DE2633128A1

DE2633128A1 - Einrichtung zur verbrennung von abfallstoffen

Info

Publication number: DE2633128A1
Application number: DE19762633128
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Ing Kuhnert; Heinz Ing Grad Mallek; Friedrich Ing Grad Scholz
Original assignee: Kraftanlagen AG; Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Kraftanlagen AG; Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1978-01-26
Also published as: GB1574792A; CH623121A5; SE7708388L; JPS6118086B2; JPS5313567A; BE856456A; DE2633128B2; IT1080994B; FR2359373B1; AT358151B; DE2633128C3; US4156393A; SE434567B; NL7707484A; FR2359373A1; ATA454477A

Description

Anmelder: Kernforschungsanlage JUlich GmbH, Jüllch 1, Postfach

Kraftanlagen Aktiengesellsahaft,

Heidelberg 3, Postfach 10 Jk 20 - Im Breitspiel

"Einrichtung zur Verbrennung von Abfallstoffen"

Di© Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbrennung fester und ggf. susStzlleh flüssiger Abfallstoff^ die in zwei vertikal Ubereinanderliegende Abschnitte, eine Vor- und eine Naeiwerbrennungskammer,unterteilt ist.

Es ist bereits eine Anlage zur Verbrennung von Müll bekannt, bei der die vertikal einander folgenden Abschnitte einer Verbrennungskammer, Haupt- und Nachverbrennungskammer, duion ©inen Rost voneinander getrennt sind. Die Hauptverbrennungskammer mündet nicht unmJbfcelbar in die Nachverbrennungskammer, sondern in ein innerhalb derselben angeordnetes Rohr aus hochwarmfestem Material, so daß Gase und Verbrennungsrückstände aus der Hauptverbrennungskammer hinter dem Rost in die Naohverbrennungskammer nach unten in Richtung auf die Klappen einer verschließbaren Bodenöffnung geleitet, die Rückstände auf diesen abgeschieden und die Gase in den Ringraum nach oben umgelenkt und über seitliche öffnungen der Naehverbrennungskammer abgeleitet werden. Der die Anlage unterteilende Rost besteht hierbei aus mindestens zwei, auf jeweils einer horizontalen Achse pendelnd gelagerten Teilen.

Im Hinblick auf die Verarbeitung radioaktiver Abfalle war das Ziel dieser Einrichtung, bei einfachem, kompaktem Aufbau und einer einfachen und gefahrlosen Bedienung und wartung bereits am Ausgang der Naehverbrennungskammer von brennbaren Anteilen weitgehend freie Abgase und Verbrennungsruckstände zu erhalten. Durch die Bewegung des Rostes sollten Verbrennungs -

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rückstände ausgesiebt und noch unverbrannte Anteile geringer Abmessungen nach Durchfallen des zentralen Abschnitts auf den Bodenklappen der Naohverbrennungskammer durch das Beaufschlagen mit heißen sauerstoffhaltigen Oasen ausgebrannt werden (OS 24 44 125).

Ein älteres Recht ist auf ein Verfahren und einen Verbrennungsofen zur Verbrennung von Abfällen gerichtet« dessen wesentliche Merkmale ein als Engstelle ausgebildeter Übergang zwischen einem oberen Schacht, der die der Verbrennung zuzuführenden Abfälle zur Trocknung und Entgasung aufnimmt einerseits und die an dessen unteres Ende anschließende Brennkammer andererseits sowie eine innerhalb des Sahs.ehts angeordnete Einrichtung zur Bewegung der Abfälle bilden. Die Einrichtung zur Bewegung der Abfülle besteht aus einem rohrförmigen, vertikalen Hauptteil innerhalb eines allseitig umschließenden Mantelrohres und einem sich konisch nach unten erweiternden unteren Endstück. Das Mantelrohr ist auf seinem Umfang in verschiedenen Höhen mit In den Zwischenraum hinein und nach unten weisenden stabfb'rmigen Teilen versehen. Durch Rotieren dieser Teile wird das Abfallmaterial mitgenommen und BrUckenbildungen sowie Schwelnester vermieden. Das konisch ausgebildete untere Endstück ist mit einem konische Qecenflächen aufweisenden Staukörper versehen. Durch den Austrittsquerachnitt zwischen den Innenflächen des konischen Endstückes und den Außenflächen des Staukörpers wird Sekundär -verbrennungsluft zugegeben. Mit dieser Einrichtung soll auch bei ungleichmäßiger Beschickung des Ofens mit Abfällen eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet werden» insbesondere soll einfach und wirtschaftlich die zur Verbrennung erforderliche Temperatur ständig aufrechterhalten werden, wozu auch das Absaugen von Verbrennungsgasen durch den Ringraum zwischen vertikalem Hauptteil und Mantelrohr der Einrichtung zur Bewegung der Abfälle beiträgt.

