DE3934581A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von abfallstoffen insbesondere unterschiedlichster zusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Ab­ fallstoffen insbesondere unterschiedlichster Zusammensetzung, bei dem die Abfallstoffe nach und nach der Verbrennung zuge­ führt und unter Schüren verbrannt werden und anschließend die entstehende Achse und Schlacke ausgetragen wird; die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Verbrennen von Abfall­ stoffen insbesondere unterschiedlichster Zusammensetzung, mit einem drehbaren Verbrennungsbehälter zur Aufnahme der zu ver­ brennenden Abfallstoffe.

Zum Verbrennen von Abfallstoffen gibt es die sogenannten Dreh­ rohröfen. Diese bestehen im wesentlichen aus einem in Förder­ richtung geneigten Zylinder, der innen mit feuerfestem Mate­ rial ausgemauert ist oder einen gekühlten Stahlmantel auf­ weist. Durch die Drehung des Ofenmantels um seine Längsachse wird der Inhalt des Drehrohres umgewälzt und damit eine Schür­ wirkung erreicht. Gleichzeitig erfolgt durch die Neigung eine Förderung der im Drehrohr befindlichen Stoffe zum tieferlie­ genden Ende. Die Drehzahl des Ofenmantels ist gleichzeitig dabei ein Maß für die mögliche Verweilzeit im Ofen. Da aber die Drehzahl des Ofenmantels nicht beliebig heruntergesetzt werden kann, da sonst keine Schürwirkung erzielt wird, und da das Drehrohr eine vorgegebene Länge aufweist, ist die Verweil­ zeit der Abfallstoffe begrenzt. Dadurch ist aber auch die Brenndauer begrenzt, was aber den Nachteil hat, daß Abfall­ stoffe, welche an sich eine längere Brenndauer zum vollstän­ digen Veraschen oder Verschlacken benötigen, nicht vollständig verbrannt werden können.

Beim bekannten Drehrohrofen wird die zur Verbrennung erforder­ liche Luft für das gesamte zu verbrennende Gut einseitig an einer Stelle, nämlich an einer der beiden Stirnwände aufgege­ ben. Darüber hinaus ist die Durchmischung über den gesamten Brennweg sich selbst überlassen, wobei darüber hinaus die Drehbewegung gleichförmig ist, so daß für die Abfallstoffe mit ihren unterschiedlichsten Komponenten eine gleichmäßige Schü­ rung erfolgt, so daß eine intensive Durchmischung bei unter­ schiedlichster Zusammensetzung der Abfallstoffe nicht gegeben ist. Dies erfordert einen erheblichen Luftüberschuß und damit einen schlechten Wirkungsgrad sowie schließlich eine erhöhte Verweilzeit der Abfallstoffe innerhalb des Drehrohrofens, um den Ausbrand zu sichern.

Besonders bei der Anwesenheit von Halogenen im Sonderabfall kommt es in Kombination mit Katalysatoren (Schwermetalle, Kupfer) zur Dioxinbildung. Die im Rauchgas entstehenden Dioxine sind somit bei dem bekannten Drehrohrofen durch Nach­ verbrennung zu beseitigen, was mit einem zusätzlichen tech­ nischen Aufwand verbunden ist. Erhebliche Probleme bereiten jedoch die in den Schlacken durch Denovosynthese entstehenden Dioxine. Bei den bekannten Drehrohröfen wird somit die bei der Verbrennung entstehende Schlacke beispielsweise in aufwendi­ gen, beheizten Schlackeauffangvorrichtungen bei reduzierender Atmosphäre einer Verweilzeit unterworfen, um auf diese Weise die Dioxine abzubauen.

Weiterhin zeigen sich bei den bekannten Drehrohröfen Probleme an den Feststoffeintragsvorrichtungen aufgrund von Temperatur­ belastungen. Die Kühlung des äußeren Drehrohrmantels erfolgt in der Regel durch Abgabe der Wärme an die Umgebungsluft. Diese Art der Kühlung ist jedoch unwirtschaftlich, da die Wärme nutzlos verlorengeht.

Weiterhin tritt bei den bekannten Drehrohröfen der Nachteil auf, daß durch intensive Bewegung im Feuerungsbett in das Rauchgas hohe Flugstaubmengen in Form von Asche ausgetragen werden.

Da bei der Sonderabfallverbrennung in der Regel kritische Stoffe behandelt werden, sollte das Verbrennungssystem grund­ sätzlich möglichst dicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen sein. Bei den bekannten Drehrohröfen ist das Dichtungsproblem bedingt durch bewegliche Dichtungen bei großen Durchmessern erheblich. Deshalb werden relativ hohe Falschluftmengen, die energetische Verluste bedeuten, über die Anlage geführt. Darüber hinaus treten bei Verpuffungen im Ofenraum durch kurzzeitigen Überdruck Schadstoffe in die Umgebung aus und be­ lasten diese.

Beim Drehrohrofen ist zum Schutz der keramischen Auskleidung ein Schlackepelz auf der Ofeninnenseite erwünscht. Der Nach­ teil dabei ist aber, daß im Laufe der Zeit dieser Schlackepelz zunimmt, der Ofen deshalb außer Betrieb gesetzt werden muß, um diesen Pelz zu entfernen.

