DE2709671B2 - Drehrohrofen zur pyrolythischen Zersetzung von Stoffen - Google Patents
Drehrohrofen zur pyrolythischen Zersetzung von StoffenInfo
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Description
Drehrohrofen zur pyrolytischen Zersetzung von Stoffen.
Die Erfindung geht aus von einem Drehrohrofen zur
pyrolytischen Zersetzung von Stoffen mit einer horizontal angeordneten zylindrischen Trommel, die
durch eine Antriebsvorrichtung langsam um hrc Längsachse drehbar ist und ringförmige F-"ndpLi:ten
aufweist, welche eine ninlaßöi'niing für die zu
behandelnden Stoffe bzw. eine Auslaßöffnung für die bei der Zersetzung entstehenden Abgase und Zersetzungsrückstände
begrenzen, mit Auffangeinrichuingen für die
Abgase und die Zersetzungsrückstände und mit einem aufheizbaren Sandbett innerhalb der Trommel, das bei
Drehung der Trommel als Fließbett und Wärmeträger wirkt
Ein solcher Drehrohrofen ist aus der 1951 a jsgelegten
deutschen Patentanmeldung ρ 33 559 D bekannt. Er dient dazu, aus Gasflammkohlc Briketts durch Schwelen
unter Luftabschluß Schwelgas und Koks zu erzeugen, und verwendet zur Aufheizung des Sandbettes
ein aufwendiges Pilgerschritt-Gegen- und -Gleichstromsystem
mit außerhalb der Trommel angeordnetem Sanderhitzer, der teilweise durch Verbrennen von mit
dem Sand mitgeführten Kohleteilchen beheizt wird.
Zum Verbrennen von Abfällen ohne Rauch-, Staub-, Ruß- oder Geruchsbildung ist aus der DE-GM 19 28 617
ein ähnlicher Drehrohrofen bekannt, der ein Füllkörperbett aus Schamottebrocken besitzt, welche als Träger
für aufgesprühte Abfallstoffe dienen. Diese Abfallstoffe müssen hier jedoch stets als Flüssigkeit vorliegen.
Zur umweltschonenden Abfallbeseitigung ist weiterhin aus der US-PS 38 38 015 ein Drehrohrofen bekannt,
in welchem feste Abfallstoffe bei begrenzter Luftzufuhr pyrolytisch zersetzt und teilweise verbrannt werden.
Diese Anordnung ist jedoch, wenn überhaupt, nur sehr
schwer für längere Zeiträume ohne Schadstoffemission zu betreiben, weil niemals sichergestellt sein kann, daß
an allen Stellen der Trommel ständig die für eine Pyrolyse und eine anschließende gegebenenfalls außerhalb
der Trommel stattfindende vollständige Verbrennung erforderlichen Luftverhältnisse vorliegen.
Schließlich ist zu dem genannten Zweck aus der US-PS 39 39 782 ein ortsfester, unbeweglicher Ofen mit
Sandbett bekannt, in welchem feuchter Schlamm auf einem Fließbett pyrolytisch zersetzt und verbrannt wird,
das aus dem Sandbett durch Einblasen von Heizgasen und begrenzten Mengen Verbrennungsluft gebildet
wird. Dieser Ofen ist relativ kompliziert aufgebaut und benötigt sehr viel Energie, um die Sandteilchen in dem
erforderlichen Schwebezustand zu halten. Überdies ist auch hier kein einwandfreies Arbeiten über längere
Zeitspannen hinweg zu erwarten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Abfallverbrennungsvorrichtung anzugeben, in der die
Abfälle ebenfalls wie beim Stand der Technik zunächst in einer Art Fließbett pyrolitisch zersetzt und die dabei
entstehenden Gase umweltfreundlich beseitigt werden, welche zudem wesentlich niedrigere Anschaffungs- und
Betriebskosten verursacht als bekannte Fließbett-Verbrennungsvorrichtungen.
