DE2720440A1

DE2720440A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von muell durch pyrolyse und verbrennung

Info

Publication number: DE2720440A1
Application number: DE19772720440
Authority: DE
Inventors: Louis Rousseau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1977-11-24
Also published as: ES458563A1; FR2350550B1; FR2350550A1

Description

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Louis ROUSSEAU

in Fontaines sur Saone

FRANKREICH

"Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Müll durch Pyrolyse und Verbrennung"

PRIORITÄT: 7. Mai 1977

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Müll und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche einen Ofen aufweist, der aus einem zentralen Behälter und einem diesen umgebenden zweiten Behälter besteht, die so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein ringförmiger Raum bleibt, wobei der zentrale Behälter oben einen Beschickungstrichter aufweist und unten einen Rost besitzt, der in den Müll vorspringt.

Die Müllverbrennung erfolgt im allgemeinen in statischen oder dynamischen öfen, welche einen Raum aufweisen, der von einer Feuerungsplatte oder ein oder mehreren Rosten,

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auf welchen der Müll verbrannt wird, von Wänden und von einem Gewölbe umgeben ist, die so ausgeführt sind, daß Verbrennungsgase auf den Müll geführt werden können. Der grundlegende Unterschied zwischen einem statischen und einem dynamischen Ofen liegt in der Tatsache, daß bei einem statischen Ofen die brennende Schicht weder zur Verbesserung der Verbrennung umgewälzt noch versetzt wird, so daß nach beendeter Verbrennung die brennende Schicht nicht in einen Ascheaufnahmebehälter geführt werden kann. Dynamische öfen besitzen entweder einen Wanderrost oder eine umlaufende Trommel. Bei solchen statischen oder dynamischen öfen ist es unbedingt nötig, den Müll häufig und in kleinen Mengen einzuführen, damit das Feuer nicht erstickt. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen und auch deshalb, weil der neu eingeführte Müll unmittelbar mit den Verbrennungsgasen vor der Entwässerung des feuchten Mülls in Berührung kommen, werden die Teile des Mülls mit hohem Verbrennungswert, wie z.B. Papier, Pappe und Kunststoffe, rasch zerstört, wodurch lediglich die Gase vermehrt werden, die unmittelbar zum Kamin strömen. Bei der nachfolgenden Verbrennung wird die Müllschicht durch einen heißen und verbrannten Gasstrom durchdrungen, was eine thermische Umwandlung zur Folge hat, die mit einer Erhöhung der Temperatur der Müllmasse verbunden ist, wobei eine hinsichtlich der Menge als auch hinsichtlich der Zusammensetzung stark unterschiedliche Gasmenge abdestilliert Zunächst entsteht freies Wasser, das bei seiner Verdampfung Wärme absorbiert und dabei das Gas abkühlt. Der entstehende Dampf wird dabei zwangsläufig auf die Temperatur des Gases gebracht, eine Tatsache, die völlig sinnlos ist. Dann findet eine Destillation von organischen, zellulosischen und hochmolekularen Produkten mit langer Verbrennungszeit (Gummi) statt, deren Oxydation durch den Brennstoff schwierig dosierbar ist. Dies führt zu unverbrannten Bestandteilen im Rauch,

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wodurch sehr aufwendige Einrichtungen zur Nachverbrennung nötig werden. Um sicher zu sein, daß der Brennstoff ausreicht, wird er im Überschuß in den Ofen eingeführt.

Die Nachteile einer solchen Arbeitsweise sind dreifacher Art:

a) Der Luftüberschuß verbraucht Wärme,um die Temperatur des Gases zu erreichen.

b) Da die Luft mit einem gewissen Druck in die Müllmasse eingeführt wird, wird wegen der Durchgangsgeschwindigkeit der Luft durch die brennende Schicht Asche in das Gas aufgenommen.

c) Der Luftüberschuß erfordert Energie für die Einführung und seine Abführung und macht einen aufwendigeren Ofen nötig.

Es gibt auch noch andere Ausführungsformen, wo der Müll dadurch behandelt wird, daß er in einen Schacht eingeführt wird, von wo aus er aufgrund der Schwerkraft in eine Verbrennungskammer gelangt, die durch eine Nachverbrennungskammer verlängert ist, in welcher eine zusätzliche Erhitzung vorgesehen ist und welche eine öffnung für die Abführung der Rückstände aufweist. Aber auch bei dieser Ausführungsform wird ein Gasfluß direkt auf den frischen Müll gerichtet, wobei die oben beschriebenen Nachteile auftreten und häufig eine Verflüssigung der Rückstände bei hoher Temperatur stattfindet.