Schließlich wird beim bekannten Drehrohrofen die Zünd- und Stützfeuerung einseitig angeordnet. Da der Mantel des Ofens rotiert, ist es nicht möglich, eine oder mehrere unter Umstän­ den erwünschte Zusatzfeuerungen über den Ausbrandweg des Ofen­ gutes einzusetzen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vor­ richtung zum Verbrennen von Abfallstoffen insbesondere unter­ schiedlichster Zusammensetzung zu schaffen.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung verfah­ rensmäßig vorgeschlagen, daß entsprechend dem Brennstoffver­ halten der Abfallstoffe diese beliebig lange bis zur vollstän­ digen Veraschung und Verschlackung verbrannt werden.

Auf diese Weise ist eine optimale Verbrennung der Abfallstoffe gewährleistet, insbesondere wenn diese von unterschiedlichster Zusammensetzung sind, da die Abfallstoffe beliebig lang ver­ brennen können. Daher ist auch keine Aufbereitung notwendig, d. h. die Abfallstoffe können grob- und feinstückig, fest, flüssig, mit hohem und niedrigem oder kleinem Heizwert ver­ ascht werden. Entsprechend dem Brennverhalten der Abfallstoffe kann dabei die Aufgabe entweder kontinuierlich oder diskonti­ nuierlich erfolgen. In der Regel wird dabei die Aufgabe derart gesteuert, daß die Abfallstoffe auf optimalste Weise vollstän­ dig verbrennen können. Im Gegensatz zu bekannten Verbrennungs- und Veraschungsverfahren ist durch eine gezielte Steuerung der Verbrennungsluft, die für die thermische Reaktion wesentlich ist, eine Prozeßführung zwischen Pyrolyse und oxidativer Ver­ brennung möglich. Damit können Recyclingprozesse, beispiels­ weise die von Edelmetallen, unter gleichzeitiger Sicherstel­ lung des Ausbrandes der vergasenden organischen Komponenten sicher bei festem Wirkungsgrad durchgeführt werden.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Abfallstoffe während des Verbrennens vorzugsweise un­ gleichmäßig geschürt. Durch das ungleichmäßige Schüren treten Beschleunigungen innerhalb des verbrennenden Gutes auf, so daß dieses besser durchmischt wird, da kleine und große Partikel unterschiedliche Trägheit besitzt und somit insgesamt das Gut eine ständig wechselnde Zusammensetzung erfährt. Durch die be­ schleunigte Bewegung ist darüber hinaus eine bessere Auflocke­ rung des Gutes gegeben, was eine Zerkleinerungswirkung zur Folge hat, wodurch die für die Verbrennung wichtige Oberfläche des Gutes vergrößert wird. Dies hat einen verbesserten Aus­ brand zur Folge, da in der Schlacke weniger Einschlüsse enthalten sind.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Asche und Schlacke unter sofortiger Abkühlung in einem Wasserbad ausgetragen. Dies bringt den großen Vorteil mit sich, daß die Bildung von Dioxinen verhindert wird, da damit ein schnelles Durchlaufen des kritischen Temperaturbereiches erfolgt.

Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß die Verbrennungs­ luft im wesentlichen direkt dem Ort der Verbrennung zugeführt wird, was zu einem optimalen Brennverhalten des Gutes führt.

Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt vor, daß der Verbrennung ein Katalysator und/oder Additiv zugegeben wird, da auf diese Weise das Verhalten der Aschen oder Schlacken beeinflußbar ist. Die Veraschung kann dabei wahlweise im Trockenbereich oder auch im flüssigen Be­ reich durchgeführt werden, wobei erfindungsgemäß die Verweil­ zeit der Aschen oder Schlacken beliebig verlängerbar ist.

Um eine Reinigungswirkung zu erzielen, werden bei der Trocken­ entaschung oder -entschlackung die Abgase dem Brennraum oder bei der Naßentaschung oder -entschlackung die Brüden dem Brennraum zugeführt.

In einer weiteren Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß die Verbrennung unter Unterdruck oder Überdruck erfolgt. Bei Un­ terdruck bringt dies den Vorteil mit sich, daß bei entsprechender Ausbildung von Öffnungen im Verbrennungsbehäl­ ter dem zu veraschenden Gut direkt in dosierter Form Ver­ brennungsluft zugeführt werden kann. Auch ein Betreiben im Überdruck ist möglich, da eine vollständige Abkapselung mög­ lich ist.

In einer verfahrensmäßigen Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß den zu verbrennenden Abfallstoffen Ballaststoffe, insbe­ sondere Sand, Steine, keramische oder metallische Füllungen bestimmter Formgebung zugegeben werden. Dabei können als Bal­ laststoffe reaktionsbeschleunigende Katalysatoren verwendet werden. Eine derartige verfahrensmäßige Durchführung der Ver­ brennung ist bei bestimmten Abfallstoffen sinnvoll, da diese Ballaststoffe die Reaktionsoberfläche vergrößern. Sie können mit der Asche ausgetragen und beispielsweise durch Absieben wiederverwendet werden. Sofern diese Ballaststoffe als Kataly­ satoren ausgeführt sind, wirken sie reaktionsbeschleunigend.