Diese Aufgabe wird bei einem Drehrohrofen dieser Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine
Zufuhrvorrichtung für Verbrennungsluft zu der Oberfläche des Sandbettes vorgesehen ist, daß eine Zündvorrichtung
zum Aufheizen eines Teiles des Sandbettes vorhanden ist, welche nach Ingangkommen der
pyrolytischen Zersetzung abschaltbar ist, und daß das Sandbett so ausgebildet ist, daß es die zu behandelnden
Stoffe im wesentlichen vollständig einzubetten vermag.
Dabei ist eine nach Ingangkommen der pyrolytischen Zersetzung abschaltbare Zündvorrichtung und eine
Zufuhrvorrichtung für Verbrennungsluft an sich bereits aus der US-PS 38 38 015 bekannt.
liei diesem Drehrohrofen nach der Erfindung ist vor allem sichergestellt, daß auch bei Luftiibcrschiiß
zunächst ersi eine pyrolytische Zersetzung erfolgt, weil
die Abfallstofie selbst ja nie oder nie lange genug mit
der Verbrennungsluft in Berührung kommen, sondern erst ihre gasförmigen Zersetzungsprodukte. Diese
Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß sie nicht gegen den Innendruck abgedichtet sein muß und auch '->
keine Schleusen für die Einführung der zu behandelnden Stoffe oder die Entnahme der Verbrennungsprodukte
benötigt
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß dem Hauptanspruch ist der Mantel der Trommel, Vorzugsweise
durch nebeneinander angeordnete Rohre, als Wassermantel ausgebildet und mit einem Wassereinlaß
sowie einem Dampfauslaß verbunden.
Dies hat zur Folge, daß einmal eine sehr wirksame Energierückgewinnung in Form von Dampf möglich ist
und daß zum anderen die Trommel keine aufwendige hochfeuerfeste Auskleidung mehr benötigt, wodurch
sowohl die Anschaffungs- als auch die Betriebskosten erheblich reduziert werden.
Dabei ist eine solche Ausbildung des Trommelmantels eines Drehrohrofens an sich bereits aus de»· DE-OS
17 51 269 bekannt
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch ergeben sich aus den übrigen
Unteransprüchen, von denen die Merkmale der Anspiüche 3 und 4 aus der bereits genannten DE-Anm
ρ 33 559 D und diejenigen der Ansprüche 5 und 6 aus der GB-PS 14 34 880 an sich bereits bekannt sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Verbrennungsanlage mit einem Fließbett· Drehrohrofen,
Fig.2 eine Stirnansicht des Drehrohrofens gemäß
F i g. 1 und
Fig.3 bis 5 geringfügig vergrößerte Querschnitte
längs der Linien 3-3,4-4 und 5-5 in F i g. 1.
Fig. 1 zeigt einen Fließbett-Drehrohrofen 10 — nachstehend nur noch kurz als »Drehrohrofen«
bezeichnet — mit einer Trommel 11, einer Rutsche 12 zum Zuführen der Abfälle, einer Kammer 13 zur
Aufnahme von Asche und Abgas und — in schematischer Darstellung — einem Wasser-Dampf-System 14.
Im Betrieb läßt man die brennbaren Abfälle einfach durch die Rutsche 12 in die Trommel 11 fallen, wo sie
von dem im Fließzustand befindlichen Sandbett 15 aufgenommen werden. In dem Sandbett wandern die
Abfälle — in Fig. I — von links nach rechts, wobei sie durch Pyrolyse verzehrt werden. Die bei der pyrolytisehen
Verbrennung entstehende Asche gelangt in einen Aschenkasten 16, während das entstehende Abgas über
einen Abzug 17 abgeleitet wird.
Den Fließzustand des erhitzten Sandbettes 15 erreicht man durch die Drehbewegung der im
wesentlichen horizontal angeordneten Trommel 11 und durch ein »Hochbaggern« des Sandes aus dem Bett und
anschließendes Abwerfen desselben durch den freien Querschnitt der Trommel 11. Wie die Fig. 3 bis 5
zeigen, wird das Sandbett 15 aufgrund der Drehbewe- so
gung der Trommel 11 in Drehrichtung nach oben
gezogen, wobei sich entsprechend dem Schüttwinkel des Sandes eine Neigung der Oberfläche des Sandbetts
15 gegenüber der Horizontalen von etwa .30" ergibt.
