DE3632548C1 - Verfahren zur Veraschung von Abfaellen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veraschung von Abfällen in einem Drehrohrofen mit einer indirekt beheizten Pyrolysetrommel, in welcher die Abfälle unter Erzeugung von Schwelgas zu Schwelkoks ver­ schwelt werden.

Ferner betrifft die Erfindung einen Drehrohrofen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (DE-PS 33 47 554) wird das Schwelgas einem Gaswandler unter Zufuhr von Luft und in Gegenwart eines glühenden Kohlebettes zugelei­ tet und für die Weiterverwendung in einem Gasmotor zu Brenngas zerlegt. Eine derartige Maßnahme ist nur dann von Nutzen, wenn durch den Betrieb eines Gasmotors im näheren Umfeld der Pyrolyseanlage wirtschaftlich sinnvolle Arbeit geleistet werden kann.

Bei einem bekannten Drehrohrofen (DE-PS 24 33 676) mit einer um eine waagerechte Achse drehbar gelagerten Verbrennungstrommel, die am Beschickungs­ ende einen Rauchabzug und am Austragsende für die Asche einen Brenner aufweist, wird zwar die ange­ strebte Veraschung der Abfälle erzielt, wobei die Wärme der Asche auf indirekte Weise der Verbrennungs­ trommel wieder zugeführt wird; bei Abfällen mit hohem Energiegehalt, z. B. bei Verbrennung von Ölschlämmen kommt es jedoch leicht zu einer Überhitzung des bekannten Drehrohrofens, welcher keine feuerfeste Auskleidung besitzt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine vollständige Veraschung der Abfälle bei geringem Bedarf an Zusatzenergie zu gewährleisten und den Betrieb eines Drehrohrofens auch bei der Verarbeitung energiereicher Abfälle mit Temperaturen zu ermöglichen, die eine feuerfeste Auskleidung des Drehrohrofens entbehrlich machen.

Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Schwelkoks aus der Pyrolysetrommel in einem von einem Brenner beheizten Verbrennungsraum zu Asche verbrannt wird, und daß die Rauchgase zur indirekten Beheizung der Pyrolysetrommel verwendet werden, bevor sie in einer Nachbrennkammer verbrannt werden, in welcher auch das Schwelgas zwecks Reduzierung der Brennerenergie für die Nachbrennkammer direkt verbrannt wird.

An diesem Verfahren ist nicht nur die hohe Abkühlungs­ rate der mit etwa 750°C erzeugten Rauchgase durch den Wärmeaustausch mit der Pyrolysetrommel vorteil­ haft, wobei die Rauchgase auf eine Temperatur von etwa 550°C herabgekühlt werden, bevor sie den Dreh­ rohrofen verlassen; besonders vorteilhaft ist bei dem genannten Verfahren die Ausnutzung des Energie­ gehalts im Schwelgas zum Aufheizen der nach der sog. TA-Luft bei der Verbrennung von Abfällen vorge­ schriebenen Nachbrennkammer. Nach dieser Vorschrift muß in der Nachbrennkammer die Temperatur hinter der letzten Verbrennungsluftzuführung 800°C betragen. Werden Abfälle verbrannt, deren Gehalte an poly­ chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffen über den bei Hausmüll oder hausmüllähnlichen Abfällen üblichen Spurengehalten dieser Stoffe liegen, ist in der Nachbrennkammer eine Mindesttemperatur von 1200°C erforderlich. Durch das Einleiten der Schwelgase in die Nachbrennkammer wird eine maximale Energieausnutzung dadurch ermöglicht, daß die Brennerenergie der Nachbrennkammer entsprechend redu­ ziert wird, was lediglich voraussetzt, daß die durch die Verbrennung des Schwelgases in der Nachbrennkammer erzeugte Energie mit der Brennerenergie abgestimmt wird, so daß sich die Einschaltphasen des Brenners entsprechend verkürzen.

Somit gelingt es mit dem gattungsgemäßen Verfahren, einen weiteren Schritt in Richtung einer wünschens­ werten autarken Führung derartiger Verbrennungsan­ lagen durchzuführen.

