DE2500459A1

DE2500459A1 - Verfahren und vorrichtung zum zersetzen von abfallstoffen

Info

Publication number: DE2500459A1
Application number: DE19752500459
Authority: DE
Inventors: Joergen Dipl Ing Pihl; Dag Romell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-08
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1976-07-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zersetzen von Abfallstoffen Es ist bekannt, daß Zerfallsvorgänge, wie sie beim Zersetzen von Fäkalien, Urin, Abfällen, Müll und sonstigen Abfallprodukten vor sich gehen, wesentlich schneller bei über der üblichen Umgebungstemperatur erhöhten Temperaturwerten ablaufen. Es ist außerdem bekannt, daß derartige Prozesse bei erhöhten Temperaturen gut in verhältnismäßig kleinen Apparaturen und mit kleinen Volumina ablaufen können, sofern die Kammer, in der der Zerfallsprozeß abläuft, durch Wärmezufuhr auf der erhöhten Temperatur gehalten wird.
Es gehört weiterhin dem Stand der Technik an (schwedische Patentschrift 358 145), daß der Bedarf an Wärmezufuhr zu dem Prozeß wesentlich vermindert oder gänzlich eingestellt werden kann, wenn Wärme von dem die Zerfalls zone verlassenden Luftstrom, der die Zerfallskammer durchströmt hat, rückgewonnen wird, in der er aufgeheizt worden ist, während Sauerstoff der Kammer zugeführt und Kohlendioxyd und Wasserdampf in der Kammer aufgenommen wird.
Gemäß der Erfindung nun, deren charalzteristisches Merkmal darin besteht, daß die den Zerfallsprozeß verlassende Luft, die durch die während des Prozesses erzeugte Wärme auf erhöhte Temperatur gebracht wird, über eine Wärmeübertragungsfläche eines Wärmeaustauschers geleitet wird, befindet sich eine Wärmeübertragungsfläche einer zweiten Kammer des Wärmeaustaushers in unmittelbarem Kontakt mit den Stoffen, die in der Zersetzungsapparatur behandelt werden, so daß dadurch eine noch günstigere Bilanz des Wärmeprozesses erzielt wird.
Beim Umsetzen der Erfindung in die Wirklichkeit kann die Rückgewinnung der Wärme aus dem Luftstrom und kann damit der Zerfallsprozeß an sich in günstiger Weise dermaßen beeinflußt werden, daß größere Mengen von Flüssigkeit ausgetrieben werden können, als dies bei bisher bekannten Anlagen der Fall war. Dies wird dadurch erzielt, daß ein an sich aus der schwedischen Patentschrift 358 145 bekannter Prozeß verwendet wird, indem aus dem heißen und Feuchtigkeit enthaltenden Abluftstrom den organischen Substanzen, die dem Zersetzungsprozeß zugeführt werden und die in der Zerfallskammer der Anlage enthalten sind oder die, bevor sie der Anlage zugeführt werden, in der die äußerst intensive Zersetzung stattfindet, sich in einem Behälter der Anlage befinden, in den sie von außen hineingebracht werden, z.B. aus einem Spülklosett mit geringer Spülmenge, Wärme zugeführt wird.
Die Erfindung wird nun an einem Beispiel in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, in der eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Abfallzersetzungssystems wiedergegeben ist.
Die Anlage nach der Erfindung weist einen Abfallbehandlungsbehälter 1 mit im wesentlichen zylindrischem Gehäusemantel auf, der in der Zeichnung, aus den Teilen la und Ib bestehend, gezeigt ist, die eine Kammer umschließen. Diese Kammer ist, wie es die Zeichnung erkennen läßt, durch eine Trennwand 2 in zwei Abschnitte unterteilt, deren erster Abschnitt 3 in Richtung der Bewegung der bei der Behandlung den Behälter durchlaufenden Substanzen vor dem zweiten Abschnitt 4 liegt. Die Anlage enthält ein Rührwerk in der Kammer, das aus einem Motor 10, einer von ihm angetriebenen Welle 5 und Rührblättern 6 und 7 besteht, die mittels Speichen 8, 8' und 9, 9' mit der Welle verbunden sind.
Um die Wärme auszunutzen, die in dem vom Zerfallsprozeß vor dessen Verlassen der Zerfallszonen des Systems erhitzten Luftstrom enthalten ist, weist die Anlage einen Luftkanal 11 auf , der die Kammer 3 schraubenförmig umgibt und zusammen mit dem Abschnitt 1a des Gehäuses 1 einen den Kammerabschnitt 3 umgebenden Wärmeaustauscher darstellt, wobei die Kammerwand auf der einen Seite von der den Kanal 11 durchströmenden Luft und auf der anderen Seite von den in der Kammer 3 enthaltenen Abfallstoffen als auch von Frischluft, die durch eine Frischlufteinlaßöffnung 25 in die Kammer eintritt, bestrichen wird, wobei die Luft nach der Wärmeaufnahme durch den Abschnitt 1a des Gehäuses von der die Kammer 4 verlassenden Luft Wärme auf die Stoffe in der Kammer überträgt, während die Stoffe einem ständigen Rühren ausgesetzt werden. Die Wärmeübertragungsfläche zwischen der die Zerfallszone verlassenden Luft und dem Gehäusemantel wird durch Rippen 12 des Mantels vergrößert. Um Wärmeverluste an die Umgebung einzuschränken, ist die Anlage mit einer Wärmeisolation ausgestattet, die in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist.
