DE2360374A1 - Verfahren und vorrichtung zum veraschen von haushalts- und/oder industriemuell - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum veraschen von haushalts- und/oder industriemuell

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Veraschen von Haushalts- und/oder Industriemüll
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Veraschen von Haushalts- und/oder Industriemüll.
Es ist bekannt, Haushalts- und/oder Industriemüll in Öfen mit Rosten oder in Drehöfen zu veraschen.
Solche öfen haben einige Nachteile: .
Sie benötigen hohe Verbrennungstemperaturen, im allgemeinen über 10000C, wodurch die ,Bildung schädlicher Stickstoffoxyde gefördert wird;
Sie benötigen einen hohen Luftzutritt, damit die Verbrennung möglichst geruchlos erfolgt und die Verbrennungstemperatur begrenzt ist, was eine Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades, eine Vergrößerung der Vorrichtungen zum Staubabsche(iden und zum weiteren Behandeln des Gases sowie der Ventilatoren nach sich zieht. \ '
Sie benötigen große Austaüscherflachen zum Rückgewinnen der Verbrennungswärme, wobei das Risiko der Korrosion dieser Austauscher auftritt; '
Sie benötigen Anlagen großen Zuschnitts, wodurch mit herkömmlichem Material nicht unter Druck gearbeitet werden kann.
IHSPEOTi
Solche Öfen benötigen weiter hohe Investitionen und erhebliche Wartungsausgaben.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Wirbelschichtverascher zu verwenden, um aufgrund einer einheitlichen und niederen Verbrennungstemperatur die Bildung von Stickstoffoxyden zu vermeiden; diese Wirbelschicht oder das Fließbett besteht im allgemeinen aus Sandteilchen und weist eine hohe Dichte von etwa 500 bis 1300 kg/m mit Gasgeschwindigkeit nicht über 1 m/s auf.
Solche Veraschungsanlagen haben mehrere Nachteile wie:
Die Notwendigkeit, Wirbelschichten mit großem Durchmesser und relativ großer Höhe zu verwenden , um genügende Berührung zwischen dem Gas und den zu verbrennenden bzw. zu veraschenden Produkten sicherzustellen. Diese große Höhe bedeutet einen hohen
Druckverlust. Des weiteren hat der Müll die Neigung aufgrund der großen Dichte der Wirbelschicht an die Oberfläche zu steigen, so daß sich nur ein geringer Teil der Verbrennung im Inneren der Wirbelschicht abspielt und der Rest an seiner Oberfläche abläuft.
Die Unmöglichkeit, die Austauscheroberflächen in der'Wirbelschicht anzuordnen, weil der Gasdurchtritt schnell durch den Müll gehemmt sein würde, der sich an den Oberflächen festsetzen würde.
Das Risiko des Zustöpfens des Rostes mit unverbrannten Produkten, Metallteilen, Kies, Glas, wodurch eine schlechte Verwirbelung in bestimmten Bereichen der Wirbelschicht und eine mangelhafte Funktion bewirkt würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, u,: eine Vorrichtung zum Veraschen von Haushalts- und/oder Industriemüll zu schaffen, das die. beschriebenen Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Veraschen von Haushalts- und/oder Industriemüll mittels Wirbelschicht gelöst, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Wirbelschicht aus zirkulierenden festen, nicht brennbaren Teilchen besteht. ." „
409825/0325
_3 fc 236037A
Erfindungsgemäß wird die zirkulierende Wirbelschicht aus einer ersten Zone geringer Dichte gebildet, in der die Verbrennung des Mülls erfolgt und deren Temperatur zwischen 700 und 1000 liegt und an die sich, eine zweite Zone mit höherer Dichte anschließt, in der die Verbrennungswärme abgeführt·wird; der Druck' im Bereich der zirkulierenden Wirbelschicht liegt zwischen wirksamen 1 und 6 Bar. > .
Ein solches Verfahren ermöglicht,- daß die nicht brennbaren festen Teilchen, die zwischen den beiden Zonen zirkulieren, in der ersten Zone ständig durch die Verbrennungswärme erhitzt werden und in der zweiten Zone aufgrund eines Wärmeträgerflüids in dieser Zone abgekühlt-werden, um dann wieder in die erste Zone zurückzukehren usw.
