DE3218085A1

DE3218085A1 - Verfahren und vorrichtung zum pyrolisieren von abfallstoffen

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Publication number: DE3218085A1
Application number: DE19823218085
Authority: DE
Inventors: William Michael 92128 San Diego Calif. Fio Rito; Ralph E. 90808 Long Beach Calif. Kidd
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1982-12-02
Also published as: GB2098307A; FR2505982A1; CA1181995A; FR2505982B1; GB2098307B; US4339999A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Pyrolysieren von Abfallstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die selbstablaufende Pyrolyse von Abfallstoffen oder Müll. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem neuen kontinuierlichen Verfahren und einer ebensolchen Vorrichtung, um steuerbar die Feucht i j* ko i t ;ius dem Abfall zu entfernen, wobei ein Teil der Verbrennungswärme der Abfallstoffe ausgenützt wird, die im Pyrolyseteil der Vorrichtung pyrolysiert werden. Befindet sich die Vorrichtung einmal auf Arbeitstemperatur, so trägt sich das Verfahren selbst bzw. wird selbstablaufend; die Abfallstoffe werden getrocknet und anschließend pyrolysiert, ohne daß eine äußere Brennstoffquelle erforderlich wäre.

Die Suche nach neuen Energiequellen wurde zunehmend wichtiger aufgrund des raschen Abbaus vorhandener fossiler Brennstoffe. Eine der zukunftsträchtigeren Quellen für neue Energie ist in Abfallstoffen zu sehen, die zur Zeit weggeworfen oder zerstört werden. Durch die Techniken der pyrolytischcn Zersetzung lassen sich viele Arten von Abfallstoffen in energiereiche Brennstoffe, sogenannte fuels wie brennbare Gase und Kohle oder Koks oder der Verbrennung dienendem Kohlenstoff (fuel carbon) umgewandelt werden.

In der Vergangenheit wurden die verschiedensten Vorrichtungen zum Pyrolysieren von Müll oder anderen Abfallstoffen entwickelt, Viele dieser Vorrichtungen haben sich als technisch oder wirtschaftlich unbrauchbar erwiesen. Andere, die von dem Konzept aus brauchbar waren, zeigten sich im kontinuierlichen Betrieb

unwirksam oder unzuverlässig. Weitere, die in der Theorie attraktiv wirkten, stellten sich in der Realisierung, im Einbau und im Betrieb als zu teuer heraus.

Unter den erfolgreichsten bekannten Abfallumwandlungseinrichtungen sind solche zu nennen, wie sie in den U.S.-Patentschriften 2 886 122; 2 993 843; 3 o20 212; 3 098 458 und 4 205 613 beschrieben sind.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber gewissen in diesen Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen dar.

Wie die folgende Beschreibung zeigt, wurden mehrere wichtige Verbesserungen an den in den genannten Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen vorgenommen. Eine Hauptverbesserung ist darin zu sehen, eine kooperativ zugeordnete Feuchtigkeitsverminderungsvorrichtung anzugeben, um steuerbar den Abfallstoff vor dessen Einführung in die Pyrolyseeinheit vorzutrocknen. Durch Vorbehandlung des Abfallmaterials vor der Pyrolyse werden beachtlich höhere Pyrolysewirkungsgrade erhalten, was zur Erzeugung wesentlicher Mengen an erzeugten Gasen oder Nebenproduktgasen führte, die nicht nur zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Vorrichtung verwendet werden können, sondern auch überschüssigen Brennstoff liefern, um Hilfseinrichtungen wie Stromgeneratoren und dergleichen zu betätigen. Zusätzlich wird durch Vorbehandlung der Abfallmaterialien die Rückgewinnung der brauchbaren Nebenprodukte wie Kohle oder Koks (char), Metall sowie organische Flüssigkeiten wesentlich gesteigert.

Einer der Hauptnachteile der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik für die pyrolytisehe Zerstörung von Abfallmaterialien, einschließlich kommunalen Mülls, betrifft deren Unfähigkeit, wirksam und konsistent Materialien mit stark variierendem

·;.: ;^:··_:.Χ/ 32180§5

Feuchtigkeitsgehalt zu pyrolysieren. Abhängig von Wetterbedingungen und einer Riesenanzahl anderer Faktoren, kann der Feuchtigkeitsgehalt der angelieferten Materialien erheblich schwanken. Wenn das zu pyrolysierende Material einen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, kann die Pyrolyse unvollständig sein und nur am Rande ablaufen, was nachteilig die Produktion des als Nebenprodukt erzeugten Gases beeinflussen kann. Ähnlich sorgt ein Abfallstoff mit variierender Feuchtigkeit für unerwünschte Veränderungen in den anderen erzeugten Nebenproduktmaterialien wie Kohlenebenprodukten, welche anschliessend aktiviert oder vergast werden können.

