DE4030743A1 - Verfahren zur verwertung von muell und anderen brennbaren abfallstoffen sowie anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwertung von Müll und anderen brennbaren Abfallstoffen nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Müllverwertungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Aus der DE-PS 8 10 446 ist eine Kolben-Verbrennungskraftma­ schine bekannt, bei der durch Verbrennung von Kohle expan­ dierende Verbrennungsgase erzeugt werden, die den Kolben hin und her bewegen und dessen Hin- und Herbewegung in bekannter Art und Weise mittels einer Pleuelstange oder mit einer Kur­ venscheibe in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Bei der Variante mit der Kurvenscheibe verlängert sich die Ver­ weildauer des Kolbens am oberen Totpunkt, so daß sich bei der Verbrennung ein höherer Druck aufbauen kann.

Aus der DE-PS 1 16 601 ist ebenfalls ein Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen bzw. eine Verbrennungkraftma­ schine für feste Brennstoffe bekannt, bei der der feste Brennstoff in einem Reaktor durch Teilverbrennung mit Luft­ unterschuß vergast wird und das entstehende Brenngas an­ schließend in einer Kolben-Verbrennungskraftmaschine in me­ chanische Arbeit umgesetzt wird. Die zur Verbrennung in der Kolben-Verbrennungskraftmaschine notwendige Frischluft wird in Kontakt zu dem Reaktor geführt und dabei vorgewärmt.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 12 563 ein Verfahren zur Verwertung von Müll und anderen brennbaren Abfallstoffen so­ wie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren bzw. bei der zugehörigen An­ lage werden Müllstoffe durch Teilverbrennung mit Luftunter­ schuß vergast. Das im Reaktor entstehende heiße Brenngas wird dabei durch Wärmetausch auf die gewünschten Temperatu­ ren gekühlt. Die dabei abgeführte Energie kann somit nicht zur Erzeugung mechanischer Arbeit genutzt werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verwertung von Müll und anderen brennbaren Ab­ fallstoffen anzugeben, bei dem die Müllstoffe mit höherer Energieausbeute in mechanische Arbeit umgesetzt werden um so eine nach diesem Verfahren arbeitende Anlage zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An­ spruchs 1 bzw. 9.

Durch Wärmetausch zwischen den noch unvergasten und ggfs. feuchten Müllstoffen mit dem durch die Vergasung bereits entstandenen Brenngas werden die Müllstoffe vor Vergasung getrocknet und vorgewärmt. D. h. die in den Brenngasen ent­ haltene Wärmeenergie bleibt im System. Diesem gekühlten und ggfs. angefeuchteten Brenngas wird unmittelbar vor Zuführung zu dem Verbrennungsmotor bzw. unmittelbar vor Beginn der Kompressionsphase fein zerstäubtes Wasser zugegeben, was zu einer Erhöhung der erzeugten mechanischen Leistung führt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eine Wärmespeicher­ einrichtung angeordnet, durch die die Expansion des kompri­ mierten Brenngas/Wasser/Luft-Gemisches durch Wärmeübergang unterstützt wird. Bei Verwendung eines Kolben-Verbrennungs­ motors ist diese Wärmespeichereinrichtung vorzugsweise im oberen Bereich des Verbrennungsraums bzw. Zylinders im Zy­ linderkopf angeordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung folgt der Wärmetausch zwischen Brenngasen und noch nicht vergasten Müllstoffen dadurch, daß die entstehenden heißen Brenngase die noch nicht vergasten Müllstoffe durchströmen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen adiabatischen bzw. ungekühlten Motor, bei dem die Zufuhr von Brenngas so gesteuert wird, daß im Motor bzw. im Verbren­ nungsraum eine höchstzulässige Temperatur nicht überschrit­ ten wird. Im Bereich unter dieser höchst zulässigen Tempera­ tur wird die Zugabe von Brenngasen aus dem Reaktor so gere­ gelt, daß die jeweils gewünschte Arbeitsleistung erreicht wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist der Verbrennungsmotor so gestaltet, daß die Kompressionsphase kürzer ist als die Expansions­ phase. Konstruktiv wird dies vorzugsweise dadurch erreicht, das die senkrecht auf der Bewegungsrichtung des Kolbens ste­ hende Drehachse der Kurbelwelle gegenüber der Bewegungsachse des Kolbens seitlich versetzt ist. Durch die verkürzte Kom­ pressionsphase des Verbrennungsmotors ist eine Regelung des Verbrennungsmotors möglich, bei der das eingespritzte Wasser erst nach Erreichen des oberen Totpunkts zu verdampfen bzw. zu expandieren beginnt. Auf diese Weise ist ein erheblich höherer Expansionsdruck und eine damit gesteigerte mechani­ sche Energieausbeute möglich. Zusätzlich ist durch die seit­ liche Versetzung der Kurbelwelle die Hebelwirkung der Pleu­ elstange auf die Kurbelwelle günstiger. Außerdem verlängert sich durch das seitliche Versetzen der Kurbelwellenachse der Hubweg des Kolbens. d. h. der Hubraum wird vergrößert.

