DE2735130A1

DE2735130A1 - Schachtofen fuer die pyrolyse von pelletiertem abfall

Info

Publication number: DE2735130A1
Application number: DE19772735130
Authority: DE
Inventors: Edward Paul Eardley; Thomas Gilbert Halvorson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1978-02-09
Also published as: BR7705134A; DE2735130B2; ZA774157B; PH14961A; JPS5320676A; NL7708661A; GB1585840A; MY8200070A; IT1080093B; US4077338A; CA1081458A; ES461341A1; FR2360828A1; JPS589881B2; MX146614A; DE2735130C3; HK38081A; FR2360828B1; AU2723477A

Description

PATENTANWALT DIPL.-LNG. GERHARD SCHWAN

BÜRO: (000 MÜNCHEN M ■ ELFtNSTRASSE 32

L-1O915-G

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall

Die Erfindung befaSt sich allgemein mit einer Vorrichtung zum Beseitigen von festen Abfallstoffen, insbesondere Müll, und zum Wiedergewinnen von darin enthaltenen Nutzwerten; sie betrifft insbesondere einen aufrecht stehenden Schachtofen oder Konverter für die Pyrolyse von Abfall.

In dem Bemühen, die ökologischen Probleme auszuräumen, die durch bekannte Verfahren zur Beseitigung von festem Abfall verursacht werden, sowie dem Bestreben, die in dem Abfall enthaltenen naturlichen Nutzwert· w*it*stg*hend zurückzugewinnen, wurde das sogenannte Anderson-Verfahren (US-PS 3 729 298) entwickelt. Bei diesem bekannten Verfahren werden Abfallstoffe in den oberen Teil und Sauerstoff in den unteren Teil eines aufrecht stehenden Schachtofens eingeführt. Der Ofen (oder Konverter) läßt sich durch drei Funktionszonen charakterisieren, nämlich eine Trockenzone im oberen Teil, eine thermische Zerlegungs- oder Pyrolysezone

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FERNSPRECHER: 0»ll/i011039 ■ KABEL: tLECTR.ICPATF.NT MÜNCHEN

im mittleren Teil und eine Verbrennungs- und Schmelzzone (odar Herd) im unteren Teil. Es versteht sich, daß diese Funktionszonen nicht eindeutig voneinander unterschieden sind. Das heißt, diese Zonen sind nicht durch eine scharfe Trennungslinie voneinander getrennt; sie können sich während des Betriebes etwas verlagern. Während die Abfallstoffe in dem Ofen nach unten gelangen, werden sie zunächst mittels des im Ofen hochsteigenden Heißgases getrocknet und dann pyrolysiert. Die Pyrolyse stellt einen Prozeß dar, bei dem in den Abfallstoffen enthaltenes organisches Material unter Sauerstoffmangel zerlegt und thermisch gespalten wird, wobei CO, H₂ und ein Verkohlungsrückstand gebildet werden. Während sich die Abfallstoffe durch die Pyrolysezone hindurch nach unten bewegen, werden sie zum Teil in hochsteigende flüchtige Stoffe und zum Teil in Verkohlungsrückstände umgewandelt, die nach unten in den Herd gelangen. Dort erfolgt eine Verbrennung mit Sauerstoff. Es werden Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und die Wärme erzeugt, die erforderlich ist, um die in den Abfallstoffen enthaltenen anorganischen Feststoffe, beispielsweise Glas und Metall, zu schmelzen. Die erhalten· schmelzflüssige "Schlacke" wird aus dem Herd kontinuierlich abgestochen und in einem Wasserbehälter abgeschreckt. Ein Gasgemisch, das auf Trockenbasis mindestens 5υ % OO und H₂ enthält, verläßt den oberen Teil des Ofens. Im Anschluß an eine Reinigung kann das Gas als Brenngas mit mittlerem Heizwert oder als Ausgangsstoff für chemische Syntheseprozesse verwendet werden. Eine zur Durch-

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führung des Anderson-Verfahrens geeignete Vorrichtung ist aus der US-PS 3 801 082 bekannt.

