DE2418393A1

DE2418393A1 - DEVICE FOR THE PROCESSING AND INCINERATION OF WASTE PRODUCTS

Info

Publication number: DE2418393A1
Application number: DE2418393A
Authority: DE
Inventors: Ulf Franz Rinecker
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1974-10-31
Also published as: US3894833A; JPS5014165A; GB1433674A; GB1433673A; AU6718874A

Description

Vorrichtung zur Bearbeitung und Verbrennung von Abfallprodukten (Priorität: 18. April 1973, USA, Nr. 352 139)Device for processing and incinerating waste products (Priority: April 18, 1973, USA, No. 352 139)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung von Fett, Schaum und. anderen organischen Schwimmstoffen durch Verbrennung, wie sie bei der Abwasserbehandlung anfallen, insbesondere einen Brenner.The invention relates to a device for removing fat, foam and. other organic floating matter by incineration, as they arise in wastewater treatment, especially a burner.

Bei der öffentlichen und industriellen Abwasserbehandlung fallen üblicherweise nicht nur sedimentäre Abfallprodukte, sondern auch aufschwimmende Abfallprodukte an, die beispielsweise Fett, Öl, Schaum und dergleichen enthalten. Derartige aufschwimmende Stoffe fallen hauptsächlich in Primarbehandlungstanks an. Da derartige Materialien von der Wasseroberfläche durch Abstreichen entfernt werden können, werden sie im folgenden als "Abstrich" bezeichnet. Der Wäraeinhalt des Abstrichs beträgt im allgemeinen etwa 3 300 bis 4 500 kcal/l (60 000 bis 80 000 BTU/gallon).Fall in public and industrial wastewater treatment usually not only sedimentary waste products, but also floating waste products that contain, for example, fat, oil, foam and the like. Such floating substances occur mainly in primary treatment tanks. Because such materials are removed from the water surface by wiping can be referred to as "smear" in the following. The heat content of the smear is generally around 3,300 up to 4,500 kcal / l (60,000 to 80,000 BTU / gallon).

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, eine Vorrichtung zur Bearbeitungvunl einen Brenner zur Verbrennung von derartigem Abstrich, zu schaffen_s mit denen der Wärmeinhalt des Abstrichs möglichst gut ausgenutzt werden kann.The invention is augrunde the object, an apparatus for Bearbeitungvunl a burner for incineration of such smear to provide _s with those of the heat content of the smear can be well utilized as possible.

409844/0347409844/0347

Erfindungsgemäß wird eine Abfall-Brenneranordnung zum emittieren ' eines rotierenden, versprühten Strahls zur nachfolgenden Verbrennung, vorzugsweise in einem Verbrennungsofen mit mehreren Herden, geschaffen. Der Brenner enthält eine Wirbelkammer, in die der Abstrich tangential eingeführt und in der er verwirbelt wird, sowie eine an die Wirbelkammer angeschlossene Düse zur Emission eines geringeren Anteils, beispielsweise 5 bis 20 $, des eingeführten* Abstrichs als rotierenden Strahl. Eine Rückführungsleitung von der Kammer dient zur Rückleitung des restlichen Hauptteils des zugeführten Abstrichs, so daß zur Verhinderung von Verstopfungen ein hoher Flüssigkeitsdurchsatz durch die Brenneranordnung aufrechterhalten wird.Ferner wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung oder Aufbereitung des Abstrichs vor dessen Zufuhr zur Brenneranordnung vorgesehen. Diese Vorrichtung enthält gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Mühle, der der Abstrich zunächst zugeführt wird, sowie Einrichtungen zum Dekantieren oder Absetzen des gemahlenen Gemische, so daß dem Brenner eine weniger wässrige Masse zugeführt werden kann.According to the invention, a waste burner arrangement is used to emit ' a rotating, sprayed jet for subsequent combustion, preferably in an incinerator with several stoves, created. The burner contains a swirl chamber into which the smear is introduced tangentially and in which it is swirled, as well a nozzle connected to the vortex chamber to emit a smaller proportion, for example $ 5 to $ 20, of the introduced * Smear as a rotating beam. A return line from the chamber is used to return the remainder of the main body of the supplied smear, so that a high liquid throughput through the burner assembly to prevent clogging is maintained. Furthermore, a device for processing or preparation of the smear provided before it is fed to the burner assembly. This device includes according to a Embodiment a mill to which the smear is first fed, as well as devices for decanting or settling the ground Mixtures, so that a less aqueous mass can be fed to the burner.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig« 1 die zum Teil aufgeschnittene Seitenansicht eines Brenners?Fig «1 the partially cut-away side view of a burner?