Die Vorrichtung nach der Erfindung löst die Probleme der bekannten Pyrolysiervorrichtungen, in denen zusammenwirkende Einrichtungen vorgeschlagen werden, um steuerbar die in die Pyrolysekammer einzuführenden Abfallstoffe vorzubehandeln und vorzutrocknen.

Die folgende Beschreibung wird zeigen, daß die neuartige Vorrichtung nach der Erfindung bzw. das ebensolche Verfahren, wirksam die überschüssige Verbrennungswärme des Abfallstoffs ausnutzt, um die Abfallstoff vorbehandlung durchzuführen. Die Vorbehandlungskammer der Vorrichtung ist in neuartiger Weise so angeordnet, daß eine Verschmutzung verhindert wird; sie dreht sich innerhalb eines Gehäuses, das innen durch die überschüssige Wärme aus der Pyrolysekammer beheizt wird. Die drehbare Vorbehandlungskammer ist oberhalb der Pyrolyseeinheit angebracht und ist so geneigt, daß die Führung der Abfallstoffe durch das System wirtschaftlich durch Schwerkraft erreicht wird. Neuartige Fdnrichtungen positionieren die Vorbehandlungskammer und wirken dahingehend, daß eine Axialbcwegung der Kammer innerhalb ihres Gehäuses aufgrund der Neigung ihrer Längsdrehachse verhindert wird.

vi r-i-rVy 321 §08§

Sowohl die Vorbehandlungskammer wie die Pyrolyselcammer sind mit festen Abfallstoffeinlaß- und auslaßkanälen versehen und wirken zusammen, um einen Wärmeverlust zu verhindern und eine atmosphärische Verschmutzung auszuschließen und eine vollständige und wirksame Pyrolyse sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um Abfallstoffe vorzubehandeln und zu pyrolysieren und die energieerzeugenden Materialien h i c ra ils rückzugcwinncn.

lirreicht wird dies durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 .

Durch die Maßnahme nach der Erfindung werden die Abfallstoffe wirksam und in preiswerter Weise vor der Pyrolysierung vorbehandelt, um kontinuierlich und genau den Feuchtigkeitsgehalt des Abfallstoffs zu steuern, der in den Pyrolysereaktor gegeben wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung führt im Betrieb zu einem Selbstablauf; der Betrieb unterhalt sich selbst. Äußere Imergicquellon sind weder für die Vorbehandlung noch für die Pyrolyse der Abfallstoffe notwendig.

Bei der Maßnahme nach der Erfindung ist die Vorbehandlungskammer oben angeordnet und ist bezüglich des Pyrolysereaktors so geneigt, daß das Material durch die Vorrichtung infolge Schwerkraft fließt.

Neuartige Dichtungseinrichtungen sind vorgesehen, um abdichtend ■den festen Einlaßteil des Vorbehanldungskammergehäuses mit der Vorbehandlungskammer zu verbinden; neuartige Positioniereinrichtungen sind ebenfalls vorgesehen, um in Längsrichtung die Vorbehandlungskammer innerhalb des Gehäuses zu

positionieren und so eine Bewegung der Kammer aufgrund ihrer geneigten Orientierung zu verhindern.

Vorteilhaft wird der Auslaß der rotierenden Vorbehnndlung.skammer wirksam mit dem Einlaß der rotierenden Pyrolysekammer verbunden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es zum ersten Mal, eine äußerst wirksame selbst ablaufende, kontinuierlich vortrocknende und gesteuerte Pyrolyse brennbarer Materialien unter Luftabschlußbedingungen durchzuführen, um wirtschaftlich hochbrauchbare chemische Nebenproduktmaterialien sowie energiereiche Materialien wie brennbare Gase und brennbaren Kohlenstoff zu erzeugen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht der kombinierten Vorrichtung nach der Erfindung, die teilweise, um die Innenkonstruktion deutlich werden zu lassen, aufgebrochen dargestellt ist;

Fig. 2 eine Stirnansicht vom linken Ende der Fig. 1 aus gesehen;

Fig. 3 eine Stirnansicht vom rechten Ende der Fig. 1 aus gesehen;

Fig. 4 eine stark vergrößerte Darstellung in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 1 gesehen;

Fig. 5 eine teilgebrochene Seitenansicht, zur Verdeut-

lichung der Innenkonstruktion längs der Linien 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 ein Querschnitt längs der Linien 6-6 der Fig.5;

Fig. 7 ein Querschnitt längs der Linien 7-7 der Fig. 6;

Fig. 8 ein Teilschnitt längs der Linien 8-8 in Fig. 5;

Fig. 9 ein Längsschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 4;

Fig. 10 einen Schnitt längs 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 eine stark vergrößerte Teildarstellung längs 11-11 in Fig. 9 und

Fig. 12 ein Schnitt längs 12-12 in Fig. 11.

