DE2619301A1 - Abfallpelletiereinrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWALT DiPL.-lNG. GERHARD SCHWAN

8000 MÜNCHEN «3 - ELFENSTRASSE 32 2619301

L-9969-G .

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 1OO17, V.St.A.

Abfallpelletiereinrichtung

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Vorrichtung zum Pelletieren von festen Abfallstoffen (Müll) und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die es erlaubt, geshreddete Abfallstoffe und dergleichen so weit zu verdichten, daß ein kohärentes Pellet gebildet wird, das im wesentlichen unversehrt bleibt, während es in einem aufrecht stehenden Schachtofen pyrolysiert wird.

Während der vergangenen Jahre wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um neue Technologien zu entwickeln, die es erlauben, feste Abfallstoffe in einer umweltfreundlichen Weise zu beseitigen und gleichzeitig, soweit wie möglich, die darin enthaltenen Nutzwerte zurückzugewinnen. Entsprechend einem dieser Verfahren, das vorliegend als Anderson-Verfahren bezeichnet wird (US-PS 3 729 298), werden feste Abfallstoffe unmittelbar in einen aufrecht stehenden Schachtofen eingeführt, in dem der verbrennbare Anteil der Abfallstoffe pyrolysiert wird ·=· und zwar in erster Linie zu einem aus Kohlenmonoxid und

109842/0577

FERNSPRECHER: 089/fiO! 2039 · KABEL: ELECTIUCPATENT MÜNCHEN

Wasserstoff bestehenden Brenngas - und in dem der nicht verbrennbare Anteil der Abfallstoffe unter Bildung von schmelzflüssigem Metall und Schlacke fließfähig gemacht wird.

Eine Weiterentwicklung des Anderson-Verfahrens gemäß US-PS 3 729 298 ist in der gleichlaufend mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten deutschen Patentanmeldung (beanspruchte Priorität 12. April 1976; Titel "Verfahren zum Umwandeln von festen Abfallstoffen in Brenngas"; Aktenzeichen des Unterfertigten L-9985-G) beschrieben. Entsprechend diesem weiterentwickelten Verfahren werden die Abfallstoffe zu Pellets verdichtet, die ausreichende Festigkeit haben, um im wesentlichen unversehrt zu bleiben, während sie sich durch die Trocken- und die Pyrolysezone des Ofens nach unten bewegen. Entsprechend dem verbesserten Anderson-Verfahren muß ein Abfallpellet, das hinreichende Festigkeit hat, um kohärent, d. h. unversehrt,zu bleiben, eine Dichte haben, die größer als der durch die Gleichung

η - 32ΟΟΟ
^U " 100 - O.8A

bestimmte Wert ist, wobei

D = Dichte des Pellets (kg/m ) und A = Prozentsatz der anorganischen Stoffe in den Pellets.

Wenn die Abfallpellets hinreichend dicht sind, um die erforderliche Festigkeit zu haben, werden die Trocknungs- und

103842/0577

Pyrolysereaktionen durch die Wärmeübergangsgeschwindigkeit und die Diffusionsgeschwindigkeit innerhalb der Pellets begrenzt. Um einen befriedigenden Verfahrensablauf sicherzustellen, ist entsprechend dem weiterentwickelten Anderson-Verfahren dafür gesorgt, daß das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Pellets größer als der durch die Gleichung

0,625
R = 0,f

bestimmte Wert ist, wobei

R » Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Pellets (dm²/dm³)

H = Höhe des Abfallbettes im Ofen (m) und G = Eingabemenge der Abfallstoffe

(t/Tag/m Ofenquerschnittsfläche).

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die es erlaubt, Abfallstoffe zu einzelnen Pellets zu verdichten, die eine ausreichende Festigkeit haben, um intakt zu bleiben, während sie in einem Schachtofen oder einer ähnlichen Einrichtung verbraucht werden. Es soll eine verdichtende Pelletiereinrichtung geschaffen werden, mittels deren einem Ofen kohärente Abfallpellets in steuerbarer Menge derart zugeführt werden können, daß der Austritt von entflammbaren und toxischen Gasen aus dem Ofen über dessen Eingabeeinlaß verhindert wird. Ferner soll eine Vorrichtung zum Verdichten von geshreddeten Abfallstoffen zu kohärenten Pellets von geeigneter Größe und

109842/0577

solcher Dichte und Festigkeit geschaffen werden, daß die Pellets im wesentlichen intakt bleiben, während sie in einem Schachtofen in ein nutzbares Brenngas und einen fließfähigen anorganischen Rückstand oder Schlacke umgewandelt werden.

Eine zur Lösung dieser Aufgabe geeignete Vorrichtung zum Herstellen von Pellets aus verdichteten Abfallstoffen mit einer Dichte von mindestens 320 kg/m ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein zylindrisches Rohr mit einer verdichtetes Material aufnehmenden Kammer, deren Länge kleiner als die kürzeste kritische Länge für die zu pelletierenden Abfallstoffe ist, wobei das Rohr nahe seinem Eintrittsende mit einer in der Seitenwand des Rohres ausgebildeten Füllöffnung versehen ist und das gegenüberliegende offene Ende des Rohrs den Auslaß bildet, einen zur Aufnahme der zu verdichtenden Abfallstoffe bestimmten Fülltrichter mit einem Auslaß, der mit der Füllöffnung des Rohrs in Verbindung steht, einen im Eintrittsende des Rohres angeordneten und mit dem Rohr axial ausgerichteten, hin- und hergehend angetriebenen Kolben, dessen Umfangsflache mit der Innenfläche des Rohrs in Gleitkontakt steht und mittels dessen bei jedem Vorwärtshub des Kolbens ein Druck von mindestens 13,8 bar ausübbar ist, sowie eine Einrichtung zum Drosseln oder Beschränken des Durchtritts der Abfallstoffe durch das Rohr derart; daß der Drosselungsgrad in Abhängigkeit von Änderungen der Kraft verstellbar ist, die erforderlich ist, um die Säule aus verdichteten Abfallstoffen in dem Rohr-vorzuschieben.

