DE2943376A1

DE2943376A1 - Thermische reaktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE2943376A1
Application number: DE19792943376
Authority: DE
Inventors: Chikao Goke; Yoshio Hirayama; Kanichi Ito; Kazuhiro Kondo; Yoshiki Kuroda
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1980-05-08
Also published as: CH648646A5; DK150121C; GB2036274B; DK150121B; DK444879A; DE2943376C2; GB2036274A

Description

79-Y-3779

Ebara Corporation, Tokio, Japan

Thermische Reaktionsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Reaktionsvorrichtung und insbesondere auf eine thermische Reaktionsvorrichtung mit einem fluidisierten Bett, welches zur Verbrennung oder Wärmezersetzung von städtischem Abfall oder dgl. geeignet ist,.

Die Beseitigung von städtischem Abfall ist ein ernstes Problem wegen des hohen Abfallvolumens, das von Jahr zu Jahr ansteigt. Die Verbrennung ist eine der Möglichkeiten zur Beseitigung dieses Abfalls. Bei den üblichen Verbrennungsvorrichtungen oder Einäscherungsvorrichtungen mit einem Feuerungsrost treten mehrere im folgenden zusammengefaßte Probleme auf.

1. Die im städtischen Abfall enthaltenen Kunststoffe schmelzen und laufen durch den Rost und werden um den Rost herum und unterhalb desselben verbrannt, wobei der Rost Hochtemperaturflammen ausgesetzt ist und demgemäß mit großer Wahrscheinlichkeit frühzeitig beschädigt wird, was hohe Wartungskosten zur Folge hat. Dieses Problem ist deshalb sehr ernst zu nehmen, weil der Anteil von Kunststoffen im Abfall verhältnismäßig hoch ist und dazu noch ansteigt.

2. Der städtische Abfall enthält mehrere Materialarten, die nicht gleichförmig vermischt sind, so daß die entsprechenden Bestandteile des Abfalls unterschiedliche Verbrennungs-

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eigenschaften haben, was Stellen mit außerordentlich hoher Temperatur innerhalb der Verbrennungsvorrichtung während des Verbrennungsvorgangs zur Folge hat,auf welche Weise die Wand der Verbrennungskammer beschädigt werden kann. Darüber hinaus besteht die Wahrscheinlichkeit, daß diese örtlich hohe Temperatur NO erzeugt, also ein Luftverunreinigungsproblem hervor ruft.

3. Bei der Verbrennung fester Materialien ist es im allgemeinen die Wärmezerlegungsstufe zu Beginn, die hohe Wärmeabsorption erfordert, wobei die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist, so daß im allgemeinen ein Feuerungsrost mit einer großen Oberfläche erforderlich ist.

Der Feuerungsrost ist wegen seiner zugehörigen Bauglieder verhältnismäßig teuer, wie beispielsweise der Mittel zu seiner Bewegung, wobei ferner die Verwendung eines großen Rostes eine große Verbrennungsvorrichtung notwendig macht, so daß demgemäß die für den Einbau der Verbrennungsvorrichtung erforderlichen Kosten erhöht werden.

Zur Lösung dieser Probleme wurde eine Verbrennungsvorrichtung der Fluidisierungs-Bauart verwendet, die inerte feste Teilchen als ein Medium zur Bildung eines fluidisierten Bettes verwendet. Die verwendeten inerten festen Teilchen sind im allgemeinen Sandkörner und in der folgenden Beschreibung werden daher die Ausdrücke "Sandkörner" und/oder "Sand" in dem Sinne verwendet, daß sie nicht auf "Sand" eingeschränkt verstanden werden sollen, sondern alle Teilchen oder Körner umfassen, die zur Bildung des fluidisierten Bettes geeignet sind. Die Verbrennungsvorrichtung der Fluidisierungsbauart ist aus folgenden Gründen vorteilhaft:

a) Die verflüssigten Kunststoffe oder dgl. werden im fluidisierten Bett wärmezerlegt und darinnen verbrannt, so daß die Möglichkeit der Beschädigung einer Gasdiffusions-

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platte entsprechend dem Feuerungsrost in der oben erwähnten Vorrichtung vermieden wird, da eine solche Platte der Flamme aus brennenden Kunststoffen nicht ausgesetzt ist.

b) Da die Temperatur des fluidisierten Betts im wesentlichen gleichförmig gehalten wird, besteht kein Problem hinsichtlich der Hochtemperaturstellen innerhalb der Verbrennungsvorrichtung.

c) Die Wärmeübertragungsrate zwischen den Sandkörnern und den Materialien ist recht groß, wodurch es möglich gemacht wird, eine Bettplatte von relativ kleiner Oberfläche in der Verbrennungskammer zu verwenden, was es möglich macht, eine kompakte Verbrennungsvorrichtung zu benutzen, so daß sich die Installationskosten für die Vorrichtung vermindern.