Nach den Zeichnungen, insbesondere nach den Fig. 1 bis 3, umfaßt die Vorrichtung nach der Erfindung zwei Hauptarbeitseinheiten, eine Abfallpyrolyseeinheit, die allgemein mit 12 bezeichnet ist, sowie eine Abfallvorbehandlungs- oder Vorentfeuchtungseinheit, allgemein mit 15 bezeichnet. Die Pyrolyseeinheit 12 verfügt über ein erstes Gehäuse 14 mit einer Verbrennungskammer 16, einschließlich eines Gehäuseteils 18, der drehbar innerhalb des ersten Gehäuses 14 (Fig· Ό angebracht ist. l^;ig· 2 Iiißt deutlich erkennen, daß das Gehäuse 14 einen isolierten gewölbten Kopfteil 14a und miteinander verbundene isolierte Seiten- und Bodenwandungen 14c bzw. 14b aufweist. Obwohl die verschiedensten Arten der Isolierung mit feuerfesten Materialien zur Isolierung der Wandungen des Gehäuses 14 verwendet werden können, hat sich eine äußere Auskleidung aus Feuerungsziegelsteinen oder der gleichen, gekoppelt mit einer

Innenauskleidung einer Hochtemperaturisolierung wie Steinwolle als recht zufriedenstellend gezeigt.

Die Verbrennungskammer 16, in der das Abfallmaterial oder der Müll pyrolysiert wird, umfaßt einen drehbaren röhrenförmigen Gehäuseteil 18 mit ersten und zweiten Bndteilen 18a und 18b. Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt sich der Gehäuseteil 18 in Längsrichtung des Gehäuses 14, wobei dessen Endteile durch erste und zweite isolierte Wandungen 14a und 14b vorstehen. Die Endteile 18a und 18b der Verbrennungskammer sind offen und bilden jeweils einen Materialeinlaß und einen Materialauslaß für den Reaktor. Der Gehäuseteil 18 der \ferbrennungskammer oder die Pyrolyseretorte, die vorzugsweise aus einer Stahlkonstruktion besteht, läßt sich drehbar durch die verschiedensten Einrichtungen lagern, beispielsweise durch unter Längsabstand angeordnete Rollen oder dergleichen und ist so ausgelegt, daß er bzw. sie sich um eine Längsachse "X" (Fig. 1) dreht. Die Konstruktionsdetai]s und die wirkungsweise der Pyrolyseretorte sind in der U.S-Patentschrift 4 205 613 der Erfinder voll wiedergegeben.

Unterhalb der Drehverbrennungskammer 16 ist ein in Längsrichtung sich erstreckendes Brennersystem 20 angeordnet, welches so ausgebildet ist, daß es steuerbar die rotierende Brennkammer erwärmt. Wie in der vorgenannten U.S.-Patentschrift 4 205 613 dargelegt, läßt sich der Brenner 20 entweder mit Erdgas aus einer Hilfsquelle oder mit Nebenproduktgasen befeuern, die durch die Verbrennung der Abfallstoffe innerhalb der Verbrennungskammer erzeugt wurden.

Die Vorbhandlungs- oder Entfeuchtungseinheit 15 umfaßt ein zweites Gehäuse 22 sowie eine innerhalb des Gehäuses 22 drehbar gelagerte Vorbehandlungskammer 24. Nach c'cn Flg. 2 und 10 kann das Gehäuse 22 auch so angesehen werden, daß es eine ge-

wölbte isolierte Kopfwandung 22a sowie hiermit verbundene isolierte Seiten-und Bodenwandungen 22b bzw. 22c aufweist. Wie in Fig. 2 angegeben, ist die Vorbehandlungskammer 24 durch eine Art Fachwerk 25 gelagert und umfaßt einen drehbaren röhrenförmigen Körper 23, der in Längsrichtung des zweiten Gehäuses 22 sich erstreckt, wobei dessen erste und zweite Endteile 24a und 24b durch die ersten und zweiten isolierten Endwandungen 22a und 22b des Gehäuses 22 (Fig. 1) vorstehen. Der erste Endteil 24a der Vorbehandlungskammer ist offen und bildet einen Materialeinlaß, während der zweite Endteil 24a einen Materialauslaß bildet.

Die Vorbehandlungskammer 24 ist drehbar benachbart ihrer Enden durch unter Querabstand angeordnete Trägerrollen 26 gelagert, die an beiden Enden des Fachwerks 25, das das Gehäuse 22 trägt, angeordnet sind. Einzelheiten von Konstruktion und Positionierung dieser Rolle 26 sind in den Fig. 8 und 10 gegeben.

