DE2735130B2 - Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall - Google Patents
Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem AbfallInfo
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Description
45
50 am unteren Ende breiter als am oberen Ende sind.
10. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse zugewendete
Fläche (11,12) der Stützen (7) über eine vorbestimmte
Strecke lotrecht verläuft und dann von der Achse in Richtung auf die Herdwand (14) abgeschrägt ist
11. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet daß die der Achse zugewendete Fläche (86) der Stützen (80) in Richtung auf die
Achse derart schräg verläuft, daß der Mittelraum nach unten konvergiert.
12. Schachtofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß das ringförmige Bauteil (91)
einen trapezförmigen Querschnitt hat
Die Erfindung betrifft einen aufrecht stehenden 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.
In dem Bemühen, ökologische Probleme auszuräumen, und in dem Abfall, insbesondere Müll, enthaltene
Nutzwerte zurückzugewinnen, wurde ein Verfahren entwickelt (US-PS 37 29 298 und US-PS 38 01 082), bei
dem unter Verwendung eines Schachtofens der vorstehend genannten Art Abfallstoffe in den oberen
Teil und Sauerstoff in den unteren Teil des Schachtofens eingebracht werden. Während die Abfallstoffe in dem
Ofen nach unten rutschen, werden sie mittels des hochsteigenden Heißgases zunächst getrocknet und
dann pyrolysiert. Bei der Pyrolyse wird in dem Abfall enthaltenes organisches Material unter Sauerstoffmangel
zerlegt und thermisch gespalten, wobei CO, H2 und ein Verkohlungsrückstand gebildet werden. Die flüchtigen
Stoffe steigen hoch. Die Verkohlungsrückstände gelangen nach unten in den Herd. Dort erfolgt eine
Verbrennung mit Sauerstoff. Es werden Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und die Wärme erzeugt, die
erforderlich ist, um die im Abfall enthaltenen anorganischen Feststoffe, beispielsweise Glas und Metall, zu
schmelzen. Die erhaltene schmelzflüssige »Schlacke« wird aus dem Herd kontinuierlich abgestochen und in
einem Wasserbehälter abgeschreckt. Ein Gasgemisch, das auf Trockenbasis mindestens 50% CO 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.
Es wurde gefunden, daß es für eine wirkungsvolle und kontinuierliche Verarbeitung von geshreddetem Abfall
in einem Schachtofen notwendig ist, den Abfall zunächst zu pelletieren, um zu vermeiden, daß der Abfall sich so
stark verdichtet, daß der Gasstrom im Ofen übermäßig eingeschränkt wird. Für einen reibungslosen Langzeitbetrieb
sollen die Abfallpellets (DE-OS 26 19 302) eine Mindestdichte, entsprechend dem Zahlenwert
D =
32
IKK) - 0,8/1 )
IKK) - 0,8/1 )
wobei
D = Dichte der Pellets (g/cm3) und
A — Prozentsatz der anorganischen Anteile in dem Abfallpellet,
A — Prozentsatz der anorganischen Anteile in dem Abfallpellet,
sowie ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen haben,
das größer ist als der Zahlenwert
wobei
R = Verhältnis der Oberfläche zum Volumen der Pellets (mVnt»)
H = Höhe des Abfallbettes im Ofen (m)
G = Aufgabemenge der Abfallstoffe (kg/TAG/m2 der Ofenquerschnittsfläche).
G = Aufgabemenge der Abfallstoffe (kg/TAG/m2 der Ofenquerschnittsfläche).