"Bei einer vorteilhaften Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Dichte der-ersten Zone zwischen 5 und 100 kg/m im oberen Teil der Zone, in dem die nicht brennbaren festen Teilchen keine Beschleunigung mehr erfahren und in dem die Dichte deshalb praktisch konstant ist.
Die Dichte im unteren Teil der ersten Zone liegt zwischen 50 und 300 kg/m ; sie nimmt von unten nach oben ab.
Die Geschwindigkeit des Verwirbelungsgases in dieser ersten Zone geringer Dichte liegt vorteilhafterweise zwischen 5 und 25 m/s.
Die Dichte der zweiten Zone beträgt vorteilhafterweise im Mittel zwischen 500 und 1400 kg/m ; die Geschwindigkeit des Verwirbelungsgases in dieser" zweiten Zone kann zwischen 0,2 und 1,5 m/s.liegen.
Die beiden Zonen bestehen aus,festen, nicht brennbaren Teilchen, wie Sand oder Kies, Schamott, zerbröckelter·Schlacke, ' Kalk, Bauxit oder Korund, Teilchen, die je nach dem Betrieb der
409825/0325 :
Anlage mit kleinen Mengen von nicht abgetrennter Asche vermischt sind; diese Aschenmenge kann die Dichte der zweiten Zone bis auf 500 kg/m verringern.
Für eine gute industrielle Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es vorteilhaft, in der Zone mit hoher Dichte eine Temperatur zu wählen, die nicht nur die Abfuhr der Verbrennungswärme ermöglicht, sondern auch die Rückgewinnung dieser Wärme, beispielsweise in Form von unter hohem Druck stehenden Wasserdampf- mit Hilfe eines mit Wasser gefüllten Rohrsatzes in dieser Zone.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine Brennkammer, die die Wirbelschicht niederer Dichte einschließt und einen Austauscher aufweist, der eine Wirbelschicht höherer Dichte einschließt, in den ein Rohrbündel zur Abfuhr der Wärme bzw. Wärmeeinheiten eintaucht und dadurch, daß sie weiter eine Vorrichtung aufweist, die den festen, nicht brennbaren Teilchen einen Durchtritt von der Kammer zum Austauscher und umgekehrt ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Darstellung erläutert. Es stellen dar: ·
Fig. 1 eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform einer Brennkammer; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Brennkammer.
Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung eine rohrförmige Brennkammer A mit einem konischen Boden ohne Rost auf (oder eine zylindrische Kammer A mit Rost und einem zentralen Ablaßrohr gemäß Fig. 2).
-409825/03 2 5 /5
■ - . ■*
An der Brennkammer A sind folgende Teile angebracht:
Im oberen Bereich des konischen Bodens ein Rohr 1, das die Zufuhr von nicht brennbaren Feststoffen, die die Wirbelschicht bilden, ermöglicht.
Im wesentlichen in gleicher Höhe ein Rohr 2, das an einen Trichter 3 angeschlossen ist und über das vorgetrockneter, zu veraschender Müll mittels einer Schnecke, wie in Fig. 1 dargestellt,' oder eines Siebsystems oder durch pneumatischen Transport in die Brennkammer A. eingeleitet wird;
An seinem unteren Bereich ein Rohr 4, das mit einem Verdichter 5 verbunden ist, mit dem ■ ' · Luft zum Verwirbeln und zum Transportieren der Schicht aus nicht brennbaren Feststoffen eingeleitet werden kann. . .-"-.-■
Die Brennkammer A steht· mit den folgenden Teilen in Verbindung : ; " ■
In ihrem unteren Bereich mit einem Brenner 6, der die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer A, erlaubt und mit einer Schleusenkammer 7, an der-nicht brennbarer Müll hoher Dichte abgezogen werden kann; ,
■ In ihrem oberen Bereich mit einem Gas-Festabscheider 8, der vom größten Teil der feinen Asche geringer Dichte durchquert wird, wobei die Asche anschließend1" in einem Fliehkraftabscheider oder einem Staubfänger 9 festgehalten.und dann über ein Rohr 10 abgegeben wird.