Ein Ringzahnkranz 28 ist um den Umfang der Kammer 24 nahe seinem ersten oder Einlaßende 24a vorgesehen. Mit Bezug auf Fig. 4 wird erkennbar, daß der Ringzahnkranz 28 den angetriebenen Elementteil der Antriebseinrichtungen nach der Erfindung umfaßt, welche auch ein Kettenradantriebselement 20 beinhaltet.

Wie in Fig. 4 angegeben, ist das Antriebselement 30 so ausgebildet, daß es den Ringzahnkranz über einen geeigneten Riemen- oder Kettenantrieb 32 antreibt. Das Antriebskettenrad 30 kann seinerseits durch einen Getriebemotor 33 angetrieben sein, der über ein geeignetes Vorgelege (nicht dargestellt) wirkt. Konstruktion und Aufbau sind dem Fachmann bekannt. Mit dieser Antriebsanordnung läßt sich die Vorbehandlungskammer bei steuerbarer Geschwindigkeitsgröße antreiben, die für den besonderen zu verarbeitenden Materialtyp optimal ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Vorbehandlungskammer 24 so ausgebildet, daß sie von den Antriebseinrichtungen um eine geneigte Achse Y in Drehung versetzt ist, wobei die Achse unter einem spitzen Winkel zur Achse X verläuft, um welche die Verbrennungskammer 18 sich dreht. Der spitze Winkel, der vorzugsweise nicht kleiner als 3 Grad sein sollte, ist mit dem Bezugszeichen "a" in den Fig. 7 und 9 bezeichnet.

Nach den Fig. 2 und 3 sieht man, daß das Gehäuse 22 oberhalb und auf einer Seite des Gehäuses 14 angeordnet ist. Wärmeübertragungseinrichtungen, hier in Form von Leitungen 30 und 34, verbinden wirksam das Innere des ersten Gehäuses 14 mit dem Inneren des zweiten Gehäuses 22 (siehe auch die Fig. 4 und 10). Wie weiter unten genauer beschrieben werden wird, ist Zweck dieser Wärmeübertragungseinrichtungen, steuerbar Wärme vom Inneren des Gehäuses 14a auf das Innere des Gehäuses 22a zu dem Zwecke zu übertragen, steuerbar die Temperatur des Mülls oder der Abfallmaterialien zu erhöhen, die in die sich drehende Vorbehandlungskammer 24 eingeführt wurden. Nach den Fig. 1 und 10 sieht man, daß die in das Gehäuse 22 eingeführte Wärme hiervon in die Atmosphäre durch eine Vielzahl von Entlüftungsleitungen abgegeben wird, die von der oberen gewölbten Fläche des Gehäuses 22 vorstehen. Jede der Leitungen 36 ist mit einer in Längsrichtung gehenden Leitung 38 verbunden, dir ihrerseits mit einem AbI ti ft sciiornsi ν i n ΊΠ in Verbindung steht.

Nach den Fig. 1 und 9 ist eine erste feste Materialaufnehmereinrichtung mit einer Materialeinlaßleitung 42 vorgesehen, die durch eine am zweiten Gehäuse 22 feste Trägeranordnung in der Nähe seines oberen oder ersten Endes 22a getragen ist. Die Zuführung 42 umfaßt einen oberen Einlaßteil 43, in den zu behandelndes Material eingeführt wird.

Die feste Materialaufnehmereinrichtung nach der Erfindung umfaßt auch eine erste Dichtungsausbildung, um abdichtend die Materialzuführung mit dem Materialeinlaß oder dem ersten linde 24a der Vorbehandlungskammer 24 zu verbinden. Wie Fig. 5 ;im !testen zeigt, umfaßt nach dieser Ausführungsform der Erfindung die Dichtungsausbildung eine Stirnplatte 44 mit einer ringförmigen Fläche 44a, die so ausgebildet ist, daß sie abdichtend das erste Ende 24a der Vorbehandlungskammer erfaßt. Die Stirnplatte 44, die wirksam der Materialeinlaßleitung 42 zugeordnet ist, ist mit einer mittigen Öffnung versehen, die so ausgebildet ist, daß sie mit dem Materialeinlaß der Vorbehandlungskammer 24 in Verbindung steht. Die Dichtungsausbildung umfaßt auch Vorspannungseinrichtungen, die die Ringfläche der Stirnplatte 44 in Dichteingriff mit dem ersten Ende 24 a der Vorbehandlungskammer 24 drücken. Wie die Fig. 4, 5 und 6 erkennen lassen, ist nach der vorliegenden Ausführt mgs form die Vo rspnnnung.scinri chtung in Form eines Paares unter Quorahstniul angeordneter Wendclfedcrn 46 vorgesehen. Jede Feder 46 ist an einem ihrer Enden 46a mit dem Tragwerk des Gehäuses 22 und am gegenüberliegenden Ende 46b mit einer radial nach außen weisenden Stange 48 versehen, die an jeder Seite der Endplatte 44 (Fig. 4) befestigt ist. Mit dieser Anordnung beaufschlagen die Federn 46 kontinuierlich die Stangen 48, und ihrerseits die Stirnplatte 44, in Dichteingriff mit dem ersten Ende 24a der Vorbehandlungskammer.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt auch Lagerungseinrichtungen, die vom zweiten Gehäuse 22 getragen sind, um verstellbar die Stirnplatte 44 sowie die Materialaufnehmerzuführung 42, die hiermit verbunden ist, zu tragen. Nach der Ausfiihrungsform der Erfindung umfassen diese Lagerungseinrichtungen ein Paar nach vorne sich erstreckende Elemente, die benachbart ihrer Mittelpunkte durch ein Paar im wesentlichen vertikal sich erstreckende Elemente 52 abgestützt sind, wobei deren untere