Es zeigte sich, daß es beim Betrieb von bekannten Abfallpyrolyse-Schachtöfen (US-PS 38 01 082) mit pelletiertem
Abfall leicht zu periodischen Störungen oder außerhalb normaler 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
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abfallpyrolyse-Schachtofen zu schaffen, bei dem über
dem Verbrennungs- und Schmelzherd em Abfallbett erhalten bleibt, aus dem durch Pyrolyse gebildete, feste
Verkohlungsprodukte in den Herd gelangen und das Gas weitgehend gleichmäßig nach oben durchströmen
läßt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine AbfallbetI abstützung vorgesehen ist die im
unteren Teil des Herdes über der Höhe der Sauerstoffzufuhreinrichtung angeordnet ist und mindestens drei
gekühlte, mit Seiteinwandflächen versehene, feuerfeste jo
Stützen aufweist, die sich von der Herdwand radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken, und daß
die Abstützung mehrere durch die Abstützung hindurchreichende periphere Räume begrenzt die nach
unten konvergieren, von denen jeder mindestens teilweise durch die Herdinnenfläche und die Seitenwandflächen
benachbarter Stützen gebildet ist und die derart bemessen sind, daß die Abstützung ein Bett aus
Abfallpellets trägt, in der Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduk tklumpen aber durchläßt
Es ist zwar bekannt (US-PS 32 53 906), bei einem Kohlevergasungsofen ein Bett aus grobstückiger
bituminöser Kohle auf einem Rost aus Stahlrohren abzustützen, 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. Es sind ferner Gaskupolöfen mit einem
Abstützgitter aus waagrechten hohlen Stahlstangen bekannt (US-PS 38 02 678), die mit einem feuerfesten
Werkstoff überzogen sind. Auf den Stangen befindet sich ein Bett aus feuerfesten Kugeln, auf denen die
Metallcharge selbüt ruht Die Kugeln lassen Gas durchtreten und sorgen für eine ausreichende Weg- π
strecke und Kontaktdauer, um die nach unten wandernde Metallcharge zu schmelzen und zu überhitzen,
so daß Metalltröpfchen durch das Stützgitter hindurchfallen und s;ich in einem Bad im unteren Teil des
Ofens sammeln. Diese bekannten Abstützungen verhin- bo dem aber den Durchtritt von festen Objekten und lassen
nur schmelzflüssig): Stoffe in den Herd gelangen. Derartige Rostkonstruktionen sind bei Schachtofen für
die Pyrolyse von Abfallpellets ungeeignet, weil die in der Pyrolysezone gebildeten Verkohlungsproduktklumpen μ
in den Herd gelangen müssen, damit sie dort verbrannt werden, um die für das Schmelzen der anorganischen
Anteile sowie das Pyrolysieren der organischen Anteile erforderliche Wärme zu erzeugen.
Es ist ferner eine Trockendestillationsretorte für die Umwandlung von stückiger Kohle in Koks bekannt
(DE-OS 25 56 776) bei der das Gas nacheinander zwei mit Heizgas beaufschlagte Verkokungszonen und dann
eine Kühlzone durchläuft In der zweiten Verkokungszone und der anschließenden Kühlzone befindet sich ein
von Tragschenkeln gehaltener Stützkörper in Form einer flachen oder konischen zentralen Platte. Auf der
Platte wird in der Retortenmitte ein Cchüttkegel aus Halbkoks bzw. Koks aufgebaut um auf diese Weise den
Halbkoks oder Koks bei seinem Durchfallen nach unten gleichmäßig zu verteilen, in der betreffenden Zone eine
gleichförmige Temperaturverteilung zu erzwingen und unterhalb der Platte einen druckentlasteten Raum zu
schaffen. Die von den Tragschenkeln begrenzten öffnungen divergieren nach unten. Des weiteren ist eine
Vorrichtung zum Abschwelen von Brennstoffen, wie Braunkohle, Holz und Torf bekannt wobei eine
Vertrocknung durch Luft unterhalb der Verdampfungstemperatur des Wassers erfolgt Im Vortrockner sind
Luftzuführungsorgane in Form von hochkant stehenden, die Brennstoffmasse durchdringenden Winkeln
angeordnet die mit ihrem offenen einen Ende in entsprechende öffnungen der Silowand und mit dem
anderen Ende an einem am unteren Rohrende befestigten, konischen, zentralen Einsatz befestigt sind.
