DE2432640A1

DE2432640A1 - Drehofen zum verbrennen von abfallstoffen

Info

Publication number: DE2432640A1
Application number: DE2432640A
Authority: DE
Inventors: David W Harris
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-04
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1975-04-03
Also published as: JPS5055167A; US3822651A; CH576112A5; GB1434880A; JPS581323B2; DE2432640B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein© Vosichtung zum Verbrennen von Abfällen und betrifft in^besoßäer© einen wassergekühlten Drehofen, der ineräter Linie zum "Verbrennen von Holzabfällen bestimmt ist.

Selbst dann, wenn beim Fällen von Bäumen neuzeitliche Verfahren angewendet werden, verbleiben etwa 50# der Masse jedes Baums auf dem Boden, und zwar in lOrm fön Laub, Zweigen, Baumstümpfen und kurzen oder aus anderen Granden nicht verwertbaren Stammabschnitten. In zahlreichen neuzeitlichen Sägewerken werden Baumstämme in trockener Form verarbeitet, und hierbei ergeben sich große Mengen an Abfallmaterial, z.B. Rinde, Sägespäne und kurze Stammabschnitte, deren Länge für die Verarbeitung nicht ausreicht, und in manchen Fällen bis zu etwa 2,5 m betragen kann.

Insgesamt entstehen bei» Fällen, von Bäumen, beim Zuschneiden von Bauhpla sowie beim Herstellen von Purnieren für Sperrholz Abfallmengen, die eich auf viele Tonnen belaufen, und aus Gründen des Umweltschutzes und im Hinblick auf . die Energieknappheit erweist es sich als sehr zweckmäßig, diese Holzabfälle zu verbrennen und die hierbei entstehende

509814/0257

__₂_ 243264Q

inergie, z.B. durch die Erzeugung von elektrischem Strom nutzbar zu machen.

Zwar erscheint das Verbrennen von Holzabfällen zunächst als eine sehr einfache Aufgabe, doch ergeben sich in der Praxis, hierbei zahlreiche Schwierigkeiten. Erstens verbrennt Holz bei ziemlich hohen Temperaturen, und wenn Holz in großen Mengen verbrannt wird, können leicht die Temperaturen überschritten werden, denen die feuerfesten Materialien zum' Auskleiden der benutzten öfen standhalten. Zu den Holzabfällen gehören awohl nasse, sehr große Baumstümpfe als auch trockene Sägespäne, die explosionsartig verbrennen können· Wenn auf ein kostspJäLiges Sortieren und die Benutzung etnsprechender Einrichtungen und Verfahren verzichtet wird, variiert das Abfallmaterial innerhalb weiter Grenzen bezüglich der Abmessungen, des Feuchtigkeitsgehalts und der Menge der mitgeführten Fremdkörper, bei denen es sich um Schmutz, vagabundierende Metallteile, Steine und sogar um Gesteinsbrocken mit einem Durchmesser von etwa 300 bis 600 mm handeln kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Ofen und weitere Einrichtungen aufweist, die es ermöglicht, Holzabfälle aller vorstehend genannten Arten sowie praktisch aJLe übrigen Arten von brennbaren Abfallstoffen auf wirtschaftHohe Weise zu verbrennen, und zwar ohne Rücksicht auf die Größe der Stücke, den Feuchtigkeitsgehalt und die Zusammensetzung; ferner soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, zu der ein Ofen der genannten Art gehört, dem ein Kessel zur wirtschaftlichen Erzeugung von Dampf zugeordnet ist*, bei der sioh der Verbrennungevorgang leicht dadurch regeln läßt, daß die Zufuhr von Luft oder Sauerstoff geregelt wird, daß die brennende Masse bewegt wird, daß Hilfsbrennstoffe zugeführt werden, und daß die Zufuhr der Abfallstoffe zum Feuerungsraum zeitabhängig geregelt wird. Schließlich soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, deren Betrieb und Wartung nur geringe Kosten verursaoht, und die es außerdem ermöglicht, flüchtige Kohlenwasserstoffe aas den verbrennenden Holzabfällen au gewinnen.