Es wurde gefunden, daß es für eine wirkungsvolle und kontinuierliche Verarbeitung von geshreddetem Abfall in einem Schachtofen notwerdig ist, aus dem Abfall Pellets zu bilden, bevor dieser in den Ofen eingebracht wird, um zu vermeiden, daß der geshreddete Abfall sich so stark verdichtet, daß der Gasstrom durch den Ofen hindurch übermaßig eingeschränkt wird. Die speziellen Eigenschaften der Abfallpellets, die für einen reibungslosen Langzeitbetrieb notwendig sind, sind in der älteren Patentanmeldung P 26 19 3O2.2 angegeben. Zweckentsprechende Pellets haben danach:

(1) eine Dichte, die größer als der durch die Gleichung

^{D =} (1OO - 0,8A)
bestimmte Wert ist, wobei

D = Dichte der Pellets (g/cm³)

A = Prozentsatz der anorganischen Stoffe in dem Abfallpellet,
und

(2) ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, das größer als der durch die Gleichung

R - 7 χ 1O~³ (G/H)⁰'⁶²⁵

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bestimmte Wert ist, wobei

R = Verhältnis der Oberfläche zum Volumen der Pellets (m²/m³),

H * Höhe des Abfallbettes im Ofen (m)

G = Eingabemenge der Abfallstoffe (kg/Tag/m der Ofenquerschnittsfläche).

Es wurde gefunden, daß beim Betrieb von Schachtofen der in der US-PS 3 801 082 beschriebenen Art mit pelletiertem Abfall es leicht zu periodischen Störungen oder jenseits der normalen Grenzwerte liegenden Fluktuationen hinsichtlich der Betriebskennwerte des Ofens kommt. Diese Störungen dürften darauf zurückzuführen sein, daß das Abfallbett über dem Herd periodisch zusammenfällt und keine ausreichende Mischung und Verteilung des Gases im Ofen erfolgt.

Um den vorstehend genannten Problemenzu begegnen, entschloß man sich, das Bett aus Abfallpellets in dem Schachtofen abzustützen. Eine solche Abstützung muß jedoch der hohen Temperatur im Herd (im Bereich von 165O°C),den hochgradig oxydierenden Bedingungen im unteren Teil des Ofens sowie der schwankenden Abfallzusammensetzung standhalten können, die zur Erzeugung von variierenden Produkten führt. Die Abstützung befindet sich daher in einer aggressiven, korrodierenden Umgebung.

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Es ist bekannt, Bettabstützungen in Kohlevergasungsöfen und in Gaskupolöfen zu verwenden.

So beschreibt die US-PS 3 253 906 den Einsatz von wassergekühlten Rosten in einem Kohlevergasungsofen, bei dem ein
Bett aus grobstückiger bituminöser Kohle auf einem Rost aus hohlen Stahlrohren abgestützt ist, die quer über den Ofen
verlaufen und durch die ein Kühlmedium hindurchgeleitet
wird. Die Verbrennung der Kohle findet über dem Rost statt. Die Feststoffe verbleiben auf der Oberseite des Rostes; nur die schmelzflüssigen Produkte läßt man durch den Rost hindurchfließen .

Die Verwendung eines Abstützgitters aus waagrechten hohlen Stahlstangen, die mit einem feuerfesten Werkstoff überzogen sind, ist auch bei einem Kupolsauerstoffof·η bekannt
(US-PS 3 802 678). Auf diesen Stangen befindet sich ein
Bett aus feuerfesten Kugeln, auf denen die Charge des Ofens ruht. Die Kugeln lassen Gas durchtreten und sorgen für eine ausreichende Wegstrecke und Kontaktdauer, um die nach unten wandernde Metallcharge zu schmelzen und zu überhitzen, so
daß Metalltröpfchen durch das Stützgitter hindurchfallen und sich in einem Bad im unteren Teil des Schachtofens sammeln.

