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Trocknungs- und Verbrennungsanlage
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trocknungs- und Verbrennungsanlage
für flüssige und feste Abfallstoffe sowie für biologisch und/oder mechanisch aufbereiteten
Klärschlamm, bestehend aus einem auf einem Trägerrahmen montierten, langgestreckten
Verbrennungsraum mit Auskleidung, dessen vorderes Ende mindestens eine Beschickungsöffnung
und dessen gegenüberliegendes Ende eine Austrittsöffnung für feste und gasförmige
Verbrennungsrückstände aufweist, und wobei der Verbrennungsraum über einen Antrieb
axial zur Neigungswinkelverstellung beweglich ist.
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Bei den bekannten Verbrennungsanlagen, insbesondere für flüssige und
feste Abfallstoffe, werden sowohl stationäre als auch drehende Trommelöfen verwendet,
wobei die Letzteren meistens eine fest eingestellte Neigung zur Austrittsseite
hin
aufweisen, sodass die Schlacke und unverbrennbaren Rückstände von selbst zur Ausgangsseite
hin wandern. Diese Art von Verbrennungsöfen weist in den meisten Fällen eine aus
feuerfesten Materialien gebildete Auskleidung auf, welche entweder in einem Stück
als eine Art Ausmauerung in die Drehtrommel des Verbrennungsofens eingesetzt ist,
oder in ringförmige Abschnitte aufgeteilt ist.
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Besonders die letztgenannte Ausführung weist den Nachteil auf, dass
glühende Verbrennungsrückstände an den Fugenkanten einen Abbrand verursachen, wodurch
bedingt durch erhöhte thermische und mechanische Belastung eine rasche Zerstörung
der Ausmauerung eintritt.
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Des weiteren sind die auftretenden unterschiedlichen Wärmespannungen
von grossem Nachteil.
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Bei den stationären Verbrennungsöfen bleiben die Rückstände bis zum
Abschluss des Verbrennungsvorganges am Boden des Verbrennungsraumes liegen und durch
ungleichmässige Aufheizung, d.h. zum Boden hin kühler und zum Verbrennungsraum hin
heisser, entstehen starke Wärmespannungen in den Ofenwandungen, wodurch eine relativ
rasche Zerstörung derselben eintreten kann. Bei dleser Ausführung wird in den meisten
Fällen ein Nachbrenner verwendet, welcher durch zusätzliche Brennstoffe eine glelchnässige
Verbrennung herbeiführen soll, um die vorgenannten Nachteile weitgehendst zu vermeiden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zu
schaffen,
welche sowohl zur Trocknung von aufbereitetem Klärschlamm, als auch zur Verbrennung
von flüssigen und festen Abfallstoffen geeignet ist, welche ohne einen Nachbrenner
effizient arbeitet und bei welcher eine gleichmässige und vollständige Verbrennung
der Abfallstoffe erzielt wird, ohne dass die Auskleidung und somit der Mantel des
Verbrennungsofens von korrosiven Rückständen zerstört wird.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
am Verbrennungsraum in dessen Längsrichtung eine Verstellvorrichtung angeordnet
ist und an der Beschickungsöffnung eine Eingabeschleuse mit Schleusenventil und
ein Einschubzylinder mit Kolben für Kehricht sowie Je eine gekühlte Brennerdüse
für flüssige Abfälle, Sondermüll und/oder aufbereiteten Klärschlamm, und in Längsrichtung
des Verbrennungsraumes Einblasdüsen für Verbrennungs- und Kühlluft angeordnet sind,
und dass an der Austrittsöffnung des Verbrennungsraumes ein Beruhigungsraum mit
getrennten Abführungen für die festen und gasförmigen Verbrennungsrückstände vorgesehen
ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemässen Anlage ist insbesondere darin zu
erblicken, dass der Verbrennungsraum, welcher vorzugsweise rohrförmig ausgebildet
ist, in Längsrichtung höhenverstellt werden kann, wodurch der Durchlauf der Verbrennungsrckstände,
insbesondere bei der Verbrennung von festen Abfallstoffn, bezw. bei der Trocknung
von Klärschlann, entsprechend regulierbar ist. Die weitere Anordnung einer Eingabeschleuse
mit Schleusenventil und Einschubvorrlchtung
an der Beschickungsöffnung,
sowie eine vorgesehene Brennerdüse für flüssige Abfälle, Sondermüll una/oder aufbereiteten
Klärschlamm ergibt eine universelle Verbrennungsmöglichkeit für die verschiedensten
Arten von Abfallstoffen, ohne dass vorgängig zur Verbrennung derselben irgendwelche
Urnbauten an der Verbrennungsanlage vorgenommen werden müssen.