Fäkalien und/oder sonstige ersetzbare organische Substanzen werden in den Behälter 1 durch ein Aufgaberohr 13 eingeführt. Während der Behandlung wird der Stoff langsam nach rechts im ersten Teil der Kammer vorangefördert, wobei er von Luft erwärmt wird, die die rammer durch den Kanal 11 verläßt, welche Luft beipi Eintritt in den Kanal eine Temperatur aufweist, die beträchtlich über der der Stoffe in der Kammer 3 liegt. Die Wärmeübermittlung von der heißen Abluft des Zerfallsprozesses auf die gerade der Behandlung~unterliegeden Stoffe wird somit zum Teil unter Zuhilfenahme zugeführter Frischluft durchgeführt, die mit den oberen Wandabschnitten des Gehäuses in Berührung kommen, und zum Teil, was für die Erfindung und die erhöhte Wirtschaftlichkeit des Prozesses von wesentlicher Bedeutung ist, durch unmittelbaren Kontakt zwischen den zu behandelnden Stoffen und der durch den Kanal 11 umgebenen Gehäusewand. Aufgrund der unmittelbaren und damit engen Berührung zwischen den behandelten Stoffen in der Kammer und der Gehäusewand und dem gleichermaßen unmittelbaren Kontakt zwischen den Gehäusewänden und der die Zerfallszone verlassenden Luft kann die gesamte Wärmemenge, die in der Abluft enthalten ist, rückgewonnen und wiederverwendet werde , wodurch der Zerfallsprozeß wesentlich wirksamer gestaltet werden kann; der Faktor der Wärmerückgewinnung ist um vieles größer als bei Wärmeaustausch lediglich zwischen dem Abluftstrom aus der Zerfallskammer und dem zugeführten Frischluftstrom.
Während dieses Erwärmungsvorgangs wird Wasser, das zusammen mit den Abfallstoffen oder sonstwie zugeführt wird, durch Verdampfung ausgetrieben. Dieser Verdampfungsvorgang wird durch das Rühren mit Hilfe der Rührfahnen 6 noch gesteigert.
Die Verdampfungswärme entspricht der tondensationswärme des Dampfes, der gleichzeitig im Luftkanal 11 kondensiert, wobei das Kondensat aus Cer 5¾al 11 durch Wasserauslaßöffnungen 14 abgelassen wird.
Die gekühlte Abluft aus dem Zerfallsprozeß, die bereits einen wesentlichen Teil ihrer Feuchtigkeit verloren hat, verläßt den Kanal 11 durch eine Rohrleitung 15.
Das erhitzte und zum Teil von Feuchtigkeit befreite Abfallmaterial gelangt in den zweiten Abschnitt 4 der Kammer, indem es die Trennwand 2 übersteigt, und der hauptsächliche Zerfallsprozeß dieser Stoffe, die in die Anlage eingegeben werden, läuft nun hier unter beträchtlicher Wärmeentwicklung ab. Um die Temperatur der Stoffe schnell auf einen Wert zu erhöhen, der den Zerfallsprozeß günstig ablaufen läßt, und insbesondere für den Anlauf der gesamten Anlage, ist die Trennwand 2 und ein Teil des Umfangsabschnitts 4 der Kammer nahe der Trennwand 2 wie dargestellt mit Einrichtungen 16, 17 zur äußeren Wärmezufuhr ausgestattet. Die Trennwand 2 kann vorteilhafterweise eine Wärmeisolation erhalten, die so angeordnet ist, daß von den Heizungseinrichtungen 16 zugeführte Wärme hauptsächlich den Stoffen zugeleitet wird, die in den Kammerabschnitt 4 aus der Kammer 3 entreten. Nach Beendigung des Zerfalls werden die Stoffe mit Hilfe der Rührflügel 7 durch eine Auslaßöffnung 18 aus der Kammer herausgefördert und gelangen so in einen Behälter 19. Am Ende der Kammer 4 und, wie in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, durch dieselbe Auslaßöffnung18, die auch die fertig behandelten Stoffe austreten läßt, strömt die Zerfallsabluft mit erhöhter Temperatur aus der Kammer aus.
Diese heiße und feuchte Luft strömt dann über eine Leitung 20 -in den Wärmeaustauscherkanal 11 und gibt dort, wie bereits beschrieben, den Hauptteil ihres Wärmeinhalts ab, wobei ihre Temperatur gesenkt und die Feuchtigkeit, die in ihr enthalten ist, kondensiert wird.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch eine Vorrichtung angebracht4 um einen Teil der vom Zerfallsprozeß abströmenden Luft nach Belieben durch ein einstellbares Ventil 26 zu einem Wärmeaustauscher 21 strömen lassen, um ein Teil der in der heißen Abluft enthaltenen Wärmemenge bei einer §Xemperatur, die höher liegt als die Ablufttemperatur an der Einlaßöffnung 25 für die Frischluft, an die durch den Zuiüftkanal 25 eintretende Frischluft abzugeben. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird die Temperatur der Frischluft bereits vor ihrem Eintritt in den Kammerabschnitt 3 über den Wert der Umgebungstemperatur erhöht. Der Wärmeaustauscher 21 tesitzt vorteilhafterweise auch eine Vorkehrung 22 zum Sammeln und Abführen von Kondensat. Kühle Frischluft, die durch eine Leitung 23 von außen zutritt, wird somit durch Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 21 vorerwärmt und dann in den ersten Abschnitt 3 der Kammer durch die Leitung 25 geleitet.
Wie bei 15' in der Leitung 20' zwischen der Leitung 20 und dem Warmluftteil des Wärmeaustauschers 21 hinter dem Ventil 26 angedeutet, kann die Auslaßleitung 25 des Wärmeaustauschkanals 11 wahlweise mit dem Warmluftteil des Wärmeaustauschers 21 verbunden sein, um zusätzlich Wärme aus der das System verlassenden Luft zu verwenden, was besonders dann gewünscht wird, wenn die Umgebungstemperatur verhältnismäßig tief ist.
In der Praxis kann die Vorrichtung sich von dem in der Zeichnung dargestilten und in Verbindung mit ihr beschriebenen Beispiel unterscheiden, so kann z.B. das Durchrühren der zu zersetzenden Stoffe mit Hilfe einer Drehkammer 3 oder 4 durchgeführt werden, wobei dann ihre Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse angeordnet sind.
Die Wärmeübertragung von der heißen, die Zezetzungszone verlassenden Luft auf die in der Kammer vorhandenen Stoffe kann auch mit Hilfe einer Wärmepumpe oder einem System mit zirkulierendem Wasser vorgenommen werden.