Schließlich wird in einer verfahrensmäßigen Weiterbildung vor­ geschlagen, daß zur Bindung radioaktiver Aschen nach der Ver­ aschung ein Material, beispielsweise Metall und dabei insbe­ sondere Blei hoher Halbwertsdichte an den Ort der Verbrennung eingebracht und aufgeschmolzen wird. Dadurch können beispiels­ weise hochkritische, radioaktiv strahlende Abfallstoffe sicher entsorgt werden. Durch Veraschung werden die organischen An­ teile von den strahlenden Substanzen reduziert. Nach der Ver­ aschung wird dann das Material hoher Halbwertsdichte in den Verbrennungsraum eingebracht und aufgeschmolzen. Dadurch wird eine intensive Durchmischung dieses eingebrachten Materials mit den strahlenden Aschen bewirkt. Die Einbringung des Ge­ misches beispielsweise in ein Entaschungsbad produziert dann beispielsweise ein die Kernstrahlung der Aschepartikel ab­ schirmendes Granulat.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorrich­ tungsmäßig vorgeschlagen, daß als Verbrennungsbehälter eine muldenförmige Wanne vorgesehen ist, die um eine im wesent­ lichen horizontale sowie parallel zur Längsachse der Wanne sich erstreckende Achse oszillierend bewegbar, insbesondere verschwenkbar in einem Gehäuse angeordnet ist.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Verbrennungs­ ofen hat den Vorteil, daß durch die in der Form einer Wippe drehbar gelagerte Wanne eine optimale Verbrennung der aufgege­ benen Abfallstoffe möglich ist, insbesondere wenn diese von unterschiedlichster Zusammensetzung sind. Da die muldenförmige Wanne durch ein Gehäuse umschlossen ist, ist dadurch eine ge­ schlossene Verbrennungskammer geschaffen. Nach Ablauf des zeitlich frei beeinflußbaren Verbrennungsprozesses kann die muldenförmige Wanne ohne Betriebsunterbrechung vollständig oder teilweise entweder trocken oder aber auch in ein darunter befindliches Wasserbad entleert werden. Die Verweilzeitgestal­ tung innerhalb der Wanne gestattet es, wahlweise bei oxidie­ render oder reduzierender Atmosphäre die Schlacken zu beein­ flussen und so beispielsweise die Dioxindenovosynthese zu un­ terbinden, welche bei ca. 300 bis 600°C unter oxidierender At­ mosphäre zeitlich bedingt einsetzt. Der Vorteil beispielsweise gegenüber den bekannten Drehrohröfen ist eine Segmentierung und damit kostengünstige Anpassung der an der Verbrennung be­ teiligten Komponenten. So sind beispielsweise Verweilzeiten durch Erhöhung einer aufgesetzten Nachbrennkammer für die Abgabe der Verbrennung frei wählbar. Durch die Aufteilung der aufgesetzten Kammer sind allein durch den thermischen Zug sehr gute, die Reaktion beschleunigende Verwirbelungen zu er­ reichen. Mittels der erfindungsgemäßen muldenförmigen Wanne ist deren Bewegung über den gesamten Verbrennungszyklus ein­ stellbar und damit dosierbar. Je nach Veraschungszustand (Staubaustrag) kann durch Einstellung der Bewegungsintensität das Feuerungsbett beruhigt betrieben und damit der Flugstaub­ austrag minimiert werden.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbrennungsreak­ tors ist die Wanne vorzugsweise in den Seitenwänden des Ge­ häuses bewegbar, insbesondere verschwenkbar gelagert. Dadurch ist eine vollständige Abkapselung des Systems möglich. Abdichtungen sind nur im Wellendurchtritt durch die Seitenwände des Gehäuses erforderlich. Diese Abdichtungen sind jedoch vom Durchmesser her recht klein und mit üblicher Technik auch bei innerem Überdruck sicher beherrschbar. Im Gegensatz beispielsweise zum bekannten Drehrohrofen ist es möglich, den Verbrennungsofen so sicher zu kapseln, daß selbst radioaktiv strahlende Produkte behandelt werden können, ohne daß Gefahren für die Umwelt entstehen.

Die Wanne ist entweder im wesentlichen als Teilhohlzylinder ausgebildet oder durch ebene Wannensegmente gebildet. Beide Wannenausbildungen ergeben ein optimales Feuerungsbett, wobei die Profilierung den entsprechenden Bedürfnissen und Anforde­ rungen angepaßt werden kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Wanne ist deren Achse gegenüber der Horizontalen kippbar. Durch eine Neigungsver­ stellung in axialer Richtung wird durch entsprechende Wechsel ein vielfacher Durchgang des zu verbrennenden Gutes durch die heiße Zone sowie eine extreme Erhöhung der Verweilzeit insbe­ sondere im Bereich dieser heißen Zone ermöglicht. Durch die Transportbewegungen der Feuerungsmulde können somit selbst schwer brennbare Abfallstoffe oder Stoffgemische, die Recyc­ lingskomponenten beinhalten, der Brennerzone zugeführt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsofen kann somit die Ver­ weilzeit des zu veraschenden Gutes in optimalster Weise endlos verlängert werden, wobei dies erfindungsgemäß durch überla­ gerte Wannenbewegungen erreicht wird. Dieser Hin- und Her­ transport des zu veraschenden Gutes kann dabei beliebig lang wiederholt werden, so daß die beliebige Verweilzeit einstell­ bar ist und somit größte Stücke verascht werden können.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß der Antrieb für die oszillierende Verschwenkbewegung der Wanne derart ausge­ bildet ist, daß ungleichmäßige Verschwenkbewegungen möglich sind. Durch die ungleichförmige Verschwenkbewegung der mulden­ förmigen Wanne werden Beschleunigungen erzeugt, welche das Gut besser durchmischen, da kleine und große Partikel unterschied­ liche Trägheit besitzen und somit das Gut eine ständig wech­ selnde Zusammensetzung erfährt. Darüber hinaus ist durch die beschleunigte Bewegung eine bessere Auflockerung des Gutes mit einer Zerkleinerungswirkung gegeben, wodurch die für die Ver­ brennung wichtige Oberfläche des Gutes vergrößert wird, was einen besseren Ausbrand mit weniger Einschlüssen in der Schlacke zur Folge hat. Insgesamt wird somit durch einen der­ art ausgebildeten Antrieb eine optimale Schürwirkung für die festen Brennstoffe bewirkt, wobei mehrere Wannenbewegungen überlagert sind.