Bei einem geeigneten Drehrohrofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Inneren der Verbrennungstrommel, mit dieser drehfest verbunden, eine Pyrolysetrommel angeordnet, die zwischen sich und der Verbrennungstrommel einen Ringraum bildet und die sich, ausgehend vom Beschickungsende, in Richtung Austragsende über eine Teillänge der Ver­ brennungstrommel erstreckt; die Pyrolysetrommel be­ sitzt eine Beschickungsöffnung für die Abfälle und an ihrem in die Verbrennungstrommel ragenden Ende eine Austragsöffnung für aus den Abfällen gebildeten Schwelkoks, der im anschließenden Verbrennungsraum der Verbrennungstrommel zu Asche verbrannt wird; dabei trägt die im Schwelkoks noch enthaltene Energie zur weiteren Erhöhung der insgesamt erzielten Energie­ ausbeute erheblich bei. Dadurch, daß erfindungsgemäß der Ringraum zwischen der Verbrennungstrommel und der Pyrolysetrommel an den Rauchgasabzug angeschlossen ist, ergibt sich eine indirekte Beheizung der Pyro­ lysetrommel; für die Schwelgase aus der Pyrolysetrom­ mel ist zur weiteren Nutzung als Brenngas ein geson­ derter, an das Beschickungsende der Pyrolysetrommel angeschlossener Schwelgasabzug vorgesehen.

Da in der Pyrolysetrommel, in welcher die Abfälle bei Sauerstoffmangel verschwelt werden, endotherme Zustandsveränderungen erfolgen, könnnen die Rauchgase des Verbrennungsraums, die dort eine Temperatur von etwa 750°C aufweisen, bis zum Erreichen des Rauchgasabzugs durch den Wärme­ austausch mit der Pyrolysetrommel auf etwa 550°C herabgekühlt werden. Diese Temperaturen bedeuten, daß eine feuerfeste Auskleidung der Verbrennungs­ trommel und der Pyrolysetrommel entbehrlich ist. Dies gilt auch für die Verbrennung von Ölschlämmen mit hohem Energiegehalt. Bei deren Verbrennung entstehen in dem bekannten Drehrohrofen ohne vorgeschaltete Pyrolyse Temperaturen bis über 800°C. Bei derartigen Temperaturen kommt es ohne feuerfeste Auskleidung des Drehrohrofens zu Überhitzungsschäden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschaltete Pyrolyse gelingt es, den überschüssigen Energiegehalt derartiger Ölschlämme abzumagern, so daß im anschließenden Verbrennungsraum die dort zulässigen Temperaturen von etwa 750°C nicht überschritten werden.

Wie bereits angedeutet, gelingt es, gemäß den Vor­ schlägen der vorliegenden Erfindung, Abfälle mit hohem Energiegehalt, wie beispielsweise Ölschlämme zu verarbeiten. Zweckmäßigerweise sollte die Zusammen­ setzung der Abfälle kontrolliert und möglichst kon­ stant gehalten werden, wobei auch Mischungen aus zerkleinertem Müll und Klär- bzw. Industrieschlämmen infrage kommen. Dabei ist es für die Veraschung wich­ tig, den Feuchtigkeitsgehalt der Schlämme, den Fest­ stoffanteil der Abfallmischung und die maximale Parti­ kelgröße der Feststoffanteile innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten.

Eine weitere Möglichkeit der Energieeinsparung be­ steht darin, daß die Verbrennungstrommel in ihrem, den Verbrennungsraum bildenden Abschnitt fest mit einer sie umhüllenden Außentrommel verbunden ist, und daß der zwischen dieser und der Verbrennungstrom­ mel gebildete Ringraum mit dem Austragsende der Verbrennungstrommel verbunden ist. Durch die Umleitung der Asche in den genannten Ringraum und der damit verbundenen indirekten Wärme­ abgabe an den Verbrennungsraum kommt es zu einer starken Abkühlung der Asche, d. h. deren Energiegehalt wird zugunsten einer Einsparung an Brennerenergie für den Verbrennungsraum genutzt.