Mit den vorbeschriebenen Einrichtungen lassen sich bei absatz-

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weiser Beschickung die unterschiedlichsten Abfallstoffe nahezu vollständig verbrennen. Einrichtungen mit einem Rost zwischen Haupt- und Nachverbrennungskammer bieten den Vorteil einer Unabhängigkeit von der Stückgröße, andererseits neigen Roste zum Verkleben, werden dadurch unwirksam, und es treten Kühlprobleme auf. Ähnliches gilt für rotierende Einbauteile innerhalb eines Schachts, wie sie dem zuletzt beschriebenen Ofen zugrunde liegen. Bei extremen Schwankungen der Stückgrööe besteht die Gefahr des Verklemmens rotierender Einbauteile.

Demgegenüber liegt uer Erfindung die Aufgabe zugrunde, Abfallstoffe der unterschiedlichsten Art unsortiert zu verbrennen, d.h. insbesondere abhängig von den Verbrennungseigenschaften durch Eingriff von auiäen den Strom von Abfallstoffen und Gasen durch die Vorrichtung gezielt zu lenken und insbesondere ein Glutbett derart in der Vorverbrermungskammer auszubilden und aufrechtzuerhalten und dessen Stoffpartikel umzuschichten, daß nur Partikel gewünschter geringer Abmessung in die untere Nachverbrennungskammer abgegeben werden und gleichzeitig V/arme aus dem W arme inhalt des Gluibetts in ausreichender Menge einem oberen Trocknungs- und einem mittleren Ent- una einem unteren Vergasungsvorgang zur Verfügung gestellt wird, die sich abhängig von den Verbrennungseigenschaften in unterschiedlichen Zonen der Vorverbrennungskammer ausbilden. Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art wird uiese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch mindestens ein Schleusenelemeiit, dessen dar Vorverbrennungskammer zugewendete Seit© geschlossen ausgeführt ist, durch Durchgangsquerschnitte für die Rückstände zwischen Schleusenelenient und Kammerwandungen beziehungsweise zusätzlich zwischen den Sohleusenelementen, wobei diese auf einer Welle oder Achse derart gelagert sind, daß die Querschnitte der Durchgangsöffnungen durch Bewegen der Schleusenelemente mittels einer Handhabs oder eines Antriebs diskontinuierlich oder kontinuierlich au verändern sind. Die dreh- bzw. schwenkbaren Schleusenelemenfc© gestatten den Aufbau eines Glutbettes innerhalb der Vorvarbrennungskammer

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und das Konstanthalten eines Glutbettvolumens, so daß uieses als Wärmespeicher wirksam wird. Der Wärmespeicher gleicht die zeitlich und räumlich unterschiedlichen Wärmeströme zwischen den endotherm verlaufenden Trocknungs-, Ent- und Vergasungsvorgängen und dem exothermen Teilverbrennungsvorgang innerhalb der Vorverbrermungskaramer aus. Überraschender V/eise führen die große Oberfläche und die hohen Temperaturen des Glutbetts zu einer vollständigen Aufspaltung der bei den einzelnen Vorgängen entstehenden Verkokungsprodukte.

Bei allen Vorgängen findet eine ständige Volumenverminderung statt. Durch die Bewegung der Schleusenelemente wird eine Steuerung des Verbrennungsablaufs derart von außen vorgenommen, daß erst nach ausreichender Volumenverminderung entsprechend der freien Durchgangsquerschnitte der Austrag aus dem Glutbett in die Nachverbrennungskammer erfolgt.