Die 'konventionelle Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart ist somit zur Verbrennung von Stadtabfall oder dgl. recht brauchbar. Bei derartigen Verbrennungsvorrichtungen ist es jedoch notwendig, daß die zu verbrennenden Materialien nicht zum Boden des fluidisierten Bettes absteigen. Dies ist deshalb erforderlich, weil dann, wenn die zu verbrennenden Materialien zum Boden des fluidisierten Bettes absteigen würden, die Perforationen oder Löcher in der Diffusionsplatte geschlossen würden, wodurch die Fluidisierung oberhalb des geschlossenen Teils deaktiviert würde und Sandkörner in diesem Teil sich zu einer Masse vereinigen, mit dem Ergebnis, daß die Fluidisierung ungenügend ist oder sogar die Ausbildung des fluidisierten Bettes unmöglich wird.

Es ist daher notwendig, die in der Vorrichtung der fluidisierten Bettbauart zu verbrennenden Materialien auf einen Wert unterhalb einer bestimmten Teilchengröße zu pulverisieren, und zwar liegt der Bereich für die Teilchengröße normalerweise zwischen 50 mm und 70 mm. Stadtabfall oder dgl. enthält jedoch mehrere Materialarten, deren jede einen unterschiedlichen Pulverisierungswiderstand besitzt. Beispielsweise können spröde Materialien, wie Glas, Steingut, Keramikstoffe und Beton leicht

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pulverisiert oder durch Schlag zerkleinert werden, wohingegen zähe Materialien, wie beispielsweise Gummi und Kunststoff nicht leicht pulverisiert werden können, wenn sie nicht einer Scherwirkung durch Verwendung scharfer Kanten oder dgl.ausgesetzt werden. Wenn man daher den aus einer Mischung von mehreren Abfallarten bestehenden Stadtabfall zu Körnern mit reduzierter Größe unterhalb einen bestimmten bevorzugten Wert durch eine einzige Vorrichtung pulverisieren will, so muß diese Vorrichtung sowohl zum Pulverisieren als auch zum Ausüben einer Scherwirkung geeignet sein. Die zur Ausübung der Scherwirkung erforderlichen Kanten werden jedoch schnell und leicht dem Abrieb ausgesetzt oder beschädigt durch spröde Materialien, wie z. B. Glas, Tonwaren, Keramikmaterialien, Beton usw., oder aber auch durch Materialien wie beispielsweise Metalle mit einem hohen Widerstand gegenüber einer solchen Scherwirkung. Es ist demgemäß schwierig, städtischen Abfall durch eine einzige Vorrichtung in einem solchen Grad zu pulverisieren, der für den Verbrennungsvorgang in einer üblichen Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart zufriedenstellend ist.

In der Praxis wird daher in einer Situation der obengenannten Art der Stadtabfall zuerst durch eine Vorrichtung pulverisiert, die in erster Linie zur Pulverisierung geeignet ist. Sodann werden die pulverisierten spröden Materialien durch Siebung usw. heraussortiert und die eisenhaltigen Materialien werden magnetisch entfernt. Daraufhin wird der Rest des Abfalls durch eine andere Vorrichtung geschreddet (zerschnitten), und zwar durch eine weitere Vorrichtung mit scharfen Kanten, die in erster Linie für Scher- und/oder Schredderfunktionen geeignet ist. Die vor der Verbrennung erforderlichen Schritte sind daher mehr oder weniger komplex.

Wie oben erläutert, wurde der Schritt der Größenreduzierung oder Regulierung vor der Verbrennung als eines der wichtigsten zu lösenden Probleme dann angesehen, wenn Stadtabfall in einer üblichen Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart verbrannt werden soll.

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Es wäre zweckmäßig, die komplizier Le für die Verbrennung der brennbaren Bestandteile des Stadtabfalls erforderliche Vorbehandlung zu vereinfachen oder zu eliminieren. Die Erfindung hat sich demgemäß zum Ziel gesetzt, eine thermische Reaktionsvorrichtung oder eine Verbrennungsvorrichtung vorzusehen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Ferner bezweckt die Erfindung eine thermische Reaktionsvorrichtung der Bauart mit fluidisiertem Bett vorzusehen, bei der Materialien an der Erreichung des Bodens des fluidisierten Bettes gehindert sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart derart vorzusehen, daß nicht-verbrennbare Reste in effektiver Weise von der Verbrennungsvorrichtung nach außen abgegeben werden.

