DE2231001A1

DE2231001A1 - Muellverbrennungsofen

Info

Publication number: DE2231001A1
Application number: DE2231001A
Authority: DE
Inventors: Robert Joel Hasselbring; Robert Loren Shields
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-24
Publication date: 1973-01-18
Also published as: BR7204328D0; US3727563A; GB1348860A; AU4378172A; ZA724057B; BE785531A; CH545443A

Description

Die Erfinduii;¹; bezieht sich auf Müllverbrennungsofen bzw. -anla gen und insbesondere auf industrielle und. städtische MülLvorbremiunp;söf en zur Verbrennung von Abf allmaterial.

Übliche industrielle und städtische Mullvsrbremum^sanlavjnn enthalten ivewölmiich e in · od"r mehrere Verbrennungskammern, die Trocken roste und einen Kamin aufweisen, um die; :iiist'öi'nii";eti V?rbrnnniui^sprodul. tn dna AbL'a L Lina t" cla Ls in den iC'immorn in dio .VtmosphiU'o abüiif iihr^ii. In Abhängigkeit von dom ;i. ιΊαιη;;«-,;· aa e> i n ^* l· bestimmt''-'Ii Mii L L vft'b rfnnuu· sau l.Uf;e werdr>n ι in t^f;rscli^L^r!<lL L·. Ί·-- \u n~ f;en ari scheid L Lr:hmi Gasen uiid Af-'iohe durch dan Kamin an il Le U. · mosphät*" ab',"'"C¹IiOJi, fj"k.iu:iti? MillL-v'^>rbr"nnun_i".!sicinia:^'^f!ii ■:!■.>. ν "u ;;;r

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allgemeinen nicht in der Lage, eine gute Verbrennung des Abfallmaterials zu bewirken, so daß die aus der unvollständigen Ver- .. brennung resultierenden Produkte aus einer großen Menge an schädlichen Gasen und Asche bestehen, die in Form eines dichten beißenden Rauches an die umgebende Atmosphäre abgegeben werden.

Bei der Bestrebung, den L.«uf tverschmutzungsregeln zu genügen, haben jüngere Entwicklungen von Müllverbrennungsanlagen für eine Reinigung der gasförmigen Verbrennungsprodukte gesorgt, bevor diese in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Eine derartige Abgasreinigungsapparatur ist gewöhnlich eine teure und voluminöse Konstruktion und in einigen Fällen gelang es dieser nicht, die Abgase genügend zu reinigen, damit diese den gesetzlichen und sonstigen Regelungen genügt. Eine bekannte Abgasreinigungsapparatur enthält eine Vorrichtung, um die gasförmigen Verbrennungsprodukte durch Wassersprüheinrichtungen zu leiten, so daß die verteilte Asche und andere Feststoffteilchen in dem Wasser eingefangen werden, das dann gesammelt und in ein- geeignetes Klärsystem geleitet wird. Diese Art einer Abgasreinigungsapparatur ist teuer und komplex und trägt nicht nur zum teuren und massiven Aufbau bekannter Müllverbrennungsanlagen bei, sondern darüber hinaus auch zur Wasserverschmutzung. Ferner führen die sehr hohen Temperaturen innerhalb der Kammern, die für eine gute Verbrennung erforderlich sind, zu sehr heißen Abgasen, die zu einer ineffizienten Arbeitsweise der Abgasreinigungsapparatur und einer lmei-wünschten Verschmutzung der umgebenden Atmosphäre führen können. Die Einrieb-, tung einer Abgasreinigungsapparatur setzt somit eine Begrenzung in bezug auf die Temperatur innerhalb der Verbrennungskammern,di<· zu der schlechten Verbrennung beiträgt, die von gewissen bekanntem An Lagen erzielt wird.

Ks Lot EJelbst verstand I ich notwendig, daß Maßnahmen zur SamniLuns.·; und Ablagerung von nicht brennbar"!» Material, <vf}lit.»i."f t;n worden, Kiiw bekannte Vorrich l.iiii -·■, din dieso Funktion erl'üLLt, "/ithiil.1 ^riiii iin-If't'halb d';r V^>;i1ji^1>iniiun;',.^c;l.iUiiHfun niis-iiiuluoti« Transportband v.u.· Aulit'Wnu" vfin Mn Ich"!. M'itf'i'iiil und ίι-.ι Ti.m::_t);>rL -.1 ·■;·-· LIx¹H </.,n <lf>n iikamMci u ui fiti-T g"f? i.i-.nnt.ui Ab iiiftuut^.i-if Lacht.¹. Füne

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BAD

derartig«? Transportvorrichtung ist ebenfalls sehr kostspielig und nimmt zusätzlich einen beträchtlichen Kaum ein, der weiterhin zu dem teuren und massiven Aufbau bekannter Müllverbrennungsofen beiträgt.

Ks ist deshalb ein? Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und verbesserten Müllverbrennungsofen zu schaffen, der eine im wesentlichen vollständige Verbrennung von Abfallmaterial herbeiführen kann und bei dem im wesentlichen festkörperfreie Abgasn in die Atmosphäre abgegeben werden, um die Luft- und Wasserversehmut zinn·, auf ein Minimum herabzusetzen.

Ferner beinhaltet die Erfindung einen Müllverbrennungsofen solcher Art, der die Verwendung teurer und komplexer Abgasreinigungsapparate vermeidet.

