DE2264921C3 - Vorrichtung zum Zersetzen und Verbrennen hochpolymerer Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zersetzen und Verbrennen hochpolymerer Stoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung zum Verbrennen der verschiedenartigsten Stoffe einschließlich Müll, Holz und sogar anorganischen Stoffen ist aus der US-PS 33 62 887 bekannt. Die bekannte Vorrichtung führt die Stoffe durch verschiedene Stationen, in denen sie erhitzt werden, wobei zwischen den einzelnen Stationen jeweils ein- und ausrückbare Sperren vorgesehen sind, die offenbar dazu erforderlich sind, daß die Zersetzungsprodukte nicht ohne weiteres entweichen können. Aufgrund dieser Bauart ergibt sich die Notwendigkeit eines schubweisen, diskontinuierlichen Betriebs.

Eine vollständige Verbrennung, selbst von Abfällen, die nur aus Hochpolymeren bestehen, ist wegen des trotz komplizierter Bauweise schlechten Wirkungsgrads dieser Anlage nicht möglich.

Die DT-PS 3 27 379 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Destillation von festem, kohlenstoffhaltigem Material, bei welchem eine Förderschnecke verwendet wird. Die sonst im wesentlichen offene Anlage läßt sich wegen der Giftigkeit der Zersetzungsprodukte von Hochpolymeren schon aus diesem Grunde weder verwenden noch durch sinnvollen Aufwand brauchbar machen. Die CH-PS 4 78 216 beschreibt ein Verfahren insbesondere zur Beseitigung von Müll und Klärschlamm unter Gewinnung eines als Brennstoff geeigneten Gases, Jas im wesentlichen dem auch sonsi bekannten »Cracken« entspricht. Auch dieses Verfahren läßt sich für die umweltfreundliche Zersetzung von Polymeren, insbesondere Mischabfällen aus solchen Stoffen nicht verwenden. Hier spielt insbesondere die bei der Zersetzung von Hochpolymeren in ihre Bestandteile auftretende Explosionsgefahr eine besondere Rolle.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine

^ Vorrichtung zu schaffen, die bei äußerst einfacher Bau- und Betriebsweise eine ungefährliche und hochwirksame Verbrennung hochpolymerer Abfälle unter bestmöglicher Ausnutzung von deren Heizkraft und ohne nennenswerte Rückstände ermöglicht.

ίο Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, daß gleich am Anfang des beheizter! Weges der verdichtende

ι? Schneckenextruder eine Plastifizierung des Materials aufgrund der inneren Reibung in diesem und des auf ihn angewandten Drucks bewirkt. Die so nicht nur oberflächlich, sondern durch und durch fließfähig gemachte Masse kann dann aufgrund der erfindungsge-

jo mäßen Ausbildung der Vorrichtung neben den von ihr abgegebenen Zersetzungsprodukten im gleichen Sinn wie diese und zusammen mit ihnen kontinuierlich weiter wandern, bis die Zersetzung das gewünschte Ausmaß erreicht hat und am Ende statt zu zersetzender Stoffe

*5 fast nur noch Zersetzungsprodukte in der gleichen Leitung vorhanden sind. Es ergibt sich so ein äußerst hoher Wirkungsgrad wie auch, wegen der guten Abdichtbarkeit, ein ungefährlicher Betrieb.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung im Hinblick auf die gestellte Aufgabe sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der nachfolgenden Beschreibung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. I die schematische Darstellung einer Vorrichtung, die vorwiegend zur Erzeugung und Verwertung gasförmiger Zersetzungsprodukte bestimmt ist.

Fig. 2 ein·; der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer Einrichtung, die vorwiegend zur Erzeugung und Verwertung flüssiger Zersetzungsprodukte bestimmt ist.

