-
Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung schüttfähiger fe-
-
ster oder vorbehandelter teigiger oder pastöser Güter Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung fester Güter in schüttfähiger Form
oder entsprechend vorbehandelter Güter in teigiger oder pastöser Form in einem Drehrohrofen
mit einer liegenden drehbaren Verbrennungstrommel mit einer Gutdurchtrittsrichtung
gegen die Horizontale nach unten geneigten Drehachse wobei das Gut am höhergelegenen
Trommelende aufgegeben und während des Durchtritts durch die Trommel unter Zufuhr
von Heizmitteln und Verbrennungsluft verbrannt wird und am tiefergelegenen Trommelende
die Verbrennungsprodukte austreten. Die Erfindung betrifft ferner einen Drehrohrofen
zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Die bekannten Drehrohröfen zur Verbrennung oder Trocknung fester Güter
in schüttfähiger Form oder entsprechend vorbehandelter Güter in teigiger oder pastöser
Form sind im wesentlichen durch einen liegenden Strahl zylinder mit einer inneren
feuerfesten Ausmauerung gebildet, welcher auf Rollen gelagert und über einen
Zahnkranzantrieb
in Rotation versetzt wird. Die zu verbrennenden oder zu trocknenden Güter werden
infolge der Rotation sowie der Neigung der Trommel mit Bezug auf die Trommeldiehachse
vom Eintritt zum Austritt der Trommel transportiert und dabei ständig gewendet.
Die Befeuerung des zylindrischen Raumes erfolgt in der Regel oberhalb des Verbrennungsgutes
im Gleich-oder Gegenstrom durch Verbrennung geeigneter Heizmedien von flüssiger,
fester (Stäube) oder gasförmiger Form. Die für die Verbrennung stöchiometrisch erforderliche
Verbrennungsluft zuzüglich des technisch erforderlichen Luftüberschusses werden
entweder gemeinsam mit dem Heizmittel über die notwendigen Brenner oder über geeignete
Luftdüsen an der brennerseitigen Stirnseite der Trommel in den Feuerraum eingebracht.
-
Derartige Drehrohröfen werden beispielsweise in Verbrennungsanlagen
für feste oder entsprechend aufbereitete teigige oder pnstöse Abfälle verwendet.
Andere besonders bekannte Anwendungsbeispiele liegen in der Verwendung derartiger
Drehrohröfen in der Zementindustrie sowie in solchen Industrien, die schüttfähige
oder entsprechend aufbereitete teigige oder pastöse Güter trocknen wollen. Ganz
allgemein bilden Drehrohröfen einen Standard-Ausrüstungsteil bei der Verbrennung
oder Trocknung schüttfähiger Feststoffe oder entsprechend aufbereiteter teigiger
oder pastoser Güter. Ein wesentliches Merkmal des Drehrohrofenprinzips ist also
seine vergleichsweise breite Anwendbarkeit im Vergleich zu anderen Ofentypen. Wie
bereits erwahnt, wird das Gut während seines Durchtritts durch die geneigte Drehtrommel
laufend gewendet, wodurch es bis zu einem gewissen Maße gegenüber dem Heizmedium
und der Verbrennungsluft gelockert wird.
-
Dennoch liefern die bisher bekannten Drehrohröfen keine voll zufriedenstellenden
Verbrennungsergebnisse. Sie haben nämlich den wesentlichen Nachteil einer geringen
Möglichkeit, den Verbrennungsvorgang im Interesse einer möglichst vollkommenen Verbrennung
und damit auch im Interesse des Umweltschutzes ausreichend beeinflussen zu können.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches
und wirksames Verfahren und einen entsprechenden
Drehrohrofen zu
schaffen, welcher nicht die Nachteile der bekannten Drehrohröfen aufweist und insbesondere
unter Beibehaltung seiner breiten Anwendbarkeit eine bessere Beeinflussung des Verbrennungsvorgangs
als bisher ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Verbrennung schüttfähiger
Güter der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest
ein Teil der Verbrennungsluft dem Gut während dessen im wesentlichen gesamten Durchtrittsweges
durch die Trommel von der inneren Trommelumfangsfläche aus zugeführt wird. Demgemäß
ist ein Drehrohrofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet
durch Einrichtungen zur Zuführung zumindest eines Teils der Verbrennungsluft von
der inneren Trommelwandung aus zum Gut, wobei die Einrichtungen über den gesamten
Trommelumfang und vorzugsweise über die gesamte Trommel länge verteilt angeordnet
sind.