V(Hi der Oberkante des schriiglicgenden .Sandbettes 15
rollt oder rutscht der Sand ständig nach unten, so daß
sich in dem Sandbett 15 cii.e kontinuierliche Umwiil/bewegung
ergibt, die der Verflüssigung eines l'eMMoffbei
tes durch Einpressen von Luft oder einem anderen Gps nicht unähnlich ist. Eine Trommel-Drehzahl von etwa
3 UpM hat sich für die Erzielung des gewünschten Fließzustandes als ausreichend erwiesen.
Das »Hochbaggern« des Sandes erfolgt mittels Schaufeln 21, die in Längsrichtung der Trommel II auf
deren Innenseite vorgesehen sind und das Sandbett 15 bei umlaufender Trommel 11 durchpflügen, einen Teil
des Sandes aus dem Sandbett 15 herausheben und diesen Sand dann durch den freien Querschnitt der
Trommel 11 hindurch wieder nach unten in das Sandbett 15 herabfallen lassen, wenn sie sich über dieses
hinwegdrehen. Der Sand wird anfänglich von der Flamme eines Gasbrenners 22 erhitzt Wenn dann die
Pyrolyse jedoch erst einmal in Gang gekommen ist dann verbrennen die beim Zerfallen der Abfälle
entstehenden Gase unmittelbar über der Oberfläche des Sandbettes 15. so da3 dieses sich selbst aufheizt und der
Gasbrennci 22 nur noch als eine Art Zündeinrichtung
dient
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht
der Mantel der Trommel 11 aus einem zylindrischen Wassermantel, der aus benachbarten Rohrer 23
aufgebaut ist die eingangsseitig mit einer Wasserquelle 24 und ,.jsgangsseitig mit einem Dampfkasten 25 oder
dergleichen verbunden sind. Die Trommel 11 besitzt ringförmige Endplatten 26, 27, welche die Ausdehnung
des Sandbettes 15 seitlich begrenzen und eine Einlaßöffnung 28 bzw. eine Auslaßöffnung 29 aufweisen.
Die Rutsche 12 und der Gasbrenner 22 ragen durch die Einlaßöffnung 28 hindurch, welche im übrigen mit einem
Deckel 31 verschlossen ist, um die Wärmeverluste so klein wie möglich zu halten. Ein anderer Grund für ein
(dichtendes) Verschließen der Öffnungen 28,29 besteht nicht
Der Wassermantel wird vorzugsweise durch Rohre 23 gebildet, die schlangenförmig gebogen sind und
deren benachbarte Abschnitte durch Stege 32 verbunden sind, wie dies bei einem üblichen Wasserboiler der
Fall ist wobei die Wandung der Trommel 11 jedoch zu einein Zylinder gekrümmt und durch mehrere ringförmige
Bänder 33 mit einem I-Profil zusammengehalten ist, welche gleichzeitig Schienen zum Zusammenwirken
mit Stützrollen 34 bilden, wie dies in sehr ähnlicher Weise bei einem wassergekühlten Drehrohrofen der
Fall ist, der in der US-PS 38 22 651 beschrieben ist Ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem bekannten
Drehrohrofen besteht dabei jedoch darin, daß der Wassermantel der Trommel 11 keine Perforationen
aufweist.
Beim Ausführungsbeispiel sind am Mantel der Trommel 11 drei schlangenförmig gebogene Rohre 23
vorge.« ^h-en. welche jeweils einen Umfangswinkel von
120° umfassen und an ihren Enden mit Anschlußleitungen 35 verbunden sind, die zu einem Sammelanschluß 36
führen, der über eine Leitung 37 mit einem inneren Kanal und einem dazu konzentrischen äußeren Kanal
mit einer Drehkupplung 38 verbunden ist, welche eine Drehbewegung zwischen der Trommel 11, den Anschlußleitungen
35. dem Sammelanschluß 36 und der Leitung 37 einerseits und den Rohren 39 andererseits
ermöglicht, die von der Drehkupplung 38 /u der Wasscrquelle 24 Lvw. /u dem Dampf', asten 25 führen.