5098U/0257

_₃_ 2A3264Q

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgen anhand gehematiseher Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigts

Figo 1 einen senkrecht©n Schnitt durch eine Ausführungsform eines Ofens, dem weitere Einrichtungen zugeordnet sind;

Pig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen in einem noch größeren Maßstab gezeichneten Ausschnitt aus Fig. 2j

Fig. 4- einen vergrößerten, verkürzten Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2; und

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der Anordnung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ofen- und Keaselkonstruktion 10 nach der Erfindung dargestellt, die einen Behälter 11 zum Aufnehmen von Abfallmaterial, einen Drehofen 12 und einen Kessel 13 mit einer Kesselfeuerung aufweist. Beim Betrieb der Vorrichtung wird Abfallmaterial, dessen Stüekgröße und Zustand in weiten Grenzen variieren können, einfach in den Behälter 11 geschüttet, aus dem das Material in das obere Ende des Drehofens 12 herabfällt, dessen Achse in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise gegen die Waagrechte geneigt ist, und in dem die Verbrennung des Abfallmaterials beginnt. Während der Ofen 12 gedreht wird, rollt das Abfallsmaterial langsam nach unten, so daß es ein sich allgemein längs einer Schraubenlinie erstreckendes brennendes Bett bildet, bis derjenige Teil, der noch nicht verbrannt ist, aus dem Drehofen herausfällt, um in den Feuerungsraum des Kessels 13 zu gelangen.

Gemäß der Erfindung ist der ^rehgfen 12 aus einer größeren Anzahl von Rohren 14 aufgebaut, di© so^miteinander verbunden sind, daß sie gemäß Fig. 2 eine allgemein zylindrische Innenfläche 15 bilden. Gemäß Fig. 16 sind zwei Bänder 16 vorhanden, welche die Rohre 14 umschließen und Führungen bilden, die auf Tragrollen 17 laufen, so daß der Ofen um seine Längs-

B098U/0257

,- 2A3264Q

achae gedreht werden kann; ferner ist an den Bohren 14 gemäß Fig* 1 ein Zahnkranz 18 befestigt, mit dem ein Ritzel 19 in Eingriff steht, das mittels einer Kette 21 angetrieben wird, um den Ofenkörper auf den Tragrollen 17 zu drehen. Sowohl am oberen als auch am unteren Ende der zylindrischen Innenfläche 15 sind die Rohre 14 in der auch aus Fig. 4 ersichtlichen Weise aneinander befestigt und durch ringförmige Bauteile 23 und 24 Ton rechteckigem Querschnitt miteinander verbunden; gemäß Fig. 4 ist das Sauteil 24 in eine ringförmige innere Kammer 26 und eine ringförmige äußere Kammer 25 unterteilt.

Sie TozxLohtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es möglich ist, mit Hilfe von zwei konzentrisch angeordneten Rohren 28 und 29» die gemäß Pig· 4 einen inneren Kanal 31 bzw. einen äußeren Kanal 32 abgrenzen, Wasser durch die Rohre 14 des Ofens zu leiten und das Wasser zirkulieren zu lassen. Sie Rohre 28 und 29 erstrecken sich mit ihren Haupabschnitten längs der Achse der zylindrischen Fläche 15 und sind gemäß Fig. 5 einerseits durch einen rechtwinkligen Rohrbogen mit dem ringförmigen Bauteil 24 und andererseits mit einem drehbaren Dampfltitung*«n»ohluß 35 verbunden. Sas inne/Rohr 29, das zum Zuführen von Wasser xu dem Drehofen 12 dient, mündet., in der inneren ringförmigen Kammer 26, und das äußere Rohr 28 ist durch eine Rohrschleife 36 mit der äußeren ringförmigen Kammer 25 verbunden. Sämtliche die zylindrische Innenfläche 15 des Ofens bildenden Rohre 14 münden in der inneren ringförmigen Kammer 26, mit der sie jeweils durch eine Srosselöffnung 37 verbunden sind, um xu gewährleisten, daß alle Rohre von Wasser durchströmt werden, und die anderen Enden der Rohre 14 münden gemäß Figl. 4 im Inneren des oberen ringförmigen Bauteils 23· Gemäß Fig. 2 und 4 lind mehrere zusätzliche Rohre i8 vorhanden, die sich von dem ringförmigen oberen Bauteil aus in der Gegenrichtung zu der äußaen ringförmigen Kammer des unteren ringförmigen Bauteils 24 erstrecken, aus dem das Wasser über die Rohrsohleife 36 xu dem Kanal 32 zwischen den beiden Rohren 28 und 29 strömen kann.

Ser drehbare Ansohlußt35 nach Fig. 5 ist im wesentlichen auf bekannte Weise ausgebildet; das zugehörige Ende des Rohrs

&0981A/025?

