die ein Schmelzen der unverbrannten Bestandteile der Abfälle erlauben, erfolgt, und wobei die Schmelze aus dem Ofenschacht über eine Schwelle in ein von den aus dem Ofenschacht abziehenden Verbrennungsgasen überstrichenen Schmelzebad gesammelt wird und die Verbrennungsgase zusammen mit den Abgasen aus dem Oberteil des Ofensenachtes unter Luftzufuhr in einer Nactibrennkammer verbrannt werden.

Eine solche Einrichtung zum Verbrennen und/oder Zerlegen von Haus- und Industrieabfällen ist aus der österreichischen Patentschrift 2 49 239 bekannt

Die bekannte Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die Flammenkammer in einem zylindrischen Ofen gebildet ist, der ein zentrisches Deckengewölbe aufweist, das mit der Ofenwand einen Ringschacht für die Zuführung der Abfallstoffe und Abführung von gaslörmigen Produkten und zusammen mit den auf der Ofensohle sich abböschenden Abfallstoffen die Flammenkammer bildet. In dem Boden der Flammenkammer ist ein zentraler unterer Ablaß für die schmelzflüssigen Produkte vorgesehen, dessen oberer Mündungsteil über die Bodenfläche der Flammenkammer vorragt Am unteren Ende des Ablaßschachtes; befindet sich eine Sammelstelle für die aus der Fliimmenkammer übergelaufene Schmelze, wobu vom unteren Teil des Ablaßschachtes eine schwach nach oben geneigte Nachbrennkammer abgeht. Bei der Verbrennungseinrichtung dieser Art wird einerseits ein Beheizungsbrenner verwendet, der in der Mitte des die Flammenkammer nach oben verschließenden Deckengewölbes angeordnet ist, wobei eine Zufuhr von durch die Verbrennungsaniage nicht vorgewärmter Luft vorgesehen ist. Andererseits ist der Ablaßschacht für die schmelzflüssigen Produkte verhältnismäßig schmal umd hoch ausgebildet, so daß die Verbrennungsgase zusammen mit den Abgasen nur in wenig und unzureichende Berührung mit dem Schmelzebad gelangen können. Unter Berücksichtigung der bekannten Gesamtanorcnung der Verbrennungseinrichtung ist es für die restlose Zerlegung aller Abfälle nicht möglich, ohne Zuhilfenahme eines Beheizungsbrenners auskommen zu können.

Bei einer anderen Bauart eines Verbrennungsofens für Abfälle u. dgl., bei dem der Abfall auf einem Rost des Verbrennungsschachtes ruht, ist es bekannt, dem Verbrennungsschacht Luft unterhalb des Rostes zuzuführen, die durch einen in dem Abgasstutzen der Verbrennungseinrichtung angeordneten Wärmeaustauscher vorgewärmt wird. Die sonstige Ausbildung der Verbrennungseinrichtung entspricht der üblichen Ausbildung eines Kessels, bei dem die Verbrennungsvorgänge auf einem Ofenrost durchgeführt werden (US-PS 25 44 369).

Aufgabe der Erfindung ist es, den Verbrennungsofen der anfangs genannten Art hinsichtlich des Ofenschachtes, des Schmelzebades und der Nachbrennkammer sowie der Luftzuführung in der Gesamtheit so zu gestallen, daß die Temperatur in dem Ofenschacht so weit angehoben wird, daß die Abfälle und/oder ihre Verbrennungsprodukte ohne Verwendung eines Brenners schmelzen und auch schlecht schmelzbare Materialien Zeit genug haben, vollständig in die Schmelze übergehen zu können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbrennungsofen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Der Nachbrennkammer ist ein Verbrennungsluftvorwärmer, der vor. den Rauchgasen durchströmt ist, nachgeschaltet, wodurch die Gesamtverbrennungsluft auf eine Temperatur von mindestens 500°C aufheizbar ist;

b) der Ofenschacht ist als stehender Schachtofen ohne innerhalb des Ofenschachtes sich befindende

Inneneinbauten ausgebildet, dem nur in seinem Mittelbereich Verbrennungsluft zuführbar ist und bei dem die Schwelle an seinem Unterteil als Umlenkstufe zur Umlenkung der Schmelze und der Verbrennungsgase in eine waagerechte Richtung ausgebildet ist:

c) das Schmelzebad ist in einer ländlichen Wanne gesammelt und in einem waagerecht verlaufenden Tunnel untergebracht, der an die Umlenkstufe des Ofenschachtes unmittelbar anschließt, und d»»r an seiner Decke Verbrennungslufteinlässe aufweist, die auf die Oberfläche des Schmelzebades gerichtet sind;

d) die Nachbrennksmmer ist als stehender Schacht ausgeführt, dessen unterer Teil an eine öffnung der Decke des Tunnels an seinem Abströmende anschließt.

