DE2301986A1

DE2301986A1 - Verbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2301986A1
Application number: DE2301986A
Authority: DE
Inventors: Robert Loren Shields
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1973-01-16
Publication date: 1973-08-02
Also published as: JPS4882676A; FR2168414B1; GB1384473A; FR2168414A1; US3757707A

Description

Die Erfindung betrifft Verbrennungsvorrichtungen und insbesondere Vorrichtungen bzw. Anlagen zum Verbrennen von Abfallmaterial für Gemeinden und Industriebetriebe.

Die konventionellen Verbrennungsvorrichtungen für Gemeinden und Industriebetriebe enthalten üblicherweise eine oder mehrere Verbrennungskammern mit Trockenrosten und mit einem Kamin, um die gasförmigen Verbrennungsprodukte des Abfallmaterials in der Kammer in die Atmosphäre abzugeben. Kürzlich bekanntgewordene Konstruktionen für Verbrennungsanlagen enthalten Vorkehrungen zur Reinigung der gasförmigen Verbrennungsprodukte vor Abgabe in die Atmosphäre, beispielsweise durch

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Durchleiten dieser gasförmigen Verbrennungsprodukte durch Wassersprühbereiche, sodaß die suspendierten Ascheteilchen und andere teilchenförmige Stoffe in dem' Wasser aufgenommen werden. Dieses wird dann gesammelt und einem geeigneten Klärsystem zugeführt. Dieser Typ von Reinigungsanlagen für das Abzugsgas ist jedoch kostspielig und kompliziert und erzeugt ein Problem der Wasserverschmutzung. Ebenso ergibt das Vorhandensein einer solchen Reinigungsanlage für das Abgas eine Begrenzung der Temperatur im Innern der Verbrennungskammer, und dies kann zu einer schlechten Verbrennung führen.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine neuartige und verbesserte Verbrennungsanlage zu schaffen, die in der Lage ist, eine im wesentlichen vollständige Verbrennung von Abfallmaterial zu bewirken, und bei der praktisch feststofffreie Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden und die Verschmutzung von Luft und Wasser auf ein Minimum gebracht wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine neuartige und verbesserte Verbrennungsanlage dieser Art zu schaffen, welche die Verwendung einer kostspieligen und komplizierten Reinigungsanlage für das Abgas vermeidet.

Es ist weiterhin eine Aufgabe dieser Erfindung, eine neuartige und verbesserte Wirbel-Verbrennungsanlage der vorstehenden Art zu schaffen, welche eingerichtet ist für den Betrieb ohne Begünstigung von Verschlackungsverhältnissen in der Kammer.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine neuartige und verbesserte tfirbel-Verbrennungsanlage zu schaffen, welche die Temperatur des verbrennbaren Abfallmaterials schneller zum Flammpunkt steigert und dadurch die für die Verbrennung zur Verfugung stehende Zeitdauer vergrößert und heiße Flecken oder ausgeprägte Temperaturschwankungen im Innern der Verbrennungsanlage auf ein Minimum bringt, welche zu einer unregelmäßigen Arbeitsweise beitragen.

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Bei der Ausführung der Erfindung in einer bevorzugten Form wird eine Verbrennungsanlage vorgesehen, welche eine Verbrennungskammer mit im Abstand angeordneten Endwänden und mit einer Seitenwand besitzt, wobei sich eine mittlere Längsachse der Kammer zwischen den Endwänden erstreckt. Die Kammer besitzt vorzugsweise eine allgemein zylindrische Gestalt und ist in der Betriebslage so angeordnet, daß die mittlere Längsachse horizontal oder im wesentlichen horizontal verläuft. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um in die Kammer Abfallmaterial und Primärluft so einzuführen, daß sich eine Wirbelbewegung des Abfallmaterials in Richtung einer der Endwände ergibt, und es sind Vorkehrungen getroffen, um das Abfallmaterial während seiner Wirbelbewegung zu entzünden. Die Einrichtung zur Entzündung des Abfalls ist dabei in einem Bereich angeordnet, welcher sich in direktem Wege der in die Kammer eintretenden Luft befindet. Dadurch ist die Luft in der Lage, die Temperatur der angrenzenden Wand zu verringern und auf diese Weise Bedingungen für Verschlackung zu vermeiden und gleichzeitig die Wandoberfläche von irgendwelchem restlichen Material leerzufegen. Weiterhin wird dabei eine größere Gleichförmigkeit der Temperatur über die ganze Kammer erreicht. Die Einrichtung zur Zündung des Abfalls befindet sich vorzugsweise in demjenigen Bereich, in dem das Abfallmaterial und die Luft eingeführt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine schnellere Zündung des Abfallmaterials und hierdurch wird die Brenndauer im Sinne einer vollständigeren Verbrennung verlängert.