109842/0577

Vorzugsweise ist die Vorrichtung ferner mit einer Einrichtung zum Verschließen der Füllöffnung des Rohrs in zeitlicher Abstimmung mit dem hin- und herbewegten Kolben versehen, die derart ausgelegt ist, daß die Füllöffnung offen ist,· wenn der Kolben in der zurückgezogenen Stellung steht und die Füllöffnung verschlossen ist, während sich der Kolben in Vorwärtsrichtung an der Füllöffnung vorbeibewegt.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung weist die Drosseleinrichtung mehrere in Axialrichtung langgestreckte Lamellen auf, von denen jede einen bündig übergehenden Abschnitt der Rohrwand bildet, an ihrem stromaufwärtigen Ende mit dem Rohr flexibel verbunden ist, an ihrem stromabwärtigen Ende in Radialrichtung mit Bezug auf die Rohrachse nach innen oder außen bewegbar ist und zueinander parallele Kantenflächen aufweist.

Vorzugsweise sind zwei parallele zylindrische Rohre vorgesehen, deren Füllöffnungen mit einem gemeinsamen Fülltrichter in Verbindung stehen, wobei die zugehörigen Kolben innerhalb jedes Rohres derart tandemartig verstellbar sind, daß bei zurückgezogenem einem Kolben der andere Kolben vorgeschoben ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner die Einrichtung zum Verschließen der Füllöffnungen der Rohre als rotierend angetriebener Flügel ausgebildet, der im unteren Teil des Fülltrichters sitzt und in zeitlicher Abstimmung mit jedem der

109842/0577

hin- und herbewegbaren Kolben betätigbar ist. Vorzugsweise ist ferner im stromabwärtigen Teil des Rohres eine Einrichtung zum Entwässern der Äbfallstoffe vorgesehen. Die Drosseleinrichtung und die Entwässerungseinrichtung sind zweckmäßig von einem gasdichten Gehäuse umschlossen, so daß die Pelletiereinrichtung Pellets unter Gasabschluß unmittelbar in einen Abfallbeseitigungsofen einspeisen kann.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der

bevorzugten Doppelrohrausführung der Pelletiereinrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 in größerem Maßstab den oberen Teil der bei der

Anordnung nach den Fig. 1 und 2 vorgesehenen Entwässerungseinrichtung,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht, die erkennen läßt, wie die beschriebene Einrichtung dichte Pellets aus geshreddeten Abfallstoffen ausbildet,

f098A2/0577

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 in

Fig. 1, der die Arbeitsweise des Flügels erkennen läßt,

Fig. 6 in größerem Maßstab und teilweise geschnitten

eine Ansicht der Drosseleinrichtung nach Fig.1,

Fig. 7 einen Querschnitt der Drosseleinrichtung entlang der Linie 7-7 in Fig. 6 und

Fig. 8 einen Querschnitt eines Rohres, das an seiner Innenfläche mit Einschnitten versehen ist, um die Reibung zu vermindern.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Doppelrohr-Pelletiereingabeeinrichtung weist zwei identische, parallele, zylindrische Rohre 1 und 1' auf, in die Abfallstoffe, insbesondere Müll, von einem gemeinsamen Fülltrichter 3 aus über Füllöffnungen 4 und 4¹ eingebracht werden, die sich an der Oberseite der betreffenden Rohre 1,1· befinden. Die Abfallstoffe werden mittels eines rotierenden Flügels 5 (vergleiche insbesondere Fig.5) in die Rohre eingeführt und dort gehalten. Die Rohre 1 und 1¹ sind zweckmäßigerweise aus mehreren mit Flanschen versehenen Stahlrohrabschnitten aufgebaut, die in herkömmlicher Weise miteinander verschraubt oder auf andere Weise verbunden sind. Die hinteren Flanschenden der Rohre 1 und 1· sind mit hydraulischen

109842/0577

Zylindern 2 und 2¹ verschraubt, mittels deren nicht veranschaulichte Kolben oder Stößel angetrieben werden, die innerhalb des Eintrittsendes jedes Rohres sitzen und mit dem betreffenden Rohr axial ausgerichtet sind. Die Umfangsflache jedes Kolbens steht mit der Innenfläche des zugehörigen Rohrs
in Gleitkontakt. Mit Hilfe jedes Kolbens kann auf den in dem
Rohr befindlichen Abfall ein Druck von mehr als 69 bar ausgeübt werden, so daS sich der Abfall auf eine Dichte von mindestens 320 kg/m verdichten laßt. Die Kolben erlauben es ferner, die verdichteten Abfallstoffe durch das Rohr hindurchzuschieben und aus Auslässen 6 und 6' herauszudrücken. Die Pelletiereinrichtung ruht auf einem Gesteilrahmen 7, mit dem sie
über mehrere Abstützungen 8 fest verbunden ist. Der rotierende Flügel 5 wird über einen herkömmlichen Antrieb 9 angetrieben. Abfallentwässerungseinrichtungen 10 und 11 befinden sich nahe dem stromabwärtigen Ende der Rohre. Der obere Teil dieser Entwässerungseinrichtungen ist im einzelnen in Fig. 3 veranschaulicht. Die verstellbare Drosselanordnung 12, die einen Abschnitt jedes der Rohre 1 und 1' bildet, ist in den Fig. 6
und 7 näher dargestellt. Das Auslaßende der Drosselanordnung
12 steht mit einer Auslaßleitung 13 in Verbindung, deren Durchmesser größer als derjenige des Rohrs 1 ist.