Die nicht brennbaren Feststoffe sowie die nicht aus dem Gas abgeschiedene Asche sinken durch einen Rohrschenkel 11 in einen Austauscher B. '
An dem zylindrischen "Austauscher B sind die folgenden Teile angebracht:
Ein Laderohr 12 für die Beladung mit den nicht brennbaren Feststoffen» .
" /6
9825/032 6
ein Rost zur Verteilung von Luft, die über ein Rohr 13 aus dem Verdichter 5 zugeführt wird; -.
ein Rohrsatz 14, der von Wasser oder Dampf durchströmt wird- und in die Schicht eintaucht;
das Rohr 1, das den obersten Bereich des Austauschers B mit dem konischen Bereich der Brennkammer A verbindet und durch das die strömenden abgekühlten Feststoffe, die die ursprünglichen nicht brennbaren Feststoffe und „„ feine Asche enthalten, in die
überfließen Schicht der Brennkammer A beim gleichzeitig mit dem Wirbelgas des Austauschers B zurückkehren.
Die Apparatur ist weiter mit einer Vorrichtung ausgerüstet, mittels der die Verbrennungsgase rückgewonnen werden. Die Gase verlassen den Staubfänger 9 über ein Druckminderventil 15, weil sie unter Druck stehen. Der größere Teil des Gases wird in eine Reinigungsvorrichtung 16 geleitet, die aus einer Vorrichtung zum Waschen mit Wasser oder zu einer Behandlung gebildet ist, wie sie in der FR-PS 72 22 751 und der Zusatz-PS dazu FR-PS 72 38 :950-beschrieben ist. In der Reinigungsvorrichtung 16. werden Spuren von Salzsäure beseitigt; der andere Teil des Gases wird durch ein Rohr 17 in ein Trocknungsrohr 18 geleitet, in dem feuchter, zu veraschender Müll, der durch einen Ladetrichter 19 eingefüllt wird, getrocknet wird.
Das Trocknungsrohr 18 ist an folgende Teile angeschlossen:
In seinem unteren Bereich an einen Entnahmetrichter 20. an dem der schwerste Müll aufbereitet wird;
An seinem oberen Bereich an einen Abscheider·21, dessen ur terer Teil mit dem Trichter 3 zum Beschicken der Brennkammer A mit trockenem Müll verbunden ist.
Der Abscheider 21 steht über ein Rohr 22-mit dem Verdichter 5 in Verbindung, um das Gas umzuwälzen.
/7 40982 5/0325
Die Verwendung einer Zone mit geringer Dichte, in der die Verbrennung stattfindet und die mit einer Zone höherer Dichte verbunden ist, in der die Verbrennungεwärme rückgewonnen wird, ermöglicht eine schnelle Verbrennung des Mülls ohne ein Übermaß an Luft, mit einem geringen Brennkammervolumen und bei einer Temperatur, bei der die Bildung vonStickstoffoxyden vermieden.wird; die hohe Geschwindigkeit des Gases in der Brennkammer sowie die Anwesenheit von festen Teilchen in dem ganzen Arbeitsvolumen bewirkt eine vollständige Verbrennung des Mülls.
Die Dichte der Wirbelschicht im unteren Bereich der Brennkammer vermindert sich von unten nach oben wegen der fortschreitenden Beschleunigung von Teilchen, die durch das Rohr 1 zugeführt werden; eine solche Veränderung der Dichte kann durch Verwendung -einer Brennkammer A (wie sie in Fig. 3 dargestellt ist) unterstützt werden, deren Querschnitt sich von oben nach unten bis zur Stelle der Müllzufuhr erweitert.