und Zündung Vorzugsweise ist außerdem die Einrichtung zur EinführungV3es Abfalls in dem oberen Abschnitt untergebracht und befindet sich entfernt von der Stelle, an der restliches Material im unteren Abschnitt der Kammer zurückgehalten werden kann. Auf diese Weise werden ein Verschlacken und eine haftende Ansammlung dieses Materials vermieden. Demgemäß überwindet die bestimmte Anordnung der Kombination und des Systems der erfindungsgemäß verbesserten Verbrennungsanlage eine lokalisierte überhitzung oder heiße Flecken und die Verschlackungszustände, die sich hieraus ergeben, insbesondere in dem Bereich der Kammerwand, auf den die Zündflamme auftrifft, und im unteren Abschnitt der Kammer, in dem das restliche Material sich ansammeln kann. Weiterhin ergibt

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sich durch die Abwesenheit von Hindernissen in Form angesammelter Schlacke ein ungehemmter Laufweg für den Wirbel, und in Verbindung mit der durch die Erfindung schneller erreichbaren und stärker konsistenten Temperatur.ergibt sich eine Förderung des GesamtverbrennungsVorgangs einschließlich einer Verlängerung der Zeitdauer der Brenndauer zwecks vollkommenerer Verbrennung.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht der Verbrennungsanlage. Figur 2 ist eine Seitenansicht der Verbrennungskammer.

Figur 3 enthält eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Figur 2.

In den Figuren 1-3 ist als Ausführungsform der Erfindung eine Verbrennungsanlage dargestellt, die im allgemeinen die folgenden Teile enthält:

Eine Zerkleinerungseinheit zur Zerkleinerung des Abfallmaterials, eine Einrichtung zur Zuführung des Abfallmaterials und der Primärluft in eine Verbrennungskammer und zur Einstellung einer Wirbelbewegung des Abfallmaterials, eine Einrichtung zur Zündung des Abfallmaterials während seiner Wirbelbewegung, eine Einrichtung zur Zufügung sekundärer Luft zur Kammer, eine Abgaseinrichtung zum Ablassen der gasförmigen Verbrennungsprodukte und eine Ausstoßeinrichtung zum Ausstoß des nicht brennbaren Materials aus der Brennkammer sowie eine separate Einrichtung zur Trennung der Gase und festen Materialien, welche von der Ausstoßeinrichtung ausgegeben werden. Die Verbrennungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur Beseitigung von in der Industrie und in Gemeinden anfallendem festen Abfallmaterial, wie beispielsweise Papier, Erdnußschalen, Pappkartons, Holzabfälle, Müll, Blätter, Flaschen, Büchsen und verbrennbarem Kehricht. Die Verbrennungsanlage ist jedoch auch in der Lage, flüssiges Abfallmaterial zu beseitigen, wie beispielsweise OeIe, Farbreste und Reste von Galvanisierbädern.