Eine Schneckenextruder 11 hat einen Zylinder 12, der durch eine Heizeinrichtung 14 heizbar ist. Der Durchmesser der Schnecke 13 des Extruders 11 ist an der Seite der durch den Trichter 15 gebildeten Aufgabestelle kleiner als an einer Auslaßdüse 39. Hochpolymere Abfälle werden folglich aul ihrem Weg durch den Schneckenextruder 11 von der Schnecke 13 sehr stark verdichtet, wobei durch Scherkräfte auch eine starke innere Reibung in den durchlaufenden Stoffen die Folge ist. Es ergibt sich so an der Auslaßdüse 39 eine fließfähige Masse, die in eine Leitung69 wandert.

Die Wärme-isolierte Leitung 69 mit darum gewickelter Heizeinrichtung 70 ist an eine Heizeinrichtung 72

"^ angeschlossen, die ihrerseits in einem Brennofen 71 angeordnet ist. Das durch das Rohr 69 fließende flüssige Gut wird in der Heizleitung 72 geheizt und in Gase zersetzt. Die Heizleitung 72 ist relativ lang und mäanderförmig in der Brennkammer 71 angeordnet.

<>° Das Auslaßende der Leitung 72 führt aus dem Ofen 71 heraus, dann durch ein Ventil 73, eine weitere Leitung 74 und durch eine Öffnung 75 wieder in die Brennkammer hinein. Eine Vorheizleitung 76 steht mit der Leitung 74 über ein Ventil 77 in Verbindung, um ein Gas zu

''S Vorheiz-Zwecken zu liefern. Von einem Gebläse 78 führt ein Rohr 80 mit seiner Mündung um das offene Ende des Rohres 80 mit seiner Mündung um das offene Ende des Rohres 74 herum in die Brennkammer.

wodurch sich ein Brenner 79 ergibt. Der Ausgang dieser Brennkammer 71 ist mit 81 bezeichnet.

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Ofen 71 angelassen, d. h. in Betrieb gesetzt wird, ist das Ventil 73 zunächst geschlossen, und das Ventil 77 ist geöffnet, um ein brennbares Gas durch die Leitung 76 zur Vorheizung des Ofens 71 in diese : zu liefern. Damit wird durch die Verbrennung in der Kammer 71 das geschmolzene hochpolymere Gut in der Leitung 72 erhitzt und in Gase zersetzt. Sodann wird das Ven.il 73 geöffnet u.td gleichzeitig das Ventil 77 geschlossen, woraufhin nunmehr Gase in den Ofen geliefert werden, die die Zersetzungsprodukte des Hochpolyn'ers sind. Diese Gase treten zusammen mit Verbrennungsluft aus dem Gebläse 78 aus dem Brenner 79 in den Ofen 71. Die Abgase des Ofens 71 können /.. B. von einem Gebläse erfaßt werden und zum Heizen irgendwelcher anderer Maschinenaggregate oder Räume dienen. Wenn die Verbrennung einmal in Gang gekommen ist. werden di" verflüssigten Hochpolymere in der Leitung 72 kontinuierlich in Gase zerlegt, und zwar vermöge der Wärme der laufenden Verbrennung, wodurch es möglich ist, die Zulieferung von zusätzlichem Heizgas über die Leitung 76 einzustellen.

Im folgenden wird unter Hinweis auf Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dieses Ausführung ispiel unterscheidet sich ■ on dem Auslührungsbeispicl nach Fig. t dadurch, >.;iß die Hochpolymere verflüssigt werden, und als flüssiger Brennstoff verbrannt weiden. Aus diesem Grunde ist die Vorheiz-Sehlange 72 im Ofen selbst kleiner als gemäß Fig. 6. Eine zusätzliche Pumpe 82 liegt am Ausgang des Rohres 72 und dient zur Zerstäubung des flüssigen Gutes in dem eigentlichen Ofen 71. Man kann in diesem Fall zu Zwecken des Anlassens der Anlage einen flüssigen Brennstoff, wie z. B. Schweröl, über die Leitung 76 und das Ventil 77 zuführen.