In einer Weiterbildung der Wannenlagerung wird vorgeschlagen, daß die Achse der Wanne durch eine in den Seitenwänden des Ge­ häuses verschwenkbar gelagerte Hohlwelle gebildet ist, durch die hindurch die Verbrennungsluft von außerhalb des Gehäuses der Wanne zuführbar ist. Die Hohlwelle dient somit nicht nur der Verschwenklagerung der Wanne, sondern dient darüber hinaus der Verbrennungsluftzuführung, so daß sich eine konstruktive Vereinfachung ergibt. Da darüber hinaus sich die Hohlwelle im Verbrennungsbereich befindet, ist eine optimale Zuführung der Verbrennungsluft zum Ort der Verbrennung möglich.

In einer ersten Alternative sind zwei im Bereich der beiden Stirnseiten der Wanne jeweils mündende Hohlwellenstümpfe vor­ gesehen. In diesem Fall tritt die Verbrennungsluft stirnseitig aus den Hohlwellenstümpfen aus.

In einer zweiten Ausführungsform kann die Hohlwelle auch durchgehend sein und weist im Bereich der Wanne Luftaustritts­ öffnungen auf. Dadurch sind zielgerichtete Luftströme möglich, so daß eine optimale Feuerungsregelung gewährleistet ist.

Vorzugsweise sind in der Hohlwelle Drosselklappen für die Re­ gulierung der Luftzufuhr vorgesehen. Durch derartige einstell­ bare Klappen wird eine gezielte Verbrennungsluftzuführung er­ möglicht, wobei durch die Stellung der Klappe oder aber auch Düsen die Verbrennungsluft gezielt an jeden beliebigen Ort ge­ führt werden kann. Diese Fortbildung ermöglicht es beispiels­ weise, den Verbrennungsablauf zwischen Verschwelung und Ver­ brennung stufenlos zu regeln.

In einer Weiterbildung der Wanne weist diese vorzugsweise Öff­ nungen auf. Diese Öffnungen können zweierlei Aufgaben erfül­ len. Zum einen können diese Öffnungen der Entleerung der mul­ denförmigen Wanne dienen, wobei diese Entleerung in kleinen Zyklen und damit pseudokontinuierlich erfolgen kann. Durch Eingrenzung der Entleerungsbewegung in Verbindung mit sinnvoll ausgebildeten Entleerungsöffnungen in der Wanne ist es bei­ spielsweise möglich, bei entsprechender Temperaturführung zu recycelnde Stoffe oder Schwermetalle, welche eine besondere Schädlichkeit aufweisen, diskontinuierlich aus der Wanne in flüssiger Form abzuziehen und beispielsweise einem darunter befindlichen Wasserbad zuzuführen. Zum anderen kann durch die Öffnungen in der Wanne sowie weiterhin durch Unterdruck im System über die gesamte Feuerungsbreite dosiert Verbrennungs­ luft direkt an das zu veraschende Gut geführt werden. Dadurch kann die Entstehung von Dioxinen unterbunden werden, da der Asche- und Schlackebereich in reduzierender Atmosphäre gehal­ ten werden kann. Sollten bei oxidierendem Betrieb dennoch Dioxine entstehen, so bauen sich diese in der Feuerungsmulde, die eine entsprechende Verweilzeit bei Zerfallstemperaturen darstellen läßt, wieder ab.

In einer weiteren Weiterbildung ist wenigstens die eine Längs­ kante der Wanne als Rechen ausgebildet. Auch durch die Rechen wird die Zwischenentschlackung unter Anwesenheit noch brennba­ rer Bestandteile ermöglicht und begünstigt, insbesondere wenn entsprechend der vorerwähnten Weiterbildung in der Wanne Öff­ nungen angeordnet sind, so daß durch eine Teildrehung der Wanne verflüssigtes Gut in Form von Schlacke abgezogen werden kann, ohne daß der Veraschungsbetrieb unterbrochen werden muß. Die Ausbildung der Längskante der Wanne als Rechen hält dabei die noch zu verbrennenden Teile zurück, ohne daß der Abfluß der flüssigen Schlacke behindert wird. Dadurch ist es möglich, den Temperaturbereich im Feuerungsraum so zu steuern, daß re­ cycelbare Produkte, die sich bei bestimmten Temperaturen ver­ flüssigen, getrennt ohne Betriebsunterbrechung abgezogen wer­ den können. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dem Feue­ rungsraum Additive zuzuführen, die den Verbrennungsvorgang vorteilhaft beeinflussen und beschleunigen. Insgesamt kann das Trennverhalten von Schlacke oder verflüssigtem Produkt durch die entsprechende rechenartige Profilierung der Wanne be­ schleunigt werden.

In einer weiteren Weiterbildung wird eine im kalten Bereich angeordnete, profilierte und in die Öffnungen eingreifende, bei der Bewegung der Wanne mitlaufende Rolle vorgeschlagen. Auf diese Weise ist eine automatische Reinigung des feuerraum­ seitigen, schlackebelasteten Wannenteils möglich.

