DE2934831A1

DE2934831A1 - Vorrichtung zur behandlung brennbarer abfallstoffe

Info

Publication number: DE2934831A1
Application number: DE19792934831
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiro Fujii; Takumi Fujioka; Satoru Fujiwara; Kenji Kakeda; Osamu Mukai; Tadanori Ohnishi; Yoshihiro Yamashiro
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1980-03-13
Also published as: JPS5538859A; SE434273B; SE7907530L; DK160365B; JPS5940184B2; DK379079A; DE2934831C2; GB2030273B; DK160365C; FR2436175B1; CH641830A5; FR2436175A1; GB2030273A

Description

DiPU-CHEM. CR. HARALD STACH

ADENAUERALLEE 30 - 2O0O HAMBURG 1 - TELEFON (ΟΊΟ) 2445 23

Aktenzeichen : Neu a nine 1 dung

Aninel derin : Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd.

Vorrichtung zur Behandlung brennbarer Abfallstoffe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung brennbarer Abfälle, in der die Abfälle einer Pyrolyse unterworfen werden, um verwertbares Gas und Brennstoff wiederzugewinnen.

Es wurden bereits verschiedene Vorrichtungen zur Behandlung verbrennbarer Abfallstoffe vorgeschlagen, die einen Schachtofen mit einem beweglichen Bett vorsehen. Bei derartigen Vorrichtungen werden die Abfälle in den Schachtofen an der Oberseite eingeführt und mit Sauerstoff oder Luft verascht, und der Dampf steht an der Unterseite des Ofens zur Verfügung. Der Schachtofen sieht in seiner Anordnung von oben nach unten in einem säulenartigen Innenraurn drei Zonen vor, die sich voneinander in Betriebstemperatur und in der Zusammensetzung der erhaltenen Produkte deutlich unterscheiden, nämlich eine Trocken- und Vorerwärmzone, eine Pyrolysezone und eine Kohlenvergasungs- und Oxydationszone. Da das Innere des Schachtofens während der Behandlung der Abfallstoffe in einem stabilen Zustand gehalten werden muß.ist eines der ernsten Probleme, das die Stabilität beeinträchtigt, daß die Abfallstoffe zur Brückenbildung neigen, während sie im Inneren des Ofens absinken. Dieses Brückenphänomen kann beim Auftreten im Extremfall zu einer vollständigen Unterbrechung des Ofenbetriebs führen. Um diesem Nachteil zu begegnen wurde bereits ein Ofen vorgeschlagen, dessen Querschnittfläche vom Boden bis zum oberen Ende allmählich abnimmt. Bei diesem Ofen ist jedoch in der Pyrolysezone ein hohler Verbrennungsgasdurchlaß ausgebildet, der sich von der Vergasungs- und Oxydationszone zur

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Trocknuiigs- und Vorerwärrazone erstreckt, ohne daß das Verbrennungsgas durch, die kleinen Zwischenräume zwischen den Abfällen passieren kann, so daß es nicht in voller Berührung mit den Abfällen zur Pyrolyse kommt. Als Ergebnis entsteht ein verringerter Pyrolysewirkungsgrad. Dieses Phänomen eines Durchlasses oder Kanals stellt ein ernstes Problem dar und ist insbesondere dann schwer zu lösen, wenn Abfallstoffe wie beispielsweise Hausabfälle verarbeitet werden, die sehr unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Behandlung brennbarer Abfallstoffe zu schaffen, die einen Schachtofen aufweist, bei dem die Kanalbildung wirkungsvoll verhindert werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schachtofen mit einem säulenförmigen Innenraum, der von oben nach unten eine Trocken- und Vorerwärmzone, eine Pyrolysezone und eine Vergasungs- und Oxyda-

erste tionszone aufweist, wobei der Schachtofen eine Ofenwand, die zumindest einen unteren Abschnitt der Pyrolysezone bildet und geneigt ist, so daß die Querschnittfläche der Pyrolysezone allmählich nach unten abnimmt, und eine Ofenwand besitzt, die die Vergasungs— und Oxydationszone begrenzt, so daß die Oxyda— tionszone eine größere Querschnittfläche als das untere Ende der Pyrolysezone aufweist.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Abfälle in der Pyrolysezone bearbeitet werden, wobei der Druck zwischen den Abfallstoffen und der Ofenwand zumindest auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, so daß die Pyrolyse ohne Kanalausbildung durchgeführt werden kann, wodurch verwendbares Gas in vergrößerter Menge und verbesserter Zusammensetzung anfällt, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird. Da in der Kohlevergasungs- und Oxydationszone ein geeigneter Verbrennungsraum zur Verfügung steht, können die Abfallstoffe wirkungsvoll verascht werden und werden somit besser ausgenutzt.

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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pyrolysezone durch eine Ofenwand begrenzt, die nach unten über die gesamte Pyrolysezone geneigt, und zumindest ein oberer Abschnitt der Vergasungs- und Oxydationszone ist durch eine Ofenwand begrenzt, die so geneigt ist, daß diese Zone einen nach unten allmählich abnehmenden Querschnitt aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren deutlich.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der schematisch den Aufbau
einer ersten erfindungsgemäßen Ausfiilirungsforra darstellt;

Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 1 und zeigt eine zweite AusfUhrungsform der Erfindung;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Temperatur der Ofenwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung am
unteren Ende der Trocknungs- und Vorerwärmzone zeigt;

Fig. h ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 und zeigt eine herkömmliche Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Schachtofen 1 mit einem oberen Abschnitt 2
gezeigt, der sich vom oberen Ende erstreckt und mit einem Auslaß 2a für das erzeugte Gas versehen ist. Am oberen Ende des
oberen Abschnitts 2 ist eine Zuführvorrichtung 3 zur Eingabe
der Abfallstoffe in den Ofen 1 vorgesehen, während das Innere
des Ofens abgedichtet ist. Die Zuführvorrichtung besitzt einen Trichter h, einen Zuführungsdurchlaß 5» um die untere Öffnung des Trichters k in Verbindung mit dem Innenraum des Oberabschnitts 2 zu halten und ein Paar gleitende Sperren 6a und 6b, die an zwei Stellen axial beabstandet in den Zuführungsdurchlaß 5 angeordnet sind. Der Ofen 1 kann geladen werden, in^dem die Sperren 6a und 6b aufeinanderfolgend geöffnet werden, während

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das Innere des Ofens 1 abgedichtet werden kann, in«>dem eine Sperre 6a oder 6b jederzeit geschlossen ist, wenn die andere Sperre 6b oder 6a geöffnet ist. Der Schachtofen 1 besitzt einen säulenförmigen Innenraum 10, der in eine Kohlevergasungsund Oxydationszone A im unteren Abschnitt, eine Pyrolysezone B in einem Mittelabschnitt über der Zone A und eine Trocknungsund Vorerwärmzone C im oberen Abschnitt eingeteilt ist. Der in den Ofen 1 eingebrachte Abfall wird in der Oxydationszone A im unteren Abschnitt verascht, erzeugt ein Verbrennungsgas, das den Abfall injder Pyrolysezone B über der Zone A der Pyrolyse unterwirft und führt dazu, daß der Abfall ein verwendbares Gas entwickelt. Das Verbrennungsgas entfernt weiterhin einen Wasserüberschuß aus einer weiteren Abfallmenge in der Vorerwärmzone C über der Zone B, um eine gute Reaktion in der Pyrolysezone B zu ermöglichen. Dementsprechend sind die Oxydationszone A, die Pyrolysezone B und die Vorerwärmzone C nicht eindeutig begrenzt als vorgegebene Räume, sondern überlappen sich unter gewissen Umständen. Jedoch ist der Innenraum des Ofens 1 so aufgeteilt, daß die Grenzen zwischen den Zonen in etwa lokalisiert werden können.

Der Schachtofen 1 besitzt eine Ofenwand 11b, die die Pyrolysezone B begrenzt und abgeschrägt ist, so daß die Zone B eine Querschnittsfläche hat, die allmählich nach unten abnimmt. Die Oxydationszone A ist durch eine Ofenwand 11a begrenzt, die sich in dem Abschnitt nach unten ausweitet, in dem die Wand 11a an der Grenze 12 zwischen der Pyrolysezone B unter der Oxydationszone A verläuft, wodurch die Zone A eine Querschnittfläche erhält, die sich nach unten kontinuierlich vergrößert und einen ausreichenden Verbrennungsraum sichert. Der andere Abschnitt der Ofenwand 11a, der die Oxydationszone A begrenzt, und eine Ofenwand 11c, die die Vorerwärmzone C begrenzt, erstrecken sich gerade und vertikal, so daß die entsprechenden Abschnitte der Zone A und der Zone C auf jeder Höhe einen konstanten Querschnitt aufweisen. Die Ofenwand 11b, die die Pyrolysezone B begrenzt, besitzt einen Neigungswinkel

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relativ zur Vertikalen, der es dem Abfall nicht ermöglicht, Brücken zu bilden, während der Abfall im Innern des Ofens nach unten absinkt. Der Winkel variiert mit der Ofengröße.

In dem oben beschriebenen Aufbau wird der Abfallstoff in den Ofen 1 durch die Zuführung 3 eingeführt und getrocknet, während er nach unten durch die Vorerwärmzone C passiert. Er erreicht dann die Pyrolysezone B, die durch die nach unten sich verengende Ofenwand 11b gebildet ist. Da die Zone B so ausgebildet ist, wird ein Druck, der nicht niedriger als ein vorgegebener Wert ist, zwischen dem Abfall und der Ofenwand während der gesamten Durchgangsperiode des Abfalls durch die Pyrolysezone B aufrechterhalten, wodurch dementsprechend die Kanal- oder Durchlaßausbildung verhindert wird. Das in der Pyrolysezone B erzeugte Gas fließt durch die Vorerwärmzone C und wird durch den Auslaß 2a im oberen Abschnitt 2b abgezogen. Das in dem erzeugten Gas enthaltene Öl wird von dem Gas zur Wiedergewinnung bei Raumtemperatur getrennt. Der Abfall läuft dann von der Pyrolysezone B durch die Grenze 12 in die Oxydationszone A mit einem ausreichenden Verbrennungsraum und wird verascht. Die Oxydationszone A gibt einen Niederschlag ab, der einige Holzkohle enthält. Der Niederschlag wird von dem Ofen durch einen Raum D unterhalb der Oxydationszone entnommen.

Die Fig. 3 und h zeigen die Ergebnisse von Experimenten, die durchgeführt wurden, um die Vorteile der Erfindung darzulegen. Fig. 3 zeigt die Ergebnisse, die durch die Erfindung erzielt wurden, und Fig. k die, die durch herkömmliche Vorrichtungen mit zylindrischen Ofenwänden ohne geneigte Innenflächen erzielt wurden. Die Experimente wurden durchgeführt mit Testöfen, die einen Innendurchmesser d von 1.500 mm, eine Höhe L von 5.500 mm (siehe Fig. 1) und eine Kapazität von 20 Tonnen pro Tag besaßen. Der Ofen, dessen Kurven in Fig. 3 dargestellt sind, hatte eine Ofenwand 11b, die in der Pyrolysezone einen Neigungswinkel von 12° bezüglich der Vertikalen aufwies,

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während der Ofen nach Fig. ^i keine geneigten Wände hatte. Die Temperatur der Ofenwand nahe dem unteren Ende der Vorerwärmzone C wurde jede Stunde gemessen, wobei die vier Thermometer T bis T. um den Ofen in Winkelabständen von 90 angeordnet wurden. Das Auftreten und das Ausmaß der Kanalbildungen kann aus dem Unterschied zwischen den durch die Thermometer gemessenen Temperaturen auftretenden Unterschied angegeben werden. In Fig. 3 zeigen die Thermometer T bis Tl keine hohen Spitzen in den gemessenen Temperaturänderungen, was die Abwesenheit von Kanälen anzeigt, wohingegen Fig. h zeigt, daß zwischen lh und 17 Uhr in der Nähe des Thermometers T^ ein Kanal auftrat.