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Die Verbrennungsanlage nach Figur 1 enthält im einzelnen eine Zerkleinerungseinheit 10, welche so ausgelegt ist, daß sie Abfallmaterial in Stücke zerreißen und zerkleinern kann, bis sie klein genug sind, um in wirksamer Weise in die Brennkammer eingebracht und verbrannt werden zu können. Wenn das zu beseitigende Abfallmaterial bereits eine zulässige Größe besitzt, beispielsweise Sägemehl, dann ist die Zerkleinerungseinheit nicht erforderlich. Als Zerkleinerungseinheit 10 kann irgendeine geeignete Konstruktion verwendet werden und sie besitzt eine Schütte 12 mit einem offenen Ende 14, in welche das Abfallmaterial zur Verringerung der Größe durch einen Zerreiß- und Zerhackmechanismus (nicht gezeigt) eingegeben wird, welcher seinerseits von einem nicht gezeigten Motor betätigt wird. Nach der Zerkleinerung wird das Abfallmaterial in ein pneumatisches Fördersystem eingezogen. Dieses enthält ein Gebläse 16, welches von einem nicht gezeigten Motor betätigt wird, und dabei wird das zerkleinerte Material in einen Primärluftstrom aufgenommen und durch eine Einlaßleitung 20 transportiert, welche sich in die Verbrennungskammer 22 hinein öffnet.

Die Verbrennungskammer 22 kann irgendeine geeignete Gestalt besitzen; sie ist vorzugsweise zylindrisch und enthält ein Paar im Abstand angebrachter Endwände 2k und 26, die durch eine ringförmige Seitenwand 28 miteinander verbunden sind. Die Kammer wird vorzugsweise in ihrer Betriebslage so angeordnet, daß ihre mittlere Längsachse, welche sich zwischen den Endwänden 2k und 26 erstreckt, gemäß der Darstellung in Figur 2 entweder horizontal oder im wesentlichen horizontal verläuft. Gewünschtenfalls kann die Endwand 26 der Kammer 22 eine Tür enthalten, um den Zugang zum Innern der Kammer 22 zu gestatten. In der bestimmten Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß der Abbildung enthält die ringförmige Seitenwand 28 der Kammer ein äußeres Gehäuse 32 (Figur 3)» welches aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem Baustahl oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gebildet ist. Das Gehäuse 32 ist mit einer oder mehreren inneren Lagen J>k und 36 aus einem geeigneten Material ausgekleidet, beispielsweise mit feuerfesten Steinen. Die innerste Lage 3*1 ist dabei so

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ausgelegt, daß sie eine gute Beständigkeit gegenüber Abrieb besitzt. Andererseits kann die Lage oder Schicht 36 so ausgelegt werden, daß sie gute Wärmeisolationseigenschaften besitzt oder die Wärme gut auf eine entfernte Stelle ableitet. Die Endwände 2 4 und 26 der Verbrennungskammer 22 können in gleicher Weise aus einer äußeren Schicht von Baustahl oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und inneren Schichten au3 feuerfesten Steinen gebildet werden. In der abgebildeten Ausführungsform tritt die Einlaßleitung 20 in die Verbrennungskammer 22 tangential 'zur ringförmigen Seitenwand 28 an einer Stelle in der Nähe des oberen Teils der Kammer 22 und benachbart zur Endwand 26 ein.

Die kontinuierliche Zuführung eines Gemisches von Abfallmaterial und Luft unter Druck aus der Einlaßleitung 20 ih die Kammer 22 und tangential zur kreisringförmigen Seitenwand 28 der Kammer ergibt eine Wirbelbewegung des Abfallmaterials. Dieses bewegt sich von einem Bereich, benachbart zur Endwand 26 in Richtung der Endwand -24 in einer Wirbelrichtung im Uhrzeigersinne gesehen von der Endwand 26 der Figur 1. Selbstverständlich kann die Einlaßleitung 20 so angeordnet sein, daß sie in die Verbrennungskammer 22 an der oberen rechten Seite derselben anstatt an der oberen linken Seite eintritt. In diesem Falle ist dann die Richtung des Wirbels umgekehrt wie die Wirbelrichtung im Uhrzeigersinn gemäß der Abbildung und eine Wirbelrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn.