Um für eine dampfdichte Abdichtung zwischen der Pelletiereinrichtung und einem nicht veranschaulichten Ofen zu sorgen,
sind die Rohre 1 und 1¹ von einer flexiblen Hülle 15 umgeben,

109842/0577

die die Füllöffnung des Ofens und ein Gehäuse 16 miteinander verbindet, das das vordere Ende der Pelletiereinrichtung umschließt. Die Drosselanordnung 12 und die Entwässerungseinrichtungen 10 und 11 befinden sich innerhalb des dampfdichten Gehäuses 16, um ein Austreten von Gasen in die Atmosphäre zu verhindern. Das Gehäuse 16 ist mit einem Drainagestopfen 17 versehen, durch den hindurch sich unter Umständen ansammelnde Flüssigkeit entweder periodisch über ein zweckentsprechendes Ventil oder kontinuierlich über einen zweckentsprechenden Wasserverschluß abgezogen werden kann. Aus Sicherheitsgründen befindet sich in der Oberseite des Gehäuses 16 eine Zerreißmembran 18. Beide Zylinder 2 und 2' werden vorzugsweise über eine gemeinsame hydraulische Antriebseinheit angetrieben, obwohl grundsätzlich auch beliebige andere Antriebe, beispielsweise eine pneumatische Pumpe oder ein Elektromotor,zum Betätigen der Kolben vorgesehen sein können. Die beiden parallelen Rohre werden tandemartig betrieben. Wenn sich der Kolben in dem einen Pelletierrohr zurückbewegt, wird der andere Kolben vorgeschoben, so daß die Kolben ständig eine gegenseitige Phasen-verschiebung von ungefähr 180° haben. Dadurch wird es möglich, beiden Rohren einen Fülltrichter, einen Drehflügel und einen hydraulischen Antrieb gemeinsam zuzuordnen, so daß Aufwand und Kosten der Einrichtung erheblich vermindert werden.

Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Pelletiereinrichtung nimmt eine waagrechte Lage ein. Es versteht sich jedoch, daß

f098A2/0577

die Pelletiereinrichtung auch in Schräglage oder aufrecht stehend betrieben werden kann, falls sich dies als zweckmäßig oder erwünscht erweist. Während gemäß den Zeichnungen der Fülltrichter 3 mit den Rohren 1 und 1· über Füllöffnungen 4 und 4¹ in Verbindung steht, die sich im oberen Teil der Seitenwände der Rohre befinden, kann auch für eine Verbindung des Fülltrichters mit aufrecht stehenden Rohren gesorgt werden, indem die Auslässe des Fülltrichters in dessen Seitenwandungen vorgesehen werden. In diesem Falle wurden sich die Füllöffnungen im seitlichen Teil der Rohrseitenwände befinden. Dabei könnte entweder der Drehflügel 5 im unteren Teil des Fülltrichters derart montiert sein, daß die Achse seiner Antriebswelle lotrecht steht, oder es könnte eine andere Einrichtung vorgesehen werden, um die Abfallstoffe voFzuverdichten und in die Rohre hineinzuleiten. Beispielsweise wäre für diesen Zweck eine sich von der einen zur anderen Seite bewegende Schubeingabevorrichtung geeignet, die abwechselnd das eine und dann das andere Rohr mit Abfallstoffen beschickt.

Die vorliegend erläuterte Pelletiereinrichtung wird vorzugsweise an die Abfallfül?öffnung eines Ofens unmittelbar angeschlossen. Sie kann aber auch in anderer Weise eingesetzt werden. Das heißt, die Pellets brauchen von der Pelletiereinrichtung nicht unmittelbar in den Ofen eingegeben zu werden. Beispielsweise ist es möglich, die Pelletiereinrichtung am Boden zu montieren, die Pellets entweder sofort oder zu einem späte-

109842/0577

4$

ren Zeitpunkt zur Oberseite eines Schachtofens zu transportieren und die Pellets dann über eine gasdichte Eingabeeinrichtung in den Ofen einzubringen. Einer der Vorteile der vorliegend erläuterten Pelletiereinrichtung besteht jedoch darin, daß auf eine zusätzliche Eingabeeinrichtung verzichtet werden kann, weil die Pelletiereinrichtung die verdichteten Abfallpellets unmittelbar in den Ofen gelangen lassen kann, ohne daß vom Ofen aus Gase durch die Pelletiereinrichtung hindurch in die Atmosphäre entweichen.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch den oberen Teil einer bevorzugten Ausführungsform der Entwässerungseinrichtungen 10 und 11. Diese Einrichtungen bestehen aus drei Platten 19, die zwischen den mit Flanschen versehenen und zusammengeschraubten Enden zweier Rohrabschnitte 2O und 21 sitzen. Jede der Platten 19 weist an ihrer einen Seite sich nach außen erweiternde Ausnehmungen 22 auf. Wenn die Platten 19 dann •derart zusammengelegt werden, daß die mit Ausnehmungen versehene Seite einer Platte der flachen Seite einer weiteren Platte gegenübersteht, und wenn zwischen die Platten kleine Abstandsstücke 23 eingefügt werden, entstehen mehrere sich nach außen erweiternde Räume 24, über die Wasser abgeführt werden kann. Die Entwässerungseinrichtung kann auch einen anderen zweckentsprechenden Aufbau haben, der Flüssigkeit aus dem Innenraum der Rohre austreten läßt. Es ist jedoch wichtig, daß eine ausreichende Anzahl an Auslässen vorhanden ist, um den

I098A2/0577

größten Teil der Flüssigkeit und der durch den Verdichtungsvorgang innerhalb der Abfallstoffe komprimierten Luft heraus- zutreiben und ablaufen zu lassen. Die Drainageauslässe müssen außerdem so aufgebaut sein, daß sie sich nach außen erweitern, um zu verhindern, daß die Auslässe durch die Abfallstoffe verstopft werden. Eine zweckentsprechende Auslaßöffnung 25' ist 0,8 mm breit und erweitert sich nach außen auf 2,4 mm.