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Des weiteren wird durch die Anordnung von Einblasdüsen für Verbrennungs-
und Kühlluft, vorzugsweise am Scheitelpunkt des Verbrennungsraumes erreicht, dass
über die ganze Länge des Verbrennungsraumes eine gleichmässige Lufteinblasung und
Sauerstoffzufuhr erfolgt, wodurch nicht nur eine gleichmassige Verbrennung über
die ganze Länge des Verbrennungsraumes, sondern gleichzeitig eine Kühlung der oberen
Randzonen der Auskleidung ermöglicht wird.
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Weiterhin ist es von Vorteil, dass zur Axialbewegung des Verbrennungsraumes
ein Hydraulikantrieb mit einstellbarem Drehwinkel und regulierbarer Drehgeschwindigkeit
vom Anfangsbis zum Endpunkt des Drehwinkels angeordnet ist, und zwischen der Austrittsöffnung
und dem Beruhigungsraum eine Dreh- und Schwenklagerung so angeordnet ist, dass ein
Teil derselben am Trägerrahmen befestigt ist.
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Die Anordnung eines Hydraulikantriebes mit einstellbarem Drehwinkel
und regulierbarer Drehgeschwindigkeit über den ganzen Drehwinkel ermCglicht wiederum
eine individuelle Einstellung der Drehbewegung des Verbrennungsraumes, welche
nur
in einem vorbestirusten Winkel erfolgt, entsprechend den zur Verbrennung gelangenden
Abfallstoffen. Der Hydraulikantrieb gestattet somit eine Rüttelbewegung des Verbrennungsraumes
um dessen Längsachse, wodurch die am Boden des Verbrennungsraumes liegenden Verbrennungsrückstände
schneller zur Austrittsöffnung bewegt werden und somit eine Schlackenkuchenbildung,
insbesondere bei festen Abfallstoffen, vermieden wird.
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Dadurch, dass zwischen dem Beruhigungsraum und der Austrittsöffnung
des Verbrennungsraumes eine Dreh- und Schwenklagerung vorgesehen wird, welche neben
der Drehbewegung eine Schwenkbewegung des Verbrennungsraumes um dessen Hochachse
ermöglicht, wird eine weitere Einstellmöglichkeit entsprechend den verschiedenartigen
Abfallstoffen erzielt.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Einblasdüsen für Kühl-und Verbrennungsluft
über die ganze Länge des Verbrennungsraumes angeordnet und die Einblasdüsen in Tangential-Oeffzungen
der Auskleidung hineinragen, wobei die Tangential-Oeffnungen vorzugsweise in Richtung
der Austrittsöffnung des Verbrennungsraumes geneigt, sowie die Einblasdüsen mit
mindestens einem Gebläse verbunden sind.
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Die vorteilhafterweise in Tangentialöffnungen der Auskleidung des
Verbrennungsraumes hineinragenden Einblasdüsen, welche Sich über die ganze Länge
des Verbrennungsraumes erstrecken
und welche vorzugsweise im oberen
Teil des Verbrennungsraumes angeordnet sind, ermöglichen eine rotierende Luftbewegung
innerhalb des erbrennungsraumes, und durch die Neigung der Tangentialöffnung in
Richtung der Austrittsöffnung des Verbrennungsraumes wird eine weitere vorteilhafte
Durchspülung desselben, sowie eine zusätzliche Künlung der Auskleidungswand oberhalb
der Verbrennungsrückstände erzielt und weiterhin sichergestellt, dass die Verbrennungsrückstände
eine annähernd gleichmässige Temperatur über die gesamte Länge des Verbrennungsraumes
beibehalten. Dadurch wird nicht nur eine schnellere und gleichmässigere Verbrennung
ermöglicht, sondern es werden innerhalb des Raur.es, welchen die Verbrennungsrückstände
überdecken, Wärmespannungen vermieden.
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Die Verwendung der Einblasdüsen mit einem Gebläse ermöglicht es, die
Einblasluftmenge ebenfalls entsprechend den zu verbrennenden Abfallstoffen zu regulieren,
bezw. die Trocknung von Klärschlamm in gleichmässiger Weise zu erreichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auskleidung in Axialrichtung
des Verbrennungsraumes durch eine Dehnfuge in zwei annähernd gleiche Hälften geteilt
ist, wobei die Dehnfuge so angeordnet ist, dass bei Erreichen des maximalen Drehwinkels
das Verbrennungsmaterial stets unterhalb der Dehnfuge verbleibt.