Die Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden durch die Erfindung beseitigt.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet die thermische Konditionierung des Mülls in aufeinanderfolgenden Stufen aber in einem einzigen Vorgang, wobei ein allmählicher Anstieg der Temperatur der Müllmasse erhalten wird, so daß alle Temperaturstufen durchlaufen werden, ohne daß eine Verbrennung der Pyrolysegase stattfindet und ohne daß die Gasströme eine vorzeitige Zündung gewisser Abfallbestandteile, wie z.B. Papier, Pappe und Kunststoffe, hervorrufen. Die Bildung von Gasen gemäß der Erfindung erfolgt konstant, da die Abfallmasse, die eine thermische Konditionierung durchläuft , solcher Art ist, daß eine Homogen!sation der Bestandteile stattfindet und daß die gebildeten Gase in einem nahezu konstanten Volumen aus der Reaktionskammer entweichen.

Die Erfindung gestattet weiterhin den Abzug von Wasserdampf, der aus der Entwässerung des Abfalls in der Reaktionskammer stammt, und zwar durch eine andere öffnung als diejenige, durch welche die Pyrolysegase abgeführt werden, damit deren Wärmegehalt nicht durch die Anwesenheit von Wasser gesenkt wird. Dieser Wasserdampf, der Alkohole und Teerbestandteile enthält, erhält eine thermische Behandlung, bevor er in die Atmosphäre entlassen wird. Um dies zu erreichen, wird er nach einer Aufheizung in eine Nachverbrennungskammer für Gase eingeführt, wo eine Crackung mit Hilfe eines sehr heißen Gasstroms unterworfen wird, der seinerseits durch die Verbrennung von Pyrolysegasen erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufnahme größerer Mengen Staub in den Gasfluß, wie dies bei bekannten Anlagen der Fall ist, durch die Tatsache verhindert, daß die Abfälle nicht umgewälzt werden und sie auch nicht von überschüssiger Verbrennungsluft durchquert werden, welche Staub aufnimmt.

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Was die Erfindung auszeichnet, ist, daß sie alle gesetzlichen Auflagen erfüllt, und zwar aufgrund der Vorteile, die sich aus einer solchen Anordnung von zwei Behältern ergibt, daß zwischen diesen ein ringförmiger Raum entsteht.

Die Erfindung schafft eine Anlage für eine vollständige statische Verbrennung, wobei die Anordnung der verschiedenen Organe mit Sicherheit und Einfachheit die Bevorratung, die thermische Konditionierung, die vollständige Verbrennung des Mülls in geeigneter Zusammensetzung und die Abführung der Schlacke ermöglicht.

Vorteilhafterweise sind die Zonen für die Bevorratung und für die Pyrolyse unterhalb eines Beschickungstrichters innerhalb einer Reaktionskammer angeordnet, aus welcher die Schlacke zu einem Aschebehälter geführt werden kann. Im unteren Teil des eben erwähnten Behälters werden die Pyrolysegase gesammelt und durch einen Rost geführt, der in den Müll hineinragt, um seine Fläche zu erhöhen. Nachdem die Gase aufgrund einer Saugwirkung, die in der Anlage herrscht, nach unten gezogen worden sind, werden sie zur äußeren Fläche eines konischen Bodens des Behälters geführt, um dort verbrannt zu werden.

Die durch diese Verbrennung erhaltenen heißen Gase werden um den Reaktionsbehälter herumgeführt, wo ein Wärmeübergang durch die Wandung des erwähnten Behälters stattfindet, wodurch allmählich die Temperatur des bevorrateten Mülls steigt, was eine Destillation oder Pyrolyse zur Folge hat.

Ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung ist, daß die Wandungen der Reaktionskammer vor thermischen Einflüssen der heißen Gase mit Hilfe von frischem Müll während der Be-

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handlung geschützt werden.

Gemäß der Erfindung wird der durch die Anordnung der beiden Behälter gewonnene ringförmige Raum zur Beruhigung der Gase verwendet, um eine teilweise Entstaubung durch Sedimentation zu ermöglichen.

Die Abführung von Schlacke aus dem unteren Teil des Behälters erfolgt periodisch durch Anheben des Rostes.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine geschnittene Aufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Linie a-a von Fig. 1; und

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Verbrennungszone und der Schlackeabführungszone der Vorrichtung von Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Müllverbrennungsanlage besteht im wesentlichen aus einem zentralen Behälter 1, welcher Reaktionsbehälter genannt wird, und aus einem zweiten Behälter 2, der den ersten unter Bildung eines ringförmigen Raums umgibt. Der zentrale Behälter weist oben einen Beschichtungstrichter 3 auf. Im unteren Teil des zentralen Behälters 1, der in Form eines Konusses 7 ausgebildet ist, befindet sich ein vertikaler Rost 4, der die Abführung von Gasen und die Rückhaltung von Schlacke ermöglicht. Durch diesen Rost treten die Gase aus und werden in eine Kammer eingeführt, von wo aus sie durch einen ringförmigen Durchlaß 8 in eine Verbrennungskammer 10 gelangen. Die in der

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Kammer 10 und in einer benachbarten Kammer 10a gebildeten Verbrennungsgase werden dann durch eine Leitung 12 zu einem Gas/Gas- und/oder Gas/Wasser-Wärmeaustauscher 13 geführt.