243264Q

28 ist mit einer Buchse 41 verbunden, die mit einem Gleitsitz mit einem Ring- oder Bundteil 42 zusammenarbeitet, das in zwei Lagerringen 43 drehbar und in gewissen Grenzen allseitig schwenkbar gelagert ist. Das innere Rohr 29 ist in einen Stopfen 44 eingebaut, der an dem Bundteil 42 so befestigt ist, daß er eine Dichtungspackung 45 in ihrer lage hält, welche dazu dient, die Kanäle 31 und 32 gegeneinander abzudichten. Das innere Rohr 29 mündet in einem Gehäuse 46, das durch eine Rohrleitung 47 mit einer gemäß Pig.1 durch einen Motor 49 antreibbaren wasserpumpe 48 verbunden ist. Die Buchse 41 und das Bundteil 42 haben miteinander fluchtende öffniingen, die den äußeren Kanal 32 mit einem Gehäuse §1 verbinden, das seinerseits durch eine Rohrleitung 52 mit einem Oberkessel 53 am oberen Ende des Kessels 13 verbunden ist.

Somit wird Wasser durch di© furap© 48 durch sämtliche den Drehofen bildenden Rohre 14 gefördert _t so daß das Wasser gemäß Pig. 4 und 5 in der durch die Pfeile bezeichneten Richtung zu dem Oberkessel 53 strömt. Während des Betriebs ver Vorrichtung nimmt das Wasser Wärme aus den Metallteilen des Drehofens auf, und in dem Oberkessel 53 wird aua dem überhitzten Wasser Dampf erzeugt, der aus dem Oberkessel durch eine Rohrleitung 54 abgeführt wird.

Bei dem dargestellten Ausführu-ängabeispiel sind die Rohre 14 gemäß Fig. 3 durch gelochte Bänder 57 miteinander verbunden, so daß zwischen den Rohren zahlreiche Offnungen vorhanden sindund die zylindrische Innenfläche 15 gemäß Fig. 3 für Gase durchlässig ist. Damit es möglich ist, geregelt· Gasmengen zur Verbrennung über die durchlässige Innenfläche 15 zuzuführen, ist der Brehofen 12 gemäß Fig. 1 in eine Kammer 58 eingeschlossen, die durch ein Gebläse 59 gespeist wird, und auf den Rohren 14 ist ein ringförmiger Bund 60 angeordnet, der durch radiale Wände 61 unterteilt ist; gemäß. Fig. 2 kann der Bund 60 durch Betätigen drehbar gelagerter Flächen 62 geöffnet werden, wobei jedem der durch die radialen Wände 61abgegrenzten Abschnitte eine solche schwenkbare Fläche zugeordnet ist. In der Kammer 58 ist gemäß Fig. 1 ein im wesentlichen kreisrundes Kurvenstück 63 angeordnet, mit dem gemäß Fig. 2 Bewegungsabnahmeglieder, z.B. Rollen, zusammenarbeiten, welche

5098U/0257

243264Q

dfehbar auf den freien Enden von Kurbelarmen 64 gelagert and, die ihrerseits mit den schwenkbaren Flächen 62 drehfest verbunden sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Kurvenetilck 63 eine solche Form, und die Winkelstellungen der Kurbelarme 64 sind so gewählt, daß die schwenkbaren Flächen immer dann geöffnet werden, wenn sie sich unter dem herabrollenden brennenden Material in der durch die zylindrische Fläche 15 abgegrenzten Kammer hindurch bewegen. Ferner hat das Kurvenstück 63 eine solche Form, daß die Flächen oder Klappen 62 wieder geschlossen werden, sobald sich di© zugehörigen Abschnitte des Bundes 60 oberhalb des Betts aus brennendem Material bewegen. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß das Gebläse 59 luft von unten nach oben durch das brennende Material hindurch sowie durch die Öffnungen der zylindrischen Fläche in den Drehofen hineinbläst.

Um die Yerbrennungs in Gang zu setzen oder au unterstützen, ist gemäß Fig. 1 eine Einrichtung 65 vorhanden, die es ermöglicht, einen zusätzlichen Brennstoff, z.B. öl oder Erdgas, in das obere Ende des Drehofens 12 einzuleiten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden wertvolle flüchtige Gase, z.B. die Pinene und Camphen, die beim Verbrennen von Holz entstehen, gesammelt; um dies zu ermöglichen, ist gemäß Fig. 1 eine zweite Kammer 66 vorhanden, die das untere Ende des Drehofens 12 umgibt, und auf dem unteren Teil des Drehofens ist ein zweiter Bund 67 angeordnet, der dem beschriebenen Bund 60 ähnelt und in Abeehaitte unterteilt, welche. Bit Hilfe von Klappen 68 geöffnet werden können, die durch Kurbelarae gesteuert werden, welche mit einem weiteren Kurvenstück 69 zusammenarbeiten. In diesem Fall werden die Klappen 68 geöffnet, wenn sie sich oberhalb des herabrollenden brennenden Materials bewegen, so daß die entstandenen Gase entweichen und mittels eines Gebläses 71 abgezogen werden können.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die K mern 58 und 66 gemäß Fig. 1 und 4 durch einfache Labyrinthdichtungen 72, 73 und 74 abgedichtet.