Auf diese Weise ergibt sich ein besonders kraftstoffsparen­ der Verbrennungsmotor bzw. eine besonders hohe Energieaus­ beute aus den Müllstoffen, da die Expansion nahezu aus­ schließlich durch Wärmeübergang von der in dem Verbrennungs­ raum angeordneten Wärmespeichereinrichtung erfolgen kann.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann auch mit anderen Brennstoffen bzw. Brenngasen betrieben werden.

Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2a eine schematische Darstellung des in Fig. 1 ver­ wendeten Kolben-Verbrennungsmotors mit dem Kol­ ben am oberen Totpunkt,

Fig. 2b eine weitere Darstellung wie in Fig. 2a, jedoch mit dem Kolben am unteren Totpunkt,

Fig. 2c den Kolben-Verbrennungsmotor gemäß Fig. 2b, je­ doch in einer um 90°C Ansicht, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Verbrennungs­ motors für eine Müllverwertungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.

Gleich bzw. entsprechende Teile sind in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung mit identischen Bezugszei­ chen versehen.

Die bevorzugte Ausführungsform nach Fig. 1 besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem Reaktor 2 zum Vergasen der Müll­ stoffe und einem Verbrennungsmotor 4 in Form eines Hubkol­ benmotors. Der Reaktor 2 besitzt die Form einer aufrechtste­ henden Hohlsäule, die unten geschlossen ist und die im obe­ ren Bereich durch eine Abdeckung 6 verschließbar ist. Zum Beladen des Reaktors 2 mit Müll und anderen brennbaren Ab­ fallstoffen wird die Abdeckung 6 entfernt und bei Betrieb der erfindungsgemäßen Müllverwertungsanlage wird der Reaktor 2 durch die Abdeckung 6 dicht verschlossen.

Im unteren Bereich des Reaktors 2 ist ein Keramikeinsatz 8 vorgesehen, der schalenförmig mit der Öffnung nach oben aus­ gebildet ist und der von einer Mehrzahl von Luftschlitzen 10 durchsetzt ist. In dem Keramikeinsatz 8 integriert ist eine elektrische Widerstandsheizung 12. Die Müllstoffe und andere feste Abfallstoffe werden in einen Reaktorraum 14 zwischen dem Keramikeinsatz 8 und der Abdeckung 6 eingefüllt. Unter dem Keramikeinsatz 8 befindet sich eine Auffangschale 16, um bei der Müllvergasung freiwerdende Flüssigkeiten, wie z. B. Wachs oder Fett aufzufangen und im Laufe der Müllvergasung wieder verdampfen zu lassen. Die Auffangschale 16 besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material und ist gut wärmeleitend mit dem Keramikeinsatz 8 verbunden, so daß die hohe Temperatur des Keramikeinsatzes 8 zum Verdampfen der in der Auffangschale 16 aufgefangenen Flüssigkeiten führt. In der Auffangschale 16 sammeln sich auch teilweise die nicht-brennbaren und ausgeglühten Rückstände des Mülls bzw. der brennbaren Abfallstoffe.