Claims

PATENTANSPRCHE

O Verfahren zur Zersetzung von organischen Abfallstoffen, in welchem die Abfallstoffe in einen Behälter eingebracht werden, der eine Zerfallszone aufweist, um sie darin einem Zerfallsprozeß bei erhöhter Temperatur auszusetzen, wobei der Zerfallszone Luft zugeführt wird um Sauerstoff in gasförmigem Zustand zuzuleiten, so daß in der Zerfalls zone ein exothermer Zerfallsprozeß aufrechterhalten wird, und die Luft dann aus der Zerfallszone abgezogen wird, in welcher sie durch den exothermen Prozeß auf eine über der Umgebungstemperatur liegende Temperatur gebracht wurde, während die zugeführte Luft, die an den Zerfallsprozeß gasförmigen Sauerstoff abgeben soll, und die aus der Zerfallszone nach Aufnahme der erhöhten Temperatur durch im Zerfallsprozeß erzeugte Wärme durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Zerfallszone entströmende Luft über eine Wärmeaustauscherfläche einer ersten Kammer des Wärmeaustauschers geleitet wird, der eine zweite Kammer besitzt, deren Wärmeaustauschfläche in unmittelbarem Kontakt mit den dem Zerfallsprozeß unterlXgenden Abfallstoffen steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Zerfallszone abgeleitete Luft über eine Wärmeaustauschfläche der Zerfallszone des Behälters geleitet wird.
3. Anlage zum Zersetzen organischer Abfallstoffe mit einem Behälter, in den die Abfallstoffe eingebracht werden und der eine Zerfallszone aufweist, in der die Stoffe einem Zerfallsprozeß bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden, mit Binrichtungen zum Zuführen von Luft in die Zerfallszone, so daß darin für die Aufrechterhaltung eines exothermen Zerfallsprozesses gasförmiger Sauerstoff bereitsteht, Mitteln zur Ableitung der Luft aus der Zerfallszone, nachdem diese durch den exothermen Prozeß eine erhöhte Temperatur angenommen hat, und mitteln, um die zugeführte Frischluft und die erhitzte Abluft durch einen Wärmeaustauscher zu schicken, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Abluft über eine Wärmeaustauschfläche (1a, 12) einer ersten Kammer (11) des Wärmeaustauschers geleitet wird, dessen zweite Kammer wenigstens einen Teil (3) des Behälters (1) darstellt, welcher Teil eine Wärmeaustauschfläche (1a) aufweist, die mit den Abfallstoffen wähnend des Zerfallsprozesses in unmittelbarer Berührung ist, und daß Wärmeaustauschmittel (11) in einer Leitung liegen, durch die die aus der Zerfallszone an die Umgebung abströmende Luft hindurchgeführt wird.