Fig. 2 die zum Teil geschnittene Seitenansicht eines Teils des Brenners der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab} undFig. 2 is the partially sectioned side view of part of the Burner of Fig. 1 on an enlarged scale} and

Fig_o 3 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufbereitung und Verbrennung von Abstrich bzw. Schwimmschlamm.FIG _o 3 is a schematic representation of an apparatus for the preparation and combustion of smear or floating sludge.

Per in Fig. 1 gezeigte Brenner 11 enthält einen Düsenkopf 15 mit ©iner Wirbelkammer 14, deren eines Ende an eine kegelstumpfförmige Düse 15 angeschlossen ist. Eine Speiseleitung 16 ist tangential an die Seite der Wirbelkammer 14 angeschlossen. Sie dient zur Zufuhr .der oben "beschriebenen Gemische in die Eammer« An. das hintere EndeThe burner 11 shown in FIG. 1 contains a nozzle head 15 with a vortex chamber 14, one end of which is connected to a frustoconical nozzle 15. A feed line 16 is connected tangentially to the side of the vortex chamber 14. It is used to feed the mixtures described above into the chamber at the rear end

409844/0347409844/0347

Ser Kammer ist zur Rückleitung eines verhältnismäßig großen (Dells des zugeführten Materials, beispielsweise bis zu 98 fo, eine Rückleitung i8 angeschlossen. Der restliche Teil des zugeführten Ma- " terials wird von der Düse nach außen gesprüht. Der Düsenkopf ist koaxial in einem verhältnismäßig weiten Rohr 21 befestigt und zu dessen offenem Ende gerichtet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Düsenkopf durch mehrere radial verlaufende und in einem Abstand voneinander angeordnete Stützen 22a gehalten, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt ist. Die Stützen sind mit einem Ende mit der Innenwand des Rohrs 21 und mit dem anderen Ende am Düsenkopf 13 befestigt. Durch das Rohr 21 wird Luft zugeführt, die mit dem aus der Düse abgesprühten Strahl vernischt wird.Ser chamber for returning a relatively large (Dell of the supplied material, for example up fo 98, connected a return line I 8. The remaining portion of the supplied ma- "terials is sprayed from the nozzle to the outside. The nozzle head is arranged coaxially in a relatively wide pipe 21. In the embodiment shown, the nozzle head is held by a plurality of radially extending and spaced apart supports 22a, only one of which is shown in FIG the inner wall of the tube 21 and attached at the other end to the nozzle head 13. Air is supplied through the tube 21, which is mixed with the jet sprayed from the nozzle.

In der Nähe des Düsenkopfes 13 ist vorzugsweise ein Gaszünder 22 ,befestigt, der zur Zündung des abgesprühten Materials dient. Er wird aus einer Gasleitung 23 gespeist. Da die Flamme vor der Düse ■ zuweilen einen Durchmesser von etwa 2,5 m (8 Fuß) und mehr aufweist, und wenigstens ebenso lang ist, kann der Gaszünder 22 statt, in unmittelbarer Nähe auch vor dem Düsenkopf 13 angeordnet sein.A gas igniter 22 is preferably located in the vicinity of the nozzle head 13 , attached, which is used to ignite the sprayed material. It is fed from a gas line 23. Since the flame in front of the nozzle ■ sometimes about 2.5 m (8 feet) in diameter and more, and at least as long, the gas igniter 22 may be used instead of in be arranged in the immediate vicinity in front of the nozzle head 13.

