DE2817795A1

DE2817795A1 - Verfahren zum betrieb eines muellverbrennungsofens

Info

Publication number: DE2817795A1
Application number: DE19782817795
Authority: DE
Inventors: Corneille Melan; Rene Weiwers
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-04-22
Publication date: 1979-01-18
Also published as: AT368267B; NL7807034A; BE868523A; CH633875A5; LU77677A1; ATA314978A; US4210087A

Description

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Anmelder:

PAUL WRTH S.A. 32, rue d'Alsace Luxembourg

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen des Anmelders:

Vertreter:

Neuanmeldung P 38 8o4

Patentanwalt Dr. Hans Karl HACH Tarunstraße 695o Mosbach-Waldstadt

Bezeichnung:

Verfahren zum Betrieb eines Mül!Verbrennungsofens

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Müllverbrennungsofens, insbesondere zum Verbrennen von Hausmüll, städtischen Abfällen und Industrieabfällen, mit einer Ladeeinrichtung zum Einführen des Mülls in den oberen Teil einer Troclcenzone, die sich über einer Pyrolysezone befindet, die ihrerseits über einer Verbrennungs- und Schmelzzone liegt, mit mindestens einer Förderöffnung für flüchtige Produkte der Trockenzone, mindestens einer Förderöffnung für Schmelzprodukte der Verbrennungs- und Schmelzzone sowie mit einer oder mehreren Düsen zum Einspritzen von erwärmter Luft, die mit Oxygen angereichert sein kann oder nicht, oder von reinem Oxygen in die Verbrennung- und Schmelzzone unter Druck.

Ein Ofen dieser Art, geläufiger auch Pyrolyseofen genannt, ist in der deutschen Patentanmeldung No. 22 33 498 beschrieben. Die Pyrolyse ist ein Zerstörungsprozeß, der nicht umkehrbar ist, verursacht durch ¥ärme in einem Milieu mangelnden Sauerstoffs. In der Pyrolysezone dieser Art Öfen bewirkt man die Verdampfung flüchtiger Bruchstücke von organischen Stoffen, die in dem Müll, der dem Ofen zugeführt wird, enthalten sind. Die Produkte der Pyrolyse oxydieren oder schmelzen in der unteren Verbrennungs- und Schmelzzone und werden ausgeschieden in Form von flüssiger Schlacke, die man außerhalb des Ofens erstarren läßt oder granuliert.

Ein besonderes Problem dieser Art Öfen ist die Fließfähigmachung einer abwärtsgerichteten Müllsäule, die auf der ganzen Höhe des Ofens den gesamten Abschnitt desselben ausfüllt und die erneuert werden kann mittels' einer Ladevorrichtung von oben in dem Maße, wie sie sich der Trocknung und der Vergasung unterzieht und wie sie sich unten verzehrt. Die Praxis hat gezeigt, daß diese Bedingung sehr schwer zu realisieren ist und daß sich oft ein Kamin im Inneren der Müllsäule bildet, der die verbrennungszone direkt mit der Förderöffnung der flüchtigen Produkte verbindet und so die Pyrolysezone kurzschließt.

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Es ist sehr schwer, einen Kamin zu beseitigen, wenn er sich einmal gebildet hat. Selbst wenn der Kamin sich teilweise von selbst wieder schließt, sei es durch lokales Auseinanderbreiten des Mülls, sei es durch den Sturz von Müll von den oberen Regionen im Kamin, wird er nicht ganz auf einmal verschwinden und der Pfropfen, der sich dabei bildet, wird kaum sofort verbrannt.

Solange dieser Kamin besteht, steigt der größte Teil der Strömung, die die Gase nach oben treibt, durch diesen wieder auf und die gleichmäßige Verteilung des Gases in dem ganzen Abschnitt des Ofens, unerläßlich für den Erfolg des Verfahrens, ist nicht sichergestellt. Man weiß außerdem, daß diese Kamine sich gewöhnlich an der Peripherie des Ofens bilden, die Wandung desselben ist Temperaturen ausgesetzt ( die höher sind als die für den normalen Prozeß vorgesehenen) infolge der Verlängerung der Verbrennung in diesem Kamin, so daß die Risiken einer frühzeitigen Zerstörung dieser Wandung relativ hoch sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem Verfahren der eingangs genannten Art die Bildung von Kaminen zu verhindern und sowohl auf der Höhe der Förderöffnung der Schlacke als auch auf der Höhe der Förderöffnung der flüchtigen Produkte Produkte optimaler Qualität zu erzielen.

Das erfinderische Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Höhe der Verbrennungs- und Schmelzzone die durch das Einspritzen des Verbrennungsgases befreite Energie dämpft und kontrolliert, indem man dieses Verbrennungsgas in das Innere der schmelzflüssigen Schlacke einspritzt.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung der Anmelderin, daß die Bildung von Kaminen auf der Höhe der Düsen durch lokale und intensive Verbrennung erzeugt wird, die hervorgerufen wird durch den Strahl des Verbrennungsgases und durch die bei der Ausdehnung des Gases versprengte Energie. Diese durch das Einspritzen des Verbrennungsgases hervorgerufene örtliche Ver-

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brennung breitet sich aus und bahnt schnell einen Kamin in Richtung der oberen Schichten. Wenn auf diese Weise die Bildung eines Kamins begonnen hat, dann breitet sie sich unkontrollierbar aus und die oben beschriebene Situation tritt ein.