Weiterhin soll ein verbesserter Vortex- bzw. Wirbel-Müllverbrennuugsofen der vorstehend genannten Art geschaffen werden, in dem nicht-brennbares Material von der Verbrennungskammer während des Verbrennungsprozesses durch die Wirkung des Wirbels, (Vortex) ausgestoßen wird, ohne daß eine teure und voluminöse, das Material handhabende und transportierende Vorrichtung verwendet wird.

Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und verbesserten Wirbel-Müllverbrennungsofen der vorstehend genannten Art zu schaffen, in dem der Verbrennungprozess wirkungsvoller durchgeführt und die Entfernung von Flugasche und desgleichen das Ausstoßen von nicht-brennbarem Material erleichtert w ort! on.

Diese Aufgaben werden bei einem Ausführungsbeispiel eines Müllverbrennungsofens ο rf indungsgemäß dadurch gelöst, daß er eine Verbrennungskammer mit beabstandeten Stirnwänden und einer Seitenwand aufweist, deren mittlere Längsachse zwischen den Stirnwänden verläuft. Die Kammer ist in ihrer Betriebsstellung vorzugsweise derart angeordnet, daß ihre mittlere Längsachse horizontal oder im wesentlichen horizontal verläuft. Es sind Mittel vorgesehen, um

ORIGINAL

Abfallmaterial und Primärluft in die Kammer einzuführen, um eine Wirbelbewegung des Abfallmaterials in Richtung auf eine der Stirnwände auszubilden, und es ist dafür gesorgt, daß das Abfallmaterial während seiner Wirbelbewegung entzündet wird. Sekundärluft wird in die Kammer im wesentlichen tangential zur Seitenwand in zahlreichen Bereichen oder Zonen eingeführt, die im wesentlichen auf der gesamten Länge der Kammer beabstandet und entlang einer horizontalen Achse ausgerichtet sind. Diese Bereiche befinden sich nahe dem Boden der Kammer an eirer Seite davon, so daß Sekundärluft in solchen Richtungen eingeführt wird, daß die Wirbelbewegung des Abfallmaterials aufrechterhalten wird. Die Sekundärluft, die an jeder der genannten, im Abstand angeordneten Zonen in die Kammer eintritt, wird durch einen unabhängig steuerbaren Lüftungsschieber gesteuert, der von Hand eingestellt werden kann, um.die Luftmenge zu steuern, die in die Kammer eintritt und zur Wirbelenergie in jeder Zone beiträgt. Die Sekundärluft wird durch einen Luftzuführungsverteiler eingespeist, und ein automatisch steuerbarer Lüftungsschieber steuert im allgemeinen die Sekundärluft, die durch den Verteiler eingeführt wird. Der automatische Lüftungsschieber wird einstellbar gesteuert und arbeitet automatisch in Abhängigkeit von Temperaturänderungen in der Kammer.

Ein Abgasauslaß hat ein offenes Ende, das sich in die Kammer nahe der einen Stirnwand und im wesentlichen konzentrisch mit der mittleren Längsachse der Kammer öffnet. Ein zweiter Auslaß enthält ein offenes Ende, das sich neben der Innenfläche der Seitenwand in die Kammer öffnet, um während des Verbrennungsprozesses nicht-brennbares Material aus der Kammer herauszuführen, das im Außenbereich des Wirbels mitgerissen wird. Das offene Ende des zweiten Auslasses ist neben dem Boden der Kammer an derjenigen Seite von ihr angeordnet, die sich im wesentlichen gegenüber einer der Einführungszonen von Sekundärluft befindet.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer die Erfindung verkörpernden Müllverbrennungsanlage und zeigt insbesondere den Verlauf der Wirbelbewegung des Abfallmaterials innerhalb der Verbrennungskammer und die Verteilerströme der Sekundärluft.

Fig. 2 ist eine Stirnansicht der Verbrennungskammer und des zugehörigen Sekundärluftverteilers.

Fig. 3 ist eine Schnittbilddarstellung nach einem Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 und enthält eine schematische Darstellung der automatischen Steuereinrichtung für die Sekundärluft .

Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Verbrennungskammer und des damit verbundenen SekundärluftVerteilers.

Fig. 5 ist eine Schnittbilddarstellung nach einem Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht von einem mit dem Verteiler verbundenen Schiebermechanismus.

Fig. 7 ist eine Schnittbilddarstellung rach einem Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig. 8 ist eine Ansicht von oben auf den in Fig. 6 gezeigten Mechaismus.

Es wird nun auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen, in denen ein erfindungsgemäßer Müllverbrennungsofen bzw. -anlage dargestellt ist. Diese enthält im allgemeinen eine Zerkleinerungseinheit zum Zerhacken des Abfallmaterials, Mittel zur Einführung des Abfallmaterials und der Primärluft in eine Verbrennungskammer, um eine Wirbelbewegung des Abfallmaterials zu bilden, Mittel zur Entzündung des Abfallmaterials während seiner Wirbelbewegung, Mittel zur Einführung von Sekundärluft in die Kammer, Auslsßmittel ^ar„ eus-

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stoßen gasförmiger Verbrennungsprodukte und nicht-brennbaren Materials aus der Verbrennungskammer und einen Trenner bzw. Abscheider zum Trennen des gasförmigen und festen Materials, das durch die Auslaßmittel ausgestoßen wird. Die Müllverbrennungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur Beseitigung von festem industriellem und städtischem Abfallmaterial, wie z.B. Papier, Erdnußschalen, Pappkartons, Holzstücke, Küchenabfall, Blätter, Flaschen, Dosen und brennbare Fußboden reiniger. Die Müllverbrennungsanlage ist jedoch auch in der Lage, flüssiges Abfallmaterial zu beseitigen, wie z.B. Öle, Farbschlamme und Verkleidungstankreste (plating tank residue).