Wie in Fig. 2 im einzelnen gezeigt, ist der Innenraum der Kammer H im Düsenkopf 13 zylindrisch. Das vordere Ende ist offen, das hintere Ende geschlossen und mit einer Mittelöffnung 26 versehen. Die öffnung 26 ist gegenüber der Rückleitung 18 abgedichtet..Die Seitenwand der Kammer ist mit einer schrägen oder geneigten Öffnung 31 versehen, in die ein Adapterrohr 32 dicht eingesetzt ist, das mittels einer Muffe 33 niit der Speiseleitung 16 verbunden ist. Der Abstrich wird also tangential in die Wirbelkammer 14 eingeführt und wirbelt darin, auf das offene Ende der Kammer gesehen, im Gegenuhrzeigersinn. Das größere Ende der kegelstumpfförmigen Düse 15 ist mit dem vorderen Ende der Kammer dicht verbunden. Die JDüse läuft von der Kammer zu einer kleineren axialen Öffnung 28 . tmter einem Winkel von etwa 45° nach außen spitz zu. Aus der Öffnung 28 wird das Material ausgespritzt. Der minimale DurchmesserAs shown in detail in FIG. 2, the interior of the chamber H in the nozzle head 13 is cylindrical. The front end is open, that rear end closed and provided with a central opening 26. The opening 26 is sealed off from the return line 18 Side wall of the chamber is with an inclined or inclined opening 31, into which an adapter tube 32 is tightly inserted, which is connected to the feed line 16 by means of a sleeve 33. The smear is thus introduced tangentially into the vortex chamber 14 and swirls in it counterclockwise when looking at the open end of the chamber. The larger end of the frustoconical Nozzle 15 is sealed to the front end of the chamber. the The nozzle runs from the chamber to a smaller axial opening 28. At an angle of about 45 ° to the outside, it is acute. From the opening 28 the material is sprayed out. The minimum diameter

409844/0347409844/0347

der axialen Öffnung 28 beträgt in der Praxis etwa 12 mm (1/2 inch). Bei diesem Durchmesser der axialen Öffnung 28 können feste Teile leicht durch die Düsenöffnung hindurchtreten.the axial opening 28 is about 12 mm (1/2 inch) in practice. With this diameter of the axial opening 28, solid parts can easily pass through the nozzle opening.

Die Verwirbelung in der Wirbelkammer 14 ist wichtig, da hierdurch der eingeführte Abstrich in einzelne Tröpfchen aufgebrochen wird, die dann leicht verbrannt werden können. Die Verwirbelung trägt ferner dazu bei, Verstopfungen der Düse zu verhindern. Da die kegelstümpfförmige Spitze glitt zuläuft und die axiale Öffnung groß ist, wirbelt das Material weiter, während es aus der Düse ausgesprüht wird.The turbulence in the vortex chamber 14 is important because it makes it the introduced smear is broken up into individual droplets, which can then be easily burned. The turbulence carries also helps to prevent clogging of the nozzle. Because the frustoconical Tip slid and the axial opening is large, the material continues to swirl while it is sprayed out of the nozzle will.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in die vordere Spitze der Düse ein gerader rohrförmiger Einsatz 29 geschraubt, der die Öffnung 28 begrenzt. Der Einsatz 29 ist leicht abnehmbar und ermöglicht die Wahl unterschiedlicher Größen der Öffnung 28, wenn mehrere Einsätze mit verschiedenen Innendurchmessern vorgesehen werden. Auch ist festgestellt worden, daß dieser gerade Teil am äußersten Ende der Düse die Eigenschaften der Flamme verbessert.'In the embodiment shown in Fig. 2 is in the front At the tip of the nozzle a straight tubular insert 29 is screwed, which delimits the opening 28. The insert 29 is easily removable and allows different sizes of the opening 28 to be selected when multiple inserts with different internal diameters are provided will. It has also been found that this straight part at the extreme end of the nozzle improves the properties of the flame.