Vorzugsweise bestehen die Wanne und/oder das Gehäuse aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff oder einer Kombi­ nation von beiden.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ brennungsofens ist unterhalb der Wanne ein Wasserbad angeordnet. Durch das Entleeren der Asche oder Schlacke in das möglichst nahe unterhalb der Wanne angeordnete Wasserbad wird die Asche und Schlacke in kürzester Zeit abgekühlt. Da somit die Verweilzeit der Asche und Schlacke im kritischen Tempera­ turbereich sehr kurz ist, wird die Dioxindenovosynthese ausge­ schlossen. Das Wasserbad kann dabei bei kleinen Einheiten me­ tallisch oder in einer Kombination metallisch/keramisch ausge­ kleidet sein. Dabei schließt das Aufsetzen des Gehäuses sowie gegebenenfalls einer Nachbrennkammer auf das Wasserbad das System wie ein Siphon nach unten absolut dicht ab. Die bei der Entschlackung entstehenden Brüden werden dabei direkt und zwangsläufig der gegebenenfalls aufgesetzten Nachbrennkammer zugeführt. Bei nicht erwünschten Betriebszuständen, beispiels­ weise bei einer Explosion im Feuerungsraum, kann durch die Höhe des Wasserstandes im Schlackeaustrag der Druck im Gesamt­ system begrenzt werden, ohne daß die Gefahr des Austretens von Abgasen besteht.

In einer Weiterbildung des unter der Wanne befindlichen Was­ serbades ist dieses mit einem ansteigenden sowie außerhalb des Gehäuses mündenden Abzugskanal mit einer Fördereinrichtung für die Asche und Schlacke versehen. Dadurch wird ein technisch einfacher Abtransport der dem Wasserbad aufgegebenen Stoffe gewährleistet.

In einer Weiterbildung des Gehäuses ist in diesem oberhalb der Wanne vorzugsweise wenigstens ein Brenner angeordnet, welcher die festen Abfall- und/oder Brennstoffe zündet. Dabei können im Gehäuse ein oder mehrere Zünd- und Stützbrenner angeordnet sein, die gleichzeitig als Brenner für flüssige und/oder gas­ förmige Rückstände ausgelegt sein können.

In einer weiteren Weiterbildung des Gehäuses mündet in diesem eine Abfallstoffzuführung für die festen, nicht pumpfähigen Abfallstoffe und/oder Brennstoffe. Die Abfallstoffzuführung kann dabei an jeder möglichen Stelle im Gehäuse münden, wobei sie konstruktiv als Schnecke, Stößel, Förderband, Kettenför­ derer oder dgl. ausgebildet sein kann. Vorzugsweise mündet aber die Abfallstoffzuführung unterhalb der oberen Längskante der Wanne bei einer waagerechten oder leicht geneigten Stellung im Gehäuse. Dadurch wird durch eine vorgegebene Wannenstellung der Feststoffeintrag gegen Hitzestrahlung abgeschirmt, wobei ein unterhalb der Wanne eingebrachter Verbrennungsluftanteil gleichzeitig den Eintragsteil abkühlen kann.

In einer weiteren Weiterbildung des Verbrennungsofens sind im Gehäuse vorzugsweise Zerstäuberlanzen, vorzugsweise Ultra­ schallanzen, zur Zuführung flüssiger Abfall- und/oder Brenn­ stoffe angeordnet. Auf diese Weise ist eine optimale Verbren­ nung der Flüssiganteile möglich.

Weiterhin sind vorzugsweise im Gehäuse Zuführeinrichtungen für Abfall- und/oder Brenngase vorgesehen. Diese Abfall- und/oder Brenngase können dabei sowohl oberhalb der Wannenachse als auch unterhalb des Unterluftstromes zugeführt werden, um zum einen primär brennstoffzersetzend zu wirken und um zum anderen thermisch von organischen Substanzen gereinigt zu werden.

Schließlich wird in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens vorgeschlagen, daß die Verbrennungsluftzu­ führung im Bereich unterhalb der Wanne im Gehäuse mündet. Da­ durch wird die Verbrennungsluft oder Anteile der Verbrennungs­ luft zwangsweise über ein Gebläse oder durch natürlichen Zug unterhalb der Feuermulde eingegeben, wodurch der Außenmantel der Wanne gekühlt wird. Die entsprechende Energie ist somit nicht verloren und kann vielmehr der Verbrennung wieder zuge­ führt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbrennen von Abfallstoffen insbesondere unterschiedlich­ ster Zusammensetzung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Verbrennungsofens;

Fig. 2 eine Ansicht des Verbrennungsofens in Fig. 1 von rechts;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer muldenförmigen Wanne des Verbren­ nungsofens;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form einer muldenförmigen Wanne des Verbren­ nungsofens;

Fig. 5 eine Ansicht der Wanne in Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Wanne in Fig. 3.

Ein Verbrennungsofen zum Verbrennen von Abfallstoffen insbe­ sondere unterschiedlichster Zusammensetzung weist ein auf einem Fundament 1 stehendes Gehäuse 2 aus metallischem und/ oder keramischem Werkstoff auf. Dieses Gehäuse 2 ist obersei­ tig an eine nicht dargestellte Rauchgasabführung angeschlos­ sen. Auch ist es denkbar, auf dem Gehäuse 2 eine nicht darge­ stellte Nachbrennkammer anzuordnen.

In den Seitenwänden 3 des Gehäuses 2 ist eine muldenförmige Wanne 4 um eine Achse A mittels eines nicht dargestellten An­ triebs in der Art einer Wippe verschwenkbar gelagert. Bei dem Ausführungsbeispiel der Wanne 4 in den Fig. 1 bis 3 ist diese als Teilhohlzylinder ausgebildet, während bei der Ausfüh­ rungsform in Fig. 4 und 5 die Wanne 4 eine eckige Profilierung aufweist und durch ebene Wannensegmente 5 gebildet ist.

