DE3101973A1

DE3101973A1 - Verfahren und einrichtung zum veraschen von relativ schwer brennbaren abfaellen

Info

Publication number: DE3101973A1
Application number: DE19813101973
Authority: DE
Inventors: Ebert Andersson; Lennart 46060 Vargön Eriksson; Olle 46100 Trollhättan Nyström
Original assignee: Volvo Flygmotor AB
Current assignee: GKN Aerospace Sweden AB
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1981-11-26
Also published as: GB2068516B; US4469034A; SE434568B; JPS56133523A; FR2474650A1; NO154557C; DE3101973C2; GB2068516A; NO154557B; NO810272L; SE8000649L; FR2474650B1; IT1143318B; IT8167105A0; JPH0255683B2

Description

Volvo Flygmotor AB
461 81 Trollhättan, Schweden

Verfahren und Einrichtung zum Veraschen von relativ schwer brennbaren Abfällen

Die Erfindung bezieht sich auf die Veraschung von Abfällen und die Energierückgewinnung daraus, wobei es sich insbesondere um Gummiabfälle aus Runderneuerungswerkstätten handelt. Die Erfindung ist jedoch auch mit gutem Erfolg in Verbindung mit einer Anzahl weiterer Brennstoffe in Pulverform oder flüssiger Form anwendbar, z. B. Kunststoff abfällen , Kohlenstaub oder Biomasse, letztere auch im Gemisch mit Wasser oder Öl, sowie Lösungsmitteln, Teeren usw.

Gummiabfälle, insbesondere abgefahrene Autoreifen, stellen ein großes Abfallbeseitigungsproblem dar, und zwar einerseits, weil Gummi ganz allgemein schwer zu verbrennen, zu beseitigen oder einer Wiederverwertung zuführbar ist, und andererseits, weil die hier betroffene Abfallmenge so groß ist. Sowohl für die Beseitigung als auch für die Wiederverwertung von Gummi wurden bisher viele verschiedene Verfahren vorgeschlagen und getestet, z. B. Veraschung, Abkühlung und Vermählen, Pyrolyse, Wiederverwertung beim Aufbringen von Straßenbelägen, bei der Herstellung von Böschungen usw.

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Bestehende Veraschungsanlagen sind für die Veraschung von ganzen oder zerkleinerten Reifen geeignet. Veraschung bedeutet die Flammenverbrennungs-Oxidation mit Luftüberschuß und nicht die Pyrolyse oder die Wirbelschichtverbrennung. Die Flammenverbrennung in bestehenden Veraschungsanlagen findet bei 800-1000 ⁰C mit hohem Luftüberschuß und normalerweise in zwei Stufen statt. In der ersten Stufe wird der Gummi der Pyrolyse in Verbindung mit der Einspeisungszone unterworfen, und in der zweiten Stufe wird das Pyrolysegas einer Endverbrennung in einer Zone unterworfen, der Zusatzluft und Sekundärbrennstoff zugeführt werden.

Die Verbrennungsofen können Ein- oder Zweikammeröfen sein, z. B. Öfen, bei denen in verschiedenen Zonen eine Luftzufuhr erfolgt, Rotationsöfen oder Öfen mit Wanderrosten, denen Nachbrenner nachgeschaltet sind, usw.

Die bekannten Veraschungsanlagen sind sehr groß. Wenn jedoch kleinere Mengen Gummiabfall zu beseitigen sind, z. B. Gummiabfall von Runderneuerungswerkstätten od. dgl., besteht ein Bedarf für relativ kleine Veraschungseinrichtungen, die sowohl die vorteilhafte Nutzung des Gummiabfalls gewährleisten als auch einen großen Teil der für den Betrieb der Einrichtung erforderlichen Energie liefern. Der in Runderneuerungswerkstätten anfallende Gummiabfall fällt in Mengen zwischen 50 und einigen 100 kg/h an. Dieser Gummiabfall ist ein Gemisch aus feinem Gummipulver und etwa 1-2 cm langen Gummistreifen, die in einer speziellen Zerkleinerungsmaschine aus alten Reifenkarkassen geschnitten werden. Der Gummiabfall hat einen hohen Energiegehalt, einen Heizwert von ca. 9500 kcal/kg, und ist daher besonders für die Dampfrückgewinnung u. dgl. geeignet.