Enden am Trägerrahmen 25 (Fig. 5) befestigt und von diesem getragen sind. Ein quer sich erstreckendes Element 56 verbindet die Elemente 50 zwischen ihren Lindteilcn und trägt zur strukturellen Tragkonstruktion zum Abstützen der Anordnung bei. Von den außen gelegenen Enden jedes Elementes 50 hängt eine Spannankervorrichtung 58, deren unteres linde mit den vorgenannten quer verlaufenden Stangen 48 verbunden ist, die an den Stirnplatte 44 befestigt sind. Mit dieser Anordnung kann durch Verstellen der Spannanker oder Spannwirbel 58 die Stirnplatte 44 bezüglich der Vorbehandlungskammer 24 angehoben oder abgesenkt werden, um eine genaue Zentrierung der Ringdichtungsfläche auf der Platte 44 bezüglich des ersten Endteils 24a der Vorbehandlungskammer zu ermöglichen.

Aufgrund der Tatsache, daß die Drehachse der Vorbehandlungskammer bezüglich der Horizontalen geneigt ist, ist es notwendig, Einrichtungen vorzusehen, um eine Axialbewegung der Vorbehandlungskammer innerhalb des Gehäuses 2 2 aufzuhalten, während die Kammer durch die Antriebseinrichtung gedreht wird.

Nach der vorliegenden Aus führung s form der Hrfindunj; ist diese Einrichtung in Form eines Paares von Ro llenanordnungcn 60 zu beiden Seiten der Vorbehandlungskammer 2 4 vorgesehen. Insbesondere nach den Fig. 6 und 7 umfassen diese Rollenanordnungen 60 ein im Winkel nach unten sich erstreckendes Element 62, das an seinem oberen Ende an der Konsole 64 befestigt ist, die starr mit dem Tragwerk des Gehäuses 2 2 verbunden ist. Drehbar auf Stummelachsen 65 am unteren Ende jedes der Elemente 62 ist eine Rolle 64 angebracht, die in Rolleingriff mit der Rückfläche des Ringzahnkranzes 38 mittels eines im wesentlichen horizontal sich erstreckenden Trägerelements 66 gehalten ist, dessen innen gelegenes oder rechtes Ende - Fig. 7 - mit einer Konsole 68 verbunden ist, die ihrerseits am Tragwerk des

Gehäuses 22 befestigt ist. Mit dieser Anordnung greifen, während die Vorbehandlungskammer sich dreht, die Rollen 64 ein und rollen gegen die Rückseite des Ringzahnkranzes 68 ab, wodurch jede Längsbewegung der Vorbehandlungskammer nach rückwärts oder rechts in den Fig. 1 und 7 verhindert wird.

Nach den Fig. 9, 11 und 12 ist rechts oder am unteren Ende der rotierenden Vorbehandlungskammer 24 eine feste nicht drehbare Materialführungsleitung 70 vorgesehen, die mit dem Materialauslaß 24b der Vorbehandlungskammer und auch mit dem Materialeinlaß 18a der Verbrennungskammer in Verbindung steht. Diese Materialtransportleitung 70 wirkt dahingehend, daß sie behandelte Abfallstoffe aus der Vorbehandlungskammer in die sich drehende Verbrennungs- oder Pyrolysekammer der Verbrennungseinheit transportiert. Um einen Wärmeverlust zu verhindern und ein Entweichen jeglichen partikelförmigen Materials aus dem System auszuschließen, reicht der untere oder zweite Endteil 22b der Vorbehandlungskammer in die Materialführungsleitung 70 ein wesentliches Stück durch eine hierin vorgesehene kreisförmige Öffnung 71. Die Öffnung 71 in der Leitung 70 nähert sich eng dem Außendurchmesser der Materialbehandlungskammer und,wie in den Fig. 11 und 12 zu sehen, wird genau ausgerichtet mit der Vorbehandlungskammer, mittels einer Anordnung von Konsolen 72 gehalten, die starr die Leitung 70 mit dem Tragwerk des Gehäuses 24 verbunden.