Fig. 4 läßt schematisch die Bildung der Pellets P aus geshreddetem Abfall erkennen. Wenn lose Abfallstoffe R sich vor dem Kolben 41 und über dem während des Vorwärtshubes des Kolbens überstrichenen Bereich befinden, schiebt der (in Fig. 5 veranschaulichte) Flügel 5 die Abfallstoffe nach unten in den von dem Kolben durchlaufenen Raum 42. Der Flügel hält did geshreddeten Abfailstoffe innerhalb des Raums 42 des Rohrs, während sich der Kolben über den zwischen Punkten O und A liegenden Teil des Rohres unterhalb des Fülltrichters 3 bewegt. Bei weiterer Bewegung des Kolbens nach rechts wird sämtliches Material auf das Volumen zwischen den Punkten A und B beschränkt; je weiter der Kolben nach rechts läuft, desto stärker werden die Abfallstoffe in dem Rohr komprimiert. Wenn die neu verdichteten Abfallstoffe genügend fest gegen einen auf der rechten Seite vorhandenen Pfropfen S aus verdichteten Abfallstoffen gepreßt werden, verschiebt sich die gesamte Säule aus verdichteten Abfallstoffen nach rechts. Die für eine solche Materialverschiebung erforderliche Kraft wird durch die Wandreibung und

109842/0577

durch den Einfluß der Drosselanordnung in dem Rohrabschnitt zwischen Punkten C und D bestimmt. Die Summe der Reibungskräfte, die auf die Rohrwand und auf die Drosselanordnung zurückzuführen sind, geben den Verdichtungsdruck vor, den der Kolben auf die Abfallstoffe ausübt, die neu in das Rohr eingebracht werden.

Die sich nach rechts bewegende Abfallsäule besteht aus dem vorstehend erwähnten, im Rohr zwischen den Punkten B und D eingeschlossenen Material sowie aus dem Material, das in der Auslaßleitung 13 zwischen den Punkten D und E lose sitzt. Die dichten Pellets P, die das Ende der Leitung am Punkt E verlassen, fallen in den Ofen. Obwohl der Verdichtungsprozeß für eine erhebliche Kohäsion innerhalb der Abfallmasse sorgt, die einem einzelnen Kolbenhub, d. h. einer einzelnen Abfallportion, entspricht, sind die Bindekräfte zwischen aufeinanderfolgenden Portionen oder den daraus gebildeten Pellets sehr gering. Wenn das Material daher aus der Leitung 13 am Punkt E austritt, bricht es an den Grenzflächen zwischen den Pellets leicht ab. Nachdem infolgedessen ein stationärer Betriebszustand erreicht ist, wird in der Regel mit jedem Kolbenhub ein Pellet aus verdichtetem Abfall erzeugt, das das Rohr verläßt. Unter dem Begriff "Portion" soll vorliegend die Abfallmasse verstanden werden, die durch einen einzelnen Kolbenhub zusammengepreßt wird. Während die Portionen über eine endliche Zeitdauer hinweg unter ständiger Druckeinwirkung entlang dem Rohr

109842/0577

-Vf-

bewegt und entwässert werden, wird der Zusammenhalt innerhalb jeder Abfallportion stärker, so daß diese Portionen das Rohrende in Form von festen Pellets verlassen.

Das Verdichten jeder neuen Abfallportion erfolgt also, indem diese zwischen dem Kolben und der stromabwärts befindlichen, zuvor verdichteten Portion zusammengepreßt wird. Der Verdichtungsdruck ist der Druck, der erforderlich ist, um die Säule aus verdichteten Abfallstoffen (Portionen und Pellets) entlang dem Rohr vorzuschieben. Um diesen Druck steuern zu können, muß der einer Bewegung entgegengerichtete Widerstand innerhalb eines gewünschten Bereichs aufrechterhalten werden können. Es zeigte sich, daß bei einem vorgegebenen Verdichtungsdruck durch eine Erhöhung der Länge der Säule aus verdichteten Abfallstoffen der Druck vergrößert wird, der erforderlich ist, um den Abfall entlang dem Rohr vorzuschieben. Es wurde ferner gefunden, daß für eine vorgegebene Länge der Säule aus verdichteten Abfallstoffen eine Erhöhung des Verdichtungsdruckes die Kraft ansteigen läßt, die benötigt wird, um die Säule entlang dem Rohr vorzuschieben. Diese beiden Faktoren führen zu einer "kritischen Länge" der verdichteten Abfallstoffe, d. h. der Länge der verdichteten Abfallportionen in der verdichtetes Material aufnehmenden Kammer (Abschnitt B-D) des Rohres, für welche der zum Weiterbewegen der verdichteten Abfallstoffe erforderliche Druck gerade dem zur Bildung der Portionen verwendeten Druck entspricht. Die kritische Länge

109842/0577

- yg -

ist jedoch nicht konstant, da sie von den Eigenschaften der Abfallstoffe abhängt. Beispielsweise ist sie für trockenen Müll in der Regel kürzer als für feuchten Müll. Sie ist auch für Rohre mit kleinerem Durchmesser kürzer als für Rohre mit größerem Durchmesser.

Die Auswirkung des vorstehend geschilderten Phänomens kann man sich klarmachen, wenn man eine Pelletiereinrichtung betrachtet, die mit dem gewünschten Verdichtungsdruck und einer Säule aus verdichtetem Abfall mit der kritischen Länge arbeitet. Solange die Betriebsbedingungen konstant bleiben, werden die Abfallstoffe weiterhin auf den gewünschten Druck verdichtet, d. h. den Druck, der erforderlich ist, um die Säule aus verdichteten Abfallstoffen gerade entlang dem Rohr vorzuschieben. Dieser Betriebszustand ist jedoch instabil, da er durch sehr geringfügige Änderungen der Betriebsbedingungen aufgehoben wird. Wenn beispielsweise die Abfallstoffe trockener werden und die Wandreibung zunimmt, steigt der Verdichtungsdruck an, der auf die nächste gebildete Abfallportion ausgeübt wird. Dies erhöht seinerseits die Kraft, die zum Verschieben der Säule erforderlich ist, weil ein größerer Verdichtungsdruck die Wandreibung ansteigen läßt. Infolgedessen wird der Verdichtungsdruck bei der nächsten Abfallportion noch weiter gesteigert. Diese Kettenreaktion von anwachsendem Verdichtungsdruck läuft weiter, bis das Verdichtungsvermögen der Einrichtung erreicht ist, d. h. bis sich die Einrichtung festfährt. Die er-

109842/0577

höhte Wandreibung führt zu einer Verkürzung der kritischen Länge. Die tatsächliche Länge ist dann größer als die kritische Länge. Die Verhältnisse kehren sich um, wenn die zugeführten Abfallstoffe geringfügig feuchter werden; der Verdichtungsdruck nimmt dann fortschreitend ab, bis keine zusammenhängenden Pellets mehr ausgebildet werden.