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Technisch ist es natürlich durchaus möglich, den Gummiabfall zentral in einer bestehenden Veraschungsanlage zu verbrennen; dazu hätte man jedoch die Transportkosten für den Gummiabfall zu addieren, und die Runderneuerungswerkstatt würde den relativ hohen Energiegehalt des Gummiabfalls verlieren.

Bei der Veraschung von Gummiabfall in einer Veraschungseinrichtung nach der Erfindung wird der Gummiabfall zuerst zu einem Granulat mit einer maximalen Teilchengröße von 1,5-2 mm vermählen. Der gemahlene Gummiabfall wird dann aus dem Auslaß des Mahlwerks durch ein Transportgebläse abgesaugt und in einen Verbrennungsofen verbracht, in dem er durch im Kreislauf rückgeführtes Verbrennungsgas entzündet und einer Endverbrennung unterworfen wird. Der Verbrennungsofen ist so ausgelegt, daß er das Gummigranulat so lange hält, daß eine weitgehende Verbrennung mit starker Verwirbelung und bei hoher Temperatur von 1200-1300 ⁰C erfolgen kann.

Der Verbrennungsofen, der das Kernstück der Veraschungseinrichtung ist, ist im Grund ein Zyklonofen mit einer speziell ausgelegten Luftklappeneinheit für die Zugabe der Verbrennungsluft. Auf diese Weise wird ein sorgfältig steuerbarer Rückfluß in den Verbrennungsofen erreicht, der die Rückführung von heißem Verbrennungsgas zur Primärzone erlaubt, um dadurch eine Überentzündung und die Endverbrennung zu beschleunigen.

Der Rückfluß erfolgt durch die Luftklappeneinheit, die die Verbrennungsluft mit einer hauptsächlich tangentialen Komponente zuführt, wodurch die Möglichkeit für eine verlängerte Verweilzeit der Brennstoffteilchen im Ofen geschaffen wird. Die Verweilzeit wird ferner durch eine

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starke Austritts-Drosselvorrichtung verlängert. Der Aufbau des Verbrennungsofens ermöglicht eine ca. 90 %ige Verbrennung von Gummi, der in einem herkömmlichen umlaufenden Zerkleinerer auf eine Teilchengröße von höchstens 1,5-2 mm zerkleinert wurde. Die Veraschung erfolgt bei 1200-1300 ⁰C und mit geringerer Überschußluft, als dies für Gummi sonst üblich ist.

Herkömmliche Zyklonöfen sind in bezug auf die Teilchengröße sehr empfindlich; diese sollte weniger als 0,5 mm betragen. Auch die Verbrennungsgeschwindigkeit des Brennstoffs ist ein wichtiger Parameter. Gummi ist einer der Brennstoffe, die ungeachtet ihrer hohen Heizwerte eine langsame Verbrennungsgeschwindigkeit haben, und zwar deswegen, weil die Gummi-Polymer-Querverbindungen schwer zu zerstören sind, die sich aus der Vulkanisierung mit Schwefel ergeben.

Der Anschluß an den Kessel ist für die Verbrennungseinrichtung ebenfalls von Bedeutung, da der Verbrennungsofen und der Kessel als eine Einheit zusammenwirken. Dadurch, daß der Verbrennungsofen tangential an den Unterabschnitt des Kessels angeschlossen ist, werden eine Rotation und Verwirbelung erzeugt, aufgrund deren eine Endverbrennung von verbliebenem Ruß und größeren Teilchen erzielt wird. Infolge der hohen Verbrennungstemperatur kann ein kleinerer Kessel als in einer herkömmlichen Gummiveraschungsanlage für die gleiche effektive Ausgangsleistung eingesetzt werden.

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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Energierückgewinnungsanlage für Abfallgummi; und

Fig. 2 einen Ofen für die Hauptveraschung der Gummiteilchen.

Gummiabfall wird von dem Gebläse in einer Abfallzerkleinerungsmaschine (nicht gezeigt) durch die Leitung 1 zu einem Zyklon 2 gefördert und in einem Silo 3 gesammelt. Der Gummiabfall wird aus dem Silo von einem Schwingschneckenstrang ^ partienweise zu einem Mahlwerk 5 gefördert, in dem der Gummiabfall auf eine Korngröße von höchstens 1,5-2 mm zerkleinert wird.