Der obere Teil 74 der Leitung 70 umfaßt eine Entlüftungseinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie in geeigneter Weise Gase entlüftet, die aus dem behandelten Abfallmaterial austreten, während dieses die Vorbehandlungskammer verläßt.

Arbeitsweise

Unter stetigen Arbeitsbedingungen werden Abfallmaterial wie städtischer Müll, in die Vorrichtung durch die Teile 43 der

Leitung 42 eingeführt. Abhängig von der Art des verarbeiteten Abfal 1 matcria 1 s kann das Material gush redd crt oder aiii' andere Weise vor dem Einführungen in die Vorrichtung behandelt sein.

Da die Vorbehandlungskammer 24 geneigt ist, wandert das durch die Leitung 42 eingeführte Material bei gleichförmiger Geschwindigkeitsgröße durch die Vorbehandlungskammer 24 gegen deren Auslaßende 24b (Fig. 1). Wie Fig. 10 zeigt, erstrecken sich nach innen vorstehende Elemente oder Mitnehmer 76 in Längsrichtung der Kammer 24. Diese Elemente begünstigen eine Durchbewegung des Abfallmaterials und sorgen dafür, daß dieses der Wärme ausgesetzt wird, während es aus der Pyrolysekammer in die Vorbehandlungskammer über Leitungen 30 geführt wird.

Während das Abf allmaterial durch die Vorbehandlungskamiiie r 24 wandert, wird es steuerbar entfeuchtet und für die Pyrolyse optimiert. Die Drehgeschwindigkeit der Vorbehandlungskammer, die Auslegung der Innenmitnehmer oder Flügel 76 sowie der Neigungswinkel der Kammer bestimmt die Wanderungsgeschwindigkeit des Abfalls durch die Vorbehandlungskammer. In zu beschreibender Weise läßt sich die Wärmeübertragung von der Pyrolysekammer auf das die Vorbehandlungskammer umgebende Gehäuse auch gesteuert werden, um die Entfeuchtung des besonderen zu verarbeitenden Abfallmaterials zu steuern.

Die neuartige Auslegung der Stirnplatteneinstelleinrichtung und der am Einlaßende der Vorbehandlungskammer angeordneten Dichtungsausbildunji und der Material transport lei tung an deren Auslaßende bringt den Wärmeverlust, die Luftverschmutzung und den Materialverlust auf ein Minimum.

Nach Fig. 1 der Zeichnungen ist die Vorrichtung nach der Erfindung links einer Trennwand oder Wandung 78 positioniert, um diese von anderen Arbeitsgeräten oder Einrichtungen zu trennen. Durch die Wand 78 jedoch ist ein röhrenförmiges Element

80 geführt, das zur Brennkammer oder Retorte führt. Dieses Element RO ist so ausgebildet, daß es eine Schneckenausbildung oder einen nicht dargestellten Einspeisekolben aufnimmt, der eine Zwangseinspeisung des vorbehandelten Materials in den Reaktor durchführt, welches aus der Vorbehandlungskammer über die Materialtransportleitung 70 kommt.

Wie in der U.S.-Patentschrift 4 205 613 beschrieben, wird brennbares Anfeuerungs gas wie Erdgas in den Brennern 20 verbrannt, um die Retorte auf Arbeitstemperatur zu bringen. Einmal auf Arbeitstemperatur jedoch, werden die aus der Pyrolyse der Abfallmaterialien erzeugten Gase den Brennern 20 zugeführt und sind mehr als ausreichend, um die Pyrolyse aufrechtzuerhalten.

Während die Verbrennungskammer 18 ihre normale Arbeitstemperatur in der Größenordnung von 650° C erreicht, wird die Luft innerhalb des Gehäuses 14 erwärmt und mittels der Leitungen 30 zum Inneren des Gehäuses 22 der Materialvorbehandlungseinheit geführt. Leitungen 30 sind strategisch über die Länge der Vorbehandlungskammer so angeordnet, daß sie kontinuierlich und gleichförmig die Kammer und das darin enthaltene Abfallmaterial erwärmen. Indem die Wanderungsgeschwindigkeit des Abfallmaterials durch die Vorbehandlungskammer geregelt wird und die Wärmeübertragung von der Pyrolyseeinheit gesteuert wird, läßt sich das Abfallmaterial präzise und genau bis zu einem C!rad entfeuchten, der notwendig ist, um die Pyrolyse und die Produktion von Produktm;iteriali cn wie Kohle oder Koks und organische Flüssigkeiten zu optimieren, die am Auslaßende 18b der Brennkammer rückgewonnen werden können.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsformen erläutert. Änderungen und

Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Leerseite

Claims

DIPL.-ING. DIETRICH LEWALD

PATENTANWALT

ZÜGEL. VERTRETER B. EUROP. PATENTAMT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE BEFORK EPO MAN'DATAIRE AGREE PRES I' OEl!