Unter der Auffangschale 16 unmittelbar am Boden des Reaktors 2 ist ein Aschenbehälter 18 angeordnet, in dem die nicht­ brennbaren und ausgeglühten Rückstände des Mülls bzw. der brennbaren Abfallstoffe aufgefangen werden. Der Aschenbehäl­ ter 18 kann zum Entleeren aus einer nicht näher dargestell­ ten Öffnung in dem Reaktor 2 entnommen werden. Im Bereich zwischen der Auffangschale 16 und dem Aschenbehälter 18 sind in dem Reaktor 2 Frischluftzuführungen 20 vorgesehen, über die die zur Vergasung der Müllstoffe notwendige Frischluft zugeführt wird. Im oberen Bereich des Reaktors 2 unmittelbar unter der Abdeckung 6 ist eine Austrittsöffnung 22 vorgese­ hen, über die das bei der Vergasung entstehende Brenngas aus dem Reaktor 2 bzw. dem Reaktorraum 14 entweichen kann. Der Reaktor 2 ist gegen die Umgebung wärmeisoliert (nicht darge­ stellt), um thermische Verluste so gering wie möglich zu halten.

An der Austrittsöffnung 22 ist eine Brenngasleitung 24 ange­ schlossen, die den Reaktor 2 mit dem Verbrennungsmotor 4 verbindet. Die Brenngasleitung 24 kann durch ein Ventil 25 abgesperrt werden. Die Brenngasleitung 24 mündet in einer Mischkammer 26, in die auch eine Ansaugleitung 28 für Frischluft mündet. Die Mischkammer bzw. der Mischbereich 26 mündet unmittelbar in Ansaugschlitze 30 des Verbrennungsmo­ tors 4. In die Mischkammer 26 ist eine Wassereinspritzvor­ richtung 32 eingebaut, durch die der angesaugten Frischluft bzw. den Brenngasen vor Zuführung zu dem Verbrennungsmotor 4 fein zerstäubtes Wasser zugesetzt werden kann. Die Mischkam­ mer 26 und die Ansaugleitung 28 für Frischluft ist baulich in einem Abgaswärmetauscher 34 integriert, in dem die Ab­ wärme von in einer Auspuffleitung 36 geführten Abgasen auf die zugeführte Frischluft, die Brenngase und das fein zer­ stäubte Wasser übertragen wird. Die Auspuffleitung 36 mündet in Auslaßschlitze 38 des Verbrennungsmotors 4.

Der genaue Aufbau des Verbrennungsmotors 4 wird nachfolgend auch unter Bezugnahme auf die Detaildarstellungen gemäß Fig. 2a, 2b und 2c beschrieben.

Der in Fig. 1, 2a, 2b und 2c schematisch dargestellte Verbrennungsmotor 4 weist einen Zylinder 40 auf, in dessen Inneren ein Kolben 42 hin und her beweglich angeordnet ist. Der Kolben 42 ist über einen Pleueltrieb 44 mit einer Kur­ belwelle 46 verbunden, die um eine Drehachse 45 drehbar ist. Die Kurbelwelle 46 bzw. genauer die Drehachse 45 der Kurbel­ welle 46 ist senkrecht zur Bewegungsaches des Kolbens 42 und seitlich versetzt zu dieser angeordnet. Die Kurbelwelle 46 und zum Teil das Pleuelgestänge 44 sind in einem Kurbelwel­ lengehäuse 48 angeordnet.

