DE2938912C2

DE2938912C2 - Anlage und Verfahren zur Schwelung brennbarer Abfallstoffe

Info

Publication number: DE2938912C2
Application number: DE2938912A
Authority: DE
Inventors: Hermann 8949 Eppishausen Kaiser
Original assignee: FRANZ KAISER KG 8949 SALGEN DE
Current assignee: FRANZ KAISER KG 8949 SALGEN DE
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1982-02-18
Also published as: EP0026450A2; EP0026450A3; EP0026450B1; DE2938912A1; ATE7041T1; DE3067451D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Schwelung brennbarer Abfallstoffe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Anlage.

Eine derartige Anlage ist aus US-PS 33 62 887 bekannt. Hierbei hat der Verschwelungsreaktor eine kreisförmig-zylindrische Form mit einem im Vergleich zur Höhe großen Durchmesser; lediglich am unteren Ende ist eine kegelstumpfförmige Verjüngung angesetzt, um zu einem engen, wiederum zylindrischen Auslaß zu führen. Dieser ist mit einem Schieber vollkommen verschlossen. Bei der bekannten Anlage besteht der Nachteil, daß der Abfall infolge des großen Durchmessers des Verschwelungsreaktors nur sehr ungleichmäßig erhitzt wird. Der plötzliche Obergang

ίο von der zylindrischen Form in den verhältnismäßig flachen Kegelstumpfansatz birgt die Gefahr in sich, daß das Schwelgut zum Stocken kommt Die Beschickung des sich anschließenden Schweltrogs erfolgt in Chargen, was ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Durchdringung

'5 des Schwelgutes und evtl. Stockungen beiträgt. Auch ist eine laufende Überwachung erforderlich. Im Schweltrog ist eine horizontal verlaufende Förderschnecke vorgesehen; hierbei ist nachteilig, daß sich harte Teile, etwa aus Metall, verklemmen, was wiederum zu Stockungen führt.

Aus der Zeitschrift Müll und Abfall Nr. 12, Seite 371—375 ist eine Anlage bekannt, bei der der Verschwelungsreaktor aus einer kontinuierlich angetriebenen Trommel besteht, deren Rotationsachse horizontal verläuft. Der doppelwandig ausgebildete Mantel der Trommel wird durch die heißen Abgase eines Gasmotors beheizt, so daß der Müll bei einer Temperatur von 450 bis 500⁰C verschwelt. Am Tromrr.elende ist ein luftdichter Abschluß in Form eines in ein Wasserbad hineinreichenden Abfalltrichters vorgesehen. Die entstehenden Schwelgase werden einem Gaswandler zugeführt, der aus einer Brennkammer mit darunter liegendem Festbett besieht, das mit Holzkohle oder aschearmen Koks beschickt wird. In dem Gaswandler finden zwei Umwandlungen statt, nämlich einmal das Kracken der Gase bei einer Temperatur von 1100 bis 1200⁰C und zum anderen eine Dissoziation beim Durchlaufen der Gase durch ein glühendes Brennstoffbett. Die dem Gaswandler entzogenen Gase werden durch ein Gaskühl-Waschsystem geleitet, zwischengespeichert und dienen zum Antrieb des Gasmotors, an den ein elektrischer Generator angekuppelt sein kann. Der trommelartige Verschwelungsreaktor der bekannten Anordnung hat den Nachteil, daß eine dauernde Drehung der Trommel erforderlich ist, um den Müll zwangsweise hindurchzufördern. Der verhältnismäßig große Durchmesser der Trommel bewirkt, daß die vollständige Durchheizung des Mülls Schwierigkeiten bereitet. Die Beheizung ist

so über die gesamte Trommellänge gleichmäßig, obwohl der Müll während des Verschwelungsvorganges auf ein Zehntel zusammenschrumpft; da sich die Trommel kontinuierlich dreht, ist ihre Beschickung unter Luftabschluß schwierig. Das dazu erforderliche gasdichte Schleusensystem ist verhältnismäßig kompliziert. Für die Beheizung des Gaswandlers wird eigens angefördertes Brennmaterial verwendet, was den Wirkungsgrad der Anlage reduziert. Bei der bekannten Anordnung ist ferner nachteilig, daß zwei Drittel der zugeführten Heizwärme zur Aufheizung des im Müll vorhandenen Wassers und nur ein Drittel zur Erwärmung des Feststoffanteiles dienen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß der Verschwelungsvorgang wesentlich vereinfacht und der Wirkungsgrad die Energiegewinnung beträchtlich erhöht wird.
Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß die

Kammer des Verschwelungsreaktors einen Innenquerschnitt besitzt, der sich von der Müllzuführöffnung zur Verschwelungsrest-Entnahmeöffnung verjüngt.

Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Förderrichtung des Mülls und damit die Längsachse des Verschwelungsreaktors lotrecht verläuft oder zumindest nur geringfügig von der Lotrechten abweicht.

Eine erhebliche Heizenergieeinsparung ergibt sich gemäß der Erfindung dadurch, daß der Müll vor der Einfüllung in den Verschwelungsreaktor vorgetrocknet wird. Hierzu kann vorzugsweise die von noch heißen erzeugten Gasen bzw. von heißen Abgasen des Gasmotors erwärmte Ansaugluft des Gasmotors durch den Müll hindurchgeblasen werden.

Gegenüber der bekannten Anordnung zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung weiterhin dadurch aus, daß der Gaswandler mit Holzabfällen oder aber vorzugsweise mit Kohlenbriketts beheizt wird, die aus der Kohle in dem Verschwelungsrest gepreßt wurden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Anordnung zur Energiegewinnung gemäß der Erfindung;

Fig.2 den Verschwelungsreaktor gemäß der Erfindung in einer seitlichen Schnittansicht;

F i g. 3 den Verschwelungsreaktor nach F i g. 2 aus einer um 90° versetzten Ansicht und

Fig.4 eine Ansicht in den Verschwelungsreaktor nach den F i g. 2 und 3 von oben.

Fig. 1 zeigt einen an sich bekannten Schredder 21 in dem der Müll in etwa faustgroße Stücke zerkleinert wird, welche etwa über ein Förderband 22 einer Trocknungseinrichtung 23 zugeführt wird. Der Müll wird durch diese Trocknungseinrichtung 23 hindurchgefördert und dabei von erwärmter Luft durchströmt. Beim speziellen Ausführungsbeispiel besteht die Trocknungseinrichtung 23 aus einer sich drehenden Trommel, die nicht gasdicht geschlossen zu sein braucht. Die an einem Ende der Trommel zugeführte Luft stammt vorzugsweise aus dem Müllbunker und wird entweder von den heißen Abgasen des Gasmotors 9 oder von den den Gaswandler 14 verlassenden noch heißen Gasen erwärmt, wozu ein Wärmeaustauscher 24 vorgesehen sein kann. Über die Leitung 25 wird die über die Leitung 26 zugeführte Luft aus der Trocknungseinrichtung 23 abgesaugt und gelangt über einen Filter 26 zum Gasmotor 9. Beim speziellen Ausführungsbeispiel wird also die Ansaugluft für den Gasmotor 9 zur Trocknung und Entfeuchtung des Mülls in der Trockeneinrichtung 23 verwendet.

Der somit vorgetrocknete Müll gelangt dann beispielsweise über ein Förderband 27 oder eine andere entsprechende Beschickungsvorrichtung zum eigentlichen Verschwelungsreaktor 28, wo er über eine Schleuse 1 in die eigentliche Kammer 2 (vergl. Fig. 2) hereingeführt wird.