Sämtliche Ausführungsformen der Wanne 4 besitzen im Mantel Öffnungen 6 mit einem vorzugsweise runden Querschnitt. Bei der Ausführungsform in Fig. 1 ist erkennbar, daß die eine Wannen­ hälfte (in der Zeichnung auf der linken Seite) mit Öffnungen 6 versehen ist, die sich im übrigen nach außen hin konisch er­ weitern, während die andere Wannenhälfte keine Öffnungen 6 aufweist. Bei der Ausführungsform in Fig. 3 sind im Gegensatz dazu im Bereich beider Wannenhälften Öffnungen 6 vorgesehen, die sich im übrigen ebenfall nach außen hin konisch erwei­ tern. Allerdings befinden sich diese Öffnungen 6 jeweils nur im Bereich der beiden Längskanten 7 der Wanne 4. Bei der Aus­ führungsform in Fig. 4 schließlich weist die eine Wannenhälfte (in der Zeichnung auf der rechten Seite) lediglich eine Reihe von runden Öffnungen 6 auf. Bei dieser Ausführungsform ist, wie insbesondere in Fig. 5 erkennbar ist, die eine Längskante 7 der Wanne 4 als Rechen 8 ausgebildet.

Wie in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 weiterhin erkennbar ist, sind im kalten Bereich des Ofens profilierte Rollen 9 an­ geordnet, die in die Öffnungen 6 eingreifen und bei der oszil­ lierenden Schwenkbewegung der Wanne 4 mitlaufen.

Die Wanne 4 besteht ebenso wie das Gehäuse 2 vorzugsweise aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff.

Damit die Wanne 4 um die Achse A in der Art eines Pendels ver­ schwenkbar ist, ist eine Welle in Form einer Hohlwelle 10 vor­ gesehen. Diese ist bei den in Fig. 1 und 2 sowie in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen als Hohlwellenstümpfe 11 ausgebildet, die jeweils im Bereich der beiden Stirnseiten 12 der Wanne 4 in dieser münden und durch Öffnungen 13 im Gehäuse 2 hindurchgeführt sind, wo außerhalb des Gehäuses 2 Lager 14 vorgesehen sind. Die beiden Hohlwellenstümpfe 11 sind dabei im Bereich der Öffnungen 13 im Gehäuse 2 abgedichtet. Weiterhin sind im Mündungsbereich der beiden Hohlwellenstümpfe 11 Dros­ selklappen 15 vorgesehen, mittels welcher eine Regulierung der Luft möglich ist, welche durch die Hohlwellenstümpfe 11 hin­ durch von außerhalb des Gehäuses 2 der Wanne 4 zugeführt wird. Die entsprechende Luftquelle ist nicht dargestellt.

Bei der Ausführungsform in Fig. 3 und 6 ist die Hohlwelle 10 durchgehend ausgebildet und weist im Innern der Wanne 4 Luft­ austrittsöffnungen 16 auf, durch die hindurch die der Hohl­ welle 10 zugeführte Luft gezielt der Wanne 4 zugeführt werden kann.

Unterhalb der Wanne 4 ist ein Wasserbad 17 vorgesehen, welches im Fundament 1 eingelassen ist. Dieses Wasserbad 17 ist an einen ansteigenden Abzugskanal 18 angeschlossen, der außerhalb des Gehäuses 2 im Boden 19 mündet. Dabei ist im Bereich des Grundes des Wasserbades 17 sowie längs des Abzugskanals 18 eine Fördereinrichtung 20 vorgesehen.

Im Gehäuse 2 mündet auf der in Fig. 1 linken Seite eine Ab­ fallstoffzuführung 21, welche beispielsweise ein Schneckenför­ derer sein kann und der ein Aufgabetrichter 22 zugeordnet ist.

Im Bereich des Bodens 19 mündet im Gehäuse 2 eine Verbren­ nungsluftzuführung 23, die der Versorgung des Ofens mit Ver­ brennungsluft dient.

Weiterhin sind im Gehäuse 2 Brenner 24 angeordnet, von denen einer ins Innere der Wanne 4 gerichtet ist. Die restlichen sind im oberen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet.

Schließlich mündet im Gehäuse 2 noch eine Zerstäubungslanze 25 für flüssige Abfall- und/oder Brennstoffe. Diese kann bei­ spielsweise als Ultraschallanze ausgebildet sein.

Der Verbrennungsofen funktioniert wie folgt:

Das zu verbrennende, feste Gut wird mittels eines Greifers 26 dem Aufgabetrichter 22 der Abfallstoffzuführung 21 aufgegeben. Mittels letzterer erfolgt der Transport der festen Abfall­ stoffe durch das Gehäuse 2 hindurch in die Wanne 4, die zu diesem Zweck derart schräggestellt ist, daß die in Fig. 1 dar­ gestellte linke Längskante 7 unterhalb der Mündung der Abfall­ stoffzuführung 21 liegt und somit die festen Abfallstoffe in die Wanne 4 fallen können. Diese Beschickung der Wanne 4 kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen und hängt von dem Brennverhalten der Abfallstoffe ab.