-
Die Erfindung ermöglicht mit einfachen Mitteln eine optimale Beeinflussung
des Verbrennungsvorgangs im Interesse einer möglichst vollkommenen Verbrennung.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemaß die Verbrennungsluft nicht mehr
gemeinsam mit dem Heizmittel oder über entsprechend angeordnete Luft düsen ausschließlich
der Oberfläche des Verbrennungsgutes zugeführt wird, sondern im Verlauf des Verbrennungsvorgangs
dem Verbrennungsgut auch von der Mantelfläche der Trommel her zugeleitet wird. Damit
wird eine wesentlich intensivere Durchmischung von Verbrennungsgut, Heizmittel und
Verbrennungsluft als bisher erreicht. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Kombination
des auch bisher erfolgten ständigen Wendens des Guts infolge der Trommeldrehung
mit der erfindungsgemäßen wenigstens teilweisen Zuführung der Verbrennungsluft praktisch
überall innerhalb dieses, wobei die so zugeführte Verbrennungsluft an das Gut von
dessen sämtlichen Seiten herantritt. Die erfindungsgemäß erreichte besonders intensive
Mischung zwischen Verbrennungsgut, Heizmittel und Verbrennungsluft erfolgt dabei
genau
zum Zeitpunkt der angestrebten Verbrennung. Da die Zufuhr der Verbrennungsluft praktisch
genau an der Stelle erfolgt, an der sie benötigt wird, und zwar in der dort erforderlichen
Menge, ergibt sich bei intensiverer und vollständigerer Verbrennung (Ausbrennen)
durch die Erfindung ein wesentlich geringerer Luftüberschuß als bisher.
-
Dies hat nicht nur eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades
zur Folge, sondern auch eine Senkung der Rauchgasmenge und damit eine Verminderung
der Umweltbelastung.
-
Außerdem ergibt sich durch die Intensivierung des Verbrennungsablaufes
eine kürzere Trommellänge und damit eine Einsparung an Investitionskosten bei gleichzeitig
verringertem Platzbedarf.
-
Es soll noch besonders hervorgehoben werden, daß die Vorteile des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung zwar in besonderem
Maße bei der Verbrennung von schüttfähigen Gütern zur Geltung kommen. Die Erfindung
ist jedoch grundsätzlich auch bei sämtlichen anderen Anwendungsfällen eines Drehrohrofens,
wie beispielsweise der Trocknung von Gütern, mit Vorteil anwendbar. Sämtliche dieser
Anwendungsfälle werden gleichfalls vom Schutzumfang der Erfindung umfaßt.
-
Es ist zwar bereits bei einem Vibrations-Stufenrost grundsätzlich
bekannt, dem zu verbrennenden Gut die Verbrennungsluft von unterhalb des Guts aus
zuzuführen. Bei dem bekannten Vibrations-Stufenrost erfolgt jedoch lediglich ein
durch die Vibration verstärktes Herabrutschen des Guts während des Verbrennungsvorgangs
von den einzelnen Roststufen auf die jeweils tiefere.
-
Die somit bei dem bekannten Vibrations-Stufenrost erreichbare Durchmischung
von Verbrennungsluft und Verbrennungsgut ist damit keinesfalls so intensiv wie bei
einem erfindungsgemäßen Drehrohrofen, bei welchem das Gut infolge der lrommeldrehung
ständig gewendet wird. Im übrigen besteht bei dem bekannten konstruktiv aufwendigen
Vibrations-Stufenrost grundsätzlich die
Gefahr einer Verstopfung
der unterhalb des Guts angeordneten Luftzutrittsöffnungen, insbesondere bei Verringerung
oder Ausfall des Luftdrucks. Eine derartige Verstopfungsgefahr ist bei dem erfindungsgemäßen
Drehrohrofen ausgeschlossen, da infolge der Drehung der Verbrennungstrommel das
Gut ständig von den einzelnen über den inneren Trommelmantel verteilten Luftzuführeinrichtungen
wieder wegbewegt wird.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung besteht
die Trommel aus mehreren in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Abschnitten, wobei
in Gutdurchtrittsrichtung der jeweils nachfolgende Trommelabschnitt einen größeren
Durchmesser aufweist als der diesem vorangehende Trommelabschnitt, und an den Stoßstellen
der einzelnen Trommelabschnitte ist jeweils ein über den gesamten Trommelumfang
umlaufender Luftringkanal vorgesehen, welcher mit seitlichen Luftaustrittslöchern
versehen ist, durch die die Luft im wesentlichen in Richtung der Drehachse der Trommel
in den Innenraum dieser eintritt. Diese Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich
durch besondere Einfachheit vor allem hinsichtlich der Zuführung der Verbrennungsluft
vom inneren Trommelumfang aus zum Verbrennungsgut aus. Infolge der erfindungsgemäßen
von Trommelabschnitt zu Trommelabschnitt in Gutdurchtrittsrichtung fortschreitenden
Vergrößerung des Trommel durchmessers wird die Rauchgasgeschwindigkeit zum Trommelaustritthin
vermindert. Dadurch wird der normalerweise mitgerissene Staubanteil infolge der
besseren Ausscheidung am Trommelaustritt verringert und die Staubemission gesenkt
bzw. die Belastung der Staubabscheider vermindert, was wiederum eine merkliche Senkung
der Investitions- und Betriebskosten erbringt.