Im einzelnen enthält die Müllverbrennungsanlage, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, eine Zerkleinerungseinheit IO, die das Abfallmaterial in genügend kleine Stücke zerreißt und zerhackt, um sie auf wirksame Weise zur Verbrennungskammer zu transportieren und in dieser zu verbrennen. Wenn sich das zu beseitigende Abfallmaterial bereits in einer annehmbaren Größe befindet, wie z.B. Sägemehl, dann ist die Zerkleinerungseinheit 10 nicht erforderlich. Die Zerkleinerungseinheit 10 kann irgendeinen geeigneten Aufbau besitzen und enthält einen Einfülltrichter 12 mit einem offenen Ende 14, in das das Abfallmaterial für eine Zerkleinerung durch einen nicht dargestellten Zerreiß- und Zerhackermechanismus eingefüllt wird, der von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Nach einer Zerkleinerung wird das Abfallmaterial in ein pneumatisches Transportsystem gezogen, das eine durch einen nicht dargestellten Motor betriebenes Gebläse 16 umfaßt und das das zerkleinerte Material in einem Primärluftstrom mitreißt und durch eine Leitung 20 transportiert, die in eine Verbrennungskammer 22 mündet.

Die Verbrennungskammer 22 kann irgendeinen geeigneten Aufbau besitzen und ist vorzugsweise zylindrisch mit eisern Paar im Abstand angeordneter Stirnwände 24 und 26,die durch eine ringförmige Seitenwand 28 miteinander verbunden sind. Die Kammer 22 ist in ihrer Betriebsstellung vorzugsweise so angeordnet, daß ihre mittlere

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Längsachse , die sich zwischen den Stirnwänden 24 und 26 erstreckt, horizontal oder im wesentlichen horizontal verläuft, wie es in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Auf Wunsch kann die Stirnwand 26 der Kammer 22 eine Zugangstür 30 aufweisen, um einen Zugang zum Innenraum der Kammer 22 zu gestatten. In dem speziellen, hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Seitenwand 28 der Kammer 22 ein Außengehäuse 32 (siehe Figur 3), das aus einem geeigneten Material, wie z.B. einem wenig Kohlenstoff aufweisenden Stahl, gebildet ist. Das Gehäuse ist mit einer oder mehreren Innenschichten 34 und 36 aus einem geeigneten Material, wie z.B. Schamottestein, ausgekleidet. Die innerste Schicht 34 ist so gestaltet, daß sie eine gute Beständigkeit gegen Abrieb zeigt, wogegen die Schicht 36 so ausgelegt sein kann, daß sie gute Wärmeisoliereigenschaften ausweist oder die Wärme an eine entfernte Stelle transportiert. Die Stirnwände 24 und 26 der Kammer 22 können auf ähnliche Weise aus einer äußeren Schicht aus kohlenstoffarmeM Stahl mit Innenschichten aus Schamottestein aufgebaut sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel tritt die Leitung 20 in die Kammer 22 in tangentialer Richtung der Seitenwand 28 nahe dem Oberteil der Kammer 22 neben der Stirnwand 26 und, aus der Sicht gemäß Fig. 2, auf der linken Seite der Kammer ein. Bei gewissen Installationen kann es wünschenswert sein, daß die Leitung 20 in einem Bereich in die Kammer 22 eintritt, der im wesentlichen in der Mitte zwischen den Stirnwänden 24 und 26 liegt.

Ein kontinuierliche Einblasung einer Mischung aus Abfallmaterial und Luft in die Kammer 22 aus der Leitung 20 in tangentialer Hchtung auf die Seitenwand 28 bildet eine Wirbelströmung des Abfallmaterials, die sich von der benachbarten Stirnwand 26 in Richtung auf die Stirnwand 24 im Uhrzeigersinn bewegt, von der Stirnwand 26 in Fig. 1 aus gesehen, oder in Richtung des Pfeiles 37 in Fig.5. Selbstverständlich kann die Leitung 20 auch so angeordnet sein, daß sie auf der oberen rechten Seite anstelle der oberen linken Seite in die Kammer 22 eintritt. In diesem Falle würde die Wirbelrichtung von der dargestellten Richtung im Uhrzeigersinn in eine Richtung im Gegenuhrzeigersinn umgekehr-t werden.

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Der Gesamtdruck der aus der Leitung 20 austretenden Luft kann sogar 50 cm (20 Zoll) Wassersäule betragen und liegt vorzugsweise bei etwa 30 cm (12 Zoll) Wassersäule. Dieser Druck braucht jedoch auch nur to cm (4 Zoll) Wassersäule zu betragen, wenn fein verteiltes, gut brennbares Material bei einer geringeren Befeuerung verbrannt wird. Deshalb liegen die Drucke der aus der Leitung 20 austretenden Luft im allgemeinen in dem Bereich von 10 bis 50 cm Wassersäule.