Beim Öffnen des Ventiles 77 unter gleichzeitigem Schließen des Ventiles 73 wird der Vorheiz-Brennstofl in flüssiger Form aus der Leitung 76 mittels der Pumpe 82 an den Brenner 79 geliefert. Die zur Vorheizzwecken dienende brennbare Flüssigkeit wird vom Brenner 79 zusammen mit Luft aus dem Gebläse 78 in die

Brennkammer gesprüht, gezündet und verbrannt. Da die Vorheizleitung 72 im vorliegenden Fall relativ kurz ist, werden die darin enthaltenen hochpolymeren Stoffe verflüssigt und z. T. in eigene Flüssigkeiten zersetzt, jedoch nicht wesentlich vergast. Diese Flüssigkeit wird dann nach Schließen des Ventiles 77 und öffnen des Ventiles 73 über die Pumpe 82 als Brennstoff verwendet. Wenn der Verbrennungsprozeß beendet werden soll, wird das Ventil 77 geöffnet, um die verbleibende Flüssigkeit in der Pumpe 82 aufzunehmen. Dann wird zusammen mit Luft vom Gebläse 78 der flüssige Brennstoff vom Brenner 79 zur Verbrennung versprüht.

Wenn nun beispielsweise das durch die Leitung 72 fließende Hochpolymer Polyäthylen ist, dann wird es in Wasserstoff, Methan, Äthan und Äthylen und weitere Kohlenwasserstoffe bei einer Temperatur von etwa 500⁰C und mehr zerlegt und verflüssigt. Wenn also die Verbrennung beginnt, müssen die Hochpolymere in der Leitung 72 über ihre Zersetzungstemperatur erhitzt werden, wozu die beschriebene Vorheizung des Ofens 71 dient.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2 werden petrochemische Hochpolymere verbrannt, nachdem man sie durch Heizen verflüssigt oder vergast hat. Wenn man solche Gase oder Flüssigkeiten verbrennt, werden sie gleichförmig mit einem entsprechenden Luftvolumen gemischt, so daß keine Rauchentwicklung oder Entstehung giftiger Gase, wie z. B. Kohlenmonoxyd, zu befürchten ist, was stets dann der Fall ist, wenn eine unvollkommene Verbrennung durchgeführt wird. Bekanntlich ist es nicht möglich. Kunststoffabfall im festen Zustand vollständig zu verbrennen. Es ist einfach, die Verbrennung zu steuern bzw. zu überwachen, weil die zu verbrennenden Stoffe unmittelbar vor der Verbrennung selbst in flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegen. Nach Anlassen einer Anlage können Hochpolymere mit Hilfe derjenigen Hitze zersetzt werden, die gerade durch ihre Verbrennung erzeugt wird, so daß man also keine weitere Energie als Hilfsenergie braucht, solange eine Anlage kontinuierlich arbeitet. Die Erfindung zeichnet sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zersetzen und Verbrennen hochpolymerer Stoffe, insbesondere hoehpolymerer Abfallstoffe, mit einer in einem heizbaren Behälter drehbaren Schnecke zum Fördern der Stoffe in einen ebenfalls heizbaren Übergangsraum, von dessen Innerem eine Leitungsverbindung zu einem den Übergangsraum von außen beheizenden Brenner besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (13) Bestandteil eines kontinuierlich betreibbaren, verdichtenden Schneckenextruders (11) ist und am Anfang des beheizten Weges der Stoffe durch die Vorrichtung liegt und daß der Übergangsraum eine die Zersetzungprodukte zum Brenner(39) abführende Leitung(72) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsteile zwischen dem Extruder (11) und dem Ofen (71) geheizt oder zumindest gegen Wärmeveriuste isoliert sind.

3 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleitung (72) im Ofen (71) solche Abmessungen hat, daß die Zersetzungsprodukte an ihrem Ausgang nahezu vollständig im gasförmigen Zustand vorliegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleitung (72) im Inneren des Ofens (71) solche Abmessungen hat, daß die an ihrem Ausgang auftretenden Zersetzungsprodukte im wesentlichen im flüssigen Aggregatzustand vorliegen.