-
Mit Vorteil sind die einzelnen benachbarten Luftringkanäle durch Luftverbindungskanäle
miteinander verbunden, welche längs des Mantels der einzelnen Trommelabschnitte
im wesentlichen in Richtung der Trommelachse verlaufen. Die Luftverbindungskanäle
ermöglichen mit einfachen Mitteln, daß die Zuführung der Verbrennungsluft
zu
sämtlichen Luftringkanälen von einer einzigen Stelle aus erfolgen kann, die sich
zweckmäßigereise im Bereich des Trommeleintritts befindet.
-
Vorteilhafterweise sind die einzelnen Luftringkanäle und/oder Luftverbindungskanäle
zwischen einer äußeren IJmmantelung und einer inneren feuerfesten Ausmauerung der
Trommel angeordnet.
-
Infolge dieser erfindungsgemaßen Anordnung sind die Luftringkanäle
und Luftverbindungskanäle in jeder Hinsicht und insbesondere auch gegen Beschädigungen
infolge mechanischer Einwirkungen oder Temperatureinflüsse aus dem Feuerraum der
Trommel optimal geschützt.
-
Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Erfindungsmerkmal ragt
im Bereich der Stoßstellen der aufeinanderfolgenden Trommelabschnitte die zum Trommelabschnitt
mit dem jeweils kleineren Durchmesser gehörige Ausmauerung derart in den in Gutdurchströmungsrichtung
nachfolgenden Trommelabschnitt hinein, daß die Luftdurchtrittslöcher von den sich
überlappenden und gemeinsam einen Lufteintrittskanal in die Trommel bildenden Ausmauerungen
der beiden Trommelabschnitte beidseitig umgeben sind. Hierdurch wird mit Hilfe von
konstruktiv besonders einfachen Mitteln, nämlich einfach eine gewissen stirnseitigen
Verlängerung der Ausmauerung jedes Trommelabschnitts,eine noch weitergehende Abschirmung
der Luftringkanäle im Bereich von deren Luftaustrittslöchern gegenüber dem Feuerraum
erreicht.
-
Durch den von den sich überlappenden Ausmauerungen der benachbarten
Trommelabschnitte gebildeten Lufteintrittskanal wird der erfindungsgemäß vom inneren
Trommelumfang aus zugeführten Verbrennungsluft die gewünschte Zuführrichtung gegeben.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Einrichtungen
vorgesehen, welche die Luftaustrittslöcher bei Drehung der Trommel zumindest teilweise
im jeweils oberen, vom Gut nicht beaufschlagten Umfangsbereich der Trommel schließen.
-
Dadurch wird erreicht, daß die erfindungsgemäß vom inneren Trommelumfang
aus dem Gut zugeführte Verbrennungsluft, welche vorzugsweise zumindest im wesentlichen
die gesamte benötigte Verbrennungsluft ist, praktisch ausschließlich im Bereich
des Verbrennungsguts in den Verbrennungsraum gelangt. Tfierdurch werden die Vorteile
der Erfindung hinsichtlich der Verbesserung des Verbrennungsvorgangs und des thermischen
Wirkungsgrades noch weiter verbessert und die Betriebskosten gesenkt.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen erfindungsgemäßen
Drehrohrofen im teilweise geschnittenen Aufril3 und Fig. 2 im vergrößerten Detail
eine Querschnittsdarstellung der Anordnung eines Luftringkanals nebst Luftverbindungskanälen
innerhalb des Trommelmantels.
-
Der erfindungsgemäße Drehrohrofen weist eine liegende drehbare Verbrennungstrommel
1 mit einer in Gutdurchtrittsrichtung (Pfeil 2) um einen Winkels gegen die Horizontale
nach unten geneigten Drehachse 34 um welche die Trommel 1 während des Verbrennungsvorgangs
mit einer Drehzahl n gedreht wird. Hierzu ist die Trommel 1 auf Drehlagern 4 aufgelagert
und wird mittels eins Zahnkranzantriebs 5 in Rotation versetzt.
-
Das Verbrennungsgut 6, beispielsweise zu verbrennende Abfälle, wird,
wie durch Pfeil 7 angedeutet, am höhergelegenen Trommelende aufgegeben und während
des Durchtritts durch die Trommel 1 in Richtung des Pfeils 2 unter Zufuhr von Heizmitteln
und Verbrennungsluft verbrannt. Am tiefergelegenen Trommelende treten die Verbrennungsprodukte,
nämlich die Asche und körnigen Stäube 8 sowie das Rauchgas 9, wie durch die entsprechend
bezifferten geschwungenen Pfeile angedeutet, aus der Trommel 1
aus.