Bei Anwendung der Außentrommel, welche an ihrem, dem Austragsende der Verbrennungstrommel benachbarten Ende durch einen Deckel verschlossen ist, enthält dieser Deckel zweckmäßigerweise die Brenneröffnung und bildet gleichzeitig die Stirnwand für den aus­ tragsseitigen Abschluß der Verbrennungstrommel.

Nach einer vorteilhaften konstruktiven Ausbildung der Pyrolysetrommel ist vorgesehen, daß deren inneres Ende über eine ringförmige, zum Austragsende hin schräg nach außen verlaufende Wand an der Innenflä­ che der Verbrennungstrommel angeschlossen ist, und daß diese Wand im Bereich von darauf endenden Rauch­ gaskanälen offen ist, welche mit dem Verbrennungsraum verbunden sind; die Rauchgaskanäle können dabei sternförmig angeordnet und an einen gemeinsamen zentralen Einströmstutzen für die Rauchgase angeschlossen sein. Durch diese Ausführungsform wird sichergestellt, daß der wesentliche Teil der Rauchgase durch die Rauchgaskanäle in den Ringraum zwischen Pyrolysetrommel und Verbrennungstrommel gelangt, also als Heizmedium für die Pyrolysekammer nutzbar gemacht wird. Nur ein geringer Teil, der im Gegenstrom zum Pyrolysekoks strömenden Rauchgase gelangt in das Innere der Pyrolysekammer und wird dort auf die Schwelgastemperatur herabgekühlt.

In der Pyrolysekammer findet selbstverständlich keine Verbrennung statt, was durch den dort vorherrschenden Luftmangel sichergestellt wird. Der aus der Pyrolysekammer in den Verbrennungsraum der Verbrennungskammer austretende Pyrolysekoks enthält noch brennbare Bestandteile, welche durch den Brenner entzündet werden. Für die optimale Energie­ ausnutzung ist es auch hier wichtig, daß die Brenner­ einschaltzeiten nach der Temperatur im Verbrennungs­ raum geregelt werden, d. h. je höher die Restenergie im Pyrolysekoks, desto niedriger ist die sich einstellende Brennerleistung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Drehrohr­ ofen, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehrohrofen gemäß II-II der Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehrohrofen ist im wesent­ lichen aus bezüglich der Schnittebene symmetrischen, meist zylindrischen Teilen aufgebaut. Im wesentlichen besteht er aus einer drehbar gelagerten Verbrennungs­ trommel (1) und einer in deren Innenraum angeordneten und mit dieser drehfest verbundenen Pyrolysetrommel (2). Durch die in der Zeichnung linke Stirnseite der beiden Trommeln ist eine Beschickungseinrich­ tung (3) hindurchgeführt, durch welche die zu veraschenden Abfälle in die Pyrolysetrommel (2) gelangen. Dementsprechend weist die Pyrolysetrommel (2) in ihrer linken Stirnseite eine Beschickungs­ öffnung (4) auf, durch die ein Rüssel (5) der Beschickungseinrichtung (3) hindurchtritt. Im übrigen sind beide Trommeln beschickungsseitig gegenüber feststehenden Wandteilen abgedichtet, welche mit getrennten Abzügen für das Rauchgas aus der Ver­ brennungstrommel (1) und für das Schwelgas aus der Pyrolysetrommel (2) verbunden sind. In diesem Sinne schließt die Verbrennungstrommel (1) dichtend an eine Rauchgasaustrittskammer (6) mit Rauchgasabzug (7) an; die Pyrolysetrommel (2) schließt an eine Schwelgasaustrittskammer (8) mit Schwelgasabzug (9) an. Im Rauchgasabzug (7) beträgt die Gastemperatur etwa 550°C, während sie im Schwelgasabzug (9) noch darunter liegt. In beiden Gasabzügen sind Dros­ selklappen (10) zur Steuerung der Gasströmung vorge­ sehen.

