DE2356294A1 - Verfahren zur verbrennung von abfaellen - Google Patents

Description

20.10.1973 cl/k

Anmelder: The Air Preheater Company, Inc. Wellsville, N.Y. U.S.A.

Verfahren zur Verbrennung von Abfällen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von Abfällen mit unvollständiger Verbrennung in einer ersten Brennkammer und Verbrennung der dabei erzeugten Gase in einer zweiten Brennkammer (Nach— brennkammer).

Die Verbrennung von Abfällen wird vielfach entsprechend den Verfahren nach den US-Patentschriften 3.491.707 und 3.547.056 durchgeführt. Dort sind getrennt befeuerte erste und zweite Brennkammern dargestellt, in denen zunächst der Abfall unvollständig verbrannt und dann die Abgase vollständig verbrannt werden. Die Temperatur in der ersten Brennkammer wird im allgemeinen durch die Sauerstoffzufuhr geregelt, so dass sich ein bestimmter Verbrennungsgrad bzw. eine Verbrennungsgeschwindigkeit darin ergibt und daraus die Temperatur in der Brennkammer resultiert. Sobald Sauerstoff für die Verbrennung zugeführt wird, entsteht eine oxydierende Atmosphäre in der ersten Brennkammer, die der unvollständigen Verbrennung dient, jedoch werden nicht nur organische Stoffe vernichtet, sondern auch anorganische,."z. B. Teile von Aluminium oder Goldfolien von gedruckten Schaltkreisen oder fotographischen Filmen. Dadurch ,

509820/0205

entstehen Oxyde der Metalle, die als gasförmiger Rauch freigesetzt werden, so dass die Wiedergewinnung der Metalle sowohl der Menge als auch der Qualität nach beeinträchtigt wird. Deshalb sind Verbrennungsöfen, die wie üblich mit gedrosselter Luftzufuhr betrieben werden (starved-air) betrieben werden, nicht'geeignet, wenn man eine optimale Wiedergewinnung der restlichen Metalle im Auge hat und ausserdem die Atmosphäre von den Metalloxyden freihalten will. Hauptaufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu finden, durch das es möglich wird, die Verunreinigung der Atmosphäre durch die anorganischen Anteile, z. B. die Metalloxyde zu vermeiden und ausserdem die Wiedergewinnung der Metalle sowohl der Güte als auch der Menge nach zu verbessern.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Massnahmen gelöst, die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erörtert sind.

Wenn man die Gase des Nachbrenners entsprechend Anspruch kühlt, kann man eine sehr genaue Steuerung der Heizungstemperatur erreichen.

Gemäss Anspruch 3 bezieht sich die Erfindung auch auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Die geschlossene Trommel gemäss Anspruch 3, ihre Temperierung und ihre Ausbildung (Ansprüche 4 und 5) sind weiter erfinderische Merkmale. Weitere Verbesserungen bestehen in der Förderschnecke (Anspruch 7) und ihrem Gehäuse (Anspruch 6). Diese Konstruktion dient einer leichten Beschickung und es ist auch möglich, eine Luftsperre (Anspruch 8) vorzusehen. Diese

509820/0205

und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen durch eine Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles, das in der einzigen Zeichnung dargestellt ist.

Die ,Figur zeigt das Flusschema und schematisch den Aufbau eines Systems zur Aufbereitung von Abfall und Schrott entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Die zylindrische Trommel 10 bildet eine Kammer 11, die um ihre horizontale Achse (Welle 12) rotieren kann. Die Kammer 11 wird nachstehend als Brennkammer bezeichnet, obwohl in ihr keine vollständige, sondern eine unvollständige Verbrennung oderZersetzung des Materials erfolgt, (pyrolyzation) Die Welle 12 erstreckt sich in axialer Richtung von einer Endwand durch ein gasdichtes Lager 15 der Wandung des Gehäuses 16 hindurch,so dass keine Nebenluft in das Lager in das -Gehäuse 16 eindringen kann. Die Welle wird in der angedeuteten Weise durch einen Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben. Das andere Ende der Trommel 10 ist auf Rollen 20 aussen gelagert, die in vertikaler Richtung verstellbar sind,so dass die Trommel 20 sich drehen kann aber auch einwenig aus der Horizontalen gehoben werden kann, um die Abfallstoffe leicht zu schütteln und langsam von der Endwand 17 hinweg zu bewegen.