Um das in die Kammer 22 eintretende Abfallmaterial zu entzünden, ist ein geeigneter Gasbrenner 38 in der Nähe der Stirnwand 26 der Kammer 22 angeordnet, um in tangentialer Richtung in die Kammer zu feuern, und zwar bei den in ig. 2 gezeigten Relationen, nahe dem Oberteil bzw. Scheitel und an der rechten Seite. Unter Bedingungen, in denen eine Mischung aus Abfallmaterial und Luft kontinuierlich in die Kammer 22 eingeführt wird, ist beobachtet worden, daß der Brenner 38 üblicherweise abgeschaltet werden kann, nachdem eine Entzündung des Abfallmaterials herbeigeführt worden ist.

Um die Verbrennung des Abfallmaterials zu verstärken und die Energie seiner Wirbelströmung in einer vorbestimmten und gesteuerten Weise über die gesamte Länge der Verbrennungskammer aufrechtzuerhalten, ist dafür Sorge getragen, daß gesteuerte Mengen von eine hohe Geschwindigkeit aufweisender Sekundärluft während des Verbrennungsprozesses und an beabstandeten Bereichen oder Zonen entlang der Kammerlänge in die Kammer 22 eingeführt werden. Zu diesem Zweck ist ein motorgetriebener Ventilator oder ein Gebläse 40 angeordnet, um Sekundärluft in einen langgestreckten Verteiler 42 einzuführen, der auf geeignete Weise außerhalb der Kammer gehalten ist und entlang einer Achse verläuft, die zur Längsachse der Kammer im wesentlichen parallel verläuft. Auch der Verteiler 42 ist vorzugsweise nahe dem Boden und an der rechten Seite der Kammer angeordnet, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Sekundärluft wird im wesentlichen in tangentialer Richtung durch zahlreiche, im wesentlichen glefch beabstandete Öffnungen 44 in der Seitenwand 28 und an stromabwärts von dem Bereich der Einführung der Mischung aus Primärluft und Abfallmaterial gelegenen Zonen in die Kammer

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injiziert. In einem bevorzugten Ausführungsbe%»iel sind die öffnungen entlang der gesamten Länge der Kammer, und zwar vier Stück, angeordnet. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird die tangentiale Einblasung der Sekundärluft in die Kammer zusätzlich durch Leitungen 46 bewerkstelligt, die sich zwischen dem Verteiler 42 und dem Bodenabschnitt der Kammer erstrecken. Auf Wunsch können nicht gezeigte Mittel vorgesehen sein, um die Sekundärluft vorzuwärmen, die durch die Öffnungen 44 mittels des Gebläses 40, des Verteilers 42 und der Leitungen 46 in die Kammer 22 eingeführt wird. Mit der beschriebenen Anordnung wird das brennbare Abfallmaterial in einer Verteilung in einem freien Wirbel im wesentlichen vollständig verbrannt, wobei die schweren festen Abfallteilchen und das nichtbrennbare Material in einem Wirbelpfad entlang der inneren Oberfläche der Schicht 34 und in Richtung auf die Stirnwand 24 wandern. Das feste Material wird durch die Tangentialkomponente der Wirbelgeschwind igkext in Richtung auf die innere Oberfläche der Schicht 34 gedrückt, wogegen die radial nach innen gerichtete Komponente der Geschwindigkeit eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen der Luft und dem brennenden Material erzeugt, die die Verbrennungsgeschwindigkeit stark beschleunigt.

Zusätzlich hat in der beschriebenen Anordnung die tangentiale Einblasung der Sekundärluft durch die Öffnungen 44 und an den im Abstand angeordneten Punkten entlang der Kammerlänge die vorteilhafte Wirknng, periodisch zur Wirbelenergie in der Kammer beizutragen. Somit wird für eine Kompensation von Verlusten in der Wirbelenergie oder für eine effektive Aufrechterhaltung des Wirbels gesorgt, wenn das Abfallmaterial auf seiner Wirbelbahn entlang der Kammerlänge fortschreitet.

Die periodische oder im Abstand erfolgende tangentiale Einblasung der Sekundärluft und die daraus resultierende Unterstützung des Wirbels entlang der gesamten Kammerlänge vergrößert den Wirkungsgrad des Abfallverbrennungsprozesses. Sie vermindert auch jede Tendenz der Verbrennungsmaterialpartikelchen, wie z.B. Flugasche, aus der Wirbelbewegung herauszufliegen und sich auf dem Boden der Kammer abzusetzen. Wenn dies nämlich geschehen könnte, würde dies

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beträchtliche Schwierigkeiten bei der Entfernung derartiger Partikelchen aus der Kammer hervorrufen und könnte längere Ausfallzeiten zwecks Kammerreinigung erfordern. Dies könnte auch die Ausströmungsemissionen nachteilig beeinflussen.