Die vorstehend genannten bekannten Abstützungen verhindern
den Durchtritt von festen Objekten und lassen nur das schmelzflüssige Metall durch die Abstützung hindurch in den Herd ge-

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langen. Derartige Rostkonstruktionen sind zur Verwendung bei Schachtöfen für die Pyrolyse von Abfallpellet· ungeeignet, weil es bei diesen Öfen notwendig ist, daß die in der Pyrolysezone aus den Abfallpellets gebildeten Verkohlungsproduktklumpen durch den Rost hindurch in den Herd gelangen, wo das Verkohlungsprodukt verbrannt wird, um die zum Fluidisieren der anorganischen Stoffe erforderliche Warme zu erzeugen sowie um für eine ausreichende Warme zu sorgen, um die im Abfall enthaltenen organischen Stoffe zu pyrolysieren. Gleichzeitig soll verhindert werden, daß Pellets aus nichtpyrolysiertem Abfall in den Herd fallen, weil dies das Arbeiten des Ofens stören würde.

Der Erfindung liect die Aufgabe zugrunde, einen Schachtofen für die Beseitigung von Abfall, insbesondere Müll, und die Erzeugung von nutzbarem Brenngas zu schaffen, der mit einer Abstützung versehen ist, die ein darauf liegendes Bett aus Abfallpellets tragen kann, die es jedoch in der Pyrolysezone gebildeten festen Klumpen aus Verkohlungsprodukten gestattet, durch die Abstützung hindurch in die Verbrennungszone im unteren Teil des Herdes zu gelangen. Es soll ein Schachtofen für die Abfallpyrolyse erhalten werden, der mit einer Abstützung versehen ist, die den aggressiven Hochtemperaturbedingungen im Herd des Ofens widerstehen kann.

Ausgehend von einem aufrecht stehenden Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall mit einer Trockenzone im

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ooeren Teil, einer Pyrolysezone im mittleren Teil und einem Verbrennungs- und Schmelzherd im unteren Teil des Ofens sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Sauerstoff zum Herd wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Abfallbettabstützung, die im unteren Teil des Herdes über der Höhe der Sauerstoffzuführeinrichtung angeordnet ist und mindestens drei gekühlte, feuerfeste Stützen aufweist, die sich von der Herdwand radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken und mit Seitenwandflachen versehen sind, wobei die Abstützung mehrere periphere Räume begrenzt, die durch die Abstützung hindurchreichen und von denen jeder mindestens teilweise durch die Seitenwandflachen von benachbarten Stützen und durch die Innenfläche des Herdes gebildet ist.

Vorzugsweise ist der Durchmesser des größten einbeschriebener Kreises, der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume paßt, kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand. Der Durchmesser von anderen derartigen einbeschriebenen Kreisen nimmt nach unten hin ab.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enden die Stutzen kurz vor der Achse, um auf diese Weise einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum zu bilden. Die Cuerschnittsflache des Mittelraums (in der waagrechten Ebene am oberen Ende der Abstützung) ist Vorzugs-

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weise kleiner als IO % der Gesamtquerschnittsfläche des Herdes in dieser Eoene. Entsprechend einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Schachtofen mit einer Abstützung ausgestattet, deren Stützen an ihren axialen Enden mit einem gekühlten, feuerfesten, ringförmigen Bauteil fest verbunden sind, dessen Achse parallel zur Achse des Herdes verläuft. Die der Achse des ringförmigen Bauteils zugewendete Oberfläche dieses Bauteils ist vorzugsweise kegelstumpfförmig und konvergiert nach unten.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch den Herdteil eines Schachtofens mit einer Abfallbettabstützung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, der einen Querschnitt des Herdes an der Oberseite der Bettabstützung darstellt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Bettabstützung nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 einen waagrechten Querschnitt an der Oberseite