J) K(I(K) MÜNC'HKN IO BIRNAUEK STRAS.SK Ii. TELEFON (0 891 in l> "> Il . Cabli- address: LEWALDPAT

DIPL.-INCi. DIETRICH LEWALD-BIRNAUER STR. (i · 8000 MÜNCHEN 40

C-31318

William Michael FioRito

12560 Mantilla Road ^

San Diego, California, U.S.A.

und

Ralph E. Kidd

2042 Clark Avenue

Long Beach, California, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Pyrolysieren von Abfallstoffen

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Vorbehandeln und dann steuerbaren Pyrolysieren von Abfallmaterialien und Rückgewinnen von Nutzenergie erzeugenden Materialien und chemischen Nebenprodukten hieraus, gekennzeichnet durch

(a) ein erstes Gehäuse;

(b) eine Brennkammer mit einem innerhalb des Gehäuses gelagerten Gehäuseteil, die so ausgebildet ist, daß sie sich um eine erste in Längsrichtung erstreckende Achse dreht, wobei der Gehäuseteil über einen Material einlaß und über einen Materialauslnß verfügt;

(c) Brennerausbildungen zur steuerbaren Erwärmung des Inneren des ersten Gehäuses und dieses Gehäuseteils der Brennkammer;

(d) ein zweites oberhalb des ersten Gehäuses angebrachtes Gehäuse;

(e) eine Vorbehandlungskammer, die zur Drehung innerhalb des zweiten Gehäuses um eine zweite in Längsrichtung .sich erstreckende Achse angeordnet ist, die unter einem spitzen Winke] bezüglich der Drehachse des Gehäuscteils der Brennkammer verläuft, wobei die Vorbehandlungskammer ein erstes mit einem Materialeinlaß und ein zweites mit einem Materialauslaß versehenes Ende aufweist, wobei der Materialauslaß wirksam mit dem Materialeinlaß des Gehäuseteils verbunden ist; und

(f) Wärmeübertragungseinrichtungen, die das Innere des ersten Gehäuses und das Innere des zweiten Gehäuses zur steuerbaren Übertragung von Wärme hierzwischen verbinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

(a") eine erste feste Materialaufnehmereinrichtung, die benachbart dem ersten Ende dieser Vorbehandlungskammer angeordnet ist, wobei die Einrichtung ein Materialeinlaßkanal in Verbindung mit dem Materialeinlaß der drehbaren Vorbehandlungskammer steht und weiterhin erste Dichtungscinrichtungen umfaßt, um abdichtend den Materialeinlaßkanal mit dem Materialeinlaß der Vorbehandlungskammer zu verbinden und

(b) einen festen Materialtransportkanal, der benachbart dem zweiten Ende der drehbaren Vorbehandlungskammer angeordnet ist, wobei dieser Materialkanal in Verbindung mit dem zweiten Materialauslaß dieser drehbaren Vorbehandlungskammer und auch mit dem Materialeinlaß der Verbrennungskammer steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtungsausbildung eine Stirnplatte umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie unter Abdichtung das erste Ende der Vorbehandlungskammer erfaßt, wobei die erste Stirnplatte eine mittige Öffnung hierin aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie in Verbindung mit dem Materialeinlaß der Vorbehandlungskammer steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste DichtungsausbI J dung weiterhin Vorspanneinrichtungen umfaßt, um kontinuierlich diese Stirnplatte in Dichtkontakt mit dem ersten Ende der Vorbehandlungskammer zu beaufschlagen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zei chne t, daß der Winkel zwischen der Drehachse des Gehäuseteils der Verbrennungskammer und der Drehachse der Vorbehandlungskammer wenigstens 3 Grad beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch vom zweiten Gehäuse getragene Einrichtungen, die sich der Axialbewegung der Vorbehandlungskammer relativ zum zweiten Gehäuse widersetzen.
7. Vorrichtung zum Vorbehandeln und dann steuerbaren Pyrolysieren von Abfallstoffen und Rückgewinnen von Nutzenergie erzeugenden Materialien und chemischen Nebenprodukten hieraus, gekennzeichnet durch:

(a) ein erstes Gehäuse;

(b) eine Verbrennungskammer mit einem röhrenförmigen innerhalb des Gehäuses gelagerten Gehäuseteil zur Drehung um eine erste in Längsrichtung sich erstreckende Achse, wobei der Gehäuseteil über einen Materialeinlaß

und einen Materialauslaß verfügt;

(c) eine Brennerausbildung zur steuerbaren Erwärmung des Inneren des ersten Gehäuses und des Körperteils;

(d) ein zweites oberhalb des ersten Gehäuses angebrachtes Gehäuse;