Für eine im voraus bestimmte Steuerung der Sekundärluft allgemein und individuell an jeder der bestimmten Injektionszonen in die Kammer sind einstellbare Steuermittel zwischen dem Gebläse 40 und dem Verteiler 42 und in jeder der Leitungen 46 vorgesehen, die sich zwischen dem Verteiler 42 und der Kammer erstrecken. Genauer gesagt, ist ein Lüftungsschieber, wie z.B. ein Drosselklappenventil 48, in dem Verteiler 42 zwischen dem Gebläse und dem Hauptabschnitt des Verteilers vorgesehen, mit dem mehrere Leitungen 46 verbunden sind. Der Betrieb des Drosselklappenventiles 48 wird durch die Funktion eines geeigneten Proportionalmotors 50 bestimmt, der das Ventil zwischen den offenen und geschlossenen Stellungen gemäß dem Erregungsgrad des Motors einstellen kann. Die Motorerregung ihrerseits wird durch eine geeignete Steuereinrichtung bestimmt, die in Fig. 3 allgemeinmit 52 bezeichnet ist. Die Steuereinrichtung 52 steht mit einem Thermoelement oder einer anderen geeigneten, thermisoh ansprechenden Vorrichtung 54 in Verbindung, die in die Kammer 22 hineinragt, um die Temperatur in dieser abzutasten und ein geeignetes Steuersignal zu liefern. Genauer gesagt, ist die Steuereinrichtung 52 in der Lage, den Lüftungsechieber oder das Ventil 48 in Abhängigkeit von Temperaturänderungen innerhalb der Kammer automatisch zu betätigen, und zwar derart, daß das Ventil bei Temperaturerhöhungen in Richtung auf seine am weitesten geöffnete Stellung, um dadurch die Sekundärluftströmung in das System zu vergrößern, und bei Temperaturabfällen in Richtung auf seine geschlossene Stellung bewegt wird, um dadurch die Luftströmung in das Systemzu verkleinern. Die Steuereinrichtung 52 ist im voraus einstellbar, so daß der Temparaturbereich, über dem das Ventil automatisch öffnet und schließt, von dem Operateur im voraus bestimmbar ist.

Die durch die Öffnungen 44 in die Kammer 22 eintretende Sekundär-

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luft ist durch getrennte und unabhängig einstellbare Lüftungsschieber 56 weiter und individuell steuerbar, die einzeln zwischen jede der Leitungen 46 eingebaut sind. Jeder Lüftungsschieber 56 ist in der Lage, die Sekundärluft weiter zu steuern, wenn diese an den entsprechenden Zonen entlang der Wirbelbahn des Abfallmaterials in die Kammer eintritt. Somit ermöglichen die Lüftungsschieber 56 es dem Opei'ateur, die dem Wirbel an jeder dieser Zonen zugeführten Energie getrennt und individuell zu steuern, um je nach Erfordernis mehr oder weniger Energie einzuführen, um einen gewünschten Wirbelverlauf und gemäß der Erfahrung in bezug auf solche Zonen aufrecht zu erhalten, wo mehr oder weniger Energie gebracht wird, um Energieverluste in dem Wirbel zu kompensieren.

Die Konstruktion der Lüftungsschieber 56 ist am besten aus den Figuren 5 bis 8 zu ersehen. Jeder dieser Lüftungsschieber weist ein Gehäuse 58 mit im allgemeinen rechtwinkligem Querschnitt und geeigneten Flanschen auf, um die entsprechenden Leistungen 46 einzubauen. Jeder Lüftungsschieber weist auch ein geeignetes Prallplattenelement 60 auf, das um sein eines Ende zwischen völlig offenen horizontalen und völlig geschlossenen vertikalen Stellungen schwenkbar ist, wie es in Fig. 6 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Schwenkung des Elementes 60 wird insbesondere durch eine Befestigung auf einem Stab 62 herbeigeführt, der auf geeignete Weise zwischen den Seitenwänden des Gehäuses 58 drehbar angebracht ist. Außerhalb des Gehäuses 58 ist der Stab 60 gebogen, um einen Betätigungsarm oder -hebel 64 zu bilden. Mit dem äußeren Abschnitt des Stabes 62 arbeitet eine Verriegelvorrichtung 66 zusammen, die eine Hülse 68, die über den Stab gepaßt und an dem Gehäuse befestigt ist, und eine Stellschraube 70 aufweisen kann, die in die Hülse geschraubt ist und eine Kontermutter 72 trägt. Diese Anordnung gestattet es dem Bedienungsmann des Systems, j.edes der Prallplattenelemente 60 in einer gewünschten Einstellung in seinem entsprechenden Lüftungsschiebergehäuse im voraus einzustellen und zu verriegeln, um dadurch die Luft zu steuern, die an der entsprechenden Stelle in die Kammer eintritt. Die Gründe für eine derartige Steuerung sind bereits vorstehend erläutert worden.

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Diese Anordnung ist insbesondere für eine manuelle, individuelle Einstellung der Lüftungsschieber 56 geeignet. Es wird aus der vorstehenden Beschreibung jedoch deutlich, daß auf Wunsch jeder der Lüftungsschieber 56 automatisch in einer ähnlichen Weise wie das Drosselklappenventil gesteuert werden könnte und daß die Lüftungsschieber 56 auch automatisch einzeln oder in kooperierender koordinierter Weise in Abhängigkeit von verschiedenen vorbestimmten Parametern gesteuert werden könnte. Derartige Parameter könnten z.B. die Temperatur der Sekundärluft oder die Temperatur an den unterschiedlichen Zonen in der Kammer sein.

Um gasförmige Verbrennungsprodukte von der Kammer 22 in die Atmosphäre auszustoßen, ist eine erste Abzugseinrichtung vorgesehen, die eine erste Auslaßöffnung oder einen Kamin 74 mit einem offenen Ende umfaßt, das sich im Bereich der Stirnwand 24 und im wesentlichen konzentrisch zur mittleren Längsachse der Kammer 22 in diese öffnet. Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, enthält der Abzug 74 einen Hohlzylinder oder eine Rauchleitung 76 aus irgendeinem geeigneten Material, die auf geeignete Weise in einer Öffnung in der Stirnwand 24 angebracht ist und durch diese hindurchführt. In dem speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Stirnwand 24 benachbarte Schichten 78 und 80, die aus einem geeigneten Material, wie z.B. Schamottestein, gebildet sind, un-d eine äußere ringförmige Platte 82 auf, die durch geeignete, hier nicht gezeigte Befestigungsmittel aneinander befestigt sind. Der Zylinder 76 ist an einem nicht gezeigten Abzugsabschnitt lösbar befestigt, der mit einem offenen, in die Atmosphäre mündenden Ende abschließt.