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einer Bettabstützung, der die Verwendung von acht Stützen von unterschiedlicher Größe erkennen läßt,

Fig. 5 eine Einzelansicht einer Stütze entlang der

Mittellinie 5-5 einer der langen Stützen nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt eines aufrecht stehenden

Herdes, der mit vier Bettstützen versehen ist, die nach unten schrägverlaufende Seitenwände haben,

Fig. 7 einen Längsschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt einer abgewandelten Ausführungsform einer an der Wand befestigten Stütze, deren axiale Stirnfläche in Richtung auf die Mitte des Herdes abgeschrägt ist, und

Fig. 9 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform der Bettabstützung, bei der ein ringförmiges inneres Bauteil vorgesehen ist.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungs-

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form, bei der ein konischer Herd 1 mit vier gleich großen, symmetrisch verteilten, an der Wand befestigten Stützen 7 versehen ist, die zusammen die Bettabstützung bilden. Der Herd 1 des Ofens ist mit dem unteren Ende eines zylindrischen Schachts 2 verbunden. Der Herd 1 weist einen konischen Stahlmantel 3 auf, der mit feuerfestem Werkstoff 4 ausgekleidet ist. Der Herd 1 ist durch die mit den vier Stützen 7 versehene Abstützung in eine obere Zone 5 und eine untere Zone 6 unterteilt. Jede Stütze 7 reicht von der Wand des Herdes, an der sie angebracht ist, radial nach innen und ist mit einer waagrechten Oberseite 8 sowie mit einer linken und einer rechten Seitenfläche 9 bzw. 1O versehen. Die Seitenflächen 9,10 verlaufen lotrecht nach unten und sind parallel zueinander. Jede Stütze 7 ist mit einer Fläche 11 versehen, die der gemeinsamen Achse 19 des Herdes und der Abstützung zugewendet ist. Die Fläche 11 verläuft eine kurze Strecke lotrecht nach unten und ist dann in Richtung auf die Herdwand 14 geneigt, so daß eine Schrägfläche 12 entsteht. Infolge der Neigung der Flächen 12 wird der von den Stützen 7 gebildete Mittelraum 13 bezüglich seines waagrechten Querschnittes nach unten größer. Das heißt, wenn in der Mitte des von den vier Stützen begrenzten Raums entsprechend Fig. 2 ein Kreis A jeweils in einer waagrechten Ebene einbeschrieben wird, bleiben die einbeschriebenen Kreise zunächst konstant, während in Axialrichtung nach unten entlang der Fläche 11 fortgeschritten wird; dann nimmt der Durchmesser der einbeschriebenen Kreise zu, während die Flächen 12 schräg

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nach außen verlaufen. Der von solchen einbeschriebenen Kreisen begrenzte Raum 13 bildet also einen Zylinder, der in einen sich räch außen erweiternden Kegel übergeht. Eine solche Form ces Raums 13 gewährleistet, daß Verkohlungsprodukte, die durch die obere Öffnung im Zentrum der Bettabstützung hindurchrutschen, freien Zutritt zur unteren Zone 6 des Herdes haben.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß ein einbeschriebener Kreis B in waagrechter Ebene in dem peripheren Raum 15, der von den Seitenflachen 9 und 10 benachbarter Stützen 7 und der Herdwand 14 begrenzt wird, in axial nach unten führender Richtung kleiner wird, weil die Herdwand 14 in Axialrichtung schräg nach innen geneigt ist. Infolgedessen konvergiert jeder der Räume 15 nach unten, wodurch eine Quetschoder Keilwirkung auf die Pellets ausgeübt wird, die in die Räume 15 gelangen. Die Abstützung trägt infolgedessen nicht nur mittels der Oberseiten 8 der Stützen 7 das darauf liegende Bett aus Abfallpellets, sondern unterstützt auch eine Brückenbildung über den Räumen 15. Wenn in der Abstützung befindliche, eingekeilte Pellets (nicht gezeigt) zersetzt werden, verringert sich ihre Größe, bis sie durch die peripheren Räume 15 hindurchlaufen können; sie werden dann in der unteren Herdzone 6 verbrannt. Sauerstoff wird in den unteren Teil der Herdzone 6 über Düsen 18 eingeblasen. Die anorganischen Stoffe werden im Herd geschmolzen, wodurch ein Bad 16 aus schmelzflüssigem Metall und Schlacke gebildet wird,