Diese Veränderung der Dichte ermöglicht, daß:
sehr leichter Müll mit einem großen Verhältnis Oberfläche/ Volumen nach oben getragen .wird und im wesentlichen im Bereich geringster Dichte der Wirbelschicht verbrennt;
sehr schwerer Müll (Kies, Glas, Metallteile) rasch in die Schleusenkammer „7 fällt, wo er kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen wird;
Müll mittlerer Dichte (Zellulose in verschiedenen Formen, Kautschuk, Plastik, HoIz)Im Bereich der Schicht mit mittlerer -Dichte verbrannt wird. .
Das erfindungsgemäße.Verfahren erlaubt weiter, daß in einer robusten Apparatur bzw. Vorrichtung ohne bewegliche Teile eine maximale Wärmerückgewinnung mit einem Minumum an Austauscheroberfläche, die nicht verschmutzt und keiner Korrosion unterworfen ist, erfolgt.- - '
- /8
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Das folgende Ausführungsbeispiel sei nur beispielsweise in keiner Weise einschränkend angegeben:
Beispiel:
Das Beispiel beschreibt die Veraschung von Müll, der grob sortiert und gemahlen wurde; große Steine und Schrotteile wurden vorher aussortiert; der Rest wurde so gemahlen, daß die größten Teile in ihrem größten Maß nicht langer als etwa 5 cm waren.
Die Zusammensetzung* in Gewichtsprozenten des trockenen zu veraschenden Produkts ist die folgende:
50 % Papier, Karton, ' '
17 % inerte Produkte (Glas, Metall ...),
17 % Holz,Textilien und verschiedene organische Materialien,
3 % Kunststoffe,
13 % staubförmiges Material.
Der Vassergehalt beträgt etwa 20 %.
Die verwendete Vorrichtung entspricht der gemäß Fig. 1; sie weist auf:'
eine Brennkammer A, in Form eines zylindrischen Rohres aus Stahl, ausgekleidet mit Schamottmörtel, mit 435 mm Innendurchmesser und 9 m nutzbarer Höhe,
einen zylindrischen Austauscher B aus nicht oxydierendem
Stahl mit 850 mm Innendurchmesser und 2 m nutzbarer Höhe; der Aus-
tauscher B ist mit einem Rohrsatz von 11m Oberfläche ausgerüstet, dessen Rohre einen Durchmesser von 50 mm haben; er erzeugt Dampf von 25 Bar.
Die Brennkammer A und der Austauscher B enthalten gemahlenen Sand einer Siebung zwischen 0,495 und 1,65 .mm, der durch das Laderohr eingefüllt ist.
/9 409825/Ö32S
Die Zirkulation des Sandes wird durch den Durchtritt von Luft erreicht, die Vorrichtung wird durch Verbrennen von Propan vorerhitzt, bis in der Brennkammer A eine Temperatur von 65O0C herrscht. Die Vorerhitzung wird beendet und es wird damit begonnen, trockenen gemahlenen Müll in einer Menge von etv/a 960 kg/h einzufüllen. ■ .
Man läßt die Temperatur im Kopf der Brennkammer A bis auf 750 bis 8000C steigen, die Regelung geschieht durch Dampferzeu- · gung im Austauscher B; die Verbrennung geschieht bei einem wirksamen Druck von 1 Bar; die Temperatur im Austauscher B wird auf zwischen 620 und 6600C geregelt.
Die gesamte Durchflußmenge der vom Verdichter gelieferten Luft beträgt 5500 kg/h, von denen 1500 kg/h durch die Schicht bzw. den Austauscher B strömen. r
Die tatsächliche Geschwindigkeit des Gases in der Brennkammer A beträgt. 15 m/s, die im Austauscher B beträgt 1 m/s.
Der Ladungs- bzw. Druckverlust längs der Höhe der Schicht.in der Brennkammer A wird ständig gemessen; er ist prinzipiell mit der Durchflußmenge von festen Teilchen durch diese Schicht ver-
■;■-■- xn ■ ρ
koppelt; sein mittlerer Wert beträgt/der Größenordnung von 1g/cm~' je Meter Höhe des Bettes, was einer mittleren Volumenbelastung von etwa 10 kg/nr entspricht. Wenn dieser .Ladungs.-bzw. Druckverlust dazu neigt, geringer zu werden, füllt man durch das Rohr 12 Sand nach.