Zur Zündung des in die Verbrennungskammer 22 eintretenden Abfalls ist ein Brenner 40 mit fließfähigem Brennstoff, beispielsweise ein mit Gas oder OeI betriebener Brenner, in der Nähe der Endwand 26 der Verbrennungskammer 22 angeordnet und so ausgerichtet, daß er eine Flamme in die Verbrennungskammer tangential zu deren kreisringförmiger Seitenwand 28 erzeugt. Für den Brenner 40 kann irgendeine geeignete Konstruktion verwendet werden, welche eine Zuführungsleitung 42 zur Zuführung des Brennstoffs von einer nicht gezeigten Quelle besitzt und eine Zuführungsleitung 44 für die Verbrennungsluft, welche durch ein Gebläse 50 von einem Ver teilerraum 52 gemäß Figur 1 geliefert werden kann. Ebenso besitzt

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der Brenner HO eine Mischkammer M6 für die Durchmischung von Brennstoff und Luft und einen Auslaß oder eine Düse *J8 für die Ausrichtung und den Auslaß der Flamme. ,

Unter einigen Betriebsbedingungen, bei denen in die Verbrennungskammer ein Gemisch aus zerkleinertem Abfallmaterial und Primärluft kontinuierlich eingebracht wird, wobei diese Einbringung noch von der Art und dem Feuchtigkeitsgehalt des Abfallmaterials abhängt, kann der Brenner abgestellt werden, nachdem die Brennkammer auf eine wirksame Entzündungs- und Verbrennungstemperatur aufgeheizt worden ist. Im weiteren Verlauf wird dann die Verbrennung aufrechterhalten durch die kontinuierliche Zuführung von Abfallmaterial und Primärluft. Geeignete Betriebstemperaturen zur Verbrennung von üblichem Gemeindeabfallmaterial in der Brennkammer liegen typischerweise zwischen etwa 65O ⁰C und 1200 ⁰C. Bei einer typischen Betriebsweise wird daher zunächst der Zündbrenner ^O allein während einer ausreichenden Zeit betrieben, um die Verbrennungskammer auf ihre beabsichtigte Betriebstemperatur vorzuheizen, beispielsweise auf etwa 870 ⁰C. Daraufhin wird die Zuführung des zerkleinerten Abfallmaterials und der Primärluft unter Druck in die Verbrennungskammer in Gang gesetzt und deren Verbrennung durch die hohe Temperatur ausgelöst. Danach kann die Verbrennung sich selbst erhaltend sein ohne Notwendigkeit einer zusätzlichen Unterstützung durch eine getrennte Quelle für Brennstoff oder eine Flamme; dies hängt jedoch wiederum von der Art oder dem Wärmegehalt des als Brennstoff dienenden Abfallmaterials und von seinem Feuchtigkeitsgehalt ab. Wenn jedoch aus irgendeinem Grunde, beispielsweise infolge der Art des Abfallmaterials, der Brenner zur Aufrechterhaltung oder Regelung der Verbrennung notwendig ist, kann er einfach kontinuierlich betrieben werden, um die Verbrennung aufrecht zu erhalten oder er kann erneut in Gang gesetzt werden, um den VerbrennungsVorgang auf die wirksamen Verbrennungstemperaturen zurückzuführen. In einigen Fällen, beispielsweise bei der Verbrennung von Abwasserschlamm, welcher normalerweise einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, kann es sinnvoll oder sogar notwendig sein, den Zündbrenner kontinuierlich zu betreiben.

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Der Brenner kann eine handelsmäßig erhältliche Einheit sein, beispielsweise ein Brenner des Typs "MAXON", beispielsweise des Typs EB-3, -4 oder -5, in Abhängigkeit von der gewünschten Größe und Kapazität.

Um die Verbrennung des Abfallmaterials zu steigern und die Energie seiner Wirbelströmung in einer vorbestimmten und beherrschten Weise über die gesamte Länge der Verbrennungskammer aufrechtzuerhalten, wird es bevorzugt, Einrichtungen zur Einführung beherrschter Mengen von Sekundärluft mit hoher Geschwindigkeit in die Brennkammer 22 während des VerbrennungsVorgangs vorzusehen. Diese sind dann in Bereichen vorgesehen, welche mit Abstand über die Länge der Brennkammer verteilt sind. Zu diesem Zwecke kann ein Gebläse 50 gemäß Figur 1 vorgesehen sein, um Sekundärluft mit Hilfe eines länglichen Verteilerraums 52 zu ' liefern, welche an periodisch wiederkehrenden Stellen längs einer Achse eingeführt wird, die im wesentlichen parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer ist. Diese Sekundärluft kann in die Kammer im wesentlichen tangential eingeführt werden durch eine Vielzahl von im wesentlichen mit gleichem Abstand vorgesehenen öffnungen 54 in der ringförmigen Seitenwand 28, und zwar über Leitungen 56, welche den Verteilerraum 52 mit den öffnungen 54 verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere im Abstand über die gesamte Länge der Kammer angebrachte öffnungen 54 vorgesehen, beispielsweise 4 öffnungen gemäß Figur Diese können einzeln durch nicht gezeigte Einrichtungen gesteuert werden. ■