Der zentrale Behälter 1 wird über den Beschickungstrichter mit Müll gefüllt, der durch den Rost 4 zurückgehalten wird. Zwei Brenner 5 und 5a werden gezündet. Langsam steigt die Temperatur in den Kammern 10 und 10a, wobei sich deren Wandungen 41 und 42 allmählich erhitzen und wobei die Temperatur des im zentralen Behälter 1 bevorrateten Mülls, und zwar insbesondere des nahe an den erwähnten Wandungen liegenden Mülls, steigt. Zunächst verdampft das im Müll enthaltene Wasser, worauf dann Stoffe aus dem Müll herausdestillieren. Der Wasserdampf und die destillierenden Gase werden aus dem zentralen Behälter 1 durch Leitungen 11 und 11a und durch den-Rost 4 abgeführt. Die durch die Leitungen 11 und 11a abgeführten Gase, die mit 49 bezeichnet sind, bestehen hauptsächlich aus Wasserdampf und mageren Gasen. Sie werden im Teil 13a des Wärmeaustauschers 13 erhitzt, bevor sie in den Kammern 10 und 10a verbrannt werden. Die durch den Rost 4 abgeführten Gase, die hier mit 48 bezeichnet sind, werden durch Luft, welche durch öffnungen 14 und eine Leitung 14a geliefert wird, oxydiert, durch den ringförmigen Durchlaß in die Kammer 10 eingeleitet und schließlich durch die Flammen von Brennern 5 und 5a in Gegenwart von Sekundärluft, die durch öffnungen 15 eingeleitet und von einem Ventilator 20 geliefert wird, verbrannt. Wenn das Volumen und der Verbrennungswert der über den Rost 4 abgezogenen Gase ausreichen und wenn die Temperatur der Kammer 10a mindestens 9OO°C erreicht hat, werden die Brenner 5 und 5a abgeschaltet, worauf eine Selbstverbrennung des Mülls stattfindet. Aus der Nähe des Rostes 4 kann ein Teil der Gase durch eine Leitung 40 abgezogen und als Brenngas, das hier mit 50 bezeichnet ist, in einem Ver-

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brennungsmotor ausgenutzt werden.

Die Erhitzung des Abfalls im Behälter 1 in Abwesenheit von Sauerstoff erzeugt Kohlerückstände. Um diese Rückstände vollständig zu verbrennen, kann Verbrennungsluft über eine Leitung 16 durch Öffnungen 1 4 eingeführt werden. Diese Leitung 16 ist innerhalb des zentralen Behälters 1 und des Konusses 7 angeordnet und wird durch den Ventilator 2O über einen Teil 13b des Wärmeaustauschers 13, eine Leitung 17, ein Ventil 19 und einen Ringkanal 18 zugeführt. Die gesamte Verbrennungsanlage wird durch einen Rauchexhauster 25 auf Unterdruck gehalten. Der zu verbrennende Müll, der durch den Beschickungstrichter 3 eingeführt worden ist, sinkt aufgrund der Schwerkraft entsprechend seiner Behandlung nach unten. Die Abführung des verbrannten Mülls aus dem Konus 7 erfolgt durch eine Öffnung 4a, die periodisch durch Anheben des Rostes 4 (Fig. 3) gebildet wird. Der Rost wird vorteilhafterweise mit Hilfe einer Hydraulik 26 angehoben. Die Schlacke wird nach der Abführung aus dem Konus auf einem Tisch 27 dem Einfluß der Gase 48 ausgesetzt, welche in der Kammer 6 zirkulieren, um die Verbrennung zu Ende zu bringen. Dann fällt sie in einen Aschebehälter, wo sie mit Wasser 47 abgekühlt und dann durch einen Förderer 46 aus dem System befördert wird. Die durch den Ventilator 20 gelieferte Verbrennungsluft wird teilweise direkt durch eine Leitung 30 zur Leitung 14a geführt, um das System zu kühlen, welches für das Anheben des Rostes 4 sorgt. Die Luftmenge wird dabei durch ein Ventil 28 geregelt. Ein anderer Teil der durch den Ventilator gelieferten Luft 20 wird durch indirekten Kontakt mit den Rauchgasen im Teil 13b des Wärmeaustauschers 13 vorerhitzt, um den Mutzeffekt der Anlage zu erhöhen, bevor sie durch die Öffnungen 14 und 15 unter Regelung durch das Ventil 19 bzw. ein Ventil 31 in