Die zylindrische Trommel 17 hat ein offenes Ende und ein gegenüberliegendes geschlossenes Ende 14.

509820/0205

Die Trommel erstreckt sich durch die ringförmige Dichtung 24 im Gehäuse 16 und durch eine Öffnung mit der ringförmigen Dichtung 26 in die Nachbrennkammer 28 hinein.Der Boden der Nachbrennkammer 28 mündet-in einen Trichter 32, in dem das in der Brennkammer 11 zurückbleibende Material gesammelt wird und aus dem es von Zeit zu Zeit durch die Klappe 35 entfernt werden kann.

Das zylindrische Speiserohr 36 ist am rechten Ende (in der Zeichnung) durch eine Endplatte 46 abgeschlossen und am anderen Ende 38 offen und erstreckt sich in waagerechter Richtung durch eine Wand des Nachbrenners konzentrisch durch die Kammer 10 hindurch. Das Speiseohr 36 enthält eine Förderschnecke 44 deren Achse an.einem Ende in der Mitte der Endplatte 46 und am anderen Ende in der Mitte der Endplatte 14 gelagert ist. Die Schnecke wird langsam um ihre Achse durch einen Motor 50 gedreht, so dass aus dem Trichter 52 Abfallmaterial durch das Speiserohr 36 mit Hilfe der Schnecke 44 zu dem offenen Ende 38 gefördert wird und dort in die konzentrische Kammer 11 entladen wird. Durch langsame und stetige Bewegung der Trommel 10 wird dann der Abfall in der Gegenrichtung zum offenen Ende 22 der Trommel gefördert, wo er in den Trichter 32 fällt.

Die Trommel 10 begrenzt eine im wesentlichen luftdichte Kammer 11 die Sauerstoff nur über das Speiserohr 36 zusammen mit dem Abfall aufnehmen kann. Unterhalb des Trichters 52 kann eine zusätzliche Sperre für die Luft vorgesehen sein, z. B. in Form eines Sternrädes oder einer Sternplatte, so dass der Luftstrom der über das Speiser>hr 36 eintritt, weiter beschränkt werden kann.

509820/0205

Nach seiner Entstehung durch die unvollständige Verbrennung des organischen Abfalls in der Kammer 11 tritt das Gas Cpyrolyzed) durch das offene Ende 22 der Trommel 10 aus und steigt auf, um den Nachbrenner 55 zu speisen und dort vollständig verbraucht zu werden. Die heissen Abgase des Nachbrenners werden laufend durch den Thermofühler 56 überwacht, der seinerseits ein Anzeigegerät 57 speist und über das Steuergerät 62 eine solche Einstellung des Speiseventils 64 für den Nachbrenner bewirkt, dass soviel Zusatzbrennstoff und .luft aus einer Quelle 66 zugeführt wird, dass das Abgas der Trommel 11 vollständig vom Nachbrenner verbraucht wird. Das Kontrollgerät 62 ist so, eingestellt, dass der Nachbrenner 55 in der Abgasführung 72 eine Temperatur geeigneter Hohe, etwa zwischen 650° C und 990° C (1200° F. bis 1600° F) erzeugt. Die jeweilige Temperatur hängt sowohl von der Art des Abfalls der behandelt wird, vom Durchsatz und der Verweilzeit der heissen Gase in der Einheit 72, ab.

Das durch die Gasführung 72 geführte heisse Abgas des Nachbrenners wird auf die äussere Oberfläche der zylindrischen Trommel 10 gerichtet, um dadurch die nötige Wärme zur vollständigen Vernichtung des organischen Abfalls durch unvollständige Verbrennung (pyrolyzation) , zu erzeugen. Da die Temperatur in der Kammer 11 gross genug sein muss, um eine vollständige Vernichtung (pyrolyzation) des organischen Abfalls zu erzielen, andererseits aber wiederum nicht so hoch, dass metallische Abfälle geschmolzen werden, liegt die optimale Temperatur in der Brennkammer zwischen etwa 485° C" und 595° C (900° F bis 1100° F). Die Abgase des Nachbrenners müssen daher vor ihrer Verwendung erheblich gekühlt werden. Deshalb wird aus der vor-