Der Verschwelungsreaktor 28 ist ein Kernstück der Erfindung und wird nachstehend noch im einzelnen eo anhand der F i g. 2—4 erläutert.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß sich an den Verschwelungsreaktor 28 eine Abfördervorrichtung 29 anschließt, die dazu dient, die aus dem Verschwelungsreaktor 28 kommenden Reste noch vollständig zu verschwelen und zu einer Entnahmevorrichtung 30 abzufordern. Die entstehenden Gase werden aus dem Verschwelungsreaktor 28 vorzugsweise über die Abfördervorrichtung 5 und die Leitung 32 abgesaugt und gelangen in einen Gaswandler 33 bekannter Bauart, dessen Funktion bereits eingangs erläutert wurde. An den Gaswandler 33 schließt sich zur Abkühlung und Reinigung beispielsweise ein an sich bekannter Heizgaszyklon 15 und ein Rpinigungs- und Kühlsystem 16 an, in denen das Gas von restlichen Spuren von Staub, Teer, Phenol, Schwefel und Stickstoffverbindungen gereinigt und abgekühlt wird. Ein Gebläse 17 sorgt für ständigen Unterdrück in der Anlage, so daß eine Explosionsgefahr vermieden wird. Die über das Gebläse 17 in einen Vorratsbehälter 18 gelangenden Gase können entweder zur Weiterverwendung abgeleitet oder abgefüllt werden, oder aber sie werden über Leitung 34 dem Gasmotor 9 zugeführt Der Gasmotor 9 treibt beispielsweise in bekannter Weise einen elektrischen Generator an. Seine Abgase können, wie bekannt, zur Beheizung des Verschwelungsreaktors 28 verwendet werden, indem sie über Leitung 39 und die ebenfalls erfindungsgemäße beheizte Abfördervorrichtung 29 zugeführt werden. Die den Verschwelungsreaktor 28 beheizenden Abgase gelangen dann über die Leitung 35 zurp Wärmeaustauscher 24, wo sie, wie bereits beschrieben, die zur Trocknung des Mülls verwendete Ansaugluft für den Gasmotor 9 erwärmen.

Es wird nun auf Fig. 2—4 Bezug genommen, die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verschwelungsreaktors 28 und der daran luftdicht angefügten Fördervorrichtung 29 zeigen. Der Verschwelungsreaktor des speziellen Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren besitzt eine Kammer 2, die keilförmig ausgebildet ist. Die Wände der Kammer sind doppelt ausgeführt, so daß eine Beheizung der Kammer 2 mittels Hindurchleiten von heißen Gasen durch die Wände 3 erfolgen kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Spaltbreite an der Müllzuführung klein im Verhältnis zur Höhe der Kammer 2. Die Spaltbreite des Verschwelungsrest-Ausfallspalts 4 wird so gemessen, daß auch größere, unverschwelte Reste etwa Metallstücke oder dergleichen passieren können. Diese Spaltbreite kann somit von der Art des Mülls abhängen. Übliche Werte werden zwischen 10 und 40cm, vorzugsweise zwischen !5 und 30 cm speziell bei etwa 20 cm liegen. Die Spaltbreite dürfte auch abhängig sein von der Steilheit der Keilform der Kammer 2.

Aufgrund der Keilform verbreitet sich der Keilspalt nach oben zur Müüeinführöffnung. Die Verbreiterung kann vorzugsweise zwischen 5 und 20% der jeweiligen Höhe der Kammer 2 betragen, wobei ein besonders bevorzugter Wert in der Nähe von 10% liegen dürfte. Die angegebenen Maße sind nur Beispiele, die tatsächlichen Maße hängen wie gesagt von der Art des Mülls, insbesondere dem Verhältnis zwischen dem unverschwelten Müll und dem Verschwelungsrest, sowie von der Rauheit und der Beschaffenheit der Innenwände der Kammer 2.

Auf jeden Fall sind die Abmessungen derart zu treffen, daß eine vollständige kontinuierliche Verschwelung des zugeführten Mülls und eine dazu entsprechende Abförderung der Verschwelungsreste möglich ist.

Zur Verbesserung der Beheizung besteht die Möglichkeit, entweder eine beheizbare Mittelwand einzuziehen, so daß sich eine Art Zwillingsanlage ergibt, oder aber vorzugsweise parallel zur Längsachse verlaufende Heizrohren vorzusehen.

Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die Kammer keilförmig ausgebildet ist, käme auch eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfförmige Ausbildung in Frage. Eine andere Alternative bestände darin,

ein Rohr mit kreisförmigen oder vieleckigem Querschnitt zu verwenden und einen kegel- oder pyramidenförmigen Einsatz einzufügen, derart, daß die Spitze der Pyramide bzw. des Kegels an der Müllzuführung liegt, während der Verschwelungsrest-Ausfallspalt 4 ringförmig wäre. Die Achsen des Einsatzes und der Kammer wurden also zusammenfallen.

Um eine optimale Beziehung der Kammer 2 zu erzielen, werden die Oberflächen der Kammerwände möglichst groß gestaltet. Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die Wände mit annähernd senkrecht verlaufenden Rippen 43 (vergl. F i g. 3 + 4) oder Wölbungen und Vertiefungen versehen sind.

Hat die Kammer 2 einen eckigen Querschnitt, so sind die Ecken vorzugsweise abgerundet, so daß sich kein Müii festsetzen kann.