3in Vorteil des erfinderischen Verfahrens liegt daher darin, eine gewisse Kontrolle auf die Verbrennungszone auszuüben und für die Bildung und das Wachsen von Kaminen günstigen Bedingungen zu unterdrücken.

Sine Betriebsweise des erfinderischen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Abfluß der flüssigen Schlacke verlangsamt, damit der Flüssigkeitsspiegel derselben über der Höhenlage der Düsen liegt, und daß das Verbrennungsgas in die flüssige Schlackenmasse eingespritzt wird.

Nach einer weiteren Betriebsweise des erfinderischen Verfahrens neigt man die Düsen und richtet den Strahl des Verbrennungsgases quer zum Flüssigkeitsspiegel der flüssigen Schlacke, so daß es ihn dort durchdringt.

Durch das Einführen des Verbrennungsgases in die flüssige Schlackenmasse zerstreut man darin dessen Wirkung und Energie, was zwei wirklich günstige Folgen nach sich zieht. Zunächst ist die Verbrennung auf dem ganzen Abschnitt dieser Zone gleichmäßig und geregelt und man vermeidet intensive lokale Verbrennungen. Das hat eine ziemlich gleichmäßige Verteilung des Gases auf dem ganzen Abschnitt der Müllsäule zur Folge. Außerdem haben die Gase, wenn sie in diese Säule eindringen, ihre mechanische konzentrierte Energie verloren und können keine ort Liehen heftigen Reaktionen hervorrufen. Eine weitere günstige Folge ist.die mechanische Tätigkeit des BrodeLns der Schlacke auf die Müllsäule, was eine Bewegung der unterschiedlichen Bestandteile hervorruft, die ständig neue Abzugsmöglichkeiten für die Gase eröffnet und dadurch die Bildung von Kaminen vermindert.

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Das Einspritzen von Gasen in die flüssige Schlacke mit großer Geschwindigkeit ruft ein kräftiges Umrühren derselben hervor und beeinflußt in günstiger Weise die Eigenschaften der Schlacke, indem Reste von Kohlenstoff und Metallen, die dort noch vorhanden sein können, oxydieren.

Kin einfaches Mittel, ein Bad flüssiger Schlacke zu bilden, das eine ausreichende Höhe hat um die Höhenlage der Düsen zu überschreiten, ist die Regulierung des Abflusses der Schlacke, zum Beispiel durch das Bilden einer Sperre oberhalb der Förderöffnung. Eine solche Sperre kann durch eine vernünftige Abkühlung dieser Oberfläche gebildet werden.

Das erfinderische Verfahren wird nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der schematisch, teilweise im Längsschnitt, ein Müllverbrennungsofen dargestellt ist, näher erläutert.

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Die Zeichnung zeigt schematisch eine generelle Ansicht eines Pyrolyseofens 1o zum Verbrennen von Müll 12, der in diesen Ofen mit Hilfe einer Ladevorrichtung 14 eingeführt wird, die einen verschiebbaren Kolben 16 aufweist, der den Müll in das Innere des Ofens 1o schiebt. Die Verbrennung im Inneren des Ofens wird durch Verbrennungsluft aufrechterhalten, die durch mehrere Düsen 2o, die an eine Versorgungsrohrleitung 18 angeschlossen sind, eingeblasen wird. Die flüssigen Verbrennungsrückstände werden in Form von Schlacke über einen Ablaufkanal 24 am Boden des Ofens herausgezogen. Die Pyrolysegase werden in den oberen Regionen des Ofens in einem Sammelbehälter 28 erfaßt und über eine Leitung 26 entleert, die zu einer Verarbeitungsanlage führt und zur Rückgewinnung der Energie.

Der untere Teil des Ofens 1ο ist in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel eines Ofens breiter und bildet die Feuergrube 3o. Im Inneren dieser Feuergrube 3o befindet sich die Verbrennungszone, in der die Pyrolyserückstände oxydieren oder sich verflüssigen.

Zwischen dieser Verbrennungszone und dem Sammelbehälter 28 liegt die Pyrolysezone. Eine Trockenzone liegt über dieser Pyrolysezone in Höhe des Sammelbehälters 28.