Erfindungsgemäß wird eine neue Reaktionsvorrichtung oder Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart vorgesehen, die ,zur Verbrennung von zu verbrennenden Materialien insbesondere von städtischem Abfall oder dgl. dient, ohne daß dabei der Aufwand des erforderlichen Größenregulierschritts angewendet werden muß, der bei der üblichen Verbrennungsvorrichtung der fluidisierten Bettbauart benötigt wird.

Die Ausdrücke "(thermische) Reaktionsvorrichtung" und "Verbrennungsvorrichtung" beziehen sich auf einen Behälter, in dem die Veraschung, Verbrennung, teilweise Oxydation, Vergasung, Pyrolyse, Kalzinierung oder Katalyse erfolgt, da der erfindungsgemäße Reaktor insbesondere zur Beseitigung von Stadtabfall oder dgl. geeignet ist, wobei aber die Verwendung nicht auf diesen Zwecke beschränkt ist, sondern eine Anwendung auch allgemein für thermische Reaktionen möglich ist.

Die erfindungsgemäße Reaktions- oder Verbrennungsvorrichtung ist mit einer Abgabeöffnung ausgestattet, die zu einer Fluidisier- und Transportvorrichtung unmittelbar oberhalb der Bodenoberfläche der Verbrennungsvorrichtung führt, wobei eine Vielzahl von parallelen hohlen zylindrischen Rotoren die Fluidisier- und Transportvorrichtung bildet, und zwar angeordnet

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oberhalb der Bodenoberfläche mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den entsprechenden benachbarten Rotoren, die in der gleichen Richtung rotieren, um die Abgabe des verbleibenden Rests zu erleichtern, wobei ferner jeder der Rotoren mit einer Vielzahl von Luft-oder Gas-Eingabeöffnungen (Injektionsperforationen) ausgestattet ist, um ein fluidisiertes Bett zu bilden.

Der vorbestimmte Abstand ist derart bestimmt, daß der Durchgang von Materialien durch den Raum oder Abstand zwischen den Rotoren verhindert wird. Die Bodenplatte der Verbrennungsvorrichtung ist im allgemeinen derart aufgebaut, daß sie eine Diffusionsplatte mit einer Vielzahl von Einlaßlöchern oder Injektionsperforationen besitzt, wobei diese Löcher derart angeordnet sind, daß eine Gas- oder Luftströmung mit einem Komponentenvektor in Richtung zur Abgabeöffnung injiziert wird, um so den verbleibenden Rest dort hindurch abzugeben und auch die Bildung des fluidisierten Bettes zu unterstützen.

In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist eine Blockierstange in jedem der Räume zwischen benachbarten Rotoren angeordnet, um so in effektiver Weise den Durchgang von Materialien nach unten durch den Raum zwischen den benachbarten Rotoren zu verhindern. In diesem Falle können die Löcher in der Bodenplatte eliminiert werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung im Querschnitt zusammen mit zugehörigen Ausrüstungsteilen;

Fig. 2 einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei der Aufbau der erfindungsgemäßen Rotoren dargestellt ist;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der Fig. 2 mit einer modifizier-

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ten Bodenplatte des Reaktorgefäßes;

Fig. 4 einen Teil des modifizierten Reaktorgefäßes mit Blockierstangen benachbart zu den Rotoren;

Fig. 5 eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Rotors;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß Fig. 5, wobei schematisch die für die Rotoren gemäß Fig. 5 geeignete Antriebsvorrichtung dargestellt ist.

Fig. 1 zeiyt allgemein im Querschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer thermischen Reaktionsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung mit einem Ofengefäß oder Behälter 11. Die Innenseite des Behälters 11 ist im allgemeinen in einen oberen Teil, den Freibord oder Freiraum 12 und einen unteren Teil, ein fluidisiertes Bett 13, aufgeteilt. Das fluidisierte Bett wird durch inerte feste Teilchen oder Körner aus Sand gebildet, und zwar fluidisiert durch nach oben injiziertes Gas oder Luft. Zur Bewirkung der Gas- oder Lufteingabe zum Zwecke der Fluidisierung der Sandkörner ist eine Vielzahl von hohlen zylindrischen Rotoren 14 parallel angeordnet oberhalb der Bodenplatte 15 des Gefäßes 11 vorgesehen, wobei diese Bodenplatte 15 vorzugsweise geneigt verläuft und zu einer Abgabeöffnung 16 führt. Jeder der Rotoren 14 ist mit einem vorbestimmten Abstand gegenüber den jeweils benachbarten Rotoren angeordnet, wobei die Rotoren in der gleichen Richtung wie durch einen Pfeil angedeutet, sich jeweils verdrehen, und zwar angetrieben durch eine geeignete Antriebsvorrichtung; ferner sind die Rotoren mit einer Vielzahl von Löchern 17 (Fig. 2) in deren Zylinderwand ausgestattet, wobei Gas oder Luft durch diese Löcher in den Sand eingeleitet oder injiziert wird. Das Gas oder die Luft wird den hohlen zylindrischen Rotoren 14 über Drehkupplungen von einer Versorgungsquelle aus zugeführt. Das in den Sand eingeleitete Gas oder die Luft bildet das fluidisierte Bett 13, während die Drehung der Rotoren 14 die Bewegung des verbleibenden Rests zur Abgabeöffnung 16 hin bewirkt, wobei die Rotoren eine Fluidisier- und Transport-Vorrichtung der Reaktorvorrichtung oder Verbrennungsvorrichtung 10 bilden.