Es wurde bereits versucht, diese Probleme in der Weise zu lösen, daß für einen zusätzlichen Bewegungswiderstand gesorgt wird, der dem durch Wandreibung verursachten Widerstand überlagert wird, indem am oder nahe dem Auslaßende des Rohrs feste Drosselorgane vorgesehen wurden. Derartige Drosselorgane bestanden aus einem oder mehreren in das Rohr hineinragenden Teilen oder wurden durch eine Verringerung des Rohrdurchmessers am Austrittsende gebildet. Von Steuer- und regelungstechnischen Gesichtspunkten her sind derartige Drosselorgane jedoch ein einfaches Äquivalent für eine zusätzliche Rohrlänge. Infolgedessen lösen sie das Problem nicht, da die oben erläuterten instabilen Verdichtungsbedingungen in gleicher Weise fortbestehen.

Um eine Einrichtung zu erhalten, die bei Stoffen stabil arbeitet, deren Zusammensetzung oder Feuchtigkeitsgehalt sich fast ständig ändern, muß die Länge der verdichtetes Material aufnehmenden Kammer des Rohres (B-D in Fig. 4, falls sich die Drosselanordnung nur auf den Rohrdurchmesser öffnet, und B-C,

509842/05 7 7

falls die Drosselanordnung sich bis zu einem Wert öffnen kann, der wesentlich größer als der Rohrdurchmesser ist, so daß der Weiterbewegung der Pellets nur ein sehr geringer Widerstand entgegengesetzt wird) kleiner als die kürzeste kritische Länge für das zu pelletierende Material gehalten werden; ferner muß der Materialbewegung durch das Rohr hindurch ein änderbarer Widerstand mit Hilfe von einstellbaren Drosselanordnungen entgegengesetzt werden, die auf sich ändernde Betriebsbedingungen ansprechen, so daß der gewünschte Verdichtungsdruckbereich aufrechterhalten bleibt. Die kritische Länge muß für das jeweils zu verdichtende Material experimentell bestimmt werden.

Der vorliegend verwendete Begriff "Rohr" ist allgemein zu verstehen; er umfaßt die gesamte zylindrische Trommel, d. h. die Strecke X-E in Fig. 4. Es ist jedoch festzuhalten, daß das Rohr sechs funktionsmäßig abgrenzbare Abschnitte umfaßt. Diese lassen sich am besten in Fig. 4 erkennen. Bei dem Abschnitt X-O handelt es sich um das Kolbengehäuse. Der Abschnitt O-A bildet den Füllabschnitt. Der Abschnitt A-B ist der Verdichtungsabschnitt. Bei dem Abschnitt B-C handelt es sich um den verdichteten Abschnitt. C-D stellt den Drosselungsabschnitt dar. D-E ist der (weitere) Leitungsabschnitt. Die Abschnitte B-C plus C-D, d. h. der Teil B-D, stellt die Kammer für verdichtetes Material dar. Diese Kammer oder der Abschnitt B-D hat die vorstehend diskutierte kritische Länge. Wird die Kam-

109842/057?

-ferner für verdichtetes Material langer als die kürzeste kritische Länge für die zu verdichtenden Abfallstoffe gehalten, kommt es zu einem Blockieren. In einem solchen Fall treten die Abfallstoffe unabhängig von der Größe des angelegten Drukkes nicht aus dem Austrittsende des Rohres aus, weil bei einer Erhöhung des Druckes die Abfallstoffe nur noch fester in das Rohr hineingepreßt werden.

Die vorstehend erläuterte Einrichtung wurde insbesondere für das Pelletieren von geshreddetem Hausmüll ausgelegt. Es zeigte sich, daß bei einem solchen Material die kürzeste kritische Länge für ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 330 mm bei ungefähr 1,7 m liegt. Dies ist die verdichtete Abfallstoffe enthaltende Rohrlänge, d. h. der Rohrabschnitt, der von der gerade jenseits des Kolbenhubes liegenden Stelle aus bis zum Auslaßende der Drosselanordnung reicht (in Fig. 4 entsprechend der Strecke B-D). Bei Verarbeitung von ähnlichem Hausmüll zeigte es sich, daß für ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 1O2 mm die kürzeste kritische Länge ungefähr O,48 m beträgt. Infolgedessen liegt für geshreddeten Hausmüll das Verhältnis zwischen der kürzesten kritischen Länge und dem Innendurchmesser des Rohrs bei ungefähr 5:1. Für die beiden vorstehend genannten Fälle betragen die Verhältnisse 5,1:1 bzw. 4,75:1.

Es zeigte sich ferner, daß die Dichte von geshreddeten Abfallstoffen je nach der Zusammensetzung der Abfallstoffe, deren

109842/0577

Feuchtigkeitsgehalt und dem Maß variiert, in dem die Abfallstoffe geshreddet wurden. Die Dichte der Pellets hängt von den gleichen Parametern wie der zu ihrer Bildung benutzte geshreddete Abfallstoff sowie von dem Verdichtungsdruck und von der Zeitdauer ab, für welche das Pellet mit dem Verdichtungsdruck beaufschlagt wird. Bei gewöhnlichem Hausmüll, aus dem der überwiegende Teil der Eisenwerkstoffe beseitigt ist, liegt die mittlere Dichte des geshreddeten Mülls bei ungefähr 64 kg/ m . Ein in der Pelletiereinrichtung gebildetes typisches Pellet, das sich für das Anderson-Verfahren eignet, hat eine mittlere Dichte von ungefähr 640 kg/m . Infolgedessen muß die Pelletiereinrichtung in der Lage sein, im Mittel für eine 10-fache Verdichtung der Abfallstoffe zu sorgen.