Um die Zuführung des Mülls unter bestmöglicher Beibehaltung des Luftabschlusses der Kammer 2 zu erzielen, ist eine Schleuse 1 vorgesehen. Diese besitzt Klappen 44 und 45, die abwechselnd auf- und zugesteuert werden. Bei geöffneter Klappe 45 wird Müll der Schleuse 1 zugeführt, dann diese Klappe geschlossen. Bei öffnung der Klappe 44 fällt der Müll in die Kammer 2.

Diese An der Beschickung erfolgt entweder zeitabhängig oder aber bevorzugt unter Steuerung eines Fühlers 46, der die Form einer Gabel haben kann und etwa unter Federbelastung steht oder ein Gegengewicht besitzt. Der Fühler ist im oberen Bereich der Kammer 2 angebracht und befindet sich in seiner unwirksamen Lage solange noch Müll sich in seinem Bereich befindet. Wird der Fühler 46 frei, so schwenkt er nach oben in die gestrichelt gezeigte Stellung, wobei er die vorzugsweise elektropneumatische Steuerung der Klappe 44 und 45 auslöst

Obwohl der erfindungsgemäße Verschwelungsreaktor 29 mit seiner Längsachse unter einem beliebigen Winkel zur Horizontalen mit Vorteil gegenüber den bekannten Anordnungen verwendet werden könnte, da sich sein Querschnitt immer dem jeweiligen Volumen des Mülls bei fortschreitender Verschwelung anpaßt, wird gemäß der Erfindung eine lotrechte Position der Längsachse bzw. eine nicht zu große Abweichung davon gewählt.

Um bei etwaigen Stockungen die Möglichkeit des Eingriffs zu haben, kann an oder in der Nähe des Verschwelungsrest-Ausfallspalts 4 ein Rüttler oder dergleichen vorgesehen sein.

Prinzipiell bestände die Möglichkeit die Verschwelungsreste an der Öffnung 4 mittels einer Schieber- oder Klappenschleuse oder durch Zuführung der Reste zu einen! WäSScfuäd luftdicht Zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung ist jedoch eine luftdicht angesetzte Abfördervorrichtung 5 vorgesehen, welche eine weitere Verarbeitung, insbesondere vollkommene Verschwelung der Verschwelungsreste durchführt und gleichzeitig für deren Abförderung zu einer Entahmevorrichtung sorgt Auch die Abfördervorrichtung 5 ist beheizbar, vorzugsweise von den gleichen Gasen wie sie für die Beheizung der Kammer 2 verwendet werden. Zu diesem Zwecke werden diese Gase der öffnung 8 zugeführt laufen durch den doppelwandigen Mantel der Abfördervorrichtung 5 und der Kammer 2 und treten bei 10 aus dem Verschwelungsreaktor aus, von wo sie über das Rohr 35 (Fig. 1) zum Wärmeaustauscher 24 geleitet werden.

Die Abfördervorrichtung 5 ist vorzugsweise ein Mischtrog mit einer sich drehenden zentralen Längsachse 51 an der radial sich von der Achse weg erstreckende, vorzugsweise nachgiebige Mitnehmerarme 52 vorgesehen sind. Alternativ dazu könnte auch eine Schneckenabförderung in Frage kommen, wobei jedoch die Mischtrogabförderung vorzuziehen ist, da sie für eine gleichmäßigere Beheizung und Auflockerung

ίο der abzuführenden Stoffe sorgt. Die im Verschwelungsreaktor und in der Abfördervorrichtung 5 erzeugten Gase werden über den Anschluß 19 und Leitung 32 dem Gaswandler 33 zugeführt und dort in der beschriebenen Weise behandelt. Die nun vollkommen verschwelten Reste gelangen in eine Entnahmevorrichtung 30, die die Form einer Förderschnecke besitzt, weiche luftdicht an die Abfördervorrichtung 5 angeschlossen ist und die die Reste in einen Behälter 47 fördert, von wo sie etwa mittels einer Schleuse 48 abgenommen werden.

Die Reste bestehen einerseits aus Metallen, welche aussortiert werden, andererseits aus brennbaren Substanzen, insbesondere Kohle, welche gemäß der Erfindung gepreßt, d. h. brikettiert wird und zur Beheizung des Gaswandlers 33 dienen kann. Gegenüber den bekannten Verfahren ergibt sich hier eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades der Gesamtanlage. Für die Beheizung des Gaswandlers 33 können auch andere holz- oder holzartige Abfälle verwendet werden, die als Müll anfallen, bzw. aus dem Müll aussortiert wurden.