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In der Bodenplatte 15 ist ebenfalls eine Vielzahl von Löchern 18 vorgesehen, durch welche Gas oder Luft nach oben eingegeben wird, um die Fluidisierung und Verbrennung zu unterstützen.

Die Reihe von Rollen (Rotoren) 14 endet benachbart zur Auslaßöffnung 16, die sich allmählich in ihrer Querschnittsfläche nach unten hin vermindert und mit einem Auslaßrohr 19 gekuppelt ist, mit dem ein Injektionsrohr 20 verbunden ist.

Gas oder Luft wird durch das Rohr 20 in das Rohr 19 eingegeben, und zwar mit der richtigen Strömungsrate, bestimmt zur Fluidisierung der Sandkörner in der Auslaßöffnung 16 und dem Rohr 19. Unterhalb der Verbindung der Rohre 19 und 20 ist ein Doppelventil 21 im Rohr 19 angeordnet, um so abwechselnd zwei Ventilanschlüsse 21a und 21b zu öffnen und zu schließen, um in bequemer Weise den nicht-verbrennbaren Rest geliefert von der Auslaßöffnung 16 und dem Auslaßrohr 19 abzugeben. Der Sand im Auslaßrohr 19 kann durch das Doppelventil 20 nach außen zusammen mit dem verbleibenden Rest entfernt werden, wobei der Sand vom Rest wieder separiert werden kann, um in die Verbrennungskammer des Gefäßes 11 zurückgeführt zu werden.

Eine Eingabevorrichtung 22 zur Lieferung der zu verbrennenden Materialien an die Reaktionsvorrichtung 10 weist einen Trichter 23, ein Gate oder Tor 24 und einen Schieber 25 auf, wobei die Eingabevorrichtung mit dem Freibord 12 der Reaktionsvorrichtung 10 in Verbindung steht. Ferner ist in einer oberen Position des Gefäßes 11 eine Ablaßöffnung 26 vorgesehen, um das Abgas nach außen über einen Staubsauger 27 abzugeben, der die im Abgas enthaltenen Ascheteilchen einfängt.

Wenn die thermische Reaktionsvorrichtung oder die Verbrennungsvorrichtung 10 in der oben erläuterten Weise aufgebaut ist, so kann der städtische Abfall in die Reaktionsvorrichtung 10 über die Transportvorrichtung 22 im wesentlichen so wie dieser Abfall gesammelt wurde ohne jedwede Vorbehandlung eingegeben werden, oder aber einfach durch öffnen oder Zerbrechen der Abfallbehälter. Der Abfall aus relativ leichten Materialien

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und der kleine Abfall schweben innerhalb des fluidisierten Bettes 13 und werden verbrannt, während der aus relativ schweren Materialien bestehende Abfall zum Boden des fluidisierten Betts 13 hin absteigt. Die verbrennbaren zum Boden hin absteigenden Materialien werden ebenfalls der F]uidisierungswirkung des Sandes ausgesetzt, der sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit bewegt, und werden somit in effektiver Weise verbrannt, wodurch die Möglichkeit der Blockierung der Löcher 17 durch verschmolzene oder geschmolzene Kunststoffe oder dgl. im wesentlichen verhindert wird, und zwar im Gegensatz zu dem Fall der Verwendung eines Feuerungsrostes bei der Verbrennung, wobei zudem die Oberfläche der Bodenplatte bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kleiner gemacht werden kann, als diese bei der Verwendung der Bauart mit Feuerrost der Fall wäre.

Die zum Boden des fluidisierten Betts 13 hin absteigenden schweren Materialien werden darauffolgend zur Abgabeöffnung 16 durch die sich drehenden zylindrischen Rotoren 14 transportiert, wobei während dieser allmählich Bewegung der Materialien die verbrennbaren Bestandteile vollständig durch den Effekt des fluidisierten Betts 13 verbrannt werden, so daß nur die nichtverbrennbaren Reste nach außen durch die Abgabeöffnung 16, Rohr 19 und Doppelventil 21 abgegeben werden.