Der zerkleinerte Gummi wird aus dem Auslaß des Mahlwerks durch ein Transportgebläse 6 abgesaugt und in einen Ofen 7 verbracht, dessen Aufbau nachstehend im einzelnen erläutert wird. Das Gummigranulat wird in dem Ofen 7 entzündet und dort gehalten, bis die Endverbrennung bevorsteht. Der Ofen ist tangential am Unterende eines Dampfkessels 9 angeordnet, so daß die heißen Abgase stark rotieren, was eine Endverbrennung des Gummigranulats zur Folge hat. Das Primär- und das Sekundärbrennstoffsystem 10 und die Veraschung sind durch eine Steuereinheit 11 steuerbar. Die heißen Abgase erzeugen Dampf und werden mit einer Temperatur von ,
einheit 12 abgeführt.

einer Temperatur von 200 C in eine Abgasaufbereitungs-

In der Abgasaufbereitungseinheit 12 wird das Abgas bzw. Verbrennungsgas von einem Verbrennungsgasgebläse 13 durch eine Mehrfachzyklon- oder Auffangfiltereinheit gesaugt, in der die Teilchen abgeschieden werden. Die Verbrennungsgas-

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menge wird von einer saugseitigen Klappe eingestellt, und das aufbereitete Verbrennungsgas wird durch einen hohen Schornstein 14 abgeführt.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines für die Anlage geeigneten Ofens. Gummiabfalle werden durch einen Verteiler 15 eingeblasen, und Luft, die in Verbindung mit der Kühlung des Mantels 21 vorerwärmt wurde, wird tangential mit einem Druck von ca. IA-OO mm vp tangential durch die Leitung 16 zugeführt. Die Luft durchströmt einen Luftschieber 17, wo sie eine rotierende Bewegung um ein Sieb 18, das sanduhrförmig ist, annimmt. Die Gummiabfälle und die Luft werden in dem Sieb 18 vermischt, und das Gemisch durchsetzt den Ofen 7 weiter auf einer wendeiförmigen Bahn 19. Da der Verteiler 15 nahe der Mittenlinie des Ofens angeordnet ist, werden die leichteren Teilchen in die wendeiförmige Bewegung mitgenommen, während die schwereren Teilchen direkt zur Rückflußzone gelangen. Dadurch werden sie entzündet und verbrennen auf eine solche Größe, daß sie ebenfalls in die wendeiförmige Bewegung mitgenommen werden können. Somit wird eine selektive Verteilung des Pulvers erzielt. Ein Ölbrenner 8, ein Zündbrenner und ein Flammenwächter führen in das sanduhrförmige Sieb. Die Gummiabfälle werden von der heißen Flamme unmittelbar unterhalb des Rands des Siebs entzündet und verbleiben aufgrund ihres wendeiförmigen Bewegungsablaufs relativ lang in dem Ofen. Das Verbrennungsgas wird durch die im Ofen vorhandene Öffnung 20 ausgeblasen und tangential in den Unterabschnitt des Kessels 9 geleitet. Die Endverbrennung unverbrannten Materials, das hauptsächlich aus größeren Teilchen besteht, erfolgt dann in dem Kessel, während das Verbrennungsgas auf einer wendeiförmigen Bahn aufwärtsströmt. Daten der bei dem Ausführungsbeispiel eingesetzten Anlage sind wie folgt:

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Abfallsilo 2,7 m³

Mahlwerk 100 kg/h, h kW

Transportgebläse 600 mm vp, k kW

Gummipulver 9500 kcal/kg; ca. A-O kg/h nom wurden bei Vollast als Brennstoff in dem Ofen eingesetzt.

Das in den Kessel einströmende Verbrennungsgas hatte eine Eintrittstemperatur von 1200 C und eine Austrittstemperatur von 200 C, einen Überdruck von 6 bar, und erzeugte 500 kg/h Sattdampf.

Das Verbrennungsgebläse lieferte einen Druck von ca. 14-00 mm vp mit einer Leistung von 800 m /h. Das Verbrennungsgas wurde in einer Mehrzyklon-Filtereinrichtung mit acht Zyklonen aufbereitet und konnte dann durch einen 15 m hohen Schornstein abgeführt werden.