Wie oben erwähnt, wird nur der geringere Teil des zugeführten Abstrichs durch die Düse als Sprühstrahl ausgespritzt. Der Hauptteil des zugeführten Abstrichs wird aus dem Düsenkopf 13 über das Rohr 18 zurückgeleitet. Vorzugsweise werden maximal etwa 10 $ des zirkulierenden Durchsatzes ausgesprüht. Der Überschuß dient dazu, verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Vorrichtung aufrechtzuerhalten, so daß verhältnismäßig größere Rohre und Leitungen verwendet werden können.As mentioned above, only the minor part of the smear delivered is used ejected through the nozzle as a spray jet. The main part of the supplied swab is from the nozzle head 13 via the pipe 18 returned. Preferably, a maximum of about 10 $ of the circulating Throughput. The excess serves to maintain relatively high flow velocities in the device to be maintained so that relatively larger pipes and lines can be used.

Der.Sprühstrahl aus der Düse verbrennt in Gegenwart von Luft, die durch das Rohr 21 zugeführt wird. Die durch das Rohr 21 zugeführte Luft wird vorzugsweise entgegen der Drehrichtung des Düsenstrahls in Drehung versetzt. Dies geschieht gemäß Fig. 1 beispielsweise durch Einleitung von Luft von einem Gebläse oder dergleichen in einen Einlaßkanal 42, der tangential in das Rohr 21 eingeführt ist. Das Rohr 21 ist hinter dem EinXaßkanal 42 durch ©inen Deckel 43The spray jet from the nozzle burns in the presence of air that is fed through the pipe 21. The fed through the pipe 21 Air is preferably set in rotation counter to the direction of rotation of the nozzle jet. This is done according to FIG. 1, for example by introducing air from a fan or the like into an inlet duct 42 introduced tangentially into the pipe 21. The tube 21 is behind the inlet channel 42 through a cover 43

409844/0347409844/0347

verschlossen, in dem in Abständen voneinander angeordnete Öffnungen vorgesehen sind, durch die die Speiseleitung 16, die Rlickleitung 18 und die Gasleitung 23 verlaufen und gehalten werden.closed, in the spaced openings are provided through which the feed line 16, the return line 18 and the gas line 23 are run and held.

Das offene Ende des Rohrs 21 ist vorzugsweise direkt mit einem Ofen mit mehreren Herden verbunden, so daß die tatsächliche Verbrennung in einem der Herde des Ofens erfolgt. Da der Abstrich durch Verbrennung gleichmäßig über den Herd des Ofens"verteilt wird, werden eine ungleichmäßige Verbrennung und die Bildung von Asche- oder Schlackeansätzen vermieden. Die Wärme des verbrennenden Abstrichs kann zum Trocknen und/oder zum Verbrennen von Schlamm im Ofen vervrendet werden, um hierdurch Hilfsbrennstoffe wie Erdgas einzusparen.The open end of the tube 21 is preferably directly connected to an oven connected to several stoves so that the actual combustion takes place in one of the stoves of the stove. Because the smear is by burning Evenly distributed over the hearth of the oven "will be a uneven combustion and the formation of ash or slag deposits are avoided. The heat of the burning smear can cause Used to dry and / or burn sludge in the oven, in order to save auxiliary fuels such as natural gas.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Aufbereitung des Abstrichs und zur Verbrennung desselben mit Hilfe des Brenners 11. Der direkt aus der Abwasserbehandlung gewonnene Abstrich enthält normalerweise 80 bis 90 $ Wasser und nur 10 i<> Fett oder andere organische Stoffe. Der Abstrich selbst brennt nur schwer oder überhaupt nicht, da. die Verbrennung wegen des geringen Wärmegehalts nicht in genügendem Maße unterstützt wird. Bei der in Fig· 3 gezeigten Vorrichtung wird der Abstrich zunächst einer Mühle 51 zugeführt, die den Abstrich grob mahlt, so daß der Durchmesser der enthaltenen festen Teilchen normalerweise nicht größer ist als etwa 12 mm. Von der Mühle 51 wird der Abstrich über ein Rohr 57 und eine Pumpe 58 einem Wärmetauscher 56 zugeführt. Im Wärmetauscher wird der Abstrich beispielsweise durch Dampf auf vorzugsweise etwa 82 bis 93° C erhitzt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Dampf in einem Kessel 61 erzeugt und über eine Leitung 62 dem Wärmetauscher zugeführt.Fig. 3 shows an embodiment of the device for processing the smear and for burning it with the aid of the burner 11. The smear obtained directly from the waste water treatment normally contains 80 to 90 $ water and only 10 i <> fat or other organic substances. The smear itself stings only with difficulty or not at all because. the combustion is not supported to a sufficient degree because of the low heat content. In the apparatus shown in Fig. 3, the smear is first fed to a mill 51 which coarsely grinds the smear so that the diameter of the solid particles contained therein is normally no greater than about 12 mm. The smear is fed from the mill 51 to a heat exchanger 56 via a pipe 57 and a pump 58. In the heat exchanger, the smear is heated, for example by steam, to preferably around 82 to 93 ° C. In the embodiment shown, the steam is generated in a boiler 61 and fed to the heat exchanger via a line 62.