Als Schleusenelemente lassen sich drehend gelagerte, walzenartlge, im Vertikalschnitt runde oder ovale Körper oder aber dreh- oder schwenkbar gelagerte, plattenförmige, im Verti kaischnitt rechteckige oder kegel- bzw. kegelstumpfförmige Schleuseuelemente einsetzen. Vorteilhaft sind auf einer horizontalen Schwenkachse zwischen einer hojjzontalen und einer gegen die Horizontale geneigten Stellung hin- und herbewegte plattenartige Schleusenelemente, deren Schwenkachse vorzugsweise entlang eines herausspringenden Kammerabschnitts außerhalb des Hauptstroms der Gase verläuft. Ein plattenartiges drehbar gelagei-tes Element, in der Draufsicht rund oder oval, kann auch auf einer vertikal verlaufenden V/eile oder Achse und in gegenüber der Horizontalen geneigter Lage abgestützt und durch einen Antrieb gedreht und/oder auf- und abbewegt werden. Vorteilhaft sind Schleuseneleniente mit Gasführungen innerhalb bzw. auf den Elementen, die Gaseintrittsöffnungen in bzw. in Nähe ihrer Dreh- oder Schwenkachse und Gasaustrittsöffnungen miteinander verbinden. Die Gasaustrittsöffnungen sind vorzugsweise auf der dem Glutbett abgewandten Seite der Schleusenelemente und/oder in den die Durchgangaquerschnitte begrenzenden Plächentellen angeordnet, um Sekundärluft zur Übergangszone zwischen Vor- und Nachverbrennungskammer zu

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In überraschender■"■-Weise bildet sich bei plattenförmigen Elementen auch während ihrer Bewegung ein Sohüttkegel von Asche und Unverbranntetn auf diesen aus, der sich als wirksamer Schutz gegen die hohe Peuerrautnbelastung in dieser Zone erweist* Die auf die Spaltbreite der Durchgangsquersoluiltte im Bereich der SchleuBenelemente reduzierten 0lutbettbestandteile werden in den Naohverbrennungsraum gefördert und seraraeln sich Eis glühende Asche auf den Klappen der verschließbaren BödenBffnung an. In der Naehverbrennungskainnisr werden die noch unverbrannten Äscheanteile und die Pyrolysegase der VorverbrennungskaiHiner durch die im Bereich der beweglichen Schleusen© lemente zugegebene Sekundärluft vollständig ausgebrannt.

Zur Erläuterung der Erfindungegedanken selgt die Darstellung die erfindungsgemäße Einrichtung im Vertikslßohnitt. Das in Pässern I herangeführte, jsur Verbrennung bestimmte Gut wird Über die Schleuse J in den Befüllsehecht 5 übergegeben. Bei geöffnetem Sohieber 7 fällt das öut In die Vorverbrennungs» kammer 9· Die Brenner 11 werden für die Inbetriebnahme der Anlage benötiste. Durch geregelte Zugabe von Primärverbrennunge" luft über eine Leitung 3 und bie in Nähe der SchleuBeneleraen&e nach unten weiterführende nicht dargöstöllt© Lelttoleohe wirä eine Vorverbrennung des Mülle ohne Zusatzbrennstoffe erzielt*

Durch diskontinuierlioheß und kontinuierliches Schwenken der plattenf örnilgen Schleusenelemente 13 zwiechen der dargestellten horizontalen oberen und einer gegen die Horizontale geneigten unteren stellung wird das Glutbett und der Abfall bei den TrocknungB-, Ent- und Vergasungsvorgängen bewegt und geschürt« Bei der Bewegung verändert sioh der freie Durchgangsquerschnitt zwischen Vor- und NachverbrennungakatnBier, und es werden Glutbettbestandteile aus der VorverbremungakÄflper 9 in die Naohverbrennungskanuner 15 ausgetragen. Die Sohwenkfreqttens der Sohleuseneleqiente wird so gewäftlt, daß sich ein Gleichgewicht zwischen der Gutzugabe in der Vorverbrennunsekainmer und dem Glutaustrag aus derselben einstellt, so daß das Volumen des Qlutbetts konstant bleibt.

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Die «Is Pendelklappen ausgeführten beweglichen Sohleuseneleaente sind in Nähe der Schwenkachse ait E in tritt·« ff nun gen IJe sowie ait AustrittsBffnimgen auf der de» Glutbett abgewandten Seite IJb und zwischen den Platten 13c versehen« Ba die Pendelklappen als Hohlklappen »ungeführt sind, kann über die Leitung 12 Naoh- ^erbrennungsluft zugeführt «erden.

Die Naehverbrennungskaaaer 15 unterhalt der beweglichen Sahleu* senelenente ist duroh swei Asoheaustragsklappen 17 nach unten abgeschlossen, auf denen sich die ausgeschleusten Olutbettbo* atandteile als glühende Asche saaaeln.

Die Kaaaer 19 unterhalb der Ascheaustragsklappen 17 dient der AuskOhlung der Asche· Durch das unmittelbar angesohlossene Aschefallrohr 21 und Austragsschleuse 23 an ihren unteren Ende wird die ausgekühlte Asche in das Asohefai 25 ausgetragen.