Die im Gleich- oder Gegenstrom zum Verbrennungsgut 6 erfolgende Zufuhr der Heizmedien
in flüssiger, fester (Stäube) oder gasförmiger Form ist der besseren Ubersichtlichkeit
halber in der Zeichnung nicht dargestellt, zumal sie auch nicht den eigentlichen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Der Transport des Verbrennungsguts
6 durch die Trommel 1 hindurch erfolgt infolge der Trommeldrehung und der vorhandenen
Neigung der Trommelachse 3 auf bekannte Weise.
-
Die Verbrennungsluft wird, wie durch Pfeile 10 angedeutet, dem Verbrennungsgut
6 während dessen im wesentlichen gesamten Durchtrittsweges durch die Trommel 1 von
der inneren Trommelumfangsfläche aus zugeführt. Hierzu sind entsprechende Zuführeinrichtungen
vorgesehen, welche über den gesamten Trommelumfang und im wesentlichen die gesamte
Trommellänge verteilt angeordnet sind und nachfolgend näher beschrieben werden.
-
Erfindungsgemäß ist die Trommel 1 aus mehreren in axialer Richtung
aufeinanderfolgenden Abschnitten 1a, 1b, Ic, Id zusammengesetzt, wobei in Gutdurchtrittsrichtung
2 der jeweils nachfolgende Trommelabschnitt Ib, 1c, 1d einen größeren Durchmesser
aufweist als der diesen vorangehende Trommelabschnitt 1a, Ib, 1c. An den Stoßstellen
der einzelnen Trommelabschnitte 1a, Ib, 1c, 1d ist jeweils ein über den gesamten
Trommelumfang umlaufender Luftringkanal 11 vorgesehen, welcher mit seitlichen Luftaustrittslöchern
12 versehen ist, die aus Fig. 2 deutlicher erkennbar sind. Durch die Luftaustrittslöcher
12 tritt die Verbrennungsluft im wesentlichen in Richtung der Drehachse 3 der Trommel
1 in den Innenraum dieser ein.
-
Die einzelnen benachbarten Iiuftringkanäle 11 sind durch Luftverbindungskanäle
13 miteinander verbunden, welche längs des Mantels der einzelnen Trommelabschnitte
la, Ib, lc im wesentlichen in Richtung der Trommelachse 3 verlaufen. Die einzelnen
Luftringkanäle 11 und Luftverbindungskanäle 13 sind zwischen einer äußeren metallischen
Ummantelung 14, 15 der Trommel 1
angeordnet. Dabei sind die Kanäle
11 und 13 zweckmäßigerweise auch gegen die Ausmauerung 15 durch eine metallische
Wandung 16 abgeschirmt.
-
Die Verbrennungsluft wird im Bereich des höhergelegenen Trommelendes
durch in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen in die Luftverbindungskanäle
13 eingeführt und strömt durch diese längs der gesamten Trommellänge zu den einzelnen
Luftringkanälen 11, von welchen aus sie in den Verbrennungsraum gemäß Pfeilen 10
eintritt.
-
Im Bereich der Stoßstellen der aufeinanderfolgenden Trommelabschnitte,
beispielsweise la und Ib, ragt die zum Trommelabschnitt 1a mit dem jeweils kleineren
Durchmesser zugehörige Ausmauerung 15 derart in den in Gutdurchströmungsrichtung
2 nachfolgenden Trommelabschnitt ib hinein, daß die Luft durchtrittslöcher 12 von
den sich überlappenden Ausmauerungen 15 der beiden Trommelabschnitte 1a und ib beidseitig
umgeben sind.
-
Dies ist aus Fig. 2 besonders deutlich ersichtlich, aus welcher auch
hervorgeht, daß die sich überlappenden Ausmauerungen 15 gemeinsam einen Lufteintrittskanal
17 in den Trommelinnenraum bilden.
-
Schließlich können noch Einrichtungen vorgesehen sein, durch welche
die Luftaustrittslöcher 12 bei Drehung der Trommel 1 zumindest teilweise im jeweils
oberen, vom Gut 6 nicht beaufschlagten Umfangsbereich der Trommel 1 schließen. Diese
Einrichtungen sind jedoch der besseren Sbersichtlichkeit halber in der Zeichnung
nicht dargestellt.
-
Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Drehrohrofens wird das
Verbrennungsgut 6 infolge der Trommeldrehung ständig gewendet. Die gemäß den Pfeilen
10 dem Verbrennungsgut 6 jeweils direkt zugeführte Verbrennungsluft gelangt somit
praktisch allseitig an die einzelnen Partikel des Verbrennungsguts 6, wodurch sich
eine besonders intensive Verbrennung mit den weiter oben im einzelnen ausgeführten
beträchtlichen Vorteilen ergibt.
L e e r s e i t e