Während des gesamten Verbrennungsvorganges wird die Wanne 4 um ihre Achse A in der Art eines Pendels bewegt. Dies ist in Fig. 1 durch den Doppelpfeil angedeutet. Durch diese Ver­ schwenkbewegung werden die in der Wanne 4 befindlichen Abfall­ stoffe geschürt. Gleichzeitig mit der Verschwenkbewegung um die Achse A wird diese gegen der Horizontalen noch gekippt, wobei durch einen Wechsel der Kipprichtung das in der Wanne 4 befindliche Gut von der einen Stirnseite 12 zur anderen hin und her transportiert wird. Auf diese Weise wird das verbren­ nende Gut auf jeden Fall durch die heißeste Verbrennungszone transportiert.

Da bei einer waagerechten Stellung der Wanne 4 deren linke Längskante 7 oberhalb der Abfallstoffzuführung 21 liegt, ist letztere bei den entsprechenden Verschwenkstellungen der Wanne 4 hitzegeschützt.

Da die Verbrennungsluftzuführung 22 unterhalb der oberen Längskanten 7 der Wanne 4 mündet, wird die Außenmantelfläche der Wanne 4 von der einströmenden Verbrennungsluft beauf­ schlagt und somit gekühlt, wobei die abgegebene Wärmeenergie von der Verbrennungsluft in energiegünstiger Weise aufgenommen wird. Die Öffnungen 6 in der Wanne 4 haben dabei zusätzlich den Effekt, daß die Verbrennungsluft durch diese ins Innere der Wanne 4 hineinströmt und somit die Verbrennungsluft dem Ort der Verbrennung direkt zugeführt wird. Dies wird dadurch unterstützt, wenn sich das System im Unterdruck befindet, da damit eine Ansaugwirkung und damit eine verbesserte Luftzufüh­ rung erzielt wird. Die Rollen 9 in den Öffnungen 6 haben den Zweck, den Boden der Wanne 4 zu reinigen, damit sich dort keine übermäßigen Ablagerungen bilden. Außer durch die Ver­ brennungsluftzuführung 22 wird Verbrennungsluft auch durch die Hohlwelle 10 hindurch der Wanne 4 zugeführt, wobei die Drosselklappen 15 die Luftzuführung regulieren können.

Durch die Zuführung der festen Abfallstoffe in die Wanne 4 können diese bei den überlagerten Schürbewegungen beliebig lange in der Wanne 4 verbrennen, bis eine vollständige Ver­ aschung und Verschlackung stattgefunden hat. Der Austrag der Asche und Schlacke erfolgt durch Umkippen der Wanne 4, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Dabei fallen die entsprechenden Stoffe in das darunter befindliche Wasserbad 17, so daß eine sofortige Abkühlung erfolgt, ohne daß durch Durchlaufen des kritischen Temperaturbereiches eine Dioxinde­ novosynthese stattfindet. Die auf dem Boden 19 des Wasserbades 17 sich ansammelnde Schlacke wird über den Abzugskanal 18 mit­ tels der Fördereinrichtung 20 abgeführt, so daß ein kontinu­ ierlicher Abtransport stattfindet.

Die in der Wanne 4 ausgebildeten Öffnungen 6 haben dabei nicht nur den Zweck der Zuführung der Verbrennungsluft direkt an den Verbrennungsort, die Öffnungen 6 haben darüber hinaus den Zweck, während des Verbrennungsvorganges die sich ansammelnde flüssige Schlacke aus der Wanne 4 zu entfernen, indem sie durch die Öffnungen 6 in das darunter befindliche Wasserbad 17 tropft. Durch eine entsprechende Ausbildung und Anordnung der Öffnungen 6 sowie durch eine entsprechende Ausbildung des Rechens 8 ist ein problemloser Austrag der flüssigen Schlacke ohne weiteres möglich.

Bei der Dekontaminierung nicht brennbarer, organisch beladener Stoffe oder bei verfahrenstechnisch erforderlichem Heizen oder Kühlen in bestimmten Verweilzeitbereichen (Reaktionsbereichen) ist es von Vorteil, punktuell oder flächig das Ofengut zu be­ heizen oder zu kühlen. Bei dem beschriebenen Verbrennungsofen ist sowohl Heizen durch Einbau von mehreren Brennern 24 über der Öffnung der Wanne 4 als auch Kühlen durch Lufteinblasdüsen anstelle der Feuerungsanordnung möglich. Dadurch ist das Tem­ peraturprofil im gesamten Feuerungsraum auch bei exothermen Prozessen beherrschbar.

Bei größeren Baueinheiten ist es möglich, den gesamten Aus­ tragsbereich, also das Wasserbad 17 mit dem Abzugskanal 18 als Fundament 1 auszuführen, was besonders kostengünstig ist. Überhaupt besteht die Möglichkeit, die Gesamtanlage konstruk­ tiv in einzelne Anlagensegmente aufzuteilen, die in Form eines Baukastens zu einer den gesetzlichen Bestimmungen des Aufstel­ lungsortes angepaßten Anlage zusammengefügt werden. So wäre beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Fundament 1 mit dem Wasserbad 17 und dem Abzugskanal 18 ein erstes Anlagensegment. Das zweite Anlagensegment wäre der untere Gehäusebereich ins­ besondere mit der Wanne 4 bis kurz unterhalb der vier Brenner 24 im oberen Bereich des Gehäuses 2, wobei dieser Bereich dann das dritte Anlagensegment bildet. Die Trennung zwischen dem zweiten und dem dritten Anlagensegment ist in Fig. 1 durch die zueinander parallelen Linien in Höhe des Greifers 26 angedeu­ tet.