Der Verbrennungsmotor 4 ist ein ungekühlter, adiabatischer Motor und der Verbrennungsmotor 4 und insbesondere der Zy­ linder 40 ist daher durch eine Isolierungsschicht 50 ther­ misch gegenüber der Umgebung isoliert. Der Raum über dem Kolben 42 im Inneren des Zylinders 40 bildet in bekannter Weise einen Verbrennungsraum 52. Im oberen Bereich des Ver­ brennungsraumes 52 bzw. im Zylinderkopf 54 ist eine Wärme­ speichereinrichtung 56 angeordnet. Die dem Verbrennungsraum 52 zugewandte Oberfläche der Wärmespeichereinrichtung 56 ist geriffelt oder gefaltet ausgebildet, so daß sich eine ver­ größerte aktive Oberfläche der Wärmespeichereinrichtung 56 ergibt. Die Wärmespeichereinrichtung 56 besteht aus einem Material mit hoher spezifischer Wärmekapazität, das gleich­ zeitig hochtemperaturfest ist. Als Material hierfür kommen spezielle Keramiken und/oder Metalle bzw. Metallegierungen in Frage. Die dem Verbrennungsraum 52 zugewandte Oberseite des Kolbens 42 ist mit einer hochtemperaturfesten Schicht 58 versehen. Der Kolben 42 ist gegenüber der Zylinderinnenwand 60 bekannterweise mit Kolbenringdichtungen 62 abgedichtet.

Die Kraftübertragung von dem Kolben 42 auf die Kurbelwelle 46 erfolgt durch den Pleueltrieb 44. Der Pleueltrieb 44 be­ steht aus einer zweiteiligen Pleuelstange 64, die aus einem ersten Pleuelstangenabschnitt 66 und einem zweiten Pleuel­ stangenabschnitt 68 besteht. Der erste und zweite Pleuel­ stangenabschnitt 66 und 68 sind über ein Pleuelstangenab­ schnitt-Verbindungsgelenk 70 miteinander verbunden. Das je­ weils andere freie Ende des ersten bzw. zweiten Pleuelstan­ genabschnitts 66 bzw. 68 ist mit dem Kolben 42 bzw. mit der Kurbelwelle 46 verbunden.

Die Pleuelstange 64 bzw. genauer das Pleuelstangenabschnitt- Verbindungsgelenk 70 ist mit einer Geradführung 72 verbun­ den, durch die der erste Pleuelstangenabschnitt 66 in Bewe­ gungsrichtung des Kolbens 42 zwangsgeführt ist. Die Gerad­ führung 72 besteht aus einer Koppelstange 74 und zwei Stegstangen 76. Die Koppelstange 74 ist mittig mittels eines Drehgelenks mit dem Pleuelstangenabschnitt-Verbindungsgelenk 70 verbunden. An die freien Enden der Koppelstange 74 ist jeweils eine der beiden Stegstangen 76 angelenkt. Die freien anderen Enden der Stegstangen 76 sind an zwei diametral ge­ genüberliegenden Seiten des Verbrennungsmotors 4 außerhalb des Zylinders 40 an zwei mit dem Motorgehäuse verbundenen Gelenken 78 verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nachfolgend die Funktions­ weise der erfindungsgemäßen Müllverwertungsanlage erläutert. Hinsichtlich der Funktionsweise des Verbrennungsmotors 4 wird insbesondere auch auf die Fig. 2a, 2b und 2c Bezug ge­ nommen.