Durch die Vereinigung der vorgenannten Merkmale an dem Verbrennungsofen wird erreicht, daß eine vollständige Überführung des Abfalls in oie Schmelze durch die dem Abfall innewohnende Wärmeenergie plus Zusatzluft erzielt wird, ohne daß ein Zusatzbrennmaterial erforderlich ist. Dazu trägt einerseits die Ausbildung des Ofenschachtes ohne innerhalb des Ofenschachtes sich befindende Inneneinbauten und andererseits die an sich bekannte Ausnutzung des Wärmeinhalts der Rauchgase für die Erhitzung der Verbrennungsluft, die dem stehenden Schacht in der unteren Hälfte zugeführt wird, bei. Hierdurch wird der größte Teil der Abfallstoffe bereits während seines Falls durch den Ofenschacht verbrannt und in die Schmelze übergeführt. Durch die Anordnung des Schmelzebades als längliche Wanne in einem waagerecht verlaufenden Tunnel wird die Schmelze der Strahlung der in dem Schacht stattfindenden Verbrennung ausgesetzt, wobei die Schmelze ihrerseits Strahlungswärme an den Schacht bzw. die gegenüberliegende Tunnelwand und die Nachbrennkammer abgeben kann, wodurch eine vollständige Verbrennung der Abfälle und die Überführung in den geschmolzenen Zustand wesentlich unterstützt wird. Da zugleich die vorerhitzte Verbrennungsluft in den Raum oberhalb der Schmelze zum Teil mit eingeführt wird, tritt eine die Temperatur oberhalb der Schmelze stark erhöhende Wechselwirkung zur gegenseitigen Aufheizung ein. Dadurch wird erreicht, daß die sonst mit hohen Geschwindigkeiten durcn die Verbrennungszone hindurchgegangenen Stücke in das Schmelzebad übergehen und dort einer so hohen Temperatur ausgesetzt werden, daß die Endschmelzung und die Vereinigung mit dem Schmelzebad stattfinden können. Dies macht die Verwendung von Zusatzbrennstoffen völlig entbehrlich. Zugleich werden die Rauchgase durch das Schmelzebad für ihre Reinigung vollständig nachverbrannt.

Vorteilhaft erstreckt sich die Umlenkstufe über den Querschnitt des Unterteils des Ofenschachtes, was die Bildung einer Schmelze der verbrannten Abfallstoffe begünstigt. Ferner kann eine Zuführungsleitung für Sekundärluft tangential in das Oberteil der Nachbrennkammer münden, wodurch eventuell noch vorhandene brennbare Bestandteile der Abgase zur Verbrennung gebracht werden.

Die Wanne für das Schmelzebad kann kippschwenkbar angeordnet werden, was das Abführen der Schmelze aus der Wanne erleichtert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend erläutert

Durch einen Zuführungsschacht 1 werden die Abfälle in Richtung der Pfeile eingebracht, wobei der Weitertransport mittels einer in der Drehzahl veränderlichen Schnecke 2 erfolgt Es schließt sich ein stehender Ofenschacht 3 an, der frei von Inneneinbauten ist Am unteren Ende des stehenden Ofenschachtes 3 ist eine Umlenkung zu einem waagerecht verlaufenden Tunnel tO vorgesehen, dessen Boden als längliche, das Schmelzebad aufnehmende Wanne 7 ausgebildet ist. Bei der Umlenkung von dem stehenden Schacht 3 zu dem waagerecht verlaufenden Tunnel to ist eine die Umlenkung der Schmelze und der Verbrennungsgase in eine waagerechte Richtung bewirkende Schwelle mit einer Umlenkstufc 18 vorgesehen, so daß solche Abfallstücke, die vor Eintreten in das Schmelzebad 7 noch verbrannt werden sollen, zurückgehalten oder verlangsamt werden, um das Überführen in die Schmelze sicherer zu gestalten. Die Umlenkstufe 18 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie sich auf beiden Seiten einer durch die Mitte der gegenüberliegenden Abschrägung 19 gedachten senkrechten Linie befindet. Das Unterteil für die Wanne 8 ist um das Scharnier 9 kippschwenkbar angeordnet, wobei die Ausschwenkstellung in Richtung des Pfeils der Wanne 8 in strichpunktierter Li.lie dargestellt ist An den waagerecht verlaufenden Tunnel 10 schließt sich eine als stehender Schacht ausgebildete Nachbrennkammer 14 an.