509814/0257

-t- 243264Q

Um eine sich praktisch nicht verstopfend« Einrichtung zum Zuführen von Holzabfällen au dem Ofen 12 zu schaffen, ist der Aufgabebehälter 11 mit dem offenen oberen. Ende des durch die zylindrische Fläche 15 begrenzten Ofenraums durch eine Rutsche 77 verbunden, deren oberes Ende so bemessen ist, daß es das größte zum Verbrennen bestimmte Stück aufnehmen kann, z.B. einen Stammabschnitt mit einer Länge von feie au etwa 2,5 m, und gemäß flg. 1 erweitert sich der Querschnitt der Rutsche in Richtung auf die Eintrittsöffnung dss Ofens. Diese Erweiterung der Rutsche verhindert einVerklemmen des dem Ofen zuzuführenden Holzmaterials, sie ermöglicht es, die Rutsehe vollständig, sie gewährleistet eine stetige Zufuhr von Brennmaterial, und sie verhindert ein ungeregeltes Einströmen von Luft in das offene obere Ende des Ofens 12.

Gemäß der Erfindung ist der Kessel 13 etwas abgeändert, damit der Ofen 12 in Verbindung mit dem Kessel betrieben werden kann. Der Kessel 13 let auf bekannte Weise mit zur Wärmeaufnahme dienenden Kesselrohren 81 ausgekleidet, die sich von Wasserbehältern 82 aus, durch die auch die Pumpe 48 gespeist wird, gemäß Pig. 1 naih oben zu dem Oberkessel 53 erstrecken. Bei der dargestellten Konstruktion sind die unteren Abschnitte der Rohre 81 nach innen abgewinkelt und so angeordnet, daß sie sich überkreuzen, um einen Feuerungsrost 83 au bilden» der tiefer angeordnet ist als das untere Abgabeende des Ofens 12·

. Has Gebläse 59 dient gemäß Fig. 1 auch dazu, Verbrennungsgas über eine Rohrleitung 84- dem Raum unter dem Rost 83 zuzuführen, um die Verbrennung von Material auf den Rost zu !ordern. Große brennbare Abfallstüoke, z.B. Baumstümpfe, die möglicherweise in dem Ofen 12 nicht vollständig verbrannt werden, fallen somit auf den Rost 83, wo die Verbrennung fortgesetzt und zuendegefUhrt wird. Die den Rost 83 bildenden Abschnitte der Kesselrohre 81 sind durch solche Abstände voneinander getrennt, daß Asche und unbrennbares Material, z.B. Steine oder Metallstücke, durch den Rost herabfallen können, um von einer Fördereinrichtung 85 zum Abführen diese« Materials aufgenommen zu werden.

Der Betrieb des Ofens 12 ist in weiten Grenzen regelbar. 509814/0257

2A326AQ

Die Drehgeschwindigkeit, die bei einem Ofen mit einer Länge in der Größenordnung von 12 a und einem Durchmesser von etwa 3 m s.B. nur 1 U/min beträgt, bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das brennende Material herabrollt und sich längs der zylindrischen Innenfläche allgemein längs einer Sohraubenlinie bewegt. Durch Regeln der Drehzahl des Gebläses 59 und durch entsprechendes Einstellen von zwei Regelklappen 87 kann die Zufuhr von die Verbrennung unterstützenden Grasen zu dem brennenden Material geregelt werden. Ferner kann man gegebenenfalls zusätzlichen Brennstoff über die Rohrleitung 65 zuführen. Die Temperatur des Metalls, aus dem der Ofen 12 besteht, kann ohne Rücksicht auf die Art des zu verbrennenden Materials dadurch im gefahrlosen Bereich gehalten werden, daß man den Tgilen des Ofens mit Hilfe von zirkulierendem Wasser Wärme entzieht, und naturlich kann man die Zirkulationsgeschwindigkeit des Wassers durch eine entsprechende Steuerung der Pumpe 48 regeln.