Die Drehkupplung "58 ist eine uMiche Baueinheit mn
zwei getrennten Kanten, wie sie beispielsweise in der
US-i'S 38 22 631 beschrieben im
Zum Antreiben der Trommel Il zu einer Drehbewegung ist an ihren t 'mfatiL' ein Zahnkranz 41 vorec ■■_ hen.
mit dem ein Ritzel 42 kämmt, welches seinerseits über
eine Kette 43 durch ein geeignetes Antriebsaggregat (nicht dargestellt) antreibbar ist. Wenn es erwünscht ist.
kann ein getrennter Sandkasten 44 vorgesehen werden, welchem ein einstellbarer Deckel 45 zugeordnet ist. um
die geringe Sandmenge, welche zusammen mit der Asche aus der Auslaßöffnung 29 austritt, für eine
erneute Verwendung zu sammeln. Obwohl der überwiegende Teil der Verbrennungswärme mit dem Dampf in
auswertbarer Form zurückgewonnen wird, wodurch gleichzeitig die Trommel auf einer angemessenen
Temperatur gehalten werden kann, so daß der Einsat/
von hochfeuerfesten Materialien nicht erforderlich ist. kann in dem Abzug 17 noch ein einfacher Wärmeaustauscher
(nicht dargestellt) angeordnet werden, um zusätzliche Wärmemengen zurückzugewinnen.
Günstig ist es. wenn die Schaufeln 21 im Querschnitt
relativ klein und bogenförmig gekrümmt sind, um den Sand vom Boden des Sandbeties i5, wo der Sand am
kältesten ist. hochziibaggern. so daß er beim Zurückfallen
erneut aufgeheizt wird. Die schmalen Schaufeln, die sich schnell mit Sand füllen, erfassen dabei kaum Teile
der Abfallstoffe, welche verbrannt werden, so daß die
Abfallstoffe im wesentlichen in das Sandbett eingebettet bleiben und dort pyrolytisch zersetzt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung können ferner mit einer Sammelleitung 48 verbundene Rohre 47 vorgesehen
sein, mit deren Hilfe von unten Luft in das Sandbett 15 einleitbar ist. um den Abbau besonders schwer
brennbarer Abfälle zu unterstützen. Die Rohre 47 sind perforiert und hinter den Schaufeln 21 angeordnet und
durchgreifen mit ihrem einen Ende die eingangsseitige Endplatte 26. Die Sammelleitung 48 ist bogenförmig
ausgebildet und erstreckt sich etwa über den Umfangswinkel der Trommel II, in dem sich in Betrieb das
Sandbett 15 befindet. Die Luft aus einer Luftquelle 49 wird also von der Sammelleitung 48 auf diejenigen
Rohre 47 verteilt, die sich in dem Sandbetl 15 befinden.
Wenn Luft in das Sandbett eingeleitet wird, dann hat dies genau die gleiche Wirkung wie bei einer üblichen
Fließbett-Verbrennungsvorrichtung, wobei jedoch die zugeführte Luftmenge, da sie an sich für die
Verwirbelung des Sandbettes nicht erforderlich ist, wesentlich geringer sein kann.
Ein Gebläse 51 zum Zuführen zusätzlicher Luft ist ebenfalls an dem Deckel 31 für die Einlaßöffnung 28
befestigt.