Es erwies sich als besonders günstig, Pellets herzustellen, deren Länge ungefähr dem Pelletdurchmesser entspricht. Der brauchbare Bereich der Pelletlängen erstreckt sich jedoch von ungefähr 1/3 Pelletdurchmesser bis zum ungefähr 1,5-fachen Pelletdurchmesser. Wird geshreddeter Müll mit einer Dichte von 64 kg/m in den Rohrraum zwischen den Punkten O und A in Fig. 4 eingebracht, mit dieser Dichte in den umschlossenen Raum A-B überführt und dann auf eine Dichte von 640 kg/m komprimiert, um ein Pellet zu erhalten, dessen Länge gleich dem Durchmesser ist, muß sowohl die Strecke O-A als auch die Strecke A-B zehn Durchmesser lang sein. Dies erfordert einen Kolbenhub von zwanzig Durchmessern. Derartig große Kolbenhübe

109842/0577

sind unpraktisch und wenig wirkungsvoll. Es zeigte sich, daß diese Längen erheblich vermindert werden können, indem die Abfallstoffe in dem Raum vor dem Kolben geringfügig vorkomprimiert werden und indem verhindert wird, daß die Abfallstoffe nach oben aus dem Rohr herausgedrückt werden, während der Kolben sich nach rechts bewegt. Dafür sorgt vorzugsweise der Flügel 5 gemäß Fig. 5.

Entsprechend Fig. 5 stehen die Rohre 1 und 1' mit dem gemeinsamen Fülltrichter 3 über die Füllöffnungen 4 und 4' in Verbindung, die sich im oberen Teil der Rohrseitenwände befinden. Der Flügel 5 wird mittels der Antriebswelle 9 in der durch den Pfeil angedeuteten Weise zu einer hin- und hergehenden Bewegung von links nach rechts veranlaßt. Wenn der Flügel 5 die rechte Stellung einnimmt, fallen die Abfallstoffe in das Rohr 1. Danach schwenkt der Flügel 5 nach links, wodurch die Abfallstoffe in das Rohr 1· hineingerichtet werden und eine leichte Komprimierung oder Vorverdichtung des Abfalls erfolgt, indem dieser nach unten in das Rohr hineingedrückt wird. Der Flügel 5 verbleibt in dieser Stellung, um das Rohr 1 geschlossen zu halten, während der Kolben 41 den die Füllöffnung 4 aufweisenden Teil des Rohrs (O-A in Fig. 4) durchläuft. Würde die Füllöffnung 4 des Rohrs 1 nicht mittels des Flügels 5 geschlossen gehalten, wurden die Abfallstoffe dazu neigen, zurück in den Fülltrichter 3 geschoben zu werden, wenn sich der Kolben 41 vorwärtszubewegen beginnt.

109842/0577

Der Flügel 5 arbeitet in zeitlicher Abstimmung mit den hin- und hergehenden Kolben derart, daß die Füllöffnungen der Rohre mittels des Flügels geschlossen gehalten bleiben, während sich die Kolben vorbewegen, und daß sie offen sind, während der Kolben zurückgezogen ist, wodurch ein Füllen des Raums vor dem Kolben mit Abfallstoffen möglich wird. Eine weitere Funktion des Flügels 5 besteht darin, die Abfallstoffe vorzuverdichten. Da lose Abfallstoffe den Raum 43 im Fülltrichter 3 über den Füllöffnungen ausfüllen, wird der größte Teil der Abfallstoffe im Raum 43 nach unten in den Raum 42 geschoben, wenn der Flügel schließt. Auf diese Weise wird die Menge und damit auch die Dichte des im Raum 42 befindlichen Mülls erhöht. Diese Varverdichtung steigert die Abfallmenge, die bei jedem Kolbenhub verdichtet wird. Es kommt infolgedessen zu einer Erhöhung der \/erdichtungsleistung und der Kapazität der Pelletiereinrichtung. Müll, der teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der von dem Kolben überstricnenen Zone hängt, sollte abgeschert werden, wenn der Kolben die Position A in Fig. passiert, um ein Verkeilen von Abfällen zwischen dem Kolben und dem Rohr zu vermeiden. Dies wird unterstützt, indem eine Gruppe van Schneidzähnen 44 um den gesamten Umfang der Kolben 41 und 41^f herum befestigt wird.

Um zusammenhängende Pellets auszubilden_f muß die Pelletiereinrxchtung mit Drosselorganen versehen sein, die wirken, ohne die Pellets aufzureißen. Für diesen Zweck können die Drossel-

109842/0577

organe derart ausgebildet sein, daß sie eine glatte Fortsetzung der Innenfläche des Rohrs darstellen. Beispielsweise kann von einem Zylinder auf einen glatten, sich stetig verjüngenden kegelstumpfartigen Konus übergegangen werden. Außerdem muß das Maß der Drosselung, das mittels der Drosselorgane herbeigeführt wird, änderbar sein und auf Schwankungen des Verdichtungsdrukkes rasch ansprechen, um den Verdichtungsdruck innerhalb des gewünschten voreingestellten Bereiches zu halten. Für diesen Zweck werden vorliegend die Drosselorgane so gesteuert oder geregelt, daß sie sich geringfügig öffnen, wenn der Kolbendruck, der erforderlich ist, um die Säule aus komprimierten Abfallstoffen durch das Rohr hindurchzuschieben, einen vorbestimmten Druck überschreitet; wenn der Kolbendruck kleiner als ein geringerer vorbestimmter Druck wird, wird dagegen für ein geringfügiges Schließen der Drosselorgane gesorgt. Liegt der Kolbendruck innerhalb des voreingestellten Bereiches, erfolgt keine Änderung der Stellung der Drosselorgane. Das Verstellen der Drosselorgane kann selbsttätig unter Verwendung geeigneter Antriebsmittel erfolgen. Die Drosselorgane sind ferner derart ausgestaltet, daß sie in ihrer voll geöffneten Lage einen sich nach außen erweiternden Konus bilden. Dies stellt ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Einrichtung dar, weil die Drosselorgane in dieser Stellung dem durchtretenden Abfall einen geringeren Reibungswiderstand entgegensetzen als ein gerades Rohr gleicher Länge.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die bevorzugte Ausbildung der Drossel-