Eine zweite Auslaßvorrichtung ist zur Abgabe von nicht-brennbarem Material aus. der Kammer 82 während des Verbrennungsprozesses vorgesehen. Zu diesem Zweck weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel eine zweite Auslaßöffnung 84 mit einem offenen Ende 85 auf, das sich in einem Bereich stromabwärts von dem Einführnngspunkt des Abfallmaterials und im Bereich nahe der Innenfläche der Stirnwand 24 und nahe der Innenfläche der Schicht 34 in die Kammer 22

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öffnet, um nicht-brennbares Material, das im äußeren Bereich des Wirbels mitgerissen wird, aufzunehmen und aus der Kammer herauszuführen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Öffnung 84 eine Leitung 86, die sich im wesentlichen tangential durch die Seitenwand 28 und im wesentlichen horizontal am Boden der Kammer erstreckt, wenn von den in den Figuren 2 und 3 gegebenen Relationen ausgegangen wird. Dabei öffnet sich das offene Ende 85 an der Innenfläche der Schicht 34. Die Leitung 86 führt zu einem geeigneten Trenner oder Abscheider, der im folgenden noch beschrieben wird. Bei der beschriebenen Anordnung befindet sich die Öffnung 85 in der Bewegungsbahn des nicht-brennbaren Materials, das sich während des Betriebes des Müllverbrennungsofens am äußeren Bereich des Wirbels befindet und das sich in die Nähe der Stirnwand 24 bewegt hat. Die Wirkung des Wirbels führt dazu, daß dieses Material in die Öffnung 85 eintritt, um aus der Kammer 22 herausgeführt zu werden. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, verläuft die Leitung 86 nahe dem Boden der Kammer 22 in horizontaler Richtung. Wie auch aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist die durch die Leitung 86 gebildete Auslaßöffnung 85 im wesentlichen gegenüber und praktisch in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet, wie eine der öffnungen 44 für die Sekundärluft. Diese relative Anordnung der zweiten Auslaßöffnung 85 und einer der Sekundärluftöffnungen 44 führt dazu, daß die aus dieser Öffnung eingeblasene Sekundärluft eine Unterstützung liefert, um Flugasche oder andere Abfallmaterialien durch die zweite Auslaßöffnunpc 85 hindurchzulenken. Ferner dient sie auf wirksame Weise da- · zu, eine Ansammlung von Abfallmaterial vor der Auslaßöffnung 85 und eine Verstopfung dieser Öffnung zu verhindern. Auch wenn hier nur eine einzige Leitung 86 dargestellt ist, können verständlicherweise auf Wunsch auch zahlreiche derartige Leitungen vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die Leitung 86 durch eine derart angeordnete Schaufel (scoop) ersetzt, daß sie Material im äußeren Bereich des Wirbels aufnimmt, und mit einer Leitung verbunden sein, die durch die Kammerwand hindurchführt. Ferner kann jede derartige Leitung oder Schaufel so angeordnet sein, daß sie mit. einem gegenüberliegend angeordneten Sekundärluftοinlaß zusammenarbeitet, um die daraus resultierenden Vorteile zu erhalten, die

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oben beschrieben wurden.

Das meiste, wenn nicht sogar gesamte nicht-brennbare Material wird in die Leitung 86 eintreten, wenn es das erste Mal die Stirnwand 24 erreicht. Für den Fall jedoch, daß derartiges Material nicht in die Leitung 86 eintritt, wenn es die Stirnwand 24 das erste Mal erreicht, wird dieses Material in der Strömung heißer Gase mitgerissen, die normalerweise in Richtung der Pfeile 88 entlang der Innenfläche der Stirnwand 24 in Richtung auf das offence Ende 90 der Abzugsleitung 76 strömen, wo ein Niederdruckbereich besteht. Wenn das offene Ende der Abzugsleitung 76 mit der Stirnwand bündig abschließen würde, würde ein beträchtlicher Teil dieses Materials in die Abzugsöffnung 76 eintreten und somit eine Abgasreinigungsvorrichtung erforderlich machen, damit die Verunreinigung der umgebenden Atmosphäre vermieden wird. Um die Menge dieses festen Materials herabzusetzen, das durch die Abzugsleitung 76 aus der Kammer 22 austritt, ist die Abzugsleitung 76 in die Kammer 22 hinein verlängert, so daß das innere offene Ende der Abzugsleitung 76 axial nach innen von der Stirnwand 24 beabstandet ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Mit dieser Anordnung hat das feste Material, das nicht in die Leitung 86 eintritt, die Neigung, sich von der benachbarten Stirnwand 24 entlang dem Außendurchmesser der Abzugsleitung 76 in Richtung auf ihr offenes Innenende zu bewegen. Diese Bewegung verlängert die Aufenthaltszeit des Materials in der Kammer 22 und bewirkt somit eine vollständigere Verbrennung und eine Verkleinerung der Menge dieses Materials, das in die Abzugsleitung eintritt im Vergleich zur in die Abzugsleitung eintretenden Menge, wenn das offene Ende mit der Stirnwand 24 bündig abschließen würde.