Der zentrale Einsatz dient zugleich als Abstützung für die Brennstoffmasse im Vortrockner. Diese bekannten
Anordnungen sind für die vorliegenden Zwecke schon deshalb ungeeignet, weil ein großflächiger, geschlossener,
zentraler Körper die angestrebte, über den Ofenquerschnitt weitgehend gleichmäßige Verteilung
der vom Herd hochsteigenden Verbrennungsgase behindern würde.
Schließlich ist ein Kohlevergasungsofen bekannt (GB-TS 3 06 956), bei dem im unteren Teil eine Gruppe
von ringförmig verteilten Trichtern vorgesehen ist, auf denen der gebildete Koks aufsitzt und die den Koks
kühlen, um eine Zerstörung des Ofens zu vermeiden. Die Trichter nehmen mit Ausnahme von relativ kleinen
Trichteröffnungen die gesamte Querschnittsfläche des Ofens ein. Sie würden bei einem Abfallpyrolyseofen
daher eine gleichmäßige Beaufschlagung der Abfallpellets mit heißen Verbrennungsgasen ausschließen. Die
Trichteröffnungen könnten leicht verstopfen.
Demgegenüber sorgt die Lösung nach der Erfindung nicht nur für eine sichere Abstützung des Abfallpelletbettes
über dem Verbrennungs- und Schmelzherd, sondern es wird zugleich gewährleistet, daß in der
Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduktklumpen in den Herd fallen, während aus dem Herd
hochsteigende Verbrennungsgase das abgestützte Bett aus Pellets weitgehend gleichförmig durchdringen.
Durch das Konvergieren der peripheren Räume wird eine Brückenbildung über diesen Räumen begünstigt
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß der Durchmesser des größten einbeschriebenen
Kreises, der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume paßt, kleiner ais das Dreifache
des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand
ist und der Durchmesser dieser einbeschriebenen Kreise nach unten hin abnimmt. Auf Abfallpellets, die in die
peripheren Räume gelangen, wird dadurch eine Quetsch- oder Keilwirkung ausgeübt, die bei der
Abstützung des Bettes mithilft, ohne den Durchtritt der Verkohlungsproduktklumpen zu behindern.
Als zweckmäßig im Hinblick auf eine gleichförmige
Gasverteilung erwies es sich, wenn die Stützen kurz vor
der Achse enden und einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum bilden, und wenn die
Querschnittsfläche des Mittelraums in der waagrechten Ebene an der Oberseite der Abstützung kleiner als 40%
der Gesamtquerschnittsfläche des Herdes in dieser Ebene ist
Eine besonders robuste Anordnung wird erhalten, wenn die Stützen an ihren axialen Enden mit einem
gekühlten, feuerfesten, ringförmigen Bauteil fest verbunden sind, dessen Achse parallel zur Achse des
Herdes verläuft Um die Verkohlungsprodukte in Richtung auf das Zentrum der unteren Herdzone zu
leiten, ist vorteilhaft die der Achse des ringförmigen Bauteils zugewendete Oberfläche des ringförmigen is
Bauteils kegelstumpfförmig und nach unten konvergierend. Dabei kann das ringförmige Bauteil zweckmäßig
einen trapezförmigen Querschnitt haben.
In Abhängigkeit von dem Ofendurchmesser erwiesen sich zwischen vier und sechzehn Stützen als günstig.
Für Schachtofen mit kegelstumpfförmig nach unten konvergierender Herdzone eignen sich Stützen mit
parallel zueinander verlaufenden lotrechten Seitenflächen.
Dagegen werden für Schachtofen mit zylindrischem Herd bevorzugt Stützen vorgesehen, deren Seitenflächen
in Richtung von der Achse auf die Herdwand derart schräg verlaufen, daß die Stützen an der Wand
breiter als in Achsnähe sind, oder aber Stützen, deren Seitenflächen in Achsrichtung derart schräg nach unten
verlaufen, daß die Stützen am unteren Ende breiter als am oberen Ende sind.