109842/0577

anordnung. Die Drosselanordnung 12 ist aus einem 0,6 m langen Stück des Rohrs 1 gefertigt, das einen Innendurchmesser von 33 cm hat. Die Drosselanordnung 12 besteht aus acht bewegbaren Drossellamellen 38, die gemeinsam als Drosselanordnung wirken. Jede Lamelle 38 ist aus einem Abschnitt 50 des Rohrs 1 derart ausgeschnitten, daß sie eine glatte Fortsetzung der Rohrinnenwand bildet. Gelenkstellen für die Lamellen 38 können dadurch erhalten werden, daß um die Außenfläche des Rohrabschnitts 50 herum acht Nuten 25 ausgefräst werden. Eine gleiche Anzahl von Nuten 27 ist an der Innenfläche des Stahlrohrs gegenüber den Nuten 25 derart ausgebildet, daß die Nuten parallel zueinander verlaufen und nur einen dünnen flexiblen Abschnitt 28 der ursprünglichen Wandstärke des Rohres zwischen den Nuten 25 und 27 stehen lassen. Die erhaltene Anordnung ist aus Fig. 7 klar zu erkennen. In Axialrichtung sind mehrere durch den Rohrabschnitt 5O hindurchgehende parallele Einschnitte 29 und 30 vorgesehen, die bis zu dem Ende des flexiblen Abschnitts 28 führen und die Lamellen 38 entstehen lassen. Da die dünnen Abschnitte 28 flexibel sind, können die Lamellen radial einwärts oder auswärts verstellt werden, indem auf ihre stromabwärtigen Enden eine entsprechende Kraft ausgeübt wird. Es ist wichtig, daß die Einschnitte 29 und 30 jedes Einschnittpaares und damit die Kanten der Lamellen 38 parallel zueinander verlaufen. Dies ist erforderlich, damit sich beim Nachinnen- oder Nach-außen-Bewegen des stromabwärtigen Endes einer Lamelle 38 das Spiel zwischen jeder Lamelle und den feststehen-

109842/0577

den Abschnitten 31 nicht ändert, die zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Lamellen verbleiben. Das konstante Spiel vermeidet ein Stauen von Abfall und ein darauf zurückzuführendes Blockieren, was im Falle von radialen Einschnitten zu befürchten wäre. Fig. 7 läßt erkennen, daß bei der Ausbildung der acht Lamellen 38 aus dem Rohrabschnitt 5O zwischen den Lamellen acht kegelstumpfförmige Abschnitte 31 verbleiben. Diese Abschnitte 31 bilden weiterhin einen zusammenhängenden Teil des Rohrabschnitts 50.

Bevorzugt wird die oben erläuterte Konstruktion benutzt; es versteht sich jedoch, daß die Drosselanordnung 12 sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Herstellungsweise modifiziert werden kann. Beispielsweise können die Lamellen 38 aus einem anderen Metall als dem für den Rohrabschnitt selbst verwendeten Werkstoff gefertigt sein. Derartige Lamellen lassen sich dann am stromaufwärtigen Ende über mechanische Scharniere oder entsprechende Gelenke statt über die flexiblen Stahlabschnitte 28 mit dem Rohr verbinden.

Die Art der Verstellung der Lamellen 38 ist am besten aus Fig. 6 zu erkennen. Eine Gruppe von acht Blöcken 33 ist an dem stromabliegenden Ende der Lamellen 38 im Bereich von acht Nuten 26 fest angebracht, die in die Lamellen geschnitten sind. Zwei Hebelarme 32 (von denen nur einer veranschaulicht ist) sind an ihrem einen Ende mit beiden Seiten jedes Blockes 33 ge-

109842/0577

lenkig verbunden, während ihr anderes Ende an einen Ring 36 angelenkt ist, und zwar über Blöcke 37, die mit dem Ring 36 fest verbunden sind. Der Ring 36 steht mit einem Ring 39 in Gleitkontakt, der seinerseits an den stationären Abschnitten 31 zwischen den Lamellen fest angebracht ist. Zwischen dem Ring 39 und den feststehenden Abschnitten 31 kann ein (nicht gezeigtes) Abstandsstück vorgesehen sein, damit die Lamellen radial nach außen bewegt werden können. Der Ring 36 ist ferner an drei um seinen Außenumfang gleichmäßig verteilten Stellen mit drei Muttern 34 (von denen nur zwei veranschaulicht sind) fest verbunden. Spindeln 35 stehen mit dem Innengewinde jeder der Muttern 34 in Eingriff. Die Spindeln 35 lassen sich mittels eines (nicht veranschaulichten) Antriebes drehen, sind jedoch so gehalten, daß sie keine Bewegung von links nach rechts ausführen können. Ein Drehen der Spindeln 35 bewirkt daher, daß der Ring 36 in Fig. 6 von links nach rechts verstellt wird. Die drei Spindeln 35 sind über entsprechende Getriebeglieder miteinander verbunden und werden gemeinsam angetrieben, um sicherzustellen, daß der Ring 36 stets in einer Ebene steht, die senkrecht zur Achse des Rohrabschnitts 50 verläuft. Wenn der Ring 36 nach rechts verstellt wird, übt er über die Hebelarme 32 eine Kraft auf jeden der Blöcke 33 und damit auf jede der Lamellen 38 aus. Die Lamellen werden infolgedessen radial nach innen verstellt. Durch Umkehren der Drehrichtung der Spindeln 35 wird der Ring 36 nach links gezogen; die Lamellen 38 werden dementsprechend radial nach außen ver-

Ϊ09842/0577

30 26193Qt

stellt. Der Ring 36 ist in nicht veranschaulichter Weise mit dem feststehenden Ring 39 über eine Keilführung verbunden, so daß er an einer Drehbewegung gegenüber dem Rohrabschnitt 5O gehindert wird. Dies gewährleistet, daß die Blöcke 33 und 37 und damit die Hebelarme 32 in der gewünschten Weise ausgerichtet bleiben.