Durch die Erhitzung des Gemischs werden verschiedene Vorteile erzielt. Ist das Gemisch sehr dick oder steif, so strömt es nach der Erhitzung wesentlich leichter. Enthält das Gemisch viele, verhältnismäßig große Stücke aus tierischem.Fett, so werden die Stücke durchThere are several advantages to heating the mixture. If the mixture is very thick or stiff, it will flow much more easily after heating. If the mixture contains many, proportionately large pieces of animal fat, so the pieces are through

409844/0347409844/0347

die Erhitzung zerkleinert, so daß eine homogenere Dispersion ent-' steht. Ferner kann durch die Erhitzung V/asser in die Fettzellen eintreten, so daß ein leichter brennendes Material entsteht.the heating comminutes, so that a more homogeneous dispersion is formed stands. Furthermore, the heating can cause water to enter the fat cells, so that a more easily burning material is produced.

Das erhitzte Gemisch strömt vom Wärmetauscher über eine LeitungThe heated mixture flows from the heat exchanger via a line

63 in einen in Kammern unterteilten Speichertank 64. In der ersten Kammer 65 des Tanks wird das Gemisch dekantiert. Das in den Tank63 in a storage tank 64 divided into chambers. In the first The mixture is decanted in chamber 65 of the tank. That in the tank

64 strömende Material enthält üblicherweise sehr viel Wasser, (z. B. etwa 80 bis 90 f°). Die enthaltenen Fetteilchen können auch nach der Erhitzung nur wenig V/asser aufnehmen. Die schweren festen Stoffe im einströmenden Gemisch setzen sich am Boden der ersten Kammer 65 ab. Gleichzeitig steigen die leichteren Flüssigkeiten wie Öl und Fett und manche Feststoffe zur Wasseroberfläche empor und strömen über ein Wehr 66, das die erste Kammer 65 von einer zweiten Kammer 69 trennt. Das in die Kammer 69 strömende Gemisch, das dem Brenner zugeführt wird, enthält üblicherweise etwa 50 fo , Wasser, etwa 50 fo Fett und Öl und zu einem geringen Anteil feste Stoffe. Es .hat sich gezeigt, daß ein verhältnismäßig kleiner Anteil der Materialien, wie Textilien und Fasern, die in die erste Kammer64 flowing material usually contains a great deal of water, (e.g. about 80 to 90 °). The fat particles contained can only absorb a little water even after heating. The heavy solids in the inflowing mixture settle on the bottom of the first chamber 65. At the same time, the lighter liquids such as oil and fat and some solids rise to the surface of the water and flow over a weir 66 that separates the first chamber 65 from a second chamber 69. The mixture flowing into the chamber 69 and fed to the burner typically contains about 50 % water, about 50 % fat and oil and, to a small extent, solids. It has been shown that a relatively small proportion of the materials, such as textiles and fibers, are in the first chamber

65 des Speichertanks 64 eintreten, weder aufschwimmen noch absinken. Derartige Materialien werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel periodisch über eine Leitung 70 abgezogen und zur Mühle 51 rückgeleitet. 65 of the storage tank 64 enter, neither float up nor sink. In the exemplary embodiment shown, such materials are periodically withdrawn via a line 70 and returned to the mill 51.