Die Feuerungseinheit mit Feststoffdosierung, Zünd- und Stütz­ feuerung sowie Lanzenbestückung kann mit jeder, in Verweilzeit und konstruktiver Gestaltung variablen, direkt aufgesetzten Nachbrennkammer ausgerüstet werden. Außerdem ist bei gleicher Feuerungseinheit die Ausführung der Entaschung/Entschlackung variabel.

Bezugszeichenliste

1 Fundament
2 Gehäuse
3 Seitenwand
4 Wanne
5 Wannensegment
6 Öffnung
7 Längskante
8 Rechen
9 Rolle
10 Hohlwelle
11 Hohlwellenstumpf
12 Stirnseite
13 Öffnung
14 Lager
15 Drosselklappe
16 Luftaustrittsöffnung
17 Wasserbad
18 Abzugskanal
19 Boden
20 Fördereinrichtung
21 Abfallstoffzuführung
22 Aufgabetrichter
23 Verbrennungsluftzuführung
24 Brenner
25 Zerstäubungslanze
26 Greifer
A Achse

Claims (32)

1. Verfahren zum Verbrennen von Abfallstoffen insbesondere un­ terschiedlichster Zusammensetzung, bei dem die Abfallstoffe nach und nach der Verbrennung zu­ geführt und unter Schüren verbrannt werden und anschließend die entstehende Asche und Schlacke ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Brennverhalten der Abfallstoffe diese beliebig lange bis zur vollständigen Veraschung und Ver­ schlackung verbrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe während des Verbrennens ungleichmäßig geschürt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche und Schlacke unter sofortiger Abkühlung in ein Wasserbad ausgetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennungsluft im wesentlichen direkt dem Ort der Verbrennung zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbrennung ein Katalysator und/oder Additiv zugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Trockenentaschung oder -entschlackung die Abgase oder bei der Naßentaschung oder -entschlackung die Brüden dem Brennraum zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennung unter Unterdruck oder Über­ druck erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den zu verbrennenden Abfallstoffen Ballast­ stoffe, insbesondere Sand, Steine, keramische oder metal­ lische Füllungen bestimmter Formgebung zugegeben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ballaststoffe reaktionsbeschleunigende Katalysatoren ver­ wendet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bindung radioaktiver Aschen nach der Ver­ aschung ein Material, beispielsweise Metall und dabei ins­ besondere Blei hoher Halbwertsdichte an den Ort der Ver­ brennung eingebracht und aufgeschmolzen wird.

11. Vorrichtung zum Verbrennen von Abfallstoffen insbesondere unterschiedlichster Zusammensetzung, mit einem drehbaren Verbrennungsbehälter zur Aufnahme der zu verbrennenden Abfallstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungsbehälter eine muldenförmige Wanne (4) vorgesehen ist, die um eine im wesentlichen horizontale sowie parallel zur Längsachse der Wanne (4) sich er­ streckende Achse (A) oszillierend bewegbar, insbesondere verschwenkbar in einem Gehäuse (2) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (4) in den Seitenwänden (3) des Gehäuses (2) be­ wegbar, insbesondere verschwenkbar gelagert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wanne (4) im wesentlichen als Teilhohlzylin­ der ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wanne (4) durch ebene Wannensegmente (5) ge­ bildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A) der Wanne (4) gegenüber der Horizontalen kippbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die oszillierende Ver­ schwenkbewegung der Wanne (4) derart ausgebildet ist, daß ungleichmäßige Verschwenkbewegungen möglich sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A) der Wanne (4) durch eine in den Seitenwänden (3) des Gehäuses (2) verschwenkbar ge­ lagerte Hohlwelle (10) gebildet ist, durch die hindurch die Verbrennungsluft von außerhalb des Gehäuses (2) der Wanne (4) zuführbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Bereich der beiden Stirnseiten (12) der Wanne (4) jeweils mündende Hohlwellenstümpfe (11) vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (10) durchgehend ist und im Bereich der Wanne (4) Luftaustrittsöffnungen (16) aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlwelle (10) Drosselklappen (15) für die Regulierung der Luftzufuhr vorgesehen sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (4) Öffnungen (6) aufweist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine Längskante (7) der Wanne (4) als Rechen (8) ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine im kalten Bereich angeordnete, profilierte und in die Öff­ nungen (6) eingreifende, bei der Bewegung der Wanne (4) mitlaufende Rolle (9).

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (4) und/oder das Gehäuse (2) aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff oder einer Kombination von beiden bestehen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Wanne (4) ein Wasserbad (17) angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserbad (17) mit einem ansteigenden sowie außerhalb des Gehäuses (2) mündenden Abzugskanal (18) mit einer För­ dereinrichtung (20) für die Asche und Schlacke versehen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) oberhalb der Wanne (4) wenigstens ein Brenner (24) angeordnet ist.

28. Vorichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) eine Abfallstoffzu­ führung (21) für die festen, nicht pumpfähigen Abfall­ stoffe und/oder Brennstoffe mündet.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffzuführung (21) unterhalb der oberen Längs­ kante (7) der Wanne (4) bei einer waagerechten oder leicht geneigten Stellung im Gehäuse (2) mündet.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Zerstäuberlanzen (25), vorzugsweise Ultraschallanzen, zur Zuführung flüssiger Abfall- und/oder Brennstoffe angeordnet sind.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Zuführeinrichtungen für Abfall- und/oder Brenngase vorgesehen sind.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftzuführung (23) im Bereich unterhalb der Wanne (4) im Gehäuse (2) mündet.