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das sich im unteren Teil des Herdes ansammelt und über den Schlackenabstich 17 abströmt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der acht Stützen vorgesehen sind, von denen vier Stützen 41 lange Stützen sind, die um den Umfang des Herdes symmetrisch verteilt sind. Zwischen diesen langen Stützen befinden sich vier gleichförmig verteilte kurze Stützen 42. Die Seitenflächen der Stützen 41 und 42 verlaufen lotrecht; die Flächen 43 und 43' sind parallel zueinander, während die Seitenflächen 44 und 44· von der Achse in Richtung auf die Herdwand 45 auseinanderlaufen.

In Fig. 4 ist zugleich eine abgewandelte Ausführungsform angedeutet, bei der die langen Stützen 41 in der bei 46 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise _derart verlängert sind, daß sie in der Mitte zusammenlaufen und dabei ein Element 47 bilden. Bei dieser Ausführungsform ist kein offener Raum vorhanden, der in der Mitte der Abstützung nach unten führt. Weil das konvergierende Element 47 jedoch nur einen kleinen Raum einnimmt, bleibt ausreichend offene Fläche vorhanden, um die Abstützung befriedigend arbeiten zu lassen.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 für eine lange Stütze 41. Dabei ist dargestellt, wie jede der Stützen, gleichgültig, ob es sich um eine kurze oder eine lange

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Stütze handelt, aufgebaut sein kann. Jede der Stützen besteht ebenso wie im Falle der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 aus einem feuerfesten Werkstoff 51, in den ein Stahl- oder vorzugsweise Kupferrohr 52 eingebettet ist, durch das hindurch Wasser oder ein anderes Kühlmittel umgewälzt wird, um die Stütze ausreichend kühl zu halten und auf diese Weise einen vorzeitigen Verschleiß durch die hohe Temperatur und die korrodierende Atmosphäre innerhalb des Herdes zu verhindern. Die Stütze 41 ist an der feuerfesten Wand oder Auskleidung 53 und dem Metallmantel 54 des Herde» fest angebracht. Während in Fig. 5 nur ein einfaches Kühlwasserrohr 52 gezeigt ist, versteht es sich, daß die Wärmeableitung auf bekannte Weise verbessert werden kann, beispielsweise indem metallische, wärmeleitende Rippen oder Finger (nicht gezeigt) an dem Kupferrohr 52 angebracht werden. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser benutzt; es kann aber auch jede beliebige andere Flüssigkeit oder ein Gas verwendet werden, die bzw. das eine niedrigere als die im Herd herrschende Temperatur hat. Zu weiteren zweckentsprechenden Kühlmitteln gehören Luft, Dampf, chloriertes Biphenyl oder beliebige verfügbare Prozeßströme, die erwärmt werden sollen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des Herdes und der Abstützung, wobei der Herd keine kegelige sondern eine zylindrische Form hat. Der Herd besteht aus einem zylindrischen Metallmantel 71, der mit einer feuer-