Um die gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer 22 in die Atmosphäre abzulassen, ist ein Kamin oder Abzug 60 vorgesehen. Er besitzt ein offenes Ende, welches sich in die Verbrennungskammer hinein im Bereich der Endwand 24 öffnet, und ist im wesentlichen konzentrisch zur mittleren Längsachse der Verbrennungskammer 22. Wie am besten aus Figur 1 ersichtlich, umfaßt der Abzug 60 einen Hohlzylinder und ein Abzugsrohr 62 aus irgendeinem geeigneten Material, welches sich durch eine öffnung in der Endwand 24 der Verbrennungskammer erstreckt und dort in geeigneter Weise befestigt ist.

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Es sind Auslaßeinrichtungen vorgesehen, um die nicht brennbaren Materialien während des Verbrennungsvorgangs aus der Verbrennungs-, kanuner 22 abzuführen. Für diesen Zweck enthält die bevorzugte Ausführungsform eine Auslaßleitung 66, welche sich in die Verbrennungskammer 22 in einem Bereich stromabwärts von dem Punkt der Einleitung des Abfallmaterials öffnet. Sie liegt benachbart zur inneren Oberfläche der Endwand 2H und dient zur Abführung des nicht brennbaren Materials aus der Kammer, welches im äußeren Bereich des Wirbels enthalten ist. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Auslaßleitung 66 ein Rohr, welches sich durch die ringförmige Seitenwand 28 im wesentlichen tangential zu derselben erstreckt und im wesentlichen horizontal am Boden der Kammer liegt, wobei sich ihr Ende in die Verbrennungskammer hinein öffnet. Die Auslaßleitung führt zu einer geeigneten Einheit zur Abtrennung und Entfernung des Materials, welche noch nachstehend kurz beschrieben wird. Bei der beschriebenen Anordnung liegt die öffnung der Auslaßleitung 66 in dem Laufweg des nicht brennbaren Materials, welches sich während des Betriebes der Verbrennungsanlage in den äußeren Bereichen des Wirbels befindet und bereits zu dem Bereich benachbart zur Endwand 24 durchgelaufen ist. Die Wirkung des Wirbels führt dazu, daß dieses Material in die öffnung der Auslaßleitung 66 zur Abführung aus der Verbrennungskammer 22 eintritt.

Ein Separator 70 ist vorgesehen, um die Gase und die Peststoffmaterialien voneinander zu trennen, welche durch die Auslaßleitung 66 abgeführt worden sind, und zur Abgabe des Peststoffmaterials in einen geeigneten Behälter 72. Der Separator 70 ist vorzugsweise ein kommerziell erhältlicher Zyklon- oder Wirbelseparator, bei dem das abgegebene Material durch die Auslaßleitung 66 tangential in den Separator 70 eingebracht wird. Die Folge davon ist, daß das Peststoffmaterial aus dem offenen Ende des Separators 70 in den Behälter 72 fällt. Solches Peststoffmaterial enthält Asche und anderes teilchenförmiges Material, welches sich beim VerbrennungsVorgang gebildet hat, und ebenso anderes nicht brennbares Material, das in irgendeiner geeigneten Weise beseitigt werden kann. Die aus dem Separator 70 abgetrenn-