Die Strömung des Gases oder der Luft nach unten injiziert von den Löchern 17 der Rotoren 14 während deren Drehung kommt in Interferenz mit der Bodenplatte 16 und fluidisiert den Sand, der unterhalb die Rotoren gefallen ist und liefert diesen nach oben, wenn das Gas oder die Luft nach oben durch den Raum zwischen den Rotoren 14 injiziert wird. Diese Gas- oder Luftströmung verhindert somit in effektiver Weise, daß der Sand im fluidisierten Bett 13 auf die Bodenplatte 15 fällt und sich dort ansammelt.

Wie man in Fig. 2 sieht, ist die Bodenplatte 15 mit einer Vielzahl von Perforationen 18, wie zuvor erläutert, ausgestattet, durch welche Gas oder Luft nach oben von einer Leitung 28 aus eingeblasen oder injiziert wird, um die Fluidisierung zu

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unterstützen, und um den Sand nach oben in das Bett 13 zu liefern, der unter die Rotoren 14 gefallen ist.

Jede Achse der Perforationen 18 ist derart geneigt, daß die durch die Perforationen 18 verlaufende Einblasluft oder das Einblasgas einen Komponentenvektor aufgeprägt erhalten, der zur Austrittsöffnung 16 hinweist, wodurch der Transport des Sandes und des nicht-verbrennbaren Rests auf der Bodenplatte in Richtung zur Austrittsöffnung 16 hin unterstützt und sichergestellt wird.

Der Abstand a zwischen den entsprechenden benachbarten Rotoren 14 und der Abstand b zwischen den Rotoren 14 und der Bodenplatte 15 ist vorzugsweise derart angeordnet, daß b größer ist als a, wodurch die Möglichkeit der Verstopfung des Raums b durch die durch Raum a gelaufenen Materialien reduziert oder eliminiert wird.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bodenplatte 15a durch eine Vielzahl von Blechstreifen 29 gebildet, die einander derart überlappen, daß Durchlässe 18a jeweils zwischen den benachbarten Streifen 29 gebildet werden, wobei die Durchlässe 18a der gleichen Funktion wie die Löcher 18 der Fig. 2 dienen.

Obwohl die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Bodenplatten 15 oder 15a geneigt dargestellt sind, so können sie doch auch horizontal angeordnet sein, vorausgesetzt, daß die Bewegung des nicht-verbrennbaren Rests und des Sands zur Auslaßöffnung hin bewirkt wird.

Die thermischen Reaktionsvorrichtungen gezeigt in den Figuren 1, 2 und 3 zeigen eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit, wobei jedoch weitere Modifikationen bevorzugt werden können, um die kennzeichnenden Merkmale der Reaktionsvorrichtungen weiter zu verbessern, und zwar im Hinblick auf folgende Gründe.

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1. Der nicht-verbrennbare Rest, der sich zu einer Masse vereinigt oder auch nicht vereinigt haben kann, bewegt sich über die Rotoren und kann in den Spalten zwischen den Rotoren eingefangen werden, wodurch sich Schwierigkeiten ergeben, beispielsweise eine große Lastveränderung für die Antriebsmittel zur Drehung der Rotoren, oder aber eine überlastung der Antriebsmittel. In einem solchen Falle wäre ein zusätzlicher Pulverisierungsvorgang des Abfalls zur Lösung dieser Schwierigkeiten möglich, wobei jedoch ein solcher zusätzlicher Schritt natürlich im Hinblick auf die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt wird.

2. Das Einblasen von Gas oder Luft kann das Auftreffen von Sand auf die zylindrische Oberfläche der sich drehenden Rotoren bewirken, was den Abrieb des Rotors und/oder die Granulation des Sandes hervorrufen kann, wodurch sich eine Erhöhung des Sandverbrauchs ergibt und auch der von der Reaktionsvorrichtung abgeschiedenen Staubmenge, wodurch die Betriebskosten erhöht und ein Luftverunreinigungsproblem hervorgerufen wird.

3. Wenn die Versorgung für das Fluidisierungsgas oder die Luft unterbrochen wird, so kann Sand in den hohlen zylindrischen Rotor eintreten und sich darinnen ansammeln, oder aber die Löcher in den Rotoren verstopfen, wodurch sich eine Veränderung des eingeblasenen Gasflusses oder Luftflusses ergibt. Demgemäß wird eine zufriedenstellende Fluidisierung verhindert, wodurch die Kapazität der Reaktorvorrichtung abgesenkt wird und die Möglichkeit der Erzeugung von Klinkern oder Schlacke entsteht,

Diese Nachteile werden bei weiteren Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung gelöst.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reaktor- oder Verbrennungs-Vorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Blockierstange 30 parallel zur den Achsen der Rotoren 14 angeordnet, und zwar oberhalb jeder der Spalten a jeweils zwischen be-