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festen Auskleidung 72 versehen ist und an dem vier Stützen 73 fest angebracht sind. Jede der Stützen 73 hat eine waagrechte Oberseite 74 und Seitenwände 75, 75', die sowohl von der Achse in Richtung auf die Wand 72 als auch nach unten auseinanderlaufen. Die Flachen 78, die der Achse zugekehrt sind, erstrecken sich in lotrechter Richtung, so daß der durch die Abstützung hindurchführende Mittelraum 79, der von einem sich nach unten bewegenden einbeschriebenen Kreis A gebildet wird, zylindrisch ist. Weil die Seitenwände 75, 75' nach unten auseinanderlaufen, nimmt der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises B (der in der waagrechten Ebene innerhalb jedes peripheren Raumes 77 liegt, der von der Herdwand 72 und den Seitenwänden 75, 75' von benachbarten Stützen 73 gebildet wird) nach unten ab, so daß die peripheren Räume 77 nach unten konvergieren und den Durchtritt von Feststoffen in die untere Herdzone 76 beeinflussen.

Fig. 8 veranschaulicht ein· abgewandelte Ausführungsform einer Stütze 80, die anstelle der in den Fig. 1, 4 und 6 gezeigten Stützen verwendet werden kann. Die an der feuerfesten Auskleidung 83 des Metallmantels 84 des Herdes angebrachte Stütze 80 weist eine waagrechte Oberseite 85 und eine der Achse des Herdes zugekehrte Fläche 86 auf, die von der Oberseite aus schräg in Richtung auf die Achse verläuft; eine Fläche 87 erstreckt sich dann schräg zurück zur Herdwand. Durch Verwendung einer Mehrzahl von derartigen Herdstützen 80 erhält der in der Mitte der Abstützung

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ausgebildete Raum die Form eines konvergierenden Kegels. Das heißt, die Fläche 86 sucht den Pelletstrom in Richtung auf die Mitte der Abstützung zu leiten, von wo aus die Pellets in die Mitte der unteren Herdzone gelangen. Die Stütze 80 ist mit einen Kühlrohr 82 ausgestattet, um zu verhindern, daß die feuerfeste Stütze unter den im Herd herrschenden Bedingungen erodiert wird.

Fig. 9 zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform einer Bettabstützung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, daß ein zusätzliches Bauteil 91 von ringförmiger Gestalt in der Mitte der Abstützung vorgesehen ist. Das Bauteil 91 ist mit den axialen Enden von vier Stützen 94 (von denen nur drei dargestellt sind) fest verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Stützen sind an der Wand 92 des Herdes 93 befestigt. Das ringförmige Bauteil 91 hat einen trapezartigen Querschnitt, wobei eine konische Innenfläche 95, die nach unten konvergiert, und eine Außenfläche 96 gebildet werden, die schräg in Richtung auf die Herdwand 92 verläuft. Die Stützen 94 sind mit Seitenwänden 97 und 98 versehen, die nach unten auseinanderlaufen. Jede Gruppe der vier einander benachbarten Flächen 97, 92, 98 und 96 bildet auf diese Weise einen von vier peripheren, nach unten konvergierenden Räumen 99, die durch die Abstützung hindurchreichen. Die vier jeden der peripheren Räume 99 begrenzenden Flächen sind

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eine Seitenwand 97 einer Stütze 94, die Innenseite der Herdwand 92, eine Seitenwand 98 einer angrenzenden Stütze 94 und die Außenfläche 96 des ringförmigen Bauteils 91 . Die Abstützung weist fünf nach unten konvergierende Räume, und zwar die vier peripheren Räume 99 und einen konischen Mittelraum 1CXD, auf, die alle durch die Abstützung hindurchreichen. Ein derartiger Aufbau sorgt für eine kontrollierte Durchflußmenge der Verkohlungsprodukte zum Herd, wobei die Verkohlungsprodukte im wesentlichen in Richtung auf das Zentrum der unteren Herdzone geleitet werden.

Das ringförmige Bauteil 91 und die radialen Stützen 94 werden in nicht näher dargestellter Weise jeweils gekühlt, indem ein Kühlmittel durch Rohre umgewälzt wird, die in den feuerfesten Bauteilen eingebettet sind, um eine Zerstörung unter den im Herd herrschenden Bedingungen zu verhindern.