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ten Heißgase werden durch ein Rohr 7^ abgeleitet und in den Abzug 60 eingebracht oder sie können zurückgeführt und in die Verbrennungskammer 22 eingeleitet werden.. Obwohl der größte Teil des nicht brennbaren Materials dem Separator 70 zugeführt wird, besitzt ein geringer Anteil dieses Restmaterials eine Neigung, sich über die Länge des Bodens der Verbrennungskammer 22 abzusetzen. Dieses abgesetzte Material wird auf ein Minimum gebracht durch die Auswirkungen der Einführung von Sekundärluft an verschiedenen Bereichen im Abstand längs des Pließweges des Abfallmaterials. Es kann jedoch gemäß dem Grad des Absetzens solchen Materials in der Kammer dieses periodisch durch eine Zugangstür aus der Kammer in irgendeiner geeigneten Weise entfernt -werden.

Gemäß der Erfindung befindet sich in dem beschriebenen Verbrennungssystem die Einrichtung 40 des Brenners für die Zündung der Verbrennung in besonderer Nachbarschaft zur Einlaßeinrichtung 20, welche für die Zuführung von Abfallmaterial und Luft in die Verbrennungskammer dient. Insbesondere ist die Zündbrennereinrichtung für die Verbrennung so gerichtet, daß sie eine Flamme im wesentlichen tangential zur ringförmigen Seitenwand der Verbrennungskammer in einem Bereich ergibt, welcher unmittelbar in dem Laufweg der Luft liegt, die.in die Verbrennungskammer eingebracht wird, und vorzugsweise auch im Laufweg des Gemisches von Abfallmaterial und Primärluft, welche durch die Einlaßleitung in eine Richtung eingebracht werden, die im wesentlichen tangential zur ringförmigen Seitenwand der Verbrennungskammer liegt. Obwohl die Luftquelle in den meisten Fällen in bequemer Weise dargestellt werden kann durch die Primärluft in Kombination mit der Zuführung von Abfallmaterial, kann die Luft auch durch die sekundäre Quelle oder durch andere äußere Einrichtungen geliefert werden. Insbesondere sind die relativen Lagen der tangential gerichteten Zündbrennereinrichtung für die Verbrennung und der Einlaßleitung zur Zuführung von Abfallmaterial und Luft in die Brennkammer so beschaffen, daß diese unmittelbar benachbart auf einem Kreisbogen der ringförmigen Seitenwand der Verbrennungskammer liegen und nicht mehr als 120 voneinander entfernt

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sind und vorzugsweise in einem Winkelbereich von 90 liegen. Dadurch wird die Kühlwirkung der Luft gesteigert. Insbesondere wird der Flanunenstrahl der Zündbrennereiru-richtung für die Verbrennung vorzugsweise in einer etwa vertikalen gemeinsamen Ebene in den Laufweg des Abfallmaterials und der Luft gerichtet, d. h. im wesentlichen in der gleichen Ebene, welche quer zur horizontalen Mittelachse der Verbrennungskammer liegt, um auf diese Weise eine optimale Kühlung zu erhalten.

Ein bevorzugter Aufbau ist ersichtlich aus dem Schnitt der Figur 3 längs der Linien 3-3 der Figur 2. Dieser zeigt, daß die Einlaßleitung 20 in die ringförmige Seitenwand 28 der Verbrennungskammer 22 im wesentlichen tangential zur inneren Oberfläche der ringförmigen Seitenwand der Verbrennungskammer eintritt und in dieser Richtung das Abfallmaterial und die Luft abgibt, um auf diese Weise eine Wirbelbewegung des Materials über die Länge der zylindrischen Kammer zu bewirken. Die Zündbrennereinrichtung ¹IO für die Verbrennung ist in ähnlicher Weise so angeordnet, daß sie in eine Richtung brennt, bei der der Flammenstoß in die Verbrennungskammer im wesentlichen tangential zur inneren Oberfläche der kreisringförmigen Wand 28 eintritt und in einem Bereich, der im direkten Laufweg des Abfallmaterials und der Luft liegt, welche von der Einlaß- und Zuführungsleitung austritt. In der bevorzugten Ausfuhrungsform nach Figur 3 ist die Zündbrennereinrichtung 40 im wesentlichen vertikal angeordnet und brennt in einer allgemein abwärts gerichteten Richtung in der gleichen Querebene der zylindrischen Verbrennungskammer, in der auch die Einlaßleitung liegt. Sie ist außerdem mindestens etwa im gleichen Quadranten der ringförmigen Seitenwand der zylindrischen Verbrennungskammer angeordnet, wie die Einlaßleitung 20. Durch diese Anordnung der Zündbrennereinrichtung 40 für die Verbrennung im oberen Teil der Verbrennungskammer und die allgemein nach unten gerichtete Flamme gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach Figur 3 wird im wesentlichen jegliche Verschlackung oder Zusammenschmelzen von Restteilchen beseitigt, welche in dem Bodenteil der Verbrennungskammer zurückbehalten werden. Eine solche Verschlackung stellt jedoch einen nachteiligen Effekt dar, welcher

