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"Verfahren zur zweistufigen Verbrennung von Ab-
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fällen und Heizungskessel und -ofen zur Durchführung des Verfahrens"
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweistufigen Verbrennung von Abfällen, insbesondere
Autoreifen, in einer Schwelzone zum unterstöchiometrischen Verbrennen (Verschwelen)
des Brenngutes und in einer nachgeschalteten Zone zum vollständigen Verbrennen (Nachverbrennen)
der Schwelgase und einen Heizungskessel oder -ofen zur Durchführung des Verfahrens.
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Heizungskessel oder -öfen zur Verbrennung von Abfällen arbeiten vielfach
in der Weise, daß der auf einem Rost liegenden Schicht von Brennmaterial die zur
Primärverbrennung (Vergasen) erforderliche Wärme und Verbrennungsluft von unten
zugeführt werden. Die entstehenden Schwelgase wurden oberhalb des Brenngutes abgeführt
und zur Nachverbrennungszone weitergeleitet.
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Hierbei durchziehen sie das Brenngut in seiner ganzen Schichtdicke,
erwärmen es und werden ihrerseits dadurch abgekühlt. Durch die Erwärmung wird die
gesamte Schicht allmählich in Brand gesetzt. Hieraus ergibt sich, daß die Schichtdicke
des Brenngutes nur sehr begrenzt sein kann, damit nicht eine übermäßig sich steigernde
Vergasung eintritt - und dies wiederum führt dazu, daß das Brenngut fortlaufend
in dünner Schicht zugeführt werden muß, was eine Ausbildung des Rostes als Wanderrost
erfordert. Für die Nachverbrennung müssen die
abgekühlten Schwelgase
wieder aufgewärmt werden, um die für eine gründliche Nachverbrennung günstige Temperatur
zu erreichen. Der Nachverbrennungszone ist schließlich weitere Verbrennungsluft
als Tertiär luft zuzuführen.
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Abweichend hiervon ist eine Verbrennungsanlage bekannt, bei der die
Schwelgase aus der Schwelzone horizontal abgeführt und der Nachverbrennungszone
zugeleitet werden (US-PS 2 847 951). Dadurch unterliegt die Schichtdicke keinerlei
Beschränkungen mehr, weil die Schicht nicht durch abziehende Schwelgase erwärmt
wird, sondern das Brenngut erst dann die Schweltemperatur annimmt, wenn es direkt
in die Schwelzone abgesunken ist, nachdem die Asche des zuvor verschwelten Gutes
durch den Rost hinunter gefallen ist.
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Da das Schwelgas ohne jede Abkühlung der Nachverbrennungszone zugeführt
wird, kann auf eine besondere Wiederaufwärmung verzichtet werden.
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Diese bekannte Verbrennungsanlage weist jedoch einige Nachteile auf.
Einmal ist sie nur sehr schwierig regelbar. Da nämlich die Roste, auf denen das
Brenngut liegt, unterhalb eines Glührohres angeordnet sind, ist eine Beeinflussung
des Verbrennungsvorganges nur
über die Luftzufuhr möglich, was zu
einer sehr trägen Regelung führt. Mit diesem Gerät ist ein rauch- und rußloses Verbrennen
z. B. von Altgummi nicht möglich, da die Regelung über die Primärluft erfolgt. Außerdem
ist aufgrund der Luftführung durch den Deckel des Behälters eine Beschickung der
Anlage mit Brenngut nur unter Unterbrechung des Verbrennungsvorganges oder nach
Beendigung desselben möglich. Aufgrund der hohen Temperaturen und der aggressiven
Atmosphäre unterliegt das Glührohr einem sehr hohen Verschleiß.
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Darüber hinaus ist die Konstruktion der Verbrennungsanlage sehr aufwendig
und damit wenig wirtschaftlich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik
zu vermeiden und ein Verfahren zur zweistufigen Verbrennung von Abfällen und einen
Heizungskessel oder -ofen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine
empfindliche Regelung und eine Beschickung mit weiterem Brenngut auch während des
Betriebes gestatten. Der Heizungskessel oder -ofen soll einfach und wirtschaftlich
herstellbar sein. Neben der Verbrennung von festen Abfällen soll auch Altöl verbrannt
werden können. Insbesondere soll die Verbrennung rauch- und rußlos erfolgen und
damit eine Umweltbelastung vermieden werden. Schließlich soll die Anlage platzsparend
ausgebildet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zum Verschwelen
erforderliche Aufheizung des Brenngutvorrates durch Strahlung von der Nachverbrennungszöne
her erfolgt. Eine direkte Zuführung von Primärluft ist hier nicht erforderlich und
würde sich auch nachteilig auf eine saubere Verbrennung auswirken. Die Schwelgase
werden durch natürliche Konvektion von der Unterseite des Brenngut-Vorrates nach
unten abgeführt und der Nachverbrennungszone zugeführt.
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Die Verbrennung in der Nachverbrennungszone kann durch zusätzlich
zugeführtes öl unterstützt oder allein durch die Schwelgase unterhalten werden.
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Der erfindungsgemäße Heizungskessel oder -ofen ist gekennzeichnet
durch einen oberhalb der Nachverbrennungszone angeordneten Rost, einen in die Nachverbrennungszone
hineinragenden ölzerstäuber mit einer Preßluftzufuhr, ein in Höhe der Nachverbrennungszone
angeordnetes, als Injektor ausgebildetes Rohr mit mindestens einer regelbaren öffnung
zur Zufuhr der zur Verbrennung erforderlichen Luft und ein in Höhe der Nachverbrennungszone
angeordnetes, nach außen führendes Rohr zur Abfuhr der Verbrennungsgase.