509820/0205 .

handenen Atmosphäre über das Ventil 76 Kühlluft in die Abgasleitung des Nachbrenners über einen Einlass 74 zugeführt. Das Ventil 76 wird seinerseits durch einen Temperaturfühler 78 gesteuert, der über Steuerglieder 80 einwirkt und dessen gemessene Temperatur auch an einem Anzeigeinstrument 79 angezeigt wird. Dieses zeigt also die wirkliche Temperatur in der Gasführung an. Soweit der Thermofühler 78 den Zweck hat, die geeignete Temperatur für die unvollständige Verbrennung (pyrolyzing temperature) in der Kammer 11 aufrecht zu erhalten, kann er auch an verschiedenen Stellen des Gehäuses 16 oder sogar in der Brennkammer 11 angeordnet werden, um eine möglichst genaue Anzeige und ein schnelles Ansprechen zu erzielen.

Um die Temperatur des Abfalls in der Brennkammer 11 schnell auf eine für die unvollständige Verbrennung notwendige und geeignete Temperatur (pyrolyzing temperature) zu bringen, wird ein Hilfsbrenner 84 vorgesehen, der von einer nicht dargestellten unabhängigen Brennstoffquelle gespeist wird und durch ein Ventil 86 gesteuert wird. Sobald die notwendige Temperatur erreicht ist, kann dieser Hilfsbrenner vollständig stillgelegt werden, weil genügende Wärme in den Abgasen des Nachbrenners 28 zugeführt wird.

Nachdem die heissen Abgase des Nachbrenners die Aussenflachen der Trommel 10 überstrichen und den Abfallstoffen in der Kammer 11 Wärme zugeführt haben, werden sie abgekühlt durch den Schornstein 88 in die Atmosphäre abgeführt.

509820/0205

Um die Anordnung in Betrieb zu nehmen, wird der Brenner 55 gezündet, um heisse Abgase über die Gasführung 72 dem Gehäuse 16 und über die Trommel 10 dem Schornstein 88 zuzuführen. Sobald - gegebenenfalls nach Einschaltung des Hilfsbrenners 84 -die geeignete Temperatur erreicht wird, werden Abfallstoffe, die aus organischen und mit metallischen Teilen bestehen, durch die Förderschnecke 44 durch das Rohr 36 dem Inneren der Kammer 11 zugeführt, die ihrerseits durch ihre eigene Drehung das Material rückwärts zu dem offenen Ende 22 führt. Da das Material nur langsam rückwärts zum Ende 22 geführt wird, wird es indirekt durch die heissen Abgase des Brenners auf eine für die unvollständige Verbrennung geeignete Temperatur erhitzt. Dadurch werden die gasförmigen Bestandteile über das offene Ende 22 herausgetrieben, · um sich mit der Flamme des Nachbrenners 55 zu mischen. Da das bei der unvollständigen Verbrennung entstehende Gas der Brennkammer 11 sich mit dem aus der Zuleitung 66 eintretenden Gas vermischt, arbeitet der Temperaturfühler 56 über das Steuergerät 62 und das Ventil so, dass beim Ansteigen der aus der Kammer 11 zugeführten Gasmenge das Ventil 64 gedrosselt wird, so dass eine vorbestimmte Temperatur in der Gasführung aufrecht erhalten wird, die einer vollständigen Verbrennung der dem Nachbrenner zugeführten Gase entspricht.

Wenn auch in der Gasführung 72 eine Temperatur von etwa 650° C bis etwa 985° C erwünscht ist, um eine vollständige Verbrennung der Abgase durch den Nachbrenner zu erzielen, so ist doch eine etwas niedrigere Temperatur von etwa 485° C bis 595° C für die Be-

50 9 8 20/0205

heizung der Trommel 10 erwünscht, um deren Korrosion und die Korrosion der Welle 12 zu vermindern. Die ermässigte Temperatur ist auch deshalb erforderlich, weil die metallischen Bestandteile der Abfallstoffe in der Kammer 11 nicht geschmolzen werden sollen.