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den Ofen eingeführt wird. Die Brenner 5 und 5a, die tangential angeordnet sind, werden nötigenfalls verwendet, um die Verbrennung der Gase sicherzustellen. Die Leitung 11, die oben am zentralen Behälter 1 angeordnet ist, dient auch für die Sicherheit der Anlage. Sie ist direkt mit einem Kamin verbunden. Bei normaler Wirkungsweise der Anlage ist die Leitung durch ein Sicherheitsventil 35 unterbrochen, das sich bei überdruck im Behälter 1 automatisch öffnet. Ein solcher überdruck kann durch einen Gasausbruch hervorgerufen werden. Der ringförmige Raum 10a zwischen den Behältern 1 und 2 kann Wasserrohre 39 enthalten, durch welche Energie gewonnen werden kann.

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Le e rs e ι te

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

( 1 J Müllverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zentralen Behälter (1) und einen diesen umgebenden Behälter (2) aufweist, die zwischen sich einen ringförmigen Raum (10, 1Oa) definieren, wobei der ersten Behälter oben einen Beschickungstrichter (3) und unten einen in den Behälter ragenden Rost (4) besitzt; daß am zentralen Behälter (1) oben eine Abzugsstelle für Gase (49) und unten eine·Abzugsstelle für Gase (48) vorgesehen sind, durch welche durch endotherme Pyrolyse des Mülls im zentralen Behälter (1) gebildete Gase abgezogen werden; daß Leitungen (11, 11a bzw. 8) für die Einführung der abgezogenen Gase (49, 48) in den ringförmigen Raum (10) vorhanden sind; und daß Einrichtungen (20, 17, 15) für die Einführung von Verbrennungsluft in den ringförmigen Raum (10) angebracht sind.
2. Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des zentralen Behälters (1), der die Form eines umgekehrten und nach unten offenen Konusses (7) aufweist, mit einem beweglichen Rost (4) aus feuerfestem Material versehen ist, der im zentralen Teil, welcher in den Müll vorspringt, eine zylindrische Form aufweist und zwecks Erleichterung der Abwärtsbewegung des Mülls oben konisch ausgebildet ist und im unteren Teil eine doppelte konische Form aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Abführungsleitung (11) für Entwässerungsgase, die am oberen Teil des zentralen Behälters (1) angeordnet ist, mit einem Sicherheitsventil (35) ausgerüstet ist, durch welches die Leitung (11) im Falle eines Überdrucks mit dem Kamin verbunden wird, und außerdem über einen Wärmeaustauscher (13a) und eine Leitung (11a) mit dem ringförmigen Raum (10) verbunden ist, wo die abgezogenen Gase verbrannt werden, wobei im Wärmeaustauscher (13a) eine Erhitzung durch Abgas erfolgt, um eine Kondensation von Teer zu vermeiden.
4. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (14a) vorgesehen ist, welche einen Teil der Verbrennungsluft in die Mitte des Rostes (4) führt, um eine Anfangsoxydation der Pyrolysegase und eine Abkühlung des Hubmechanismus für den vertikalen Rost (4) herbeizuführen.
5. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (40) vorgesehen ist, das bis zum oberen Teil des Innenraums des Rostes (4) ragt, um einen Teil der Pyrolysegase abzuziehen, welche zum Antrieb eines Verbrennungsmotors verwendet werden können.
6. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner (5) tangential in der Wandung des zweiten Behälters (2) angeordnet sind, durch welche die aus dem zentralen Behälter (1) austretenden und in die Kammer (10) eintretenden Pyrolysegase verbrannt werden, wobei die Anordnung der Brenner (5) für einen Umlauf der Gase sorgt, um ihre Verweilzeit zu verlängern. 709847/0926

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7. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter der Wand (41) des Konusses (7) angeordnete Kammer (6) in ihrem unteren Teil einen Tisch (27) aufweist, auf welchem die Verbrennung der Schlacke nach der Abführung aus dem Behälter (1) durch Anheben des Rostes (4) stattfindet.
8. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen (16) längs der Innenwandung des zentralen Behälters (1) und des Konusses (7) angeordnet sind, die unten Öffnungen (14) aufweisen, wodurch Verbrennungsluft, die vorher durch einen Wärmeaustauscher (13b) erhitzt worden ist, eingeführt werden kann, um die Zündung des Ofens und die Verbrennung der Schlacke zu erleichtern.
9. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Behälter (1) mit seinem unten offnene Konus (7) auf vertikalen Wandungen der Kammer (6), die unterhalb des Behälters (1) angeordnet ist, ruht, wobei diese Wandungen Öffnungen (8) aufweisen, durch welche vom Behälter (1) kommende Gase in die Verbrennungskammer (10) geführt werden können.
10. Müllverbrennungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (1 und 2) einen kreisförmigen, polygonalen oder ähnlichen geometrischen Querschnitt aufweisen.

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