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Dadurch wird vermieden, dass selbst bei einer Drehbewegung
bis
zum maximalen Drehwinkel glühende Verbrennungsrückstände in die Dehnfuge eindringen
können und sich dort absetzen, bezw. bis an die Innenwand des metallischen Aussenmantels
vordringen können und dort Zerstörungen durch Hitze- oder Korrosionseinwirkung verursachen.
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Ferner erfolgt die Regulierung des Drehwinkels und der Drehgeschwindigkeit,
sowie die Steuerung der Menge und die Einblasgeschwindigkeit der Verbrennungsluft
durch die Einblasdüsen derart, dass eine drehende Luft- und Flammenwalze in Längs-
und Mittelrichtung des Verbrennungsraumes entsteht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht dargestellt.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Trocknungs-
und Verbrennungsanlage, Fig. 2 eine Vorderansicht der Anlage gemäss Fig. 1 (teilweise
geschnitten).
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In der Fig. 1 ist mit 1 ein rohrformiger Verbrennungsraum bezeichnet,
welcher über Laufringe 2 auf Laufrollen 3, welche an einem Tragrahmen 4 befestigt
sind, drehbar gelagert ist. An der Vorderseite des Verbrennungsraumes 1 ist dessen
Beschickungsoffnung 5 mit einem Verschlussdeckel 6 dicht verschlossen. Am gegenüberliegenden
Ende weist der Verbrennungsraum 1 eine Austrittsöffnung 7 auf, welche in
einen
Beruhigungsraum 8 mündet. Der Beruhigungsraum 8 weist je eine Abführung 9 für gasförmige
Rückstände und eine Abführung 9' für feste Verbrennungsrückstände auf, wobei die
Abführung 9' über einen Schieber 10 in eine Schlackenauf nahme 11 entleert werden
kann. Des weiteren ist zwischen der Austrittsöffnung 7 und dem Beruhigungsraum 8
eine Dreh-und Schwenklagerung 12 des Verbrennungsraumes 1 so angeordnet, dass ein
Teil derselben an dem Tragrahmen 4 befestigt ist. Zur Neigungswinkelverstellung
in Längsrichtung des Verbrennungsraumes 1 ist vorzugsweise im vorderen Drittel des
Tragrahmens 4 in bekannter Weise eine justierbare Höhenverstellung 13 vorgesehen,
während der Anlenkpunkt in einem Schwenklager 14, vorzugsweise unterhalb der Austrittsoffnung
7 am Tragrahmen ii angeordnet ist. Zur Erreichung einer axialen Drehbewegung des
Verbrennungsraumes 1 innerhalb eines vorbezeichneten Drehwinkels, d.h. dass der
Verbrennungsraum 1 nur eine Art axialer Rüttelbewegung ausführt, ist an der Aussenwand
des Verbrennungsraumes 1 eine Zug- und Schubvorrichtung 15 vorgesehen, welche über
eine Einstellvorrichtung 15' zur Regulierung des Drehwinkels mit einem Hydraulikkolben
16, welcher einerseits am Tragrahmen 4 und andererseits am Boden befestigt ist,
verbunden. Zum Antrieb des Hydraulikkolbens 16 ist ein Hydraulikaggregat 17 vorgesehen,
welches vorzugsweise noch zur Steuerung einer Eingabeschleuse 18 für feste Brennstoffe
verwendet wird.
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Am Verschlussdeckel 6 ist die Eingabeschleuse 18, bestehend
aus
einem Einschubzylinder 19 und Kolben 20, sowie einem Schleusenventil 21, und weiterhin
eine gekühlte Brennerdüse 22 für flüssige Abfälle, Sondermüll und/oder aufbereiteten
Klärschlamm angeordnet. Die gekühlte Brennerdüse 22 ist über eine Rohrleitung 23
mit einer Pumpe 24 (Fig. 2) verbunden.
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Vorzugsweise im oberen Teil des Verbrennungsraumes 1 sind über dessen
ganze Länge in Längsrichtung Einblasdüsen 25 für Kühl- und Verbrennungsluft vorgesehen,
welche über eine gemeinsame Rohrleitung 26 mit Gebläsen 27 verbunden sind.