Diesem Zwecke dient das Ventil 76 unter Steuerung durch den Temperaturfühler 78. Wenn also der Temperaturfühler 78 eine Übertemperatur im Gehäuse 16 feststellt, dann wird das Ventil 76 langsam geöffnet, um den Zustrom kalter Luft aus der Umgebung der Anlage zu vergrössern und dadurch die Temperatur zu verringern.

Da die Art der Abstoffstoffe, ihre chemische Zusammensetzung und der gewünschte Durchsatz sich in beiden Bereichen ändern können, sollte bei jeder Neubeschickung geprüft werden, ob die Ergebnisse zufriedenstellend sind. Man kann z. B. den Temperaturfühler 56 zunächst auf etwa 700° C (1300° P) und den Thermofühler 78. auf 485° C für einen -vorläufigen Betrieb einstellen. Wenn dann im Trichter 32 nicht verbrannte organische Stoffe sich finden, so kann die Temperatur in der Kammer 11 erhöht werden, indem man die Zufuhr von Kühlluft über den Einlass 74 drosselt. Man kann auch oder ausserdem die Verweilzeit der Abfallstoffe in der Kammer 11 erhöhen, indem die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel IO oder ihr Neigungswinkel gegenüber der Waagerechten geändert wird.

509820/0205

Claims (11)

■ P a tent ans prü ehe

1.) Verfahren zur Verbrennung von Abfällen mit unvollständiger Verbrennung in einer ersten Brennkammer und Verbrennung der dabei erzeugten Gase in einer zweiten Brennkammer (Nachbrennkammer), dadurch gekennzeichnet, dass die unvollständige Verbrennung in der ersten Brennkammer (10, 11) in einer abgeschlossenen im wesentlichen von Sauerstoff freien Atmosphäre erfolgt, um die Oxydation von anorganischen Stoffen, insbesondere Metall, zu vermeiden und dass die heissen Abgase der Nachbrennkammer (55) unter Steuerung ihrer Temperatur zur Beheizung der ersten Brennkammer zurückgeführt werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Abgasen der zweiten Brennkammer Kühlluft aus der u'mgebenden Atmosphäre zugeführt wird, um die Abgase der Nachbrennkammer auf die für die Beheizung der ersten Brennkammer erforderliche Temperatur zu kühlen.

3.) Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer als Trommel (10) ausgebildet ist, die Öffnungen (52) für die Beschickung mit Abfallstoffen besitzt.

4.) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Trommel (10) um ihre Achse drehbar, an einer Seite geschlossen und an der

509820/0205

- IO -

anderen Seite offen ist für die Beschickung und den Austritt der Abgase und der nicht vergasten restlichen 'Abfallstoffe.

5.) Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende der Trommel (10) durch eine Dichtung (26) mit der Nachbrennkammer (28) verbunden ist, an deren Boden ein Sammler 32 für die restlichen festen Abfallstoffe sich befindet.

6.) Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, gekennzeichnet durch eine innerhalb von und konzentrisch zur Trommel (10) angeordnetes Rohr (36) das am geschlo.ssenen Ende der Trommel (10) offen ist, und der Zufuhr der Abfallstoffe dient.

7.) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohr (36) eine Förderschnecke (44) vorgesehen ist, der die Abfallstoffe durch einen Trichter (52) zugeführt werden.

8.) Anordnung nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (Trichter 52) für die Beschickung mit Abfallstoffen mit Sperren (54) versehen sind, die das Innere der Trommel (10) gegen die umgebende Atmosphäre abschliessen.

9.) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel gegen die Waagerechte verstellbar ist.

509820/0205

10.) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gaszüge ■ (72) vom Nachbrenner (55) in den Raum führen, der die Trommel (10) umgibt, um indirekt durch deren Mantel (10) hindurch die Abfallstoffe auf die für die unvollständige Verbrennung nötige Temperatur zu erhitzen.

11.)- Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem Temperaturfühler (78) Kühlluft aus der umgebenden Atmosphäre zugeführt (über 79) und mit den Gasen des Nachbrenners (55) in solcher Menge gemischt wird, dass die für die unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe in der Trommel (10)' nötige Temperatur sich ergibt.

509820/0205

Le

erseife