Die der Achse zugewendete Fläche der Stützen kann zweckmäßig über eine vorbestimmte Strecke lotrecht
verlaufen und dann von der Achse in Richtung auf die Herdwand abgeschrägt sein. Dadurch haben Verkohlungsprodukte,
die im Zentrum der Bettabstützung nach unten rutschen, einen unbehinderten Zutritt zur unteren
Herdzone.
Um den Pelletstrom in Richtung auf die Mitte der Abstützung zu leiten, kann vorteilhaft auch die der
Achse zugewendete Fläche der Stützen in Richtung auf die Achse derart schräg verlaufen, daß der Mittelraum
nach unten konvergiert
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert In
den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch den Herdteil eines Schachtofens mit einer Abfallbettabstützung
entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1,
der einen Querschnitt des Herdes an der Oberseite der Bettabstützung darstellt,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Bettabstützung
nach den F i g. 1 und 2,
Fig.4 einen waagerechten Querschnitt an der
Oberseite 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 F i g. 4,
Fig.6 einen Querschnitt eines aufrecht stehenden
Herdes, der mit vier Bettstützen versehen ist, die nach
unten schrägverlaufende Seitenwände haben,
F i g. 7 einen Längsschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6,
F i g. 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
F i g. 9 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform
der Bettabstützung, bei der ein ringförmiges inneres Bauteil vorgesehen ist
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, 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 14 des Herdes, an der sie angebracht ist, radial nach innen und
ist mit einer waagerechten Oberseite 8 sowie mit einer linken und einer rechten Seitenfläche 9 bzw. 10
versehen. Die Seitenflächen 9, 10 verlaufen lotrecht nach unten und sind parallel zueinander. Jede Stütze 7
ist mit einer Räche 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 nach außen verlaufen. Der von solchen einbeschriebenen Kreisen begrenzte Raum 13 bildet
also einen Zylinder, der in einen sich nach außen erweiternden Kegel übergeht Eine solche Form des
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 F i g. 2 ist zu erkennen, daß ein einbeschriebener
Kreis B in waagerechter Ebene in dem peripheren Raum 15, der von den Seitenflächen 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 Quetsch- odei Keilwirkung auf die Pellets ausgeübt wird, die in die
Räume 15 gelangen. Die Abstützung trägt infolgedesser nicht nur mittels der Oberseite 8 der Stützen 7 da:
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 If
hindurchlaufen können; sie werden dann in der unterer Herdzone 6 verbrannt Sauerstoff wird in den unterer
Teil der Herdzone 6 über Düsen 18 eingeblasen. DU anorganischen Stoffe werden im Herd geschmolzen
wodurch ein Bad 16 aus schmelzflüssigem Metall unc Schlacke gebildet wird, das sich im unteren Teil des
Herdes ansammelt und über den Schlackenabstich 17 abströmt.
F i g. 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.
F i g. 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 Stütze handelt, aufgebaut sein kann. Jede der
Stützen besteht ebenso wie im Falle der Ausführungsform nach den F i g. 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 Herdes fest angebracht. Während in F i g. 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 feuerfesten
Auskleidung 72 versehen ist und an dem vier Stützen 73 fest angebracht sind. Jede der Stützen 73 hat eine
waagerechte Oberseite 74 und Seitenwände 75,75', die sowohl von der Achse in Richtung auf die Wand 72 als
auch nach unten auseinanderlaufen. Die Flächen 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 waagerechten 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 eine abgewandelte Ausführungsform
einer Stütze 80, die anstelle der in den F i g. 1, 4 und 6 gezeigten Stützen verwendet werden kann. Die
κι an der feuerfesten Auskleidung 83 des Metallmantels 84 des Herdes angebrachte Stütze 80 weist eine waagerechte
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
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 einem Kühlrohr 82 ausgestattet, um zu verhindern, daß die feuerfeste
Stütze unter den im Herd herrschenden Bedingungen erodiert wird.
F i g. 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 S6 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 eine Seitenwand 97 einer
Stütze 94, die Innenseite der Herdwand 92, eine Seitenwand 98 einer angrenzenden Stütze 94 und die
so 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 100, 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.