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den Wirkungsgrad der Verbrennung und den Strömungsweg des Wirbels unterbricht und letztendlich erfordert, daß der Verbrennungsbetrieb zur Reinigung der Kammer unterbrochen werden muß.

Diese Anordnung oder Kombination dieser Teile in einer besonderen Nähe bezüglich des Gesamt-Wirbelverbrennungssystems gemäß der vorstehenden Beschreibung beseitigt viele nachteilige Zustände beim Betrieb solcher Verbrennungsanlagen und beseitigt auch heiße Flecken oder merklich ungleichmäßige Erhitzung in derselben; ein solcher Zustand begünstigt jedoch die Bildung von Schlacken. Die erfindungsgemäße Anordnung beschleunigt die Aufheizgeschwindigkeit des eintretenden zugeführten Materials. Dadurch wird die Brenndauer des Abfalls verlängert und man erhält eine vollständigere und gleichmäßigere Verbrennung.

Erfindungsgemäß wird daher eine sehr wirksame Verbrennungsanlage geschaffen, die gekennzeichnet ist durch die Abgabe von Gasen in die Atmosphäre, welche im wesentlichen frei von teilchenförmigen! Material sind zur Verringerung der Verschmutzung von Luft und Wasser auf ein Mindestmaß. Weiterhin wird das brennbare Material aus der Verbrennungskammer während des Verbrennungsvorganges durch die Wirkung des Wirbels ausgebracht und damit werden kostspielige und komplizierte Anlagen zur Handhabung des Materials und- zur Förderung des Materials aus der Verbrennungskammer heraus vermieden. Weiterhin wird eine kostspielige und komplizierte Reinigungsanlage für das austretende Gas durch die Erfindung vermieden, welche noch einen Betrieb der Verbrennungsanlage bei Temperaturen gestattet, die größer sind, als die zulässigen Temperaturen für den Fall von Verwendung von Reinigungsanlagen für das Abgas. Weiterhin bewirkt die Verbrennungsanlage eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des verbrennbaren Abfallmaterials und dies führt zu einer äußerst hohen prozentualen Verringerung des ursprünglichen Volumens des Abfallmaterials.

Eine typische Konstruktion der Verbrennungsanlage gemäß der Erfindung enthält eine Verbrennungskammer mit einer inneren Länge von etwa 2,40 m und einem Innendurchmesser von etwa D = 1,35 m.

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Das Abgasrohr 60 besitzt einen Innendurchmesser von etwa 60 cm und erstreckt sich in die Verbrennungskammer hinein über eine Entfernung von etwa 40 cm von der inneren Oberfläche der Endwand 24. Die Auslaßleitung 66 besitzt einen Innendurchmesser von etwa 10 cm. Z. Zt. besitzt eine Verbrennungsanlage dieser Konstruktion die Fähigkeit, ein festes Abfallmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 20 % und einem Aschegehalt von normalerweise 10 % mit einem Wärmewert von etwa 2.800 kcal/kg (5.000 BTU's pro Pfund) und einer Umsatzgeschwindigkeit von etwa I.5OO kg/Std. umzusetzen und dabei eine Zerstörung von bis zu 98 % des brennbaren Materials zu bewirken. Es erscheint, daß eine solche Konstruktion einer Verbrennungsanlage nicht mehr als etwa 420 mg/Nm^ (0,2 grains pro Standard-Kubikfuß) des trockenen Abgases in die Atmosphäre abgibt. Diese Ergebnisse erscheinen erreichbar mit Kammertemperaturen zwischen 1200 ⁰F und 2200 °F.