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Vorteilhaft ist der geschlossene Behälter ein Kessel mit senkrechter
Achse, der mit einem abnehmbaren Deckel vorzugsweise gasdicht verschlossen und mit
einem abnehmbaren Boden versehen ist.
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Um eine empfindliche Regelung der Verbrennung zu ermöglichen, ist
der Rost vorteilhaft heb- und bis an die Nachverbrennungszone angrenzend senkbar.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 und 2 einen Heizkessel oder -ofen
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei zueinander rechtwinkligen
Vertikalschnitten.
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Ein auf Füßen ruhender Vertikalkessel 1 ist mit einem abnehmbaren,
gasdicht schließenden Deckel 2 und einem Boden 3 versehen, der ebenfalls abnehmbar
ist und als Sammler für Asche dient. Oberhalb der Nachverbrennungszone 6 ist ein
heb- und senkbarer Rost 4 zur Aufnahme des Brenngutvorrates angeordnet, der die
Schwelzone 5 nach unten abschließt. In Höhe der Nachverbrennungszone 6 ragt ein
ölzerstäuber 7a in den Behälter 1 hinein, der zur Einleitung des Verbrennungsvorganges
dient und die Verbrennung von Altöl ermöglicht.
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Das Rohr 7b mit der regelbaren öffnung 8 ist durch einen Kanal mit
der Schwelzone 5 verbunden und dient zur Zufuhr der zur Verbrennung erforderlichen
Luft.
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Durch die erwähnte Injektorwirkung werden aus der Schwelzone 5 über
den Kanal Schwelgase angesaugt und damit wird das eingesprühte öl teilweise oder
ganz ersetzt. -Zur Abfuhr der Verbrennungsgase dient das nach außen führende Rohr
9. An dieses Rohr 9 können Wärmeverbraucher angeschlossen werden. z. B.
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Economiser, Wärmetauscher für Heizungen oder ähnliches. Hinter dem
Wärmeverbraucher schließt sich ein Abzug für die Verbrennungsgase, ein Kamin oder
ähnliches an (nicht dargestellt).
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Der Raum oberhalb des Rostes 4 ist zur Aufnahme des Brennstoffvorrates
bestimmt. Als Brenngut kommen vorzugsweise Altgummi, Papier oder ähnliches in Betracht.
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Das Brenngut wird nach Öffnen des Deckels 2 in beliebiger Höhe eingeführt.
Die Strahlung aus der Nachverbrennungszone 6 beaufschlagt den Brennstoffvorrat und
führt zur Ausbildung einer Schwelzone 5 unmittelbar über dem Rost 4.
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Um die Verbrennung von Abfällen regeln zu können, ist der Rost 4 durch
einen Thermostaten gesteuert
heb- und senkbar. Steigt die Temperatur
in der Nachverbrennungszone 6 unzulässig an, so wird der Rost 4 angehoben und damit
der Abstand zwischen der Schwelzone 5 und Nachverbrennungszone 6 vergrößert, so
daß die Verschwelung verringert wird. Die Vorrichtung zur Hebung und Senkung des
Rostes und die Thermostatsteuerung sind nicht Gegenstand der Erfindung und stehen
im Belieben des Fachmannes. Sie brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird folgendermaßen durchgeführt: Um
die Anlage in Betrieb zu setzen, werden nach dem Einfüllen des Brenngutes in den
Kessel 1 dem öl zerstäuber öl und Preßluft zugeführt. Der Brenner wird gezündet.
Durch die Verbrennung erhitzt sich die Nachverbrennungszone 6 so stark, daß die
von ihr ausgehende Strahlung zu einer Verschwelung des auf dem Rost 4 liegenden
Brennstoffvorrates führt.
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Die über die regulierbare öffnung eintretende Luft dient zur Ergänzung
der Preßluft als Verbrennungsluft. Die Preßluft ist fest eingestellt und dient zur
Zerstäubung des öls und zur Festlegung der Gasgeschwindigkeit in der Nachverbrennungszone.
Durch
natürliche Konvektion werden die Schwelgase nach unten geführt
und der Nachverbrennungszone 6 zugeführt. Hier findet die vollständige Verbrennung
der Schwelgase statt. Durch die hierbei entstehende Wärme erhitzt sich die Nachverbrennungszone
6 so stark, daß unter Umständen je nach Art des Brennstoffes die zusätzliche Beheizung
durch öl überflüssig wird. Am ölzerstäuber strömt die Preßluft nach wie vor aus.
Nur die ölzufuhr wird über einen Thermostaten gedrosselt, eventuell bis null. Das
waagerechte Rohr 7b mit den Luftschlitzen 8 arbeitet als Injektor. Es ist über einen
Kanal 10 mit der Schwelzone 5 verbunden. Durch diesen Kanal wird aus der Schwelzone
5 Gas abgesaugt, welches statt des öles die Flamme aufrecht erhält. Sinkt die Flammtemperatur
ab, so öffnet der Thermostat die ölzufuhr wieder. Es ist aber auch möglich, gleichzeitig
mit der Verbrennung von festen Abfällen Altöl über den ölzerstäuber 7a zu verbrennen.
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Der erfindungsgemäße Heizungskessel oder -ofen ist empfindlich regelbar
und kann auch während des Betriebes mit weiterem Brenngut beschickt werden.
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Er ist einfach und wirtschaftlich herstellbar und neben der Verbrennung
von festen Abfällen kann auch
Altöl verbrannt werden. Dadurch,
daß die Verbrennung rauch- und rußlos erfolgt, wird jede Umweltbelastung vermieden.
Darüber hinaus ist er platzsparend ausgebildet. Es kann also von einer hervorragenden
Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.