Es ist zweckmäßig, die Säule aus verdichteten Abfallstoffen so lang wie möglich zu halten, um die längstmögliche Verweildauer und damit festere Pellets zu erzielen. Da diese Länge nicht willkürlich über die oben definierte kritische Länge hinaus gesteigert worden kann, weil die Pelletiereinrichtung andernfalls blockiert, besteht eine Möglichkeit, die tatsächliche Rohrlänge zu steigern, ohne die Reibung zu erhöhen, darin, daß in die Innenfläche des Rohrs in Umfangsrichtung verlaufende Nuten eingeschnitten werden. Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt eines Rohrstückes 82, das an seiner Innenfläche mit mehreren schrägverlaufenden Einschnitten 81 versehen ist. Der Pfeil deutet die Bewegungsrichtung der Abfallstoffe an. Die Einschnitte 81 können einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 9,5 mm haben, wobei an der Innenseite des Rohrs 9,5 mm lange Abflachungen 83 verbleiben. Jeder der Einschnitte 81 ist an seiner tiefsten Stelle ungefähr 3,2 mm tief. Die Abfallpellets sind ausreichend fest, um die meisten der Einschnitte 81 zu überbrücken und nur auf den Abflachungen 83, d. h. der nicht genuteten Oberfläche, aufzuliegen. Diese Verminderung der Auflagefläche je

Ϊ09842/0577

Längeneinheit des Rohres setzt die Gesamtreibungskraft je Rohrlängeneinheit herab. Während angenommen werden könnte, daß die gesteigerte Flächenbelastung im Bereich der nicht genuteten
Oberfläche dem Einfluß der Auflageflächenverminderung entgegenwirkt, haben Versuche gezeigt, daß dies nicht der Fall ist und daß tatsächlich eine verminderte Reibung erzielt wird.

109842/0577

Leerseite

Claims (12)

1. Ansprüche

   1] Vorrichtung zum Herstellen von Pellets aus verdichteten Abfallstoffen mit einer Dichte von mindestens 320 kg/m , gekennzeichnet durch ein zylindrisches Rohr mit einer verdichtetes Material aufnehmenden Kammer, deren Länge kleiner als die kürzeste kritische Länge für die zu pelletierenden Abfallstoffe ist, wobei das Rohr im Bereich seines Eintrittsendes mit einer in der Seitenwand des Rohres ausgebildeten Füllöffnung versehen ist und das gegenüberliegende offene Ende des Rohrs den Auslaß bildet, einen zur Aufnahme der zu verdichtenden Abfallstoffe bestimmten Fülltrichter mit einem Auslaß, der mit der Füllöffnung des Rohrs in Verbindung steht, einen im Eintrittsende des Rohres angeordneten und mit dem Rohr axial ausgerichteten, hin- und hergehend angetriebenen Kolben, dessen Umfangsflache mit der Innenfläche des Rohrs in Gleitkontakt steht und mittels dessen bei jedem Vorwärtshub des Kolbens ein Druck von mindestens 13,8 bar ausübbar ist, sowie eine Einrichtung zum Drosseln des Durchtritts der Abfallstoffe durch das Rohr, wobei der Drosselungsgrad in Abhängigkeit von Änderungen der Kraft verstellbar ist, die erforderlich ist, um die Säule aus verdichteten Abfallstoffen in dem Rohr vorzuschieben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine.Einrichtung zum Verschließen der Füllöffnung des Rohres in zeit-

   709842/0577

   licher Abstimmung mit dem hin- und herbewegten Kolben derart, daß die Füllöffnung offen ist, wenn der Kolben in der zurückgezogenen Stellung steht, und die Füllöffnung verschlossen ist, während sich der Kolben in Vorwärtsrichtung an der Füllöffnung vorbeibewegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung eine stetige Fortsetzung der Innenfläche des Rohrs bildet.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung selbsttätig steuerbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung bei jedem Vorwärtshub des Kolbens steuerbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung mehrere in Axialrichtung langgestreckte, nahe dem Austrittsende des Rohrs angeordnete Lamellen aufweist, von denen jede einen bündig übergehenden Abschnitt der Rohrwand bildet, an ihrem stromaufwärtigen Ende mit dem Rohr flexibel verbunden ist, an ihrem stromabwärtigen Ende in Radialrichtung mit Bezug auf die Rohrachse nach innen oder außen bewegbar ist und zueinander

   109842/0577

   parallele Kantenflächen aufweist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele zylindrische Rohre vorgesehen sind, deren Füllöffnungen mit einem gemeinsamen Fülltricnter in Verbindung stehen, und daß die zugehörigen Kolben innerhalb jedes Rohres derart tandemartig verstellbar sind, daß bei zurückgezogenem einem Kolben der andere Kolben vorgeschoben ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verschließen der Füllöffnungen der Rohre als rotierend angetriebener Flügel ausgebildet ist, der im unteren Teil des Fülltrichters sitzt und in zeitlicher Abstimmung mit jedem der hin- und herbewegbaren Kolben betätigbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im stromabwärtigen Teil des Rohres eine Einrichtung zum Entwässern der Abfallstoffe vorgesehen ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets unter Gasabschluß unmittelbar in einen Abfallbeseitigungsofen einbringbar sind, und daß ein gasdichtes Gehäuse vorgesehen ist, das die Drosseleinrichtung und die

    109842/0577

    Entwässerungseinrichtung umschließt und das mit dem Einlaß des Ofens in Verbindung steht.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Rohres zur Verminderung der Reibung zwischen den Abfallstoffen und der Rohrinnenfläche mit mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen versehen ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eine konstante Hublänge hat.

    109842/0577