Die Pyrolysetrommel (2) ist an mehreren Stellen ihres Umfangs über starre Bolzen (11) drehfest mit der Verbrennungstrommel (1) verbunden. Am inneren Ende der Pyrolysetrommel (2) ist diese über eine konische Wand (12) mit der Innenfläche der Verbren­ nungstrommel (1) verbunden. Die konische Wand (12) ist im Bereich von darauf endenden Rauchgaskanälen (13) offen. Insgesamt sind vier Rauchgaskanäle (13), wie in Fig. 2 gezeigt, stern- bzw. kreuzförmig angeordnet und an einen gemeinsamen zentralen Ein­ strömstutzen (14) angeschlossen. Zwischen den Rauch­ gaskanälen (13) und radial innerhalb der Wand (12) ist die Pyrolysetrommel (2) zu dem rechts an­ schließenden Verbrennungsraum (15) der Verbrennungs­ kammer (1) hin offen. Diese Öffnung ist in Fig. 2 durch vier verkleinerte Quadranten (16) dargestellt. In Fig. 2 ist noch der Einströmstutzen (14) in seiner stirnseitigen Ansicht gezeichnet; in seinem Inneren enthält er Eintrittsöffnungen (17) zu den einzelnen Rauchgaskanälen (13).

Die zu veraschenden Abfälle gelangen über die Be­ schickungseinrichtung (3) in das Innere der Pyroly­ setrommel (2) und werden dort mittels einer Förderein­ richtung aus schraubenförmig verlaufenden, an der Innenwand der Pyrolysetrommel befestigten Rippen (18), von links nach rechts transportiert unter der Voraussetzung, daß die Trommeldrehung gemäß Pfeil (P) erfolgt. Entsprechend dem in der Pyrolysetrommel erfolgenden Abbau des Restwassergehalts, d. h. der Trocknung der Abfälle, reduziert sich deren Volumen, wie gezeigt, allmählich in Richtung auf das rechte Ende der Pyrolysetrommel (2) zu. Dort treten die getrockneten und verschwelten Abfälle in Form von Pyrolysekoks aus der Pyrolysetrommel (2) aus und gelangen in den Verbrennungsraum (15) der Verbrennungstrommel (1). Die restlichen brennbaren Bestandteile des Pyrolysekoks werden mit Hilfe eines Brenners (19), der benachbart dem Austragsende der Verbrennungs­ trommel (1) angeordnet ist, verbrannt. Die Ver­ brennungstrommel (1) ist an ihrem Austragsende offen; den Verschluß nach außen bewirkt eine Außentrommel (20), welche unter Ausbildung eines Ringraums (21) zwischen dieser und der Verbrennungstrommel (1) drehfest mit dieser verbunden ist. In einem stirn­ seitigen, dem Austragsende der Verbrennungstrommel (1) benachbarten Deckel (22) der Außentrommel (20) ist eine Brenneröffnung für die Aufnahme des Brenners (19) vorgesehen.

Auch im Bereich des Verbrennungsraums (15) wird der Pyrolysekoks mittels an der Innenseite der Verbrennungstrommel (1) befestigter, schraubenförmi­ ger Rippen (23) in Richtung auf das Austragsende für die Asche gefördert. Durch die Austragsöffnung (24) am rechten Ende der Verbrennungstrommel (1) gelangt die Asche in den Ringraum (21) zwischen Außen­ trommel (20) und Verbrennungstrommel (1), wandert dort nach links und verläßt durch das offene Ende der Außentrommel (20) den Drehofen. Dabei gibt die heiße Asche noch ihre Wärmeenergie an die Verbren­ nungstrommel im Bereich der Verbrennungskammer (15) ab.

In Fig. 2 ist unten gemäß der Schnittführung II-II der Fig. 1 der Pyrolysekoks (25) eingezeichnet, wobei die oberhalb des Schnittbereichs geführte Linie (26) den Umriß des Pyrolysekoksbettes im Übergangsbereich zwischen Pyrolysetrommel (2) und Verbrennungsraum (15) darstellt.