Die im Gaswandler 33 anfallende Asche kann als Düngemittel verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, können zur Beheizung der beheizbaren Vorrichtungen entweder die Abgase des Gasmotors oder aber die erzeugten noch heißen Gase aus dem Gaswandler 33 verwendet werden. Ebenfalls ist die Kühlwärme des Gasmotors 5 sowie des Kühl- und Reinigungsgerätes 16 für Heizung und andere Zwecke verwendbar.

Der Verschwelungsreaktor 28 der erfindungsgemä-Ben Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß er ohne Bewegung und zwangsläufige Förderung den Müll aufgrund der Schwerkraft und im Einklang mit seinem auf Grund der Verschwelung abnehmenden Volumen von der Müllzuführöffnung zum Verschwelungsrest-Ausfallspalt führt. Da keine Bewegung erforderlich ist, ist auch das Problem des gasdichten Verschlusses wesentlich einfacher zu lösen. Da bei der Gesamtanordnung eine zusätzliche Vortrocknung in der Trockeneinrichtung 23 vorgesehen ist, benötigt man für das eigentliche Beheizen der Kammer 2 wesentlich weniger Wärmeenergie, so daß diese zur Energiegewinnung verwendet werden kann.

Da die Verschwelung bei Temperaturen um 500° C durchgeführt werden, bleiben die Metalle, auch Buntmelalle erhalten und können einer Wiederverwendung zugeführt werden.

Der Müll kann ein üblicher Haus- und Industriemüll sein, etwa auch Altreifen, Altöl Holzabfälle und pflanzliche Substanzen enthalten.

Abschließend sei erwähnt daß die Spaltbreite der Versorgungsrest-Entnahmeöffnung 4 etwa durch Schieber oder Klappen veränderbar gestaltet werden kann. Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel eine Klappenschleuse 1 gezeigt ist besteht alternativ die Möglichkeit Schieberschleusen zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zur Schwelung brennbarer Abfallstoffe, mit einem indirekt beheizten Verschwelungsreaktor, der aus einem annähernd senkrecht stehenden, oben mit einer Abfallzuführvorrichtung ausgestatteten und an seinem unteren Ende verjüngten Behälter besteht, der in einen Schweltrog übergeht, durch den der schwelende Abfall mittels Fördermitteln zu einer Abfördervorrichtung befördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innenquerschnitt des Verschwelungsreaktors (28) von oben nach unten durchgehend gleichmäßig zu einem Ausfallspalt (4) verjüngt und rechteckig ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (3) des Verschwelungsreaktors (28) und des Schweltrogs (29) doppelwandig und mit Anschlüssen (8, 10) zur Zu- und Abführung von erhitztem Gas versehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verschwelungsreaktor

(28) eine Aufgabeschleuse (1) vorgeschaltet ist, deren Verschlußorgane (44, 45) durch einen Fühler (46) gesteuert sind.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite des Ausfallspalts (4) veränderbar ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfallspalt (4) mit einem Rüttler oder dgl. versehen ist.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem horizontal angeordneten, zylindrischen Schweltrog, in dem konzentrisch eine mit Fördermitteln versehene Welle umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermittel an der Welle

(51) mittels Federstahlarmen verbundene Schaufeln

(52) sind.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasmotor (9) vorgesehen ist, der mit dem aus dem Verschwelungsreaktor (28) bzw. dem Schweltrog

(29) abgezogenen Gas angetrieben ist, der seine Energie an einen Verbraucher abgibt und dessen heiße Abgase zur Erwärmung des Verschwelungsreaktors (28) bzw. des Schweltrogs (29) dienen.

8. Verfahren zum Betrieb einer Schwelanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Vortrocknung des Mülls benötigte Trockenluft durch die Abgase des Gasmotors (9) und/oder durch das Produktgas aufgeheizt wird.

9. Verfahren zum Betrieb einer Schwelanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase vorzugsweise unter Verwendung der aus den Reststoffen gewonnenen Kohle gekrackt werden und ihre fühlbare Wärme zur indirekten Beheizung der Schwelanlage benutzt wird.