Bei Inbetriebnahme der Anlage werden die Müllstoffe und an­ dere brennbare Abfallstoffe in den Reaktorraum 14 einge­ füllt. Durch Inbetriebnahme der elektrischen Heizung 12 in dem Keramikeinsatz 8 wird die Vergasung der Müllstoffe, d. h. die Verbrennung und der Luftunterschuß in Gang gesetzt. Die notwendige Frischluft wird hierzu über die Frischluftzu­ führung 20 ggfs. zwangszugeführt. Durch die elektrische Hei­ zung 12, beispielsweise in Form von Glühstiften wie sie in herkömmlichen Dieselmotoren Verwendung finden, beginnt in dem Reaktorraum 14 ein Schwelbrand, bei dem kohlenstoffhal­ tiges Brenngas entsteht. Das insbesondere im Bereich des Ke­ ramikeinsatzes 8 entstehende Brenngas durchströmt die dar­ über liegenden Müllschichten und trocknet diese dabei und wärmt sie vor. Wenn die unteren Müllschichten in der Nähe des Keramikeinsatzes auch verschwelt sind, rutschen von oben neue Müllstoffe aufgrund des Eigengewichts nach.

Insbesondere zu Beginn der Vergasung aus den Müllstoffen freiwerdende Flüssigkeiten, wie z. B. Wachse und Fette, wer­ den in der Auffangschale 16 unter dem Keramikeinsatz 8 auf­ gefangen und Verdampfen anschließend wieder, wenn sich die Temperatur des Keramikeinsatzes 8 nach Entfachen des Schwel­ brands allmählich der Betriebstemperatur nähert. Die Be­ triebstemperatur im Bereich des Keramikeinsatzes 8 ist in erster Linie durch die Materialeigenschaften der jeweils verwendeten Keramik beschränkt. Als Material hierfür kommen insbesondere Keramiken in Frage, wie sie zur Zeit noch Ver­ suchsweise in sogenannten Keramik-Motoren eingesetzt werden.

Sofern vorsortierte Müllstoffe bzw. giftstofffreie Müll­ stoffe verwendet werden, kann die in dem Aschenbehälter 18 aufgefangene ausgeglühte Asche wiederverwendet werden, z. B. als Pflanzendünger.

Die in Fig. 1 dargestellte Müllverwertungsanlage ist der Einfachheit halber ohne kontinuierliche Beschickungsanlage dargestellt. Bei großtechnischen Anlagen ist es natürlich sinnvoll während der Vergasung kontinuierlich von oben neue Müllstoffe zuzuführen.

Der adiabatische Kolben-Verbrennungsmotor 4 in der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1 und 2 arbeitet nach einem Zwei-Takt- Verfahren. Die Einlaß- bzw. Auslaßschlitze 30 und 38 sind in den Figuren lediglich schematisch dargestellt. Deren genaue Lage im Verbrennungsmotor hängt von dem jeweils verwendeten Spülverfahren bzw. von dem jeweils verwendeten Zweitakt-Ver­ fahren ab.

In Fig. 2a befindet sich der Kolben 42 an seinem unteren Totpunkt und der Verbrennungsraum 52 wird gespült, d. h. die expandierten Auspuffgase entweichen über die Auslaßschlitze 38 und die Auspuffleitung 36 und über Einlaßschlitze 30 wird frisches Brenngas/Wasser/Frischluft-Gemisch zugeführt. Die­ ses Brenngas/Wasser/Frischluft-Gemisch entsteht in der Mischkammer bzw. in dem Mischbereich 26, in dem die Brenn­ gasleitung 24 und die Ansaugleitung 28 für Frischluft mün­ det. Durch den Abgaswärmetauscher 34 wird die angesaugte Frischluft vorgewärmt und gleichzeitig werden die über die Auspuffleitung 36 abgeführten Abgase gekühlt.