Im Inneren der Verbrennungstrommel (1) ist mit durch­ gezogenen Pfeilen der Strömungsverlauf der Rauchgase eingezeichnet; im Inneren der Pyrolysetrommel (2) ist mit strichliert gezeichneten Pfeilen der Strö­ mungsverlauf der Schwelgase eingezeichnet.

Im Rahmen der Erfindung versteht sich von selbst, daß geeignete Maßnahmen getroffen werden, die Sauer­ stoffzufuhr in das Innere der Pyrolysekammer (2) zu beschränken. Entsprechende Dichtungsmittel sind in der Zeichnung nicht dargestellt; z. B. sind solche Dichtungsmittel zweckmäßig im Öffnungsbereich des Ringraums (21) angeordnet.

Zu dem dargestellten Drehofen sind der Drehantrieb und die Drehlagerung zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Veraschung von Abfällen in einem Drehrohrofen mit einer indirekt beheizten Pyrolyse­ trommel (2), in welcher die Abfälle unter Erzeu­ gung von Schwelgas zu Schwelkoks verschwelt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelkoks aus der Pyrolysetrommel (2) in einem von einem Brenner (19) beheizten Verbren­ nungsraum (15) zu Asche verbrannt wird, und daß die Rauchgase zur indirekten Beheizung der Pyrolysetrommel (2) verwendet werden, bevor sie in einer Nachbrennkammer verbrannt werden, in welcher auch das Schwelgas zwecks Reduzierung der Brennerenergie für die Nachbrennkammer direkt verbrannt wird.

2. Drehrohrofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer um eine waagerechte Achse drehbar gelagerten Verbrennungstrommel (1), die am Beschickungsende einen Rauchgasabzug (7) und am Austragsende für die Asche einen Brenner (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß im Inneren der Verbrennungstrommel (1), mit dieser drehfest verbunden, eine Pyrolyse­ trommel (2) angeordnet ist, die zwischen sich und der Verbrennungstrommel einen Ringraum (27) bildet und die sich, ausgehend vom Be­ schickungsende, in Richtung Austragsende über eine Teillänge der Verbrennungstrommel (1) erstreckt,
• b) daß die Pyrolysetrommel (2) eine Beschickungs­ öffnung (4) für die Abfälle und an ihrem in die Verbrennungstrommel (1) ragenden Ende eine Austragsöffnung (16) für aus den Abfällen ge­ bildeten Schwelkoks aufweist, der im an­ schließenden Verbrennungsraum (15) der Verbren­ nungstrommel (1) zu Asche verbrannt wird,
• c) daß der Ringraum (27) zwischen der Verbrennungs­ trommel (1) und der Pyrolysetrommel (2) an den Rauchgasabzug (7) angeschlossen ist und
• d) daß an das Beschickungsende der Pyrolysetrommel (2) ein Schwelgasabzug (9) angeschlossen ist.

3. Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungstrommel (1) in ihrem den Ver­ brennungsraum (15) bildenden Abschnitt fest mit einer sie umhüllenden Außentrommel (20) verbunden ist, und daß der zwischen dieser und der Verbren­ nungstrommel (1) gebildete Ringraum (21) mit dem Austragsende der Verbrennungstrommel verbunden ist.

4. Drehrohrofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außentrommel (20) an ihrem dem Austrags­ ende der Verbrennungstrommel (1) benachbarten Ende durch einen Deckel (22) verschlossen ist, welcher eine Öffnung für den Brenner (19) enthält.

5. Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende der Pyrolysetrommel (2) über eine ringförmige, zum Austragsende hin schräg nach außen verlaufende Wand (12) an der Innenfläche der Verbrennungstrommel (1) angeschlossen ist, und daß diese Wand (12) im Bereich von darauf endenden Rauchgaskanälen (13), welche mit dem Verbrennungsraum (15) verbunden sind, offen ist.

6. Drehrohrofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgaskanäle (13) sternförmig angeordnet und an einen gemeinsamen zentralen Einströmstutzen (14) für die Rauchgase angeschlossen sind.

7. Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Pyrolysetrommel (2) etwa der halben Länge, wenigstens aber einem Drittel der Länge der Verbrennungstrommel (1) entspricht.