Um die Menge von festemkaterial, das in die Abzugsleitung 76 eintritt, noch weiter zu verkleinern, ist nahe dem offenen Innenende der Abzugsleitung 76 ein Leitblech 92 angeordnet, um irgend welches nicht-brennbares Material, das sich von der benachbarten Stirnwand 24 in Richtung auf das offene Ende der Abzugsleitung 76 bewegt, nach außen in Richtung auf die Innenschicht 34 der Kammer 22 abzulenken. Die Anordnung ist so, daß sich in Richtung der Pfeilo 88

bewegendes festes Material an dem Leitblech 92 angreift und dadurch in Richtung des Pfeiles 94 abgelenkt wird, so daß das so abgelenkte Material noch einmal in dem Wirbel mitgerissen wird, um weiter verbrannt und in Richtung auf die Stirnwand 24 bewegt wird, um dann durch die Leitung 86 abgeleitet zu werden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Leitblech 92 vorzugsweise von einer Platte aus irgendeinem geeigneten Material in der Form eines Ringes gebildet, der auf geeignete Weise an der Leitung 7ß nahe ihrem offenen Ende lösbar befestigt ist. Zusätzlich bringt diese Anordnung das Innenende der Abzugsleitung 76 und das Leitblech in den Bereich des Wirbels, der durch die Sekundärluft beeinflußt werden kann, die durch die für eine Zusammenwirkung mit der Auslaßöffnung 85 angeordnete Öffnung eingeblasen wird. Diese Anordnung zusammen mit der durch den entsprechenden Lüftungsschieber gebotenenEinstellbarkeit der Sekundärluft bietet dem Operateur die Möglichkeit, die in diesem Bereich eingeblasene Sekundärluft in einer Weise einzustellen, um im voraus den Energiezustand des Wirbels im Bereich der Abzugsleitungsöffnung zu beeinflussen. Somit können die Druckbedingungen im Bereich des Ableitbleches 92 bis zu einem Grad eingestellt werden, um dadurch die Strömungsbahnen zu beeinflussen, die durch die Pfeile 88 und 94 bezeichnet sind.

Ein Trenner bzw. Abscheider 96 ist vorgesehen, um die Gase und das feste, durch die Leitung 86 herausgeführte Materal zu trennen und das feste Material in einem geeigneten Behälter 98 abzusetzen. Der Trenner 96 ist vorzugsweise ein kommerziell erhältliches Zyklon oder ein Vortex-Abscheider, wobei durch die Leitung 86 herausgeführtes Material in tangentialer Richtung in den Abscheider 96 eingeführt wird, mit dem Ergebnis, daß das feste* Material aus dem offenen Ende des Abscheiders in den Behälter 98 herausfällt. Derartiges festes Material setzt sich aus Asche und anderen Feststoffmaterialien, die in dem Verbrennungsprozeß gebildet werden, und auch aus nicht-brennbarem Material zusammen, das in irgendeiner geeigneten Weise beseitigt werden' kann. Die durch den Abscheider 96 getrennten heißen Gase werden in die Abzugsleitung 76 herausgeführt. Auch wenn der größte Teil des nicht-brennbaren Materials in den Abscheider 96 transportiert wird, so hat doqh ein kleiner

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Teil dieses Materials die Neigung, sich auf dem Boden der Kammer 22 abzusetzen. Dieses abgesetzte Material wird in der oben beschriebenen Weise durch die Wirkungen der Einblasungen von Sekundärluft an zahlreichen Stellen, die entlang des Abfallströmungsverlaufes mit Abstand angeordnet sind, auf ein Minimum herabgesetzt. Insoweit jedoch eine Abscheidung von Material in der Kammer auftritt, kann dieses von Zeit zu Zeit in geeigneter Weise durch die Zugangstür 30 entfernt werden.

Erfindungsgemäß wird ein sehr wirksamer Müllverbrennungsofen bzw. --anlage geschaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß die in die Atmosphäre ausgestoßenen Gase im wesentlichen frei von Feststoffteilchen sind, um dadurch die Luft- und Wasserverschmutzung auf ein Minimum herabzusetzen. Zusätzlich wird nicht brennbares Material während des Verbrennungsprozesses durch die Wirbelwirkung aus der Verbrennungskammer herausgeführt, damit die teure und komplexe, das Material handhabende Vorrichtung vermieden werden kann, um dieses Material von der Verbrennungskammer wegzutransportieren. Ferner wird die Einrichtung einer teuren und komplexen Abgasreinigungsvorrichtung durch die Erfindung vermieden, die einen Betrieb der Müllverbrennungsanlage bei Temperaturen gestattet, die viel höher als die zulässigen Temperaturen sind, wenn eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet würde. Darüber hinaus bewirkt die Müllverbrennungsanlage eine im wesentlichen vollständige Verbrennung von brennbarem Abfallmaterial, die zu einer extrem hohen prozentualen Verringerung des ursprünglichen Volumens des Abfallmaterials führt.