Der Nachbrennkammer ist ein Verbrennungsluftvorwärmer 13 nachgeschaltet, dem Verbrennungsluft über die Leitung 12 zugeführt wird. Die durch den Wärmeaustausch mit den Abgasen erhitzte Verbrennungsluft wird mittels der Leitung 11, 6 dem Mittelbereich des Ofenschachtes 3 über eine Ringleitung 5 mit in den Ofenschacht 3 mündenden öffnungen 4 zugeführt. Von der Zuführungsleitung 11 für die erhitzte Verbrennungsluft führen Verbrennungslufteinlässe 17 zu dem waagerechten Tunnel 10 gegenüber dem Schmelzebad 7. Die aus dem stehenden Ofenschacht 3 nach oben entweichenden Abgase werden durch die zu der Nachbrennkammer 14 führende Leitung 15 abgezogen. Weiterhin ist eine Zuführungsleitung 16 für Sekundärluft zu der Nachbrennkammer vorgesehen, die tangential in das Oberteil der Nachbrennkammer mündet.

Die Verbrennungsluft wird dem Ofenschacht 3 nach der Vorerhitzung auf etwa 500 bis 700⁰C durch den Verbrennungsluftvorwärmer 13 zugeführt. Praktische Versuche haben gezeigt, daß — während der effektive Wärmewert für Stadtmüll bei etwa 1800 bis 3000 Kalorien/kg liegt durch Vorerhitzung der Verbrennungsluft auf die genannte Temperatur eine Verbrennungstemperatur in dem Ofenschacht 3 von etwa 1400⁰C leicht erreicht wird.

Diese Temperatur genügt zum Ausschmelzen fast aller im Müll vorhandenen Stoffe, wobei die Asche geschmolzener Lava ähnlich ist. Die Schmelze in der länglichen Wanne 8 ist der in dem Ofenschacht 3 stattfindenden Verbrennung ausgesetzt und bleibt dabei sehr heiß, wobei die Verbrennung der Abgase durch die Zuführung der erhitzten Verbrennungsluft wesentlich unterstützt wird. In dem kanalartigen Tunnel 10 erfolgt die Verbrennung des an dieser Stelle auftretenden Kohlenmonoxyd in Kohlendioxyd. Die Verbrennungsluft wird der Leitung 12 durch ein Gebläse zugeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verbrennungsofen für feste Abfälle mit einem Ofenschacht, dem Verbrennungsluft zugeführt wird S und der von oben über eine Eingabevorrichtung mit den Abfällen beschickbar ist, wobei die Verbrennung der Abfalle im Ofenschacht bei Temperaturen, die ein Schmelzen der unverbrannten Bestandteile der Abfälle erlauben, erfolgt, und wobei die Schmelze aus dem Ofenschacht über eine Schwelle in ein von den aus dem Ofenschacht abziehenden Verbrennungsgasen überstrichenen Schmelzebad gesammelt wird und die Verbrennungsgase zusammen mit den Abgasen aus dem Oberteil des Ofenschachtes unter Luftzufuhr in einer Nachbrennkammer verbrannt werden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Der Nachbrennkammer (14) ist ein VerbrennungsJuftvorwärmer (13), der von den Rauchgasen durchströmt ist, nachgeschahet, wodurch die Gesamtverbrennungsluft auf eine Temperatur von mindestens 500° C aufheizbar ist,

b) der Ofenschacht (3) ist als stehender Schachtofen ohne innerhalb des Ofenschachtes sich befindende Inneneinbauten ausgebildet, dem nur in seinem Mittelbereich Verbrennungsluft zuführbar ist und bei dem die Schwelle an seinem Unterteil als Umlenkstufe (18) zur Umlenkung der Schmelze und der Verbrennungsgase in eine waagerechte Richtung ausgebildet ist,

c) das Schmelzebad (7) ist in einer länglichen Wanne (8) gesammelt und in einem waagerecht verlaufenden Tunnel (IG) untergebracht, der an die Umlenkstufe (18) des Ofenschachtes unmittelbar anschließt, und der an seiner Decke Verbrennungslufteinlässe (17) aufweist, die auf die Oberfläche des Schmelzebades gerichtet sind,

d) die Nachbrennkammer (14) ist als stehender Schacht ausgeführt, dessen unterer Teil an eine Öffnung der Decke des Tunnels (10) an seinem Abströmende anschließt.

2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkstufe (18) sich über den Querschnitt des Unterteils des Ofenschachtes erstreckt.

3. Verbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführungsleitung (16) für Sekundärluft tangential in das Oberteil der Nachbrennkammer (14) mündet.

4. Verbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (8) für das Schmelzebad kipp-schwenkbar angeordnet ist.

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