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nachbarten Rotoren 14. Die Stange 30 ist derart geformt, daß sie einen der Form des Oberteils des Spalts entsprechende Gestalt besitzt; beispielsweise besitzt die Stange 30 eine Form ähnlich einem umgekehrten Trapez und erstreckt sich parallel zu den Rotorachsen im wesentlichen über die Axiallänge des Rotors 14 hinweg. Die Blockierstange 30 kann allein im Spalt zwischen den benachbarten Rotoren angeordnet sein, oder aber auf entgegengesetzten Enden auf der Wand des Behälters 11. Alternativ kann die Blockierstange 30 durch (nicht gezeigte) Stützen befestigt an der Bodenplatte 15 getragen werden. Das Vorsehen der Blockierstangen 30 verhindert in effektiver Weise das Eintreten des nicht-verbrennbaren Rests (der sich zu einer Masse vereinigt haben kann) in die Spalte zwischen den Rotoren 14. Das in den Raum unterhalb der Blockierstangen 30 und Rotoren 14 eingegebene Fluidisierungsgas oder die Fluidisierungsluft fließt nach oben durch die Spalte zwischen den Rotoren 14 und die Blockierstangen 30. Da die Spalte durch die Stangen 30 verschmälert oder geschlossen sind, wenn die Stangen 30 nicht getragen oder auf den benachbarten Rotoren angeordnet sind, so kann die Geschwindigkeit des durch die Spalte laufenden Gases (oder der Luft) zu groß werden.

Das Vorsehen einer geeigneten Anzahl von Löchern 30a, die sich im wesentlichen vertikal durch die Stangen 30 erstrecken, kann den ernsten Zustand entlassen, der durch den Fluidisierungsfluß hervorgerufen wird, der durch diese Spalte nach oben geht. Es können ferner die Löcher 18 oder 18a in der Bodenplatte 15 oder 15a (Figuren 2 und 3) dann weggelassen werden, wenn die Löcher 30a vorgesehen sind, obwohl das Vorsehen der Löcher 18 und 18a in der Bodenplatte 15 oder 15a kein unbedingtes Erfordernis ist.

Die oben erläuterten Blockierstangen 30 verhindern das Einfangen des nicht-verbrennbaren Rests (der sich entweder zu einer Masse vereinigt haben kann oder nicht) in den Spalten zwischen den Rotoren 14.

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In Fig. 5 ist eine weitere abgewandelte Ausbildungsform der Rotoren 14a dargestellt. In diesem Rotore 14a ist ebenfalls eine Vielzahl von Löchern 17a in der Zylinderwand des Rotors vorgesehen, um so das Gas oder die Luft von der Innenseite des Rotors zur Außenseite zur Bildung des fluidisierten Bettes einzublasen. Die Position der Löcher 17a auf der Zylinderoberfläche jedes der Rotoren 14a ist jedoch begrenzt auf eine bestimmte Zone definiert zwischen zwei Axiallinien auf dieser Oberfläche. Anders ausgedrückt, definieren die zwei Axiallinien eine rechtseckige Zone gesehen aus der Richtung quer verlaufend zu den zwei Axiallinien. Die zwei Linien bilden einen Winkel α bezüglich der Mittelachse des Rotors 14a, wie man dies in Fig. 5 erkennt. Ferner ist schematisch eine Antriebsvorrichtung (DM) in Fig. 6 gezeigt, geeignet zur Drehung der Rotoren 14a, wie oben erläutert. Wenn die Rotoren 14a der Fig. 5 verwendet werden, so ist es vorzuziehen, die gleiche Phas.e der begrenzten Zonen mit Löchern 17a über alle die Rotoren 14a hinweg beizubehalten, aus den im folgenden angegebenen Gründen. Wie schematisch in Fig. 6 gezeigt, ist in diesem Fall die Antriebsvorrichtung (DM) mit sämtlichen der Rotoren 14a derart gekuppelt, daß die entsprechenden Phasen der begrenzten Zonen während der Drehung der Rotoren in gleicher Weise beibehalten werden. Diese Antriebsvorrichtung umfaßt normalerweise eine endlose Kette, die über Kettenräder geführt ist, welche auf den entsprechenden Wellen 14b der Rotoren 14a befestigt sind, obwohl auch andere Arten von Antriebsvorrichtungen verwendbar sind, so daß die erfindungsgetnäße Antriebsvorrichtung nicht auf eine solche Kombination aus einer endlosen Kette mit Kettenrädern beschränkt ist. Eine derartige Antriebsvorrichtung ist ebenfalls bei anderen Reaktionsvorrichtungen und Verbrennungsvorrichtungen als denjenigen der Figuren 1 bis 4 anwendbar.