(e) eine röhrenförmig ausgebildete Vorbehandlungskammer, die zur Drehung innerhalb des zweiten Gehäuses um eine zweite in Längsrichtung sich erstreckende Achse gelagert ist, die unter einem spitzen Winkel bezüglich der Drehachso des Körperteils der Brennkammer angeordnet ist, wobei die Vorbehandlungskammer mit einem ersten Ende mit einem M;ite rialeinlaß und einem zweiten Ende mit einem Materialauslaß ausgestattet ist, wobei der Materialeinlaß relativ gegenüber dem Materialauslaß erhöht vorgesehen ist;

(f) eine feste Materialaufnehmereinrichtung, die vom zweiten Gehäuse benachbart dem ersten Ende dieser Vorbehandlungskammer getragen ist und einen nicht drehbaren Materialeinführkanal sowie Dichtungsausbildungen umfaßt, um abdichtend das erste Ende der Vorbehandlungskammer zu erfassen, wobei die Abdichtungsausbildung umfaßt:

(1) eine Stirnplatte mit einer ringförmig ausgebildeten Fläche, um unter Abdichtung das erste Ende der Vorbehandlungskammer zu erfassen, wobei die Stirnplatte über eine mittige Öffnung hierin verfügt, um in Verbindung mit dem Materialeinlaß der Vorbehandlungskammer zu treten und

(2) Vorspanneinrichtungen, die die Ringfläche der Stirnplatte in Dichteingriff mit dem ersten Ende der Vorbehandlungskammer drücken;

(g) feste Materialüberführungseinrichtungen, die vom zweiten Gehäuse benachbart dem zweiten Ende der Vorbehandlungs-

kammer getragen sind, um Material zwischen dem Mntcrinlauslaß der VorbehantM ungsk.'immer und dem M;itc r i π 1 c i η I :iß der Brennkammer zu transportieren;

(h) vom zweiten Gehäuse getragene Einrichtungen, um die Axialbewegung der Vorbehandlungskammer innerhalb des Gehäuses aufzuhalten und

(i) Wärmeübertragungseinrichtungen, die das Innere des ersten Gehäuses sowie das Innere des zweiten Gehäuses, um steuerbar Wärme hierzwischen zu übertragen, verbinden, wobei die Übertragungseinrichtungen wenigstens eine Leitung umfassen, die erstes und zweites Gehäuse miteinander verbindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch vom zweiten Gehäuse getragene Lagerungseinrichtungen, die die festen Materialeinlaßeinrichtungen lagern, wobei diese LagereinrichtungenStellausbildungen aufweisen, um die Lage der Stirnplatte bezüglich des ersten Endes der Vorbehandlungskammer zu verstellen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Antriebseinrichtungen zum Drehen der Vorbehandlungskammer, wobei die Antriebseinrichtungen ein Antriebselement umfassen, das so ausgebildet ist, daß es ein angetriebenes Element antreibt, welches an der Vorbehandlungskammer befestigt ist und radial von dieser nnch außen sich erstreckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e 1< e η η ζ e i c hn e t, daß die Einrichtungen zum Aufhalten der Axialbewegung der Vorbehandlungskammer wenigstens ein Rollenelement umfassen, das vom zweiten Gehäuse getragen und so ausgebildet ist, daß es rollend das angetriebene Element erfaßt.

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11. Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen und anschliessenden Pyrolysieren von Abfallmaterialien und Rückgewinnen nützlicher ünergie erzeugender Stoffe hieraus, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) kontinuierlich Feuchtigkeit enthaltende Abfallstoffe in eine geneigte Vorbehandlungskammer eingeführt werden;

(b) die Temperatur der Vorbehandlungskammer auf eine Temperatur erhöht wird, die ausreicht, um die Feuchtigkeit innerhalb der Abfallstoffe auszutreiben;

(c) die Vorbehandlungskammer in Drehung versetzt wird, um die Abfallmaterialien zu veranlassen, sich in deren Längsrichtung zu bewegen;

(d) kontinuierlich das Abfallmaterial aus der Vorbehandlungskammer in eine Brennkammer durch eine im wesentlichen luft dichte Dichtungseinrichtung transportiert wird;

(e) die Temperatur der Brennkammer auf eine Temperatur erhöht wird, die zur Pyrolysierung der Abfallstoffe ausreicht;

(f) kontinuierlich Wärme aus der Brennkammer abgezogen und gegen die Vorbehandlungskammer geleitet wird;

(g) aus der Brennkammer ein Teil der durch Pyrolyse der Abfallstoffe erzeugten Brenngase abgezogen wird und

(h) die Brenngase zur Erwärmung der Brennkammer verbrannt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichn c t, daß aus der Vorbehandlungskammer kontinuierlich die .-ms (.lon Ah Γ;ι I I sto ΓΓοη misgctriebcnc Feuchtigkeit abn wird.