Die Dichte der Schicht des Austauschers B beträgt im Regelzustand etwa 800 kg/m . · - " . .
Im Lauf eines ständigen Betriebs von 40 Stunden stellt man fest: . .
. Es entsteht kein schwarzer oder schiecht riechender Rauch, der eine Nachverbrennung, erforderlich machen könnte; die fest-
40 9 8 25/0 32 5 /1°
gestellte Menge an kondensierbarem organischen Material liegt unter 1 mg/Nm ;
es konnten keine Spuren von Stickstoffoxyden oder Kohlenstoffoxyden festgestellt werden;
In der Schleusenkammer wurden etwa 5 % Schwermüll rückgewonnen, der im wesentlichen aus Regulus, Glasstücken und nicht brennbaren Produkten bestand; der mittlere Durchsatz an diesem Schwermüll liegt in der Nähe von 100 kg/h,;
der mittlere Durchsatz an in dem Staubfänger 9 abgeschiedener Asche liegt bei 118 kg/h.
Ansprüche
409825/0325

Claims (9)

  1. Ansprüche
    Verfahren zum Veraschen von Haushalts- und/oder Industriemüll mittels Wirbelschicht, dadurch g ek e η η ζ ei c h η e daß die Wirbelschicht aus zirkulierenden, festen, nicht brennbaren Teilchen besteht, zwischen denen der Müll verbrennt.
  2. 2. Verfahren nach .Anspruch 1, dadurch ' gekennzeichnet, daß die zirkulierende Wirbelschicht aus einer ersten Zone niederer Dichte besteht, in der die Verbrennung des Mülls erfolgt,und deren Temperatur zwischen 700 und 1000° liegt,und an die sich eine zweite Zone mit höherer Dichte anschließt, in der die Verbrennungswärme abgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Druck in der zirkulierenden Wirbelschicht zwischen T und 6 Bar liegt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t , daß die Dichte in der ersten Zone zwischen 5 und 100 kg/m in deren oberen Bereich, in dem die nicht brennbaren festen Teilchen keine Beschleunigung mehr erfahren, liegt.
  5. 5. ■ Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t , daß die festen, nicht brennbaren Teilchen in der ersten Zone mit geringer Dichte.durch Einleiten von Gas mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 25 m/s verwirbelt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge k e η η ζ e ic hn e t , daß die Dichte der.zweiten Zone zwischen 500 und 1400 kg/m beträgt. -
    409825/0325 /·"'
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t , daß die festen, nicht brennbaren Teilchen der zweiten
    Zone mit höherer Dichte durch Einleiten von Gas mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,2 und 1,5 m/s verwirbelt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß die festen, nicht brennbaren Teilchen, die die zirkulierende Wirbelschicht bilden·, unter festen Teilchen, wie Sand, Schamott, gemahlener Schlacke, Kalk, Bauxit, Korund, gewählt sind.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
    1 und 2, gekennzeichnet durch eine Brennkammer
    (A), die eine Wirbelschicht geringer Dichte einschließt und einen Austauscher (B), der eine Wirbelschicht höherer Dichte· einschließt und in den ein Rohrsatz (14) zum Abführen der-Wärmeeinheiten einragt, und durch weitere Vorrichtungen (8, 11, 1), die es den festen, nicht brennbaren,die Wirbelschichten bildenden Teilchen
    ermöglichen, von der Brennkammer (A) zum Austauscher (B) und umgekehrt zu gelangen.
    409825/0325
    L e e r s e i t e
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NL7316589A (de) 1974-06-07
DE2360374B2 (de) 1975-10-16
CA1007519A (en) 1977-03-29
JPS506177A (de) 1975-01-22
BE808208A (fr) 1974-06-04
DK132352C (da) 1976-04-26
LU68936A1 (de) 1974-07-05
FR2209074A1 (de) 1974-06-28
DK132352B (da) 1975-11-24
IE39744B1 (en) 1978-12-20
BR7309500D0 (pt) 1974-09-05
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IT1000197B (it) 1976-03-30

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