Durch die Anordnung der Löcher 17a in den begrenzten Zonen der entsprechenden Zylinderwände der hohlen Rotoren 14a und durch die Regulierung oder Äqualisierung der Phase jeder der begrenzten Zonen ist es möglich, die Nachteile zu verhindern oder zu vermindern, die hervorgerufen werden durch dieses

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Eintreten von Sand in die hohlen Rotoren, durch das Auftreffen von Sand auf die Rotoren, durch die Granulation des Sandes usw. Wenn beispielsweise der Antrieb der Rotoren intermittierend bewirkt wird, so wird die Chance des Abriebs der Rotoroberflächen vermindert. In diesem Beispiel sind die begrenzten Zonen der entsprechenden Rotoren derart angeordnet, daß sie nach oben während der Periode weisen, wenn die Rotoren zeitweise gestoppt sind, so daß der Gas- oder Lüfteinblasvorgang in der Richtung zur Aufrechterhaltung des fluidisierten Betts fortgesetzt wird. Ein derartiges intermittierendes Stoppen der Rotoren vermindert auch die Chance, daß der durch das eingeblasene Gas oder die Luft fluidisierte Sand von einem Rotor auf den benachbarten Rotor auftrifft, wodurch die Abrasion und/oder der Abrieb der Rotoroberflächen und die Granulation des Sandes verhindert wird, so daß Betriebskosten gespart werden.

Wenn andererseits die Reaktions- oder Verbrennungsvorrichtung nicht in Betrieb ist (d. h. kein Gas- oder Lufteinblasvorgang bewirkt wird), so sind die begrenzten Zonen derart angeordnet, daß sie nach unten weisen, wodurch das Eintreten von Sand in die hohlen Rotoren verhindert wird.

Obwohl in Fig. 5 die Blockierstange 30 dargestellt ist, so kann sie doch in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 3 weggelassen werden.

Der Winkel α in Fig. 4 ist vorzugsweise 120°, wobei aber dieser Winkel abhängig von den bei der Verbrennung dieser Materialien auftretenden Faktoren ausgewählt wird, wie beispielsweise der Verbrennungsart (Veraschung, Verbrennung, teilweise Oxydation, Vergasung, Pyrolyse, Kalzinierung oder Katalyse), den Spalten zwischen den Rotoren und den verwendeten Sandkörnern.

Die erfindungsgemäße thermische Reaktionsvorrichtung oder Verbrennungsvorrichtung ist derart aufgebaut, daß die Vorbehandlung im wesentlichen nicht erforderlich ist im Falle der Ver-

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arbeitung von städtischem Abfall oder dgl. durch Verbrennung.

Um jedoch die wiederverwendbaren Abfallteile,enthalten im städtischen Abfall, wiederzugewinnen, kann vor der Verbrennung eine Pulverisierung und Sortierung des Abfalls vorgenommen werden. Eine solche Vorbehandlung wird vorzugsweise mit einer geeigneten Pulverisiervorrichtung, beispielsweise gemäß U.S.-PS 3 941 089, 3 973 735 oder 4 076 177 ausgeführt. Während dieser Vorbehandlung werden in einer solchen Pulverisiervorrichtung der obengenannten Art Lebensmittelabfälle sowie Abfallpapier usw. heraussortiert, wobei der Rest im allgemeinen Kunststoffe, Metalle, Tücher usw. enthält, wobei das volumenmäßige Verhältnis der dünnen Kunststoffe dabei verhältnismäßig hoch liegt. Ebenfalls werden Metalle in der erwähnten Pulverisiervorrichtung ausgesondert. Es wurde aufgrund von Versuchen festgestellt, daß leichte Materialien nicht pulverisiert werden brauchen, da diese Materialien, wie beispielsweise dünne Kunststoffe, Papier und Tücher usw. innerhalb des fluidisierten Bettes schweben und leicht ohne Abstieg zum Boden des fluidisierten Betts verbrannt werden. Ferner hängt die Verbrennungsgeschwindigkeit der oben erwähnten leichten Materialien hauptsächlich von der Dicke der leichten zu verbrennenden Materialien ab, und daher erhöht die Pulverisierung dieser leichten Materialien die Verbrennungsgeschwindigkeit für diese Materialien nicht wesentlich. Wenn es gewünscht wird, die Lebensmittelabfalle und das Papier nach der Pulverisierung durch die oben erwähnten Pulverisiervorrichtung zu verbrennen, so erfolgt auch dies leicht durch die erfindungsgemäße Reaktionsvorrichtung, da die Teile bereits in ihrer Größe reduziert wurden. Demgemäß wird nach einer solchen Vorbehandlung der Wirkungsgrad der thermischen Reaktionsvorrichtung oder der Verbrennungsvorrichtung erhöht, da das Verhältnis der schweren zum Boden des fluidisierten Betts absteigenden Materialien relativ oder in bemerkenswertem Umfang reduziert ist.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit eine thermische Reaktions- oder VerbrennungsVorrichtung der fluidisiertes