Pur jeden Fachmann ist ersichtlich, daß der Ofen 12 geeignet ist, brennbares Abfallmaterial zu verarbeiten, bei dem die Stückgröße, der Feuchtigkeitsgehalt und die ZusammensetÄunf in weiten Grenzen variieren. Da der Ofen mit Wasser gekühlt wird, ist eine Verbrennung bei äußerst ohen Temperaturen möglich, und da sich der Verbrennungsvorgang in der beschriebenen Weise regeln läßt, kann man den Ofenbetrieb verschiedenen Parametern anpassen, die in weiten Grenzen variieren. Der Gebrauchswert der Vorrichtung 10 wird noch dadurch gesteigert, daß es möglich ist, flüchtige Kohlenwasserstoffe zu gewinnen. Die Vorrichtung läßt sich mit geringen Kosten betreiben und instandhalten, so daß sie nicht nur die Möglichkeit bietet, Holzabfälle auf kostensparende Weise zu beseitigen, ohne daß ein u*et*ndlichte Sortieren der Holzabfälle erforderlich ist, und außerdem liefert der Ofen verwertbare Energie in For» von Dampf.

Ansprüche;

509814/0257

Claims

2A3264Q

ANSPRÜCHE

\J Drehofen, gekennzeichne t durch eine Anzahl von Bohren (14), die so aneinander befestigt, daß sie eine allgemein zylindrische Innenfläche (15) abgrenzen, Einrichtungen (16, 17), mittels welcher die durch die Rohre ge_ bildete Anordnung um die Achse der zylindrischen Innenfläche drehbar gelagert ist, wobei die Achse gegen die Waagerechte so geneigt ist, daß sie ein höher liegendes und ein tiefer liegendes Ende aufweist, Einrichtungen (21, 19, 18) zum Drehen der Rohranordnung auf den Lagereinrichtungen, eine zum Zuführen von brennbarem Abfallmaterial dienende Einrichtung (77), die im höher liegenden Ende des durch die zylindrische Innenfläche abgegrenzten Raums mündet, wobei die Rohre so mit-. einander verbunden sind, daß es möglich, Wasser in den Rohren zirkulieren zu lassen, und wobei den Rohren eine Wasserzuführungsleitung (29) und eine Wasserabgabeleitung (28) zugeordnet sind, eine Einrichtung (48), die dazu dient, Wasser durch die Leitungen und die Rohre zirkulieren zu lassen, wobei dieser Einrichtung ein Oberkessel (53) zugeordnet ist, der an die Wasserabgabeleitung angeschlossen ist und dazu dient, Dampf von dem ihm zugeführten Wasser zu trennen, wobei die zuerst genannten Rohre so aneinander befestigt sind, daß zwischen ihnen zahlreiche öffnungen verbleiben, so daß die zylindrische Innenfläche für Grase durchlässig ist, sowie durch Einrichtungen (62), die es ermöglichen, dem durch die Rohre abgegrenzten Raum geregelte Verbrennungägasmengen durch vorbeetiemte Abschnitte der für Grase durchlässigen zylindrischen Innenfläche hindurch zuzuführen.
2. Drehofen nach Anspruch 1 _s gekennzeichnet durch einen Dampferzeugungekessei (13)₉ der nahe dem Drehofen (12) so angeordnet ist, daß das untere Ende des Drehofens in Verbindung mit dem Dampferzeuguagskessei steht, wobei der Dampferzeugungskessel mehrere Kesselrohr.e (817 aufweist, die in dem Oberkessel (53) münden, und wobei Abschnitte der Kesselrohre so geformt sind, daß sie im unteren !Teil des Dampferzeugungekes3els unterhalb des offenen unteren Endes des Drehofens einen Feuerungsrost (83) bilden, der dazu dient, unvollständig verbranntes Material aufzunehmen und die Verbrennung fortzusetzen. 509814/0257

24326AQ
3. Drehofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (77) zum Zuführen von brennabrem Abfallmaterial als Rutsche ausgebildet ist, deren oberes Ende so bemessen ist, daß es geeignet ist, die größten in dem Drehofen (12) zu verbrennenden Stücke aufzunehmen* daß eich uer Querschnitt der Rutsche von ihrem Ende aus na<?h unten so vergrößert, daß ein Verstopfen der Rutsche im wesentlichen unmöglich ist, und daß die Wasserzuführungsleitung (29) und die Wasserabgabeleitung (28) am untefen Ende des Drehofens angeordnet sind.

4· Drehofen nach Anspruch .1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (67), die eine Kammer abgrenzt, welche bestimmte Teile der gennanten Rohre (14) umschließt und geeignet ist, durch die für Gase durchlässige zylindrische Innenfläche (15) strömende Gase bzw. flüchtige Stoffe aufzunehmen, die durch das Verbrennen von Material in dem durch die zylindrische Innenfläche abgegrenzten Raum erzeugt werden.

509814/0257