Mit 32 ist ein Kamin bezeichnet, der sich zwischen der Wandung des Ofens 1o und der Müllsäule gebildet hat und der sich von der Verbrennungszone bis zur Trockenzone ausdehnt. Dieser Kamin 32 stört die Arbeit des Ofens Io, indem er die Pyrolysezone kurzschließt und außerdem das Risiko einer übermäßigen Erhitzung der Wandung des Ofens 1o erhöht. Wie zuvor angeführt, hat die Anmelderin festgestellt, daß ein solcher Kamin den größten Teil seiner Entstehungszeit in der Verbrennungszone verbringt, und zwar durch die kombinierte Wirkung einer intensiven örtlichen Verbrennung und dem Einspritzen des Verbrennungsgases. Deshalb muß man der Tatsache Rechnung tragen, daß zum

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einspritzen des Verbrennungsgases durch die Düsen und zum Verhindern, daß die flüssige Schlacke diese Düsen verschließt, der Druck, mit dem das Gas eingespritzt wird, deutlich höher ist als der Druck, der in der Verbrennungszone herrscht. Diese Bedingung schließt eine bestimmte Menge mechanischer Energie ein, die in der Verbrennungszone freizusetzen ist.

Um mindestens zu einem großen Teil die für eine ICaminbildung günstigen Bedingungen zu unterdrücken, sieht das erfinderische Verfahren das Einspritzen des Verbrennungsgases in die flüssige Schlackenmasse, die in der Zeichnung schematisch dargestellt und mit 34 bezeichnet ist, vor. Das erlaubt eine Zerstreuung der mechanischen Energie des Verbrennungsgases in der flüssigen Masse 34, wobei die Verbrennung durch das Brodeln der Masse 34 aufrechterhalten wird.

Mit 36 ist schematisch ein Block dargestellt, der durch abgekühlte Schlacke gebildet sein kann und dadurch eine ausreichende Höhe des Flüssigkeitsbades sicherstellt. Es ist auch möglich, andere Mittel vorzusehen, um eine ausreichende Höhe dieses Schlackenbades sicherzustellen.

Man kann beispielsweise einen unterbrochenen Abfluß der Schlacke vorsehen. Während einer bestimmten Zeit wird der Abfluß der Schlacke aufgehalten mittels eines abgekühlten Pfropfens, der in die Förderöffnung eingeführt wird. Um den Abfluß der Schlacke wieder in Gang zu setzen, entfernt man den Pfropfen und fall*: notwendig öffnet man die Öffnung mittels eines Bohrers, einer Stange oder auch mit Hilfe einer Oxygen-Lanze. Mit Hilfe einei" solchen Ii(?d<3c:l ung, die abgekühlt sein kann oder nicht, die aber in cKii' Hohe: regulierbar ist, läßt sich der Flüssigkeitsspiegel der Schlacke leicht reaulieren.

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Eine andere Lösung, das Verbrennungsgas in das Innere der Schlacke 34 einzuspritzen, ist die, die Düsen auf einer anderen bestimmten Höhe als unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schlacke anzubringen, diese aber derart zu krümmen, daß das Verbrennungsgas trotzdem in die Schlacke 34 eingespritzt wird. Die Wirkung und die Ergebnisse dieser Variante sind die gleichen vie oben beschrieben.

Die Bedeutung der für die Vermeidung der Bildung von Kaminen vorgeschlagenen Lösungen ist insofern größer, als diese im Gegensatz zur bisherigen Praxis stehen, nach der die Verbrennungsluft unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schlacke eingespritzt wird und nicht auf den Flüssigkeitsspiegel oder in das Innere desselben. Nichtsdestoweniger, die Tatsache ist gegeben, daß die experimentelle Nutzung des vorgeschlagenen erfinderischen Verfahrens ausgezeichnete Ergebnisse erbracht hat, und zwar nicht nur, daß keine Kamine auftraten, sondern auch der Reinheitsgrad der Schlacke und des hergestellten Granulats verbessert wurde.

Leerseife

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Betrieb eines Müllverbrennungsofens, der eine Ladezone, eine Trockenzone, eine Pyrolysezone, eine Verbrennungs- und Schmelzzone sowie mindestens eine Förderöffnung für flüchtige Produkte der Trockenzone, mindestens eine Förderöffnung für Schmelzprodukte der Verbrennungs- und Schmelzzone und eine oder mehrere Düsen zum Einspritzen von Verbrennungsgas in die Verbrennungsund Schmelzzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Höhe der Verbrennungs- und Schmelzzone die durch das Einspritzen des Verbrennungsgases befreite Energie dämpft und kontrolliert, indem man dieses Verbrennungsgas in das Innere der schmelzflüssigen Schlacke einspritzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abfluß der flüssigen Schlacke verlangsamt, damit der Flüssigkeitsspiegel derselben über der Höhenlage der Düsen liegt, und daß das Verbrennungsgas in die flüssige Schlackenmasse eingespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man oberhalb der Förderöffnung für die Schlacke eine Abkühlung vornimmt und dadurch die Bildung einer durch die erhärtete Schlackenmasse gebildete Sperre hervorruft.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß der Schlacke unterbrochen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Regulieren des Niveaus, der flüssigen Schlacke im Ofen vorgesehen sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

man die Düsen neigt und daß man den Strahl des Verbrennungsgases quer zum Flüssigkeitsspiegel der flüssigen Schlacke richtet, so daß es ihn dort durchdringt.

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