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ßett-Bauart vor, wobei verbleibende Reste, die zum Boden des fluidisierten Betts abgestiegen sind, zu einer Austrittsöffnung transportiert werden, und zwar durch eine Vielzahl von hohlen zylindrischen Rotoren, angeordnet oberhalb der Bodenplatte eines Behälters der Reaktor- oder Verbrennungsvorrichtung, wobei jeder der Rotoren mit einer Vielzahl von Löchern in der Zylinderwand ausgebildet ist, wobei durch diese Löcher Gas oder Luft in inerte solide oder Sandteilchen eingeblasen wird, um das fluidisierte Bett zu bilden.

Abwandlungen der Erfindung sind dem Fachmann möglich.

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L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche

\\J Thermische Reaktionsvorrichtung der Bauart mit fluidisiertem Bett mit einem Behälter, der mit einer Bodenplatte sowie einer Austrittsöffnung ausgestattet ist, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl hohler zylindrischer Rotoren (14),angeordnet parallel oberhalb der Bodenplatte (15) mit einem vorbestimmten Abstand zwischen benachbarten Rotoren, wobei jeder der Rotoren (14) mit einer Vielzahl von Gaseinblasöffnungen in der Zylinderwand ausgestattet ist und der Innenraum des Rotors mit einer Gasquelle gekuppelt ist, wobei ferner sämtliche Rotoren in der gleichen Richtung sich drehen, und mit einer Eingabevorrichtung (22) zur Lieferung von Materialien an den Behälter.
2. Reaktionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte 15 mit einer Vielzahl von Gaseinlaßlöchern (18) ausgestattet ist.
3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der Bodenplatte (15) derart angeordnet sind, daß die Einblasgasströmung einen Komponentenvektor gerichtet zur Austrittsöffnung hin aufweist.
4. Reaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte zur Austrittsöffnung (16) hin geneigt verläuft.
5. Reaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (b) zwischen der Bodenplatte und den Rotoren derart angeordnet ist, daß er größer ist als der Spalt (a) zwischen benachbarten Rotoren in dem vorbestimmten Raum.
6. Thermische Reaktionsvorrichtung der fluidisierten Bett-Bauart, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer Bodenplatte ausgestattet mit einer Auslaßöffnung (16),

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ORIGINAL INSPECTED

eine Vielzahl von hohlen zylindrischen Rotoren (14), angeordnet parallel oberhalb der Bodenplatte mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den benachbarten Rotoren, wobei jeder der Rotoren mit einer Vielzahl von Gas-Einblasöffnungen in der Zylinderwand ausgestattet ist, wobei ferner der Innenraum der Rotoren mit einer Gasquelle in Verbindung steht, und die Rotoren alle in der gleichen Richtung verdreht werden, und mit einer Eingabevorrichtung (22) zur Lieferung von Materialien in den Behälter und ferner mit einer Blockierstange (30) angeordnet in jedem der vorbestimmten Räume zwischen dem oberen Teil davon.
7. Reaktionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte mit einer Vielzahl von Gas-Einblasöffnungen ausgestattet ist.
8. · Reaktionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in der Bodenplatte derart angeordnet sind, daß die hindurchverlaufende Einlaßgasströmung einen Komponentenvektor aufweist, der zur Auslaßöffnung hin gerichtet ist.
9. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte zur Auslaßöffnung hin geneigt verläuft.
10. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen der Bodenplatte und den Rotoren größer ist als der Spalt zwischen den benachbarten Rotoren in dem vorbestimmten Raum.
11. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Löcher in der zylindrischen Wand der Rotoren beschränkt ist auf eine bestimmte Zone begrenzt durch zwei Axiallinien auf der Zylinderoberfläche des Rotors, wobei

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sämtliche Rotoren derart angeordnet sind, daß sie die gleiche Phase bestimmter Zonen während der Drehperioden und auch
während der Nichtdrehung aufrechterhalten.
12. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren intermittierend gedreht werden, und daß die begrenzten Zonen
derart angeordnet sind, daß sie während der Periode nach oben weisen, wenn die Rotoren zeitweise gestoppt sind.
13. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die begrenzten Zonen derart angeordnet sind, daß sie dann nach unten weisen, wenn der Gaseinblasvorgang durch die Löcher in den Rotoren nicht bewirkt wird.
14. Reaktionsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Anzahl von Löchern (30a) in den Blockierstangen
vorgesehen sind, wobei sich diese Löcher (30a) im wesentlichen vertikal durch die Stangen erstrecken.

030019/0852