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Hierbei ist es möglich, die Gebläse 27 als einen festen Bestandteil
der Verbrennungsanlage an der Aussenseite des rohrförmigen Verbrennungsraumes 1
zu montieren, oder die Gebläse 27 gesondert anzuordnen und die gemeinsame Rohrleitung
26 über (nicht dargestellte) flexible Leitungen damit zu verbinden.
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In der Fig. 2 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen,
wie in der Fig. 1.
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Vom Gebläse 27 fUhrt die gemeinsame Rohrleitung 26 zu den Einblasdüsen
25, welche in Tangentialöffnungen 28 einer Auskleidung 29 des Verbrennungsraumes
1 münden. Diese Tangentialöffnungen 28 sind vorzugsweise in Richtung der Austrittsöffnung
7 (Fig. 1) geneigt, wodurch eine gleichmässige Versorgung mit Verbrennungsluft und
Sauerstoff über die ganze Länge des Verbrennungsraumes 1 erfolgt, und zwar in der
Geleise,
dass sich im Zentrum des Verbrennungsraumes 1 eine Flammenwalze bildet.
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Am Verschlussdeckel 6 ist die gekühlte Brennerdüse 22 und eine Eingabeöffnung
30, sowie eine weitere Brennerdüse 31 vorgesehen. Die Brennerdüse 31 ist mit einer
Beschickungsvorrichtung 32 verbunden, welche für Sondermüll und rlüssige Abfälle
verwendet werden kann, und welche in bekannter Weise aus einem Druckaggregat 33
besteht. Weiterhin kann ein zusätzlicher Ventilator 34 zur Versorgung der (nicht
dargestellten) Dichtungen am Verschlussdeckel 6 und der Brennerdüsen 22 und 31 mit
Kühlluft und zur evtl. erforderlich werdenden Versorgung des Verbrennungsraumes
1 mit zusätzlicher Sekundärluft vorgesehen werden.
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Bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, bezw. bei der Verwendung
der Anlage zum Trocknen von aufbereitetem Klãrschlamm werden diese Stoffe in die
Eingabeschleuse 18 eingefüllt, wobei das Schleusenventil 21 in den Einschubzylinder
19 hineinragt und somit den Verbrennungsraum 1 nach vorne abschlieest. Ueber das
nydraulikaggregat 17 wird über eine (nicht dargestellte) Verbindungsleitung der
Kolben 20, welcher beim Einfüllen der Abfallstoffe in seiner hintersten Stellung
steht und somit den Einschubzylinder 19 frei gibt, nach rechts gegen das Schleusenventil
21 geschoben. Dadurch werden die Brennstoffe vorverdichtet. Das Schleusenventil
21 wird geöffnet, der Kolben 20 bewegt sich weiter nach rechts und gibt die vorverdichteten
Abfallstoffe durch die Eingabeöffnung
30 in den Verbrennungsraum
1 ein. Nunmehr wird der Kolben 20 wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht
und das Schleusenventil 21 schliesst sich wieder.
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Flüssige Brennstoffe werden vorzugsweise über die Pumpe 24 und die
Rohr leitung 23 durch die gekühlte Brennerdüse 22 in den Verbrennungsraum eingeleitet.
Der gleiche Vorgang kann für Sondermüll durch die Beschickungsvorrichtung 32 erfolgen.
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Die erfindungsgemässe Anlage ist auf das in der Zeichnung Dargestellte
nicht beschränkt. So könnte beispielsweise die Beschickungsvorrichtung 32 oder die
Eingabeschleuse 18 wegfallen, wenn die Anlage lediglich für die Verbrennung flüssiger
Abfallstoffe verwendet werden soll. Desgleichen sind entsprechende Kombinationsmcglicnkeiten
zwischen den vorgesehenen Eingabevorrichtungen 18, 24 und 32 entsprechend dem jeweiligen
Bedarf ohne besondere konstruktive Aenderung der Anlage möglich.
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Des weiteren können bei einer Verwendung der erfindungsgemässen Anlage
zum Trocknen von vorbehandeltem Klärschlamm anstelle der Gebläse 27 Einblasvorrichtungen
(nicht dargestellt) für Heissluft vorgesehen werden, welche an die gemeinsame Rohrleitung
26 angeschlossen werden können, wobei die erforderliche Heissluft aus einer an sich
bekannten Versorgungseinrichtung zugeführt wird.
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