Bei der Verbrennung von Gummigranulat werden zuerst die Verbrennungs- und Verbrennungsgas-Gebläse angefahren, wonach die Primär- und Sekundär-Ölbrenner des Ofens angefahren werden. Nach einer kurzen Aufheizperiode werden der Silo-Vibrator, der Schneckenstrang und das Mahlwerk eingeschaltet, und das Verbrennungsgebläse beginnt Gummi in den Ofen zu blasen. Damit wird der Ölbrenner abgeschaltet. Die Verbrennung wird fortgesetzt, bis der maximale Betriebsdruck des Dampfs erreicht ist, wonach die automatische Steuerung den Vibrator, den Schneckenstrang und das Mahlwerk abschaltet und den Ölbrenner einschaltet, so daß der Druck aufrechterhalten wird. Wenn kein Dampf verbraucht wird, wird der Brenner vollständig abgeschaltet

Damit der Ölbrenner beim Betrieb der Werkstatt einsetzbar ist und entweder ausschließlich oder hauptsächlich mit Heizöl arbeiten kann, wenn die Abfallgummimenge nicht aus-

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reicht, weist der Ölbrenner zwei einstellbare Positionen ein, die durch elektrische Absperrorgane regelbar sind
und die durch den Dampfdruck bestimmt werden. Die Anlage weist sowohl manuelle als auch automatische Steuermittel auf, die sämtlich von einem Steuerkasten aus aktivierbar sind, der Leistungsschalter, Schaltschütze, Signalleuchten, Warnleuchten und Notschalter enthält.

Die Umschaltung zwischen Vollast und Teillast erfolgt mit üruckwäehtern an dem Kessel, die ein Magnetventil öffnen und schließen, woraufhin eine Drosselung in der Ölzuleitung stattfindet. Eine Zweigleitung mit einer Teillastdrossel ist parallel mit dem Magnetventil gekoppelt. Eine luftgeregelte Ein-Aus-Klappe mit verstellbaren Endlagen
bestimmt die Verbrennungsluftmenge für Vollast- bzw.
Teillastbetrieb.

Die Umschaltung zwischen reiner Ölverbrennung und Verbrennung mit Abfallgummi erfolgt durch einen Schalter im Steuerkasten. In der gleichen Weise wie vorher bestimmt der
Kesseldruck den Vollast- und den Teillastbetrieb des Ofens, dabei wird jedoch nicht das Vollast-Magnetventil für das Öl geöffnet, sondern die Gummiverarbeitungsanlage wird
angefahren und versorgt den Ofen mit Gummi entsprechend
der Ölmenge für Vollastbetrieb.

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L e e r s e 11

Claims

Ansprüche

fly Verfahren zum Veraschen von relativ schwer brennbaren Gummi- und Kunststoff abfällen unter vollständiger Veraschung und Nutzung des Energiegehalts, gekennzeichnet durch

- Feinzerkleinern des Abfalls in einem Mahlwerk in kleine Teilchen,

- Vermischen der Teilchen mit Luft zur Bildung einer Suspension,

- die mit hohem Druck in einen Wirbelofen geblasen wird, wobei die Teilchen unter starker Verwirbelung eine lange Verweilzeit in dem Wirbelofen haben und der Wirbelofen einen Ölbrenner aufweist, in dem die Teilchen praktisch vollständig verascht werden,

und

- Abziehen des erzeugten Verbrennungsgases mit einer hohen Temperatur von ca. 1200 C.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß im Teillastbetrieb die Anlage nur von dem Ölbrenner beheizt wird, und

- daß bei erhöhtem Dampfbedarf Abfall zugesetzt wird.

80-SE 8000

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-H-
3. Einrichtung zum Veraschen von Gummi- und Kunststoffabfall,
gekennzeichnet durch

- einen Abfallsilo (3),

- eine Dosierschnecke (A-) zum Zuführen einer erwünschten Abfallmenge zu einem Mahlwerk (5) zwecks Vermahlens zu kleinen Teilchen,

- ein Transportgebläse (6) zum Einblasen von mit tangential zugeführter Luft vermischter Teilchen in einen Ofen (7),

- der ein sekundäres Brennstoffsystem (10) und eine Steuereinheit (11) umfaßt und

- so ausgelegt ist, daß er den Abfall über einen langen Zeitraum hält,

- wobei eine tangentiale Luftzufuhr durch eine Luftklappe (17) um ein sanduhrförmiges Sieb (18) in eine wendeiförmige Strömungsbahn (19) durch den Ofen (7) in Richtung des Auslasses (20) erfolgt,

- einen Dampfkessel (9), an dessen Unterabschnitt der Ofen (7) tangential angeordnet ist, und

- eine Verbrennungsgas-Aufbereitungseinheit (12) mit einem Gebläse (13) und einem Schornstein (14) zur Ableitung des Verbrennungsgases.

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