Die in dem Abgaswärmetauscher 34 vorgewärmte Frischluft bzw. das in der Mischkammer 26 entstehende Brenngas-Frischluft- Gemisch wird durch Zugabe von fein zerstäubten Wasser mit­ tels der Wassereinspritzvorrichtung 32 unmittelbar vor Zu­ führung zu dem Verbrennungsraum 52 gekühlt. Diese Art der Kühlung bewirkt, daß durch das Brenngas/Wasser/Frischluft- Gemisch bei der nachfolgenden Kompressionsphase weniger Ge­ gendruck erzeugt wird. Da aufgrund der seitlichen Versetzung der Drehachse 45 der Kurbelwelle 46 gegenüber der Bewe­ gungsachse des Kolbens 42 bei Drehung der Kurbelwelle 46 entgegen dem Uhrzeigersinn die Aufwärtsbewegung des Kolbens 42 schneller ist als die Abwärtsbewegung, d. h. die Kompres­ sionsphase erfolgt bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle schneller als die Expansionsphase. Dadurch kann der Verbrennungsmotor so geregelt werden, daß die Verdamp­ fung des in dem Brenngas/Wasser/Frischluft-Gemisches befind­ lichen Wassers erst nach Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens 42 (siehe Fig. 2b bzw. 2c), d. h. am Ende der Kom­ pressionsphase bzw. zu Beginn der Expansionsphase beginnt.

Zum Zeitpunkt der höchsten Kompression, d. h. im oberen Tot­ punkt des Kolbens 42 entzündet sich das in dem Brenn­ gas/Wasser/Frischluft-Gemisch befindliche Brenngas nach Art eines Selbstzünders, so daß der Kolben 42 wieder nach unten gedrückt wird. Durch die Verbrennung der Brenngase erhitzt sich gleichzeitig die im Zylinderkopf 54 angeordnete Wärmespeichereinrichtung 56. Durch die versetzte Kurbelwelle 46 erhöht sich die Kolbengeschwindigkeit während der Kompres­ sionsphase im Vergleich zur Kolbengeschwindigkeit während der Expansionsphase. Auf diese Weise kann die Kompression so schnell erfolgen, daß das fein zerstäubte Wasser erst nach Erreichen des oberen Totpunkts also zu Beginn der Expan­ sionphase zu verdampfen beginnt. Die versetzte Kurbelwelle hat zugleich den Vorteil, daß während der Expansionsphase die Hebelwirkung der Pleuelstange auf die Kurbelwelle we­ sentlich günstiger ist als bei herkömmlichen Anordnungen. Je kürzer die Pleuelstange bei der versetzten Kurbelwelle ist, um so stärker wird der Kolben bei Erreichen des oberen Totpunkts gebremst.

Durch die Geradführung 72 ist es möglich, die "aktive" Pleu­ elstange, den zweiten Pleuelstangenabschnitt 68 soweit zu verkürzen, daß er in den Drehkreisbereich der Kurbelwelle 46 eindringt. Neben der möglichen Verkürzung der aktiven Pleu­ elstange bzw. des zweiten Pleuelstangenabschnitts 68 hat die Geradführung 72 auch noch den Vorteil, daß Querkräfte, die zu einem Verkanten des Kolbens 42 führen könnten bzw. die Kolbendichtungen stark belasten, vermieden bzw. durch die Geradführung abgefangen werden. Außerdem verlängert sich da­ durch der Hubweg des Kolbens, was eine Erhöhung des Hubrau­ mes bedeutet.

Da die Expansion des Arbeitsgases, d. h. des Brenn­ gas/Wasser/Frischluft-Gemisches, zu einem Großteil durch in der Wärmespeichereinrichtung 56 gespeicherte Wärme erfolgt, ist es nicht notwendig, kontinuierlich Brenngas zuzuführen. Da die Verbrennung des wenigen zugeführten Brenngases im we­ sentlichen durch Selbstzündung erfolgt, wenn der Kolben 42 seinen oberen Totpunkt erreicht hat, geht ein Großteil der Verbrennungswärme auf die Wärmespeichereinrichtung über, die sie dann kontinuierlich wieder auf das Arbeitsgas abgeben kann. Da der Verbrennungsmotor 4 nicht gekühlt wird bzw. ge­ genüber der Umgebung sogar thermisch isoliert ist, kann nur sehr wenig Abwärme verlorengehen. D. h. der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors ist sehr hoch. Da die Verbrennung mit hohem Luftüberschuß erfolgt, liegt im Gegensatz zu üblichen Zweitaktmotoren eine sehr saubere Verbrennung vor. Der Ver­ brennungsmotor 4 ist somit ein umweltfreundlicher Magermo­ tor.