BEISPIEL

Ein Schachtofen der in der US-PS 3 801 082 beschriebenen Art, jedoch mit einem zylindrischen Schacht, wurde in der Weise abgewandelt, daß eine Bettabstützung entsprechend der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform eingebaut wurde, d. h. eine Abstützung mit vier kurzen und vier langen Stützen bei offenem Mittelraum. Der aufrecht stehende Teil des Schachtofens war ungefähr 8 m hoch und hatte einen Innendurchmesser von 3,05 m; den gleichen Durchmesser hatte das obere Ende

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des kegeligen Herdes. Der Herd war ungefähr 2,5 m tief; die Bettabstützung war am unteren Teil der Herdwand fest angebracht. Die Oberseite der Bettabstützung hatte einen Durchmesser von ungefähr 2,2m; sie lag etwa 1 m über dem Herdboden, wobei das unterste Ende der Abstützung ungefähr 75 cm weit nach unten reichte. Die Abstützung hatte daher eine Tiefe von etwas mehr als einem Drittel ihres Durchmessers. Die langen Stützen hatten eine radiale Abmessung von 79 cm, während die entsprechende Abmessung der kurzen Stützen jeweils 61 cm betrug. Der Herd war in einem spitzen Winkel (otin.Fig. 1) von ungefähr 69° zwischen der Herdwand und der waagrechten Ebene am oberen Ende des Herdes abgeschrägt. Jede Stütze bestand aus einer handelsüblich verfügbaren, feuerfesten Stampfmasse, in die ein 5 cm-Kupferrohr eingebettet war, durch das hindurch Kühlwasser umgewälzt wurde. An dem Kühlrohr waren Kupferrippen angebracht, um den Wärmefluß durch das feuerfeste Material hindurch zu verbessern; dadurch wurde gewährleistet, daß auf den Stützen eine schlitzende Schlackeschicht aufrechterhalten wurde.

Der Abfall wurde in den Schachtofen in Form von Pellets eingebracht, die im Eingabezustand einen Durchmesser von ungefähr 33 cm und eine zwischen 15 und 30 cm variierende Länge hatten. Die Arbeitsbedingungen im Ofen wurden innerhalb der Bereiche gehalten, die in der US-PS 3 729 298 im einzelnen angegeben sind. Das Arbeiten über eine ausgedehnte Zeitspanne hinweg verlief zufriedenstellend. Es traten keine nennens-

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werten Unterbrechungen auf, wie sie mit dem Zusammenfallen des Bettes und schlechter Gasmischung verbunden sind. Das heißt, die Betriebsbedingungen wurden nicht nachteilig beeinträchtigt.

Di· beschriebene Anordnung hat gegenüber bekannten Auebildungen eine Reihe von wichtigen Vorteilen. Einer dieser Vorteile besteht darin, daß die höchsten Temperaturen in der unteren Herdzone erzeugt werden. Bei der Pyrolyse von Abfällen entsprechend dem Anderson-Verfahren ist es wichtig, die höchste Temperatur im unteren Teil des Herdes aufrechtzuerhalten, damit die Schlacke in schmelzflüssigem ZusbtqnilV^*■■■'.. bleibt und abgestochen werden kann. Gleichzeitig muß im unteren Teil des Herdes ausreichend Wärme durch die Verbrennung der Verkohlungsprodukte erzeugt werden, die die Hauptbrennstoff quelle des Systems darstellen, um das im Schacht darüberliegende Bett aus Abfallpellets zu pyrolysieren. Dies wird dadurch erreicht, daß nur die Verkohlungsprodukte in selektiver Weise durch die Abstützung hindurchgelassen werden. Die Bettabstützung verhindert im wesentlichen den Durchtritt von nichtpyrolysiertem Abfall. Dies ist wichtig, weil die Verbrennung von nichtpyrolysierten Pellets, falls man diese in den unteren Herdraum gelangen läßt, eine wesentlich niedrigere Temperatur entstehen läßt, als dies bei der Verbrennung der Verkohlungsprodukte der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht

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darin, daß die Verkohlungsprodukte in einer über den waagrechten Querschnitt des Ofens gleichförmig verteilten Weise in den Herd gelangen, so daß sich das Bett aus Abfallpellets gleichförmig durch die Pyrolysezone hindurch nach unten bewegen kann; dadurch wird dazu beigetragen, daß das Bett gleichmäßig nach unten sinkt und die Ausbildung von unerwünschten Strömungskanälen unterbleibt. Eine derartige gleichförmige Verteilung der freien Räume in dem Bett trägt gleichzeitig zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Stromes von Heißgasen nach oben durch das Bett hindurch bei; dadurch wird die Wärme gleichförmig verteilt; in dem Bett findet eine gleichförmige, im wesentlichen vollständige Pyrolyse der Abfallstoffe statt. Außerdem wird für einen Hohlraum unterhalb der Bettabstützung und über dem Bad aus schmelzflüssiger Schlacke gesorgt; dieser Hohlraum wirkt als Gasmischkammer und unterstützt in starkem Maße die Ausbildung eines gleichförmigen Stromes von nach oben durch den Schachtofen hindurchströmendem Gas.

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Claims

273b130 Ansprüche

1.1 Auf recht stehender Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall, mit einer Trockenzone im oberen Teil, einer Pyrolysezone im mittleren Teil und einem Verbrennungs- und Schmelzherd im unteren Teil des Ofens sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Sauerstoff zum Herd, gekennzeichnet curch eine Abfallbettabstützung, die im unteren Teil des Herdes über der Höhe der Sauerstoffzuführeinrichtung angeordnet ist und mindestens drei gekühlte, feuerfeste Stützen aufweist, die sich von der Herdwand radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken und mit Seitenwandflachen versehen sind, wobei die Abstützung mehrere periphere Räume begrenzt, die durch die Abstützung hindurchreichen und von denen jeder mindestens teilweise durch die Seitenwandflachen von benachbarten Stützen und durch die Innenfläche des Herdes gebildet ist.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des größten einbeschriebenen Kreises, der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume paßt, kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand ist und der Durchmesser dieser einbeschriebenen Kreise nach unten hin abnimmt.

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3. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen kurz vor der Achse enden und einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum bilden, und daß die Cuerschnittsflache des Mittelraums in der waagrechten Ebene am oberen Ende der Abstützung kleiner als 40 % der Gesamtquerschnittsfläche des Herdes in dieser Ebene ist.

4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen an ihren axialen Enden mit einem gekühlten, feuerfesten, ringförmigen Bauteil fest verbunden sind, dessen Achse parallel zur Achse des Herdes verläuft.

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse des ringförmigen Bauteils zugewendete Oberfläche des ringförmigen Bauteils kegelstumpfförmig ist und nach unten konvergiert.

6. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 4 und 16 Stützen vorgesehen sind.

7. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen parallel zueinander verlaufende lotrechte Seitenflächen aufweisen.

8. Scnachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Stützen in Richtung von der A:hse

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auf die Herdwand derart schräg verlaufen, daß die Stützen an der Wand breiter als in Achsnähe sind.

9. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Stützen in Achsrichtung derart schräg nach unten verlaufen, daß die Stützen am unteren Ende breiter als am oberen Ende sind.

10. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse zugewendete Fläche der Stützen über eine vorbestimmte Strecke lotrecht verläuft und dann von der Achse in Richtung auf die Herdwand abgeschrägt ist.

11. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse zugewendete Fläche der Stutzen in Richtung auf die Achse derart schräg verläuft, daß der Mittelraum nach unten konvergiert.

12. Schachtofen nuch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil einen trapezförmigen Querschnitt hat.

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