Ein Schachtofen der in der US-PS 38 01082
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 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 2,2 m; 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 vor. etwas mehr als einem Dritte! <
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 (λ in
Fig. 1) von ungefähr 69° zwischen der Herdwand und der waagerechten 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 schützende Schlackeschicht aufrechterhalten wurde.
Der Abfall wurde in den Schachtofen in Form von jo 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 37 29 298 im einzelnen
angegeben sind. Das Arbeiten über eine ausgedehnte Zeitspanne hinweg verlief zufriedenstellend. Es traten
keine nennenswerten Unterbrechungen auf, wie sie mit dem Zusammenfallen des Bettes und schiechter
Gasmischung verbunden sind. Das heißt, die Betriebsbedingungen wurden nicht nachteilig beeinträchtigt.
Die beschriebene Anordnung hat gegenüber bekannten Ausbildungen 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 Zustand
bleibt und abgestochen werden kann. Gleichzeitig muß im unteren Teil des Herdes ausreichend Wärme durch
die Verbrennung der Verkohlungsprodukte erzeugt werden, die die Hauptbrennstoffquelle 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 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 finden eine gleichförmige,
im wesentlichen vollständige Pyrolyse der Abfallstoffe statt Außerdem wird für einen Hohlraum
unterhalb der Bettabstützung und über dem Bad aus schmeizfiüssiger 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.
Hier/u 4 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Aufrecht stehender Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall, mit einer Trockenzone
im oberen Teil, einer Pyrolysezone im mittleren Teil und einem Verbrennung- und Schmelzherd im
unteren Teil des Ofens sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Sauerstoff zum Herd, gekennzeichnet durch eine Abfallbettabstützung, die
im unteren Teil des Herdes (1,93) Ober der Höhe der ι ο
Sauerstoffzufuhreinrichtung (18) angeordnet ist und mindestens drei gekühlte, mit Seitenwandflächen (9,
10, 43, 43', 44, 44', 75, 75', 97, 98) versehene, feuerfeste Stützen (7,41,42,73,80,94) aufweist, die
sich von der Herdwand (14,45) radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken, und daß die
Abstützung mehrere durch die Abstützung hindurchreichende periphere Räume (15, 77, 99)
begrenzt, die nach unten konvergieren, und von denen jeder mindestens teilweise durch die Herdännenfläche
und die Seitenwandflächen benachbarter Stützen gebildet ist und die derart bemessen sind,
daß die Abstützung ein Bett aus Abfallpellets trügt, in der Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduktldumpen
aber durchläßt
2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des größten einbeschriebenen
Kreises (B), der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume (15) paßt, kleiner
als das Dreifache des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand ist und der Durchmesser
dieser einbeschriebenen Kreise nach unten hin abnimmt.
3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (7) kurz vor der
Achse enden und einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum (13) bilden, und daß
die Querschnittsfläche des Mittelraums in der waagerechten Ebene an der Oberseite (8) der
Abstützung kleiner als 40% der Gesamtqusrschnittsfläche des Herdes in dieser Eben>? ist.
4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützen (94) an ihren axialen Enden mit einem gekühlten, feuerfesten, ringförmigen
Bauteil (91) 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 (91) zugewendete Oberfläche (95) des ringförmigen Bauteils kegelstumpfförmig ist und
nach unten konvergiert.
6. Schachtofen nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 4 und 16 Stützen (7,41,42,73,80,94) vorgesehen sind.
7. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (7,
42) parallel zueinander verlaufende lotrechte Seilenflächen (9,10,43,43') aufweisen.
8. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflä- ω
chen (44, 44') der Stützen (41) in Richtung von der Achse auf die Herdwand (45) derart schräg
verlaufen, daß die Stützen an der Wand breiter als; in Achsnähe sind.
9. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bus 6, br>
dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen {75, 75', 97, 98) der Stützen (73, 94) in Achsrichtung
derart schräg nach unten verlaufen, daß die Stützen
40
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