Um den Motor bei Inbetriebnahme zu starten, kann in nicht näher dargestellter Weise in die Wärmespeichereinrichtung 56 eine Zünd- und Heizeinrichtung integriert sein.

In Fig. 3 ist eine zweite vereinfachte Ausführungsform eines Verbrennungsmotors 5 gemäß der vorliegenden Erfindung darge­ stellt. Der Verbrennungsmotor 5 gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Fig. 1, 2a und 2b le­ diglich dadurch, daß anstelle einer zweiteiligen Pleuel­ stange eine einteilige Pleuelstange 80 vorgesehen ist. Die Pleuelstange 80 verbindet wie bei herkömmlichen Kolben-Ver­ brennungsmotoren den Kolben 42 mit der Kurbelwelle 46. Eine Gradführung wie bei dem Verbrennungsmotor 5 gemäß Fig. 1, 2a und 2b erübrigt sich daher. Wie bei der vorhergehenden Aus­ führungsform wird durch die Versetzung der Kurbelwelle ge­ genüber der Bewegungsachse des Kolbens bei Umdrehung der Kurbelwelle entgegen des Uhrzeigersinns die Kompressions­ phase gegenüber der Expansionsphase bei konstanter Kurbel­ wellendrehgeschwindigkeit verkürzt. Aufgrund der einteiligen Ausführung der Pleuelstange 80 ohne Geradführung ist der Ef­ fekt lediglich geringer.

Der Kolben-Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfin­ dung läßt sich natürlich nicht nur im Zusammenhang mit der Vergasung von Müllstoffen verwenden. Vielmehr ist dieser Mo­ tor aufgrund seiner Konstruktion geeignet mit unterschied­ lichsten gas- oder dampfförmigen Brennstoffen betrieben zu werden.

Claims (21)

1. Verfahren zur Verwertung von Müll und anderen brennbaren Abfallsstoffen mit folgenden Verfahrensschritten:
Vergasung der Müllstoffe durch Teilverbrennung mit Luft­ unterschuß, und
Verbrennung der Brenngase mit Luftüberschuß in einem Ver­ brennungsmotor (4; 5), dadurch gekennzeichnet,
daß die Müllstoffe vor Vergasung durch Wärmetausch mit den Brenngasen getrocknet und vorgewärmt werden, und
daß der Frischluft und/oder den Brenngasen unmittelbar vor Zuführung zu dem Verbrennungsmotor (4; 5) bzw. unmit­ telbar vor Beginn der Kompression fein zerstäubtes Wasser zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des komprimierten Brenngas/Wasser/Luft-Ge­ misches durch Wärmeübergang von einer im Verbrennungsraum (52) des Verbrennungsmotors (4; 5) angeordneten Wärme­ speichereinrichtung (56) auf das komprimierte Brenn­ gas/Wasser/Luft-Gemisch unterstützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (4; 5) nicht gekühlt wird, und daß die Brenngase in einer Menge zugeführt werden, so daß die gewünschte Arbeitsleistung gerade aufrecht erhalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zur Verbrennung notwendige Frischluft durch Wärmetausch mit Abgasen aus dem Verbren­ nungsmotor (4; 5) vorgewärmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (4; 5) ein Kolben-Verbrennungsmotor ist, der nach einem Zweitaktverfahren arbeitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Brenngasen über die Temperatur im Verbrennungsmotor (4; 5) geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die bei der Vergasung der Müll­ stoffe entstehenden Brenngase noch nicht vergaste Müll­ stoffe durchströmen und diese dabei trocknen und vorwär­ men.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kompressionsphase des Ver­ brennungsmotors (4; 5) zeitlich kürzer ist als die Expan­ sionsphase.

9. Müllverwertungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
wenigstens einem Reaktor (2) zum Trocknen und Vergasen der Müllstoffe, die eine Zuführung (20) für Frischluft und einer Brenngasleitung (22, 24) aufweist, über die die bei der Vergasung entstehenden Brenngase entweichen kön­ nen, und
einem Verbrennungsmotor (4; 5), der mit der Brenngaslei­ tung (22, 24) verbunden ist und eine Ansaugleitung (28) für Frischluft sowie eine Auspuffleitung (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brenngasleitung (22, 24) derart an dem Reaktor (2) angeordnet ist, daß die im Reaktor (2) entstehenden Brenngase die Müllstoffe durchströmmen,
daß eine Wassereinspritzvorrichtung (32) vorgesehen ist, durch die dem Brenngas oder/und der über die Ansauglei­ tung (28) für Frischluft zugeführten Frischluft fein zer­ stäubtes Wasser zugebbar ist, und
daß im Verbrennungsraum (52) des Verbrennungsmotors (4; 5) eine Wärmespeichereinrichtung (56) angeordnet ist.

10. Müllverwertungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmespeichereinrichtung (56) aus einem Material mit hoher spezifischer Wärmekapazität, hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Schmelzpunkttemperatur, ins­ besondere aus Metall, besteht.

11. Müllverwertungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffleitung (36) und die Ansauglei­ tung (28) für Frischluft mit einem Abgaswärmetauscher (34) verbunden sind.

12. Müllverwertungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngasleitung (22, 24) und die Ansaugleitung (28) für Frischluft vor dem Ver­ brennungsmotor (4; 5) in eine Mischkammer (26) münden.

13. Müllverwertungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (4; 5) ein nicht gekühlter, adiabatischer Motor ist.

14. Müllverwertungsanlage nach einem der Amsprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (4; 5) ein Kolben-Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Zylin­ der (40) und einem Pleueltrieb (44) ist.

15. Müllverwertungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmespeichereinrichtung (56) am oberen Ende des Zylinders (40), d. h. im Bereich des Zylinder­ kopfes (54), angeordnet ist und gegen die Umgebung wär­ meisoliert ist.

16. Müllverwertungsanlage nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verbrennungsraum (52) zugewandte Oberfläche des Kolbens (42) mit einer hochtemperaturfesten Schicht (58) versehen ist.

17. Müllverwertungsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Drehgeschwin­ digkeit der Kurbelwelle (46) der Expansionshub länger dauert als der Kompressionshub.

18. Müllverwertungsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Kurbelwelle (46) seitlich zur Bewegungsrichtung des Kolbens (42) ver­ setzt ist und dazu senkrecht steht.

19. Müllverwertungsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pleueltrieb (44) eine Pleuelstange (64) mit zwei Pleuelstangenabschnitten (66 und 68) aufweist, die über ein Pleuelabschnitt-Verbindungsgelenk (70) mit­ einander verbunden sind, und daß das Pleuelabschnitt-Ver­ bindungsgelenk (70) mit einer Geradführung (72) verbunden ist.

20. Müllverwertungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Geradführung (72) eine Koppelstange (74) aufweist, die mittig mit dem Pleuelabschnitt-Verbin­ dungsgelenk (70) verbunden ist, daß beide Enden der Kop­ pelstange (74) an je einer Stegstange (76) angelenkt sind, und daß die beiden Stegstangen (76) an je einem Festpunkt (78) angelenkt sind.

21. Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere für eine Müllver­ wertungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 20, mit we­ nigstens einem in einem Zylinder (40) hin- und herbeweg­ lich angeordneten Kolben (42), der über einen Pleueltrieb (44) mit einer um eine Drehachse (45) drehbar gelagerten Kurbelwelle (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (45) der Kurbelwelle (46) seitlich zur Bewegungsrichtung des Kolbens (42) versetzt ist und dazu senkrecