DE2934831C2

DE2934831C2 - Vorrichtung zur Pyrolysebehandlung brennbarer Abfallstoffe

Info

Publication number: DE2934831C2
Application number: DE19792934831
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiro Fujii; Takumi Osaka 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: 1982-06-16
Also published as: DK160365B; DK379079A; SE434273B; FR2436175B1; DK160365C; GB2030273B; SE7907530L; DE2934831A1; GB2030273A; CH641830A5; JPS5940184B2; JPS5538859A; FR2436175A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Pyrolysebehandlung brennbarer Abfallstoffe, die einen Schachtofen mit säulenartigem Innenraum aufweist mit Wänden, die von oben nach unten eine Trocken- und Vorerwärmzone, eine Pyrolysezone und eine Vergasungs- und Oxidationszone begrenzen, wobei die Seitenwände der Pyrolysezone sich von oben nach unten verengen.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 27 35 130 bekannt Sie werden verwendet zur Behandlung brennbarer Abfälle, um die Abfälle einer Pyrolyse zu unterwerfen, um verwertbares Gas und Brennstoff wiederzugewinnen.

Die Abfälle werden in den Schachtofen an der Oberseite eingeführt und mit Sauerstoff oder Luft verascht. Der Schachtofen sieht in seiner Anordnung von oben nach unten in einem säulenartigen Innenraum 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 Vergasungs- und Oxidationszone. Da das Innere des Schachtofens während der Behandlung der Abfallstoffe in einem stabilen Zustand gehalten werden muß, ist ein ernstes Problem, 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 Ofenbetriebes führen.

Eine bekannte Vorrichtung zeigt eine Konstruktion, bei der die die drei Zonen, nämlich die Trockenzone, die Pyrolysezone und die Verbrennungszone begrenzende Schachtwand von oben nach unten kontinuierlich einengend zusammenläuft, wobei in der Oxjdationszone Abfallbettabstützungen vorgesehen sind, die das Abfallbett am unteren Ende der Pyrolyseaone aufrechterhal ten.

Im praktischen Betrieb tritt das Phänomen auf, daß sich in der Pyrolysezone ein hoher Verbrenn,;ngsgasdurchlaß ausbildet, der sich von der Vergasungs- und Oxidationszone zur Trocknungs- und Vorerwärmzone 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 lös^n, wenn Abfallstoffe wie beispielsweise Hausabfälle verarbeitet werden, die sehr unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen.

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

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Seitenwände der Oxidationszone über zumindest einen Teilbereich der Oxidationszone von oben nach unten auseinanderlaufend geneigt sind, und die Neigung der Wände der Pyrolysezone von oben nach unten sich konisch verengend einen Winkel von etwa 12 Grad gegenüber der Vertikalen aufweist, wobei das Verhältnis der Korngröße des Gutes zum Ofeninnendurchmesser im Bereich von 0,015 bis 0,05 liegt und das Verhältnis der Höhe der Beschickungssäule zum Ofeninnendurchmes ser im Bereich von 2,6 bis 2,0 liegt

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 Oxidationszone ein geeigneter Verbrennungsraum zur Verfügung steht, können die Abfallstoffe wirkungsvoll verascht werden und werden somit besser ausgenutzt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren erläutert werden.

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt, der schematisch den Aufbau einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungs form darstellt;

F i g. 2 ist eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 1 und zeigt eine zweite Ausführungsform 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;

F i g. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie F i g. 3 und zeigt eine herkömmliche Vorrichtung. In Fig. 1 ist ein Schachtofen 1 mit einem oberen Abschnitt 2 gtzeigt, 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

ϊ',ι Ofen 1 vorgesehen, während das Innere des Ofens

Γ abgedichtet ist Die Zuführvorrichtung besitzt einen

.' Trichter 4, einen Zuführungsdurchlaß 5, um die untere

öffnung des Trichters 4 in Verbindung mit dem ' r 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, indem die ; Sperren 6a und 66 aufeinanderfolgend geöffnet werden,

während das Innere des Ofens 1 abgedichtet werden kann, indem eine Sperre 6a oder 66 jederzeit geschlossen ist wenn die andere Sperre 66 oder 6a geöffnet ist Der Schachtofen 1 besitzt einen säulenförmigen Innenraum 10, der in eine Kohlevergasungs- und

! Oxidationszone A im unteren Abschnitt, eine Pyrolysezone B in einem Mittelabschnitt über der Zone A und ι eine Tnccknungs- und Vorerwärmzone C im oberen

Abschnitt eingeteilt ist Der in den Ofen 1 eingebrachte Abfall wird in der Oxidationszone A im unteren Abschnitt verascht erzeugt ein Verbrennungsgas, das den Abfall in der Pyrolysezone B über der Zr>ne .4 der Pyrolyse unterwirft und führt dazu, daß der Abfall ein verwenbares 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 Oxidationszone 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 116, die die Pyrolysezone B begrenzt und abgeschrägt ist so daß die Zone B eine Querschnittsfläche hat, die allmählich nach unten abnimmt Die Oxidationszone 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 Oxidationszone 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 1 la, der die Oxidationszone A begrenzt, und eine Ofenwand lic, die die Vorerwärmzone Cbegrenzt, 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 116, die die Pyrolysezone B begrenzt, besitzt einen Neigungswinkel relativ zu* 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 Offcngröße.

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 B₁ die durch die nach unten sich verengende Ofenwand 116 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 rbd. Das in der Pyrolysezone B erzeugte Gas fließt durch die Vorerwärmzone C und wird durch den Auslaß 2a im oberen Abschnitt 26 abgezogen. Das in dem erzeugten Gas enthaltene öl wird von dem Gas zur Wiedergewinnung bei Raumtesnperatur getrennt Der Abfall läuft dann von der Pyrolysezone B durch die Grenze 12 in die Oxidationszone A mit einem ausreichenden Verbrennungsraum und wird verascht In der Oxidationszone A entsteht ein Rückstand, der einige Holzkohle enthält Der Rückstand wird von dem Ofen durch einen Raum D unterhalb der Oxidationszone entnommen.

ίο Die Fig.3 und 4 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 F i g. 4 die, die durch herkömmliche Vorrichtungen mit zylindrischen Ofenwänden ohne geneigte Innenflächen erzielt wurden. Die Experimente wurden durchgeführt mit Testöfen, die einen Innendurchmesser d von 1500 mm, eine Höhe L von 5500 mm (siehe F i g. 1) und eine Kapazität von 20 Tonnen pro Tag besaßen. Der Ofen, dessen Kurven in Fig.3 diiigestellt sind, hatte eine Ofenwand 116, die in der Pyrciysezone einen Neigungswinkel von 12° bezüglich der Vertikalen aufwies, während der Ofen nach F i g. 4 keine geneigten Wände hatte. Die Temperatur der Ofenwand nahe dem untere.-. Ende der Vorerwärmzone Cwurde jede Stunde gemessen, wobei die vier Thermometer 71 bis Ti 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 7Ί bis 7} keine hohen Spitzen in den gemessenen Temperaturänderungen, was die Abwesenheit von Kanälen anzeigt wohingegen F i g. 4 zeigt daß zwischen 14 und !7 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 einen geänderten 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 beeinflußt 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 Korngröße £* deu Abfalls zum Ofeninnendurchmesser d als g/d im Bereich von 0,015 bis 0,05 liegt und das Verhältnis der Höhe / der Beschickung in dem Ofen zum Ofeninnendurchmesser d, nämlich Vd im Bereich von 2,6 bis 2,0 liegt

Fig.2 zeigt eine zweite Ausfühiungsform der Erfindung, in der die Ofenwände lic und Wb nach unten

6ö über die Gesamthöhe 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 Oxidatior j?.one A bis zu deren unteren Ende

ft5 erstreckt

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

Obwohl es nicht dargestellt ist, können die Ofenwände lic und 116, die die Vorerwärmzone C und die Pyrolysezone B begrenzen, jeweils nach unten abgeschrägt sein, wobei die Ofenwand Hc der Vorerwärmzone C mit einem kleineren Winkel als die Ofenwand 1 löder Pyrolysezone Bgeneigt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Pyrolysebehandlung brennbarer Abfallstoffe, die einen Schachtofen mit säulenartigem Innenraura aufweist mit Wänden, die von oben nach unten eine Trocken- und Vorerwärmzone, eine Pyrolysezone und eine Vergasungs- und Oxidationszone begrenzen, wobei die Seitenwände der Pyrolysezone sich von oben nach unten verengen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (UaJ der Oxidationszone (A) über zumindest einen Teilbereich der Oxidationszone von oben nach unten auseinanderlaufend geneigt sind, und die Neigung der Wände (Wb) der Pyrolysezone (B) von oben nach unten sich konisch verengend einen Winkel von etwa 12° gegenüber der Vertikalen aufweist, wobei das Verhältnis der Korngröße des Gutes zum Ofeninnendurchmesser im Bereich von 0,015 bis O₁O¹I liegt und das Verhältnis der Höhe der Beschickungssäule zum Ofeninnendurchmesser im Bereich von 2,6 bis 2,0 liegt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (HaJ der Oxidationszone (A) sich nach unten zumindest über den Abschnitt, der an die Seitenwand der Pyrolysezone (Zy angrenzt, aufweitet

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Seitenwand (Haider Oxidationszone (A), der unter dem aufgeweiteten Abschnitt liegt, zylindrisch ausgebildet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesagte Seitenwand (Wa), die die Oxidationszone (A) begrenzt, schräg verläuft