Aus der zweiten Kammer 69 wird das Öl-Wasser-Gemisch beispielsweise mittels einer herkömmlichen Dosierpumpe 71 über die Speiseleitung 16 in den Brenner 11 gepumpt. Das vom Brenner 11 über die Leitung 18 rückströmende Material tritt wieder in die zweite Kammer 69 des Speichertanks 64 ein und wird danach zum Brenner zurückgeleitet. Unter manchen Bedingungen kann das vom Brenner zurückströmende Material statt zum Tank 64 an andere Stellen der Vorrichtung zurückgeleitet werden. Ist die Erhitzung besonders wichtig, so kann es zum Wärmetauscher 56 zurückgeleitet werden.From the second chamber 69, the oil-water mixture is, for example pumped into the burner 11 via the feed line 16 by means of a conventional metering pump 71. That from the burner 11 over the line Material flowing back 18 re-enters the second chamber 69 of the storage tank 64 and is then returned to the burner. In some conditions, the material returning from the burner may be returned to locations on the apparatus other than to the tank 64 will. If the heating is particularly important, it can be returned to the heat exchanger 56.

Patentansprüche 409844/0347 claims 409844/0347

Claims

PATENT CLAIMS

.j "Device for the treatment and incineration of waste products . such as aqueous mixtures that contain fat, oil and other organic substances that are used as a smear during wastewater treatment ■ accumulate, identified by a mill (51) for receiving and grinding the materials, by a settling device (64) for receiving the ground material, with a settling zone (65), a weir (66) and a zone (69) for receiving the overflowing material, and by a burner (11), to which the material from the second zone (69) is fed, ■ and with which a fraction of the material is sprayed that is subsequently burned, the burner containing a return line (26, 18) through which part of the circulating Material is fed back and put back into the cycle.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a heating device (56) through which the ground Material heated to about 57 to about 100 ° C (135 to 210 ° F) will.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the excess material is returned to the second zone (69).

409844/03*7409844/03 * 7

4. Device according to one of the preceding. Claims, thereby characterized in that the burner (1) contains the following components: a nozzle head (13) with a swirl chamber (14) and one from the chamber to the outside to an outlet opening (28) tapered nozzle (15), whose only outlet opening (28) is dimensioned so that the solid particles contained in the material can pass through the opening, through in flow connection with the interior of the swirl chamber (Η) standing devices (32) for supplying the solid liquid Mixtures of substances in the tangential direction into the vortex chamber, so that the incoming material swirls or swirls in the chamber. is set in rotation by means (26, 18) in flow connection with the interior of the chambers (14) for Return some of the introduced material from the vortex chamber to the settling device, with the remainder the supplied material is sprayed out of the nozzle (15), a conduit (21) surrounding the nozzle at a distance, the open end of which surrounds the nozzle, and one with conduit (21) in Connected inlet means for introducing a 'Oxygen-containing gas emerging from the open end of the conduit and mixed with the jet from the nozzle.

5. Gate direction according to claim 4, characterized in that that the inlet device for the line (21) contains tangentially connected devices through which the Gas is set in rotation against the rotation of the mixture fed into the vortex chamber (Η).

409844/0347

-ν--ν-

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the interior of the vortex chamber ^ (14) essentially is cylindrical.

7. gate direction according to claim 4, characterized in that that the opening (28) is arranged axially in the end of the nozzle (14).

8. Apparatus according to claim 4, characterized in that that a gas igniter (22) fixedly arranged opposite the nozzle (15) is provided.

9. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the return means (26, 18) are dimensioned so that the greater part of the from the vortex chamber (14) supplied material is returned.

10. The device according to claim 9, characterized in that at least 80 fo of the material supplied is returned through the return means (26, 18) from the swirl chamber (H) »

11c Device according to Claim 4 _1, characterized in that the line (21) surrounds the nozzle head (13) in a ring shape ρ so that the air emerges in a ring shape.

409844/034 7