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Claims

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Patentansprüche

Verbrennungsanlage zur Verbrennung von Abfallmaterial, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

(a) Eine Verbrennungskammer (22) mit im Abstand angebrachten Endwänden (24, 26) und einer Seitenwand (28), deren mittlere Längsachse sich zwischen diesen Endwänden erstreckt, wobei die Verbrennungskammer (22) so.-angeordnet ist, daß ihre mittlere Achse im wesentlichen horizontal verläuft,

(b) eine Einrichtung (16, 20) zur Einleitung eines Gemisches von Abfallmaterial und Luft in die Verbrennungskammer (22) und zur Erzeugung einer Wirbelbewegung des Abfallmaterials in Richtung einer der Endwände (24, 26),

(c) eine Zündeinrichtung (40) zur Zündung des Abfallmaterials während seiner Wirbelbewegung, welche in einem Bereich im direkten Laufweg der in die Verbrennungskammer (22) eintretenden Luft angeordnet ist, und

(d) ein Abgaskamin (60) mit einem offenen Ende, welches sich in der Nähe einer Endwand (24) in die Verbrennungskammer (22) hinein öffnet.
2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (40) zur Zündung des Abfallmaterials in einem Bereich im direkten Laufweg des Gemisches von Abfallmaterial und Luft liegt, welches in die Verbrennungskammer (22) eintritt.
3· Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (20) zur Einführung von Abfallmaterial und Luft eine einzige Einlaßeinrichtung umfaßt zur Leitung des Abfallmaterials und der Luft in die Verbrennungskammer (22) und die Einrichtung (40) zur Zündung des Abfallmaterials in der Verbrennungskammer (22) im Laufweg des Abfallmaterials und der Luft und unmittelbar benachbart zu dessen Eintrittsbereich angeordnet ist.

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4. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _} daß die Einrichtung (40) zur Zündung des Abfallmaterials einen Brenner (40) aufweist, der eine Flamme in Richtung auf die Innenwand der Kammer (22) in einem Bereich unmittelbar neben der Eintrittsstelle des Abfallmaterials und der Luft richtet, auf den auch das Abfallmaterial und die Luft gerichtet sind.
5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungskammer (22) allgemein zylinderförmig ist, das Gemisch von Abfallmaterial und Luft unter Druck in die Verbrennungskammer (22) tangential zur Seitenwand (24) einleitbar ist, die Flamme der Zündeinrichtung (40) tangential zur Seitenwand (28) gerichtet ist und das offene Ende des Abgasrohrs (60) im wesentlichen konzentrisch zur mittleren Achse ist.
6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Abfallmaterial und die Luft in die Verbrennungskammer (22) durch ein Rohr (20) mit tangentialer Ausrichtung durch das Oberteil der Verbrennungskammer (22) einleitbar sind und durch die Zündeinrichtung (40) einer Flamme vertikal durch das Oberteil der Verbrennungskammer tangential zur inneren Seitenwand (2 8) der Kammer in den Laufweg des Abfallmaterials und der Luft unmittelbar bei ihrem Eintritt in die Kammer ausrichtbar ist.
7· Verbrennungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (20) und die Zündeinrichtung (40) in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet sind mit einem Schnitt der Laufwege für das Abfallmaterial, die Luft und die Flamme.
8. Verbrennungsanlage nach Anspruch 7_i dadurch gekennzeichnet , daß die Flamme etwa abwärts und im wesentlichen tangential zur ringförmigen Seitenwand

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(28) der Verbrennungskammer (22) gerichtet ist.

Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (16, 20) zur Zuführung des Abfallmaterials und der Luft und die Zündeinrichtung .(¹IO) relativ zueinander in etwa dem gleichen Quadranten der Seitenwand und im wesentlichen der gleichen Ebene quer zur mittleren Längsachse der Verbrennungskammer (22) angeordnet sind*

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