Die bei der Abfallverbrennung entstehende Asche, welche leichter als der Sand ist. fließt einfach über die
Auslaßöffnung 29 ab, ohne daß besondere Maßnahmen erforderlich wären. Die Brennkammer selbst ist im
wesentlichen eine aus Rohren aufgebaute Trommel welche wirtschaftlich hergestellt werden kann und für
die keine hochfeuerfesten Materialien erforderlich sind, welche sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb
besonders hohe Kosten verursachen. Die Verbrennungswärme läßt sich darüber hinaus wirksam in Form
von D.impf zurückgewinnen, und es hat sich gezeigt, daß
an vielen Stellen, wo ein erfindungsgemäßer Drehrohrofen 10 eingesetzt wird, wie z. B. in der Holzindustrie,
auf S;.'-,iffen oder in Krankenhäusern, in der Nähe des Drehrohrofens 10 Einrichtungen vorhanden sind, für
welche der Dampf unmittelbar benötigt wird. Hinzu kommt noch eine große Anpassungsfähigkeit des
Drehrohrofens an stark unterschiedliche Abfälle und Abfallmengen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Drehrohrofen zur pyrolytischen Zersetzung von Stoffen mit einer horizontal angeordneten zylindrisehen
Trommel, die durch eine Antriebsvorrichtung langsam um ihre Längsachse drehbar ist und
ringförmige Endplatten aufweist, weiche eine Einlaßöffnung für die zu behandelnden Stoffe bzw.
eine Auslaßöffnung für die bei der Zersetzung entstehenden Abgase und Zersetzungsrückstände
begrenzen, mit Auffangeinrichtungen für die Abgase und die Zersetzungsrückstände und mit einem
aufheizbaren Sandbeti innerhalb der Trommel, das bei Drehung der Trommel als Fließbett und
Wärmeträger wirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zufuhrvorrichtung (51) für Verbrennungsluft zu der Oberfläche des Sandbettes (15)
vorgesehen ist, daß eine Zündvorrichtung (22) zum Aufheize» eines Teiles des Sandbettes (15) vornanden
ist, welche nach Ingangkommen der pyrolytischen Zersetzung abschaltbar ist, und daß das
Sandbett (15) so ausgebildet ist, daß es die zu behandelnden Stoffe im wesentlichen vollständig
einzubetten vermag.
2. Drehrohrofen nach Anspruch I1 dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel der Trommel (11), vorzugsweise durch nebeneinander angeordnete
Rohre (23), als Wassermantel ausgebildet und mit einem Wassereinlaß (24) sowie einem Dampfauslaß
(25) verbund;,.! ist
3. Drehrohrofen nach Ansprach 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Trommel (11) eine Anzahl Schaufeln (21) befestigt ist, welche
geeignet sind, bei der Drehung-der Trommel (11) J5
Sand aus dem Sandbett (15) aufzunehmen und ihn anschließend durch einen Verbrennungsbereich
oberhalb des Sandbettes (15) auf dessen Oberfläche herabrieseln zu lassen.
4. Drehrohrofen nach Anspruch 3, dadurch *a
gekennzeichnet, da3 die Schaufeln (21) im Querschnitt relativ klein und bogenförmig gekrümm',
sind, derart, daß sie nur Sand vom Boden des Sandbettes (15) und ein Minimum an zu behandelnden
Stoffen aufzunehmen vermögen.
5. Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrsystem (47,
48) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe Zusatzluft unmittelbar in das Sandbett (15) einleitbar ist.
6. Drehrohrofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (47, 48)
perforierte Rohre (47) aufweist, die jeweils hinter den Schaufeln (21) angeordnet und nur dann mit
einer Sammelleitung (48) für die Zusatzluft verbunden sind, wenn sie sich innerhalb des Sandbettes (15)
befinden.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19772709671 DE2709671C3 (de) | 1977-03-05 | 1977-03-05 | Drehrohrofen zur pyrolythischen Zersetzung von Stoffen |
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DE19772709671 DE2709671C3 (de) | 1977-03-05 | 1977-03-05 | Drehrohrofen zur pyrolythischen Zersetzung von Stoffen |
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ID=6002874
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DE19772709671 Expired DE2709671C3 (de) | 1977-03-05 | 1977-03-05 | Drehrohrofen zur pyrolythischen Zersetzung von Stoffen |
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