Eine typische Ausführung des erfindungsgemäßen Müllverbrennungsofens enthält eine Verbrennungskammer mit einer Innenlänge von 2,5m (8 Fuß) und einem Innendurchmesser D von 1,40 m (4,5 Fuß). Die Abzugsleitung 76 hat einen Innendurchmesser von 60 cm (? Fuß) und erstreckt sich für einen Abstand von etwa 40 cm (16 Zoll) von der Innenfläche der Stirnwand 24 in die Kammer hinein. Die Ablenkplatte 92 hat einen Durchmesser von etwa 9o cm (35 Zoll). Ferner hat die Leitung 86 einen Innendurchmesser von IO cm (4 Zoll). Eine

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Müllverbrennungsanlage dieser Auslegung scheint gegenwärtig in der Lage zu sein, festen Müll mit bis zu 20 % Feuchtigkeitsgehalt und normalerweise 1.0 % Aschegehalt mit einem Wärmewert von 11.60 kcal/0,45 kg bei einer Geschwindigkeit von 1360 kg (3000 Pound) pro Stunde zu beseitigen, um eine nahe bei 98 % liegende Vernichtung des brennbaren Materials zu bewirken. Zur Zeit scheint eine derartige Müllverbrennungsanlage Feststoffe von nicht mehr als 0,2 Körner pro 28,3 dm trockenen Abgases in die Atmosphäre zu emittieren. Die vorstehenden Ergebnisse scheinen mit Kammertempemturen zwischen 650° und 1200° C (1200 und 22OO° F) erhältlich zu sein.

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Claims

Patentansprüche

1.)Müllverbrennungsofen zum Verbrennen von Abfallmaterial, gekennzeichnet durch

a) eine Verbrennungskammer (22), die im Abstand angeordnete Stirnwände (24,26) und eine Seitenwand (28) aufweist, deren mittlere Längsachse sich zwischen den Stirnwänden erstreckt und die derart angeordnet ist, daß ihre Mittelachse im wesentlichen horizontal verläuft,

b) Mittel (20) zur Einführung von Abfallmaterial und Primärluft in die Kammer (22) zur erzeugung einer Wirbelbewegung des Abfallmaterials in Richtung auf die eine der Seitenwände,

c) Mittel (38) zur Entzündung des Abfallmaterials während seiner Wirbelbewegung,

d) einen Abgasauslaß (74) mit einem offenen Ende, das «ich nah« der einen Stirnwand (24) und Im wesentlichen konzentrisch mit der mittleren Längsachse in die Kammer (22) offset,

e) Mittel (46) zur Einführung von Sekundärluft in die Kammer (22) ie wesentlichen tangential zur Seitenwand (28) an einer Vielzahl von Zonen, die im wesentlichen über die gesamte Länge der Kammer (22) int Abstand angeordnet und entlang einer zur Längsachse der Kassier im wesentlichen parallel verlaufenden Achs· Ausgerichtet sind, wobei dies· Zosen nahe d@a Boden der Kassier (22) mn ihrer einen Seit· angeordnet sind, derart, dag «ti« Sekundärluft in solche« Richtungen eUgtführt ist, dft* «la· Wirbelbewegung 4·« AtfalU sat «rials auf rocht er ha It bar ist, und

f)iteuereinrlohtusgee (4·,M) *ur unabhängigen Steuer«·« lisfthrgng ve* fsfcvMirluft in 41· Kassier (32) M j«tf*r der Kahl reichen Ionen.

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2. Müllverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Auslaßöffnung (84) mit einem offenen Ende (85) vorgesehen ist, die sich nahe der Innenfläche da· Stirnwand (24) öffnet, derart, daß während des Verbrennungsprozesses nicht-brennbares Material, das in dem äußeren Bereich des Wirbels mitgerissen ist, aus der Kammer (22) ausstoßbar ist.

3. Müllverbrennungsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Auslaßöffnung (84) im wesentlichen tangential durch die Seitenwand (28) hindurchführt, wobei ihr offenes Ende nahe dem Boden der Kammer (22) auf ihrer andaren Seite angeordnet ist, die einer der Einführungszonen der Sekundärluft im wesentlichen gegenüberliegt.

4. Müllverbrennungsofen nach einem oder mehreren der Anspr-üche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der Abgasöffnung (74) im axialen Abstand zu der einen Stirnwand (24) angeordnet ist.

5. Müllverbrennungsofen nach Anspruch 4, dadurch g e kennze ichnet, daß ein Leitblech (92) nahe dem offenen Ende der Abgasauslaßöffnung (74) vorgesehen ist, derart, daß festes, nicht-brennbares Material, das sich von der benachbarten Stirnwand (24) in Richtung auf das offene Ende der Abgasausgangsöffnung bewegt, nach außen in Richtung auf die Seitenwand (28) ablenkbar ist.

6. Müllverbrennungsofen nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (48,56) die Sekundärluftströmung in Abhängigkeit von Temperaturänderungen innerhalb der Kammer (22) . automatisch einstellt, derart, daß die Sekundärluftströmung in Abhängigkeit von einer Temperaturerhöhung vergrößerbar und in Abhängigkeit vnn einer Temperatursenkung verkleinerbar ist.

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7. Müllverbrennungsofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Lüftungsschieber (48), der zwischen offenen und geschlossenen Stellungen bewegbar ist, und Mittel (50) zur automatischen Verschiebung des Lüftungsschiebers in Abhängigkeit von Temperaturänderungen innerhalb der Kammer (22) aufweist, derart, daß der Lüftungsschieber bei einer Temperaturerhöhung zur Vergrößerung der Sekundärluftströmung in Richtung auf die offene Stellung schiebbar und bei einer Temperatursenkung zur Verkleinerung der Sekundärluftströmung in Richtung auf die geschlossene Stellung schiebbar ist.

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