Sie Ofenabgase der Haehverbrennungsksaaer werden seitlieh oberhalb der Asoheaustragsklappen duroh Offnungen 27 abgesogen» nach Oben uagelenkt und beaufschlagen die VMade der Maehverbrenmmgilfii—er und anaehllesend diejenigen der Vorrerbrennungs· kaaeer von auien· Die Abgase werden über nicht dargestellte keraaisehe Filter geleitet, auf deren Pliehen sich aitgefttirte Aschepartikel abscheiden· über Leitung 29 werden die Abgase aus der Verbrennungseinriohtung abgesaugt.

Zur selbsttätigen Aufreohterhaltung des VerbrennungaYorganges Innerhalb des aiutbetts und für eine ausreichende Wiraerersorgung ά»τ Troeknungs-» Intgasungs- und Yergasungsvorgange innerhalb der Torverbrennungskaaaer ist die Beaufeehlegung ihrer Wandungen alt den Ofenabgasen von auien von Bedeutung·

Dtoabhänglg voa Ausgangaaaterial, ob am de« Hausaüll annliehe oder Senderabfalle wie Klinikabfllle oder Tierkadaver« wir« 4er Attekatand als sterile Asche frei von Brennbaren Anteilen erhalten.

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Durch dl· Beeinflusaung dee Verbrennungsablaufβ ait Hilfe der Steuerung des Bewegungsablaufs der Pendelklappe» wird in ihrem Bereich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen SoiUaokenablagerung und Absohmelzung eingestellt« so daß einem Zusetzen der Durchgangesffnungen im Bereich der Fendelkl&ppen wirksam begegnet werden kann. Durch die Pendelbewegung wird zugleich auf die MUllbeatandteile eine mechanische Beanspruchung ausgeübt, die die Volumenverminderung unteratützt.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Verbrennung fester und ggf. zusätzlich flüssiger Abfailstoffe, die in zwei vertikal übörelnanderliegende Abschnitte, eine Vor- und ein© Naohverbrennungakainmer unterteilt 1st, g e Ic ennzelehnet durch mindestens ein Schleusenelement, dessen der Vorverbrennungskamtner zugewendete Seite geschlossen ausgeführt ist., durch Durchgangsquerschnitte für die Rückstände zwischen Schleuaenelemont und Kammerwandungen bzw. zusätzlich zwischen den Sohleusenelementen, wobei dleae auf einar Welle oder Achse derart gelagert sind, daß die Querschnitte der Durchgangsöffnungen durch Bewegen der Schleusenelenient® mittels einer Handhabe oder eines Antriebs diskontinuierlich oder kontinuierlich zu verändern sind.

2. Einrichtung n&oh Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ©in auf einer horizontalen Welle drehend gelagertes, «eigenartiges, im Vertikalschnitt rundes oder ovales Schleusenelenient.

3. Einrichtung nach Anspruoh 1, gekennzeichnet durch mindestens ein dreh» oder schwenkbar gelagertes, plattenförmiges, im Vertikalsohnitt rechteckiges oder kegel- bzw, kegelstumpfförmiges Schleusenelement.

4. Einrichtung nach Anspruch 3 mit mindestens einem plattenförmigen, schwenkbar gelagerten Sohleusenalement, gekennzeichnet duroh auf einer horizontalen Schwenkachse zwischen einer horizontalen und einer gegen die Horizontale geneigten Lage hin- und herbewegte Elemente, . deren Schwenkachse außermittig, vorzugsweise entlang eines herausspringenden Kammerabsehnitts außerhalb des Hauptstroms der Gase verläuft.

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ORlGiNALlNSPEGTED

Einrichtung nach Anspruch 3 mit plattenförmigen, drehbar gelagerten Element, gekennzeichnet durch die Ausführung als in der Draufsicht runde oder ovale Scheibe^ durch das Abstützen der Scheibe auf einer vertikal verlaufenden Welle oder Achse und durch eine gegenüber der Horizontalen geneigten Lage des Elements und durch einen Antrieb, der das Element dreht und/oder in vertikaler Richtung auf- und abbewegt.

Einrichtung nach Anspruch 3 oder folgenden, gekennzeichnet durch Gasführungen in bzw. auf den Elementen, die Gaseintrittsöffnungen In bzw. In Nähe ihrer Drehoder Schwenkachse und Gasaustrittsöffnungen miteinander verbinden, die vorzugsweise auf der dem Glutbett abgewendeten und/oder in den die Durchgangsquerschnitte begrenzenden Flächenteilen lie,-en, um Sekundärluft zur Übergangszone zwischen Vor- und Nachverbrennungskammer zu leiten.

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