Wenn unter den obigen Testbedingungen der Neigungswinkel.10 oder kleiner wird, tritt das Ausbilden von Kanälen in dem Ofen auf, wodurch die Wirkungen der Erfindung nicht mehr voll erreicht werden. Bei abgeänderten Innendurchmessern wird der Ofen jedoch unverstellbar einen abgeänderten Neigungswinkel erhalten, da es sehr wahrscheinlich ist, daß der Ofenbetrieb durch die Größe und die Zusammensetzung des Abfalls, der Höhe des Ofens und ähnlichen Parametern beeinträchtigt wird. Dementsprechend ist es die Idee der Erfindung, daß die Ofenwand, die die Pyrolysezone begrenzt, nach unten in einem geeigneten Winkel abgeschrägt ist. Auf eine bestimmte Winkelgröße der Neigung ist die Erfindung nicht begrenzt. Andererseits haben Experimente gezeigt, daß der geeignetste Winkel der Neigung 12° ist, wenn das Verhältnis der Größe g des Abfalls zum Ofeninnendurchmesser d, also g/d im Bereich von O,015 bis 0,05 liegt und das Verhältnis der Höhe £ der Beschickung in dem Ofen zum Ofeninnendurchmesser d, nämlich £/d im Bereich von 2,6 bis 2,0 liegt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der die Ofenwände 11c und 11b nach unten über die Gesatnthöhe vom oberen Ende der Vorerwärmzone C bis zum unteren Ende der Pyrolysezone B abgeschrägt sind, während die Ofenwand 11a sich von der Grenzlinie 12 aufgeweitet nach unten vom oberen Ende der Oxydationszone A bis zu deren unteren Ende erstreckt.

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Die zweite, auf diese Weise ausgeführte AusfUhrungsform erreicht die gleichen Wirkungen wie die erste Ausführungsform.

Obwohl es nicht dargestellt ist, können die Ofenwände 11 c und 11b, die die Vorerwärmzone C und die Pyrolysezone B begrenzen, jeweils nach unten abgeschrägt sein, wobei die Ofenwand 11c der Vorerwärmzone C mit einem kleineren Winkel als die Ofenwand 11b der Pyrolysezone B geneigt ist.

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-AO-

Leerseite

Claims

DiPL-CHEVi. cw HARALD STACH

ADENAUERALLEE 30 · 200O HAMBURG 1 · TELEFON (040) 244523

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Aninelderin: Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd.

PATENTANS PTiV CI IE

1) Vorrichtung zur Py rolysebeliand lung brennbarer Abfallstoffe, mit einem Schachtofen mit einem säulenförmigen Innenraum, der von oben nach unten in eine Trocken- und Vorerw'innzone, eine Pyrolysezone und eine Vergasungs- und Oxydationszone aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtofen

erste
eine Ofenwand, die zumindest einen unteren Abschnitt der Pyrolysezone bildet und geneigt ist, so daß die Querschnittfläche der Pyrolysezone allmählich nach unten abnimmt, und

zwe i t e
eine Ofenwand besitzt, die die Vergasungs- und Oxydationszone begrenzt, wobei die Oxydationszone eine größere Querschnittfläche als das untere Ende der Pyrolysezorie aufweist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysezone durch eine Ofenwand begrenzt ist, die nach unten über die gesamte Länge der Pyrolysezone schräg verläuft.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmzone durch eine Ofenwand begrenzt ist, die vertikal verläuft, so daß die Vorerwärmzone in jeder Höhe einen konstanten Querschnitt hat.

h) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmzone durch eine Ofenwand begrenzt ist, die abgeschrägt ist, so daß die Vorerwärmzone einen Querschnitt hat, der nach unten allmählich abnimmt, wobei die Ofenwand der Vorerwärmzone am unteren Ende kontinuierlich in das obere Ende der Ofenwand der Pyrolyse^zone übergeht.

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5) Vorrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwand der Vorerwärmzone im wesentlichen dieselbe Neigung der Ofenwand der Pyrolyse/zone besitzt.

6) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwand der Oxydationszone sich nach unten zumindest über den Abschnitt, der an die Ofenwand der Pyrolysenzone angrenzt, aufweitet, so daß die Oxydationszone einen nach unten zunehmenden Querschnitt besitzt.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Ofenwand der Oxydationszone, der unter dem aufgeweiteten Abschnitt liegt, sich vertikal erstreckt, so daß die Oxydationszone in jeder Höhe unter dem Aufweitungsabschnitt einen konstanten Querschnitt hat.

8) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Ofenwand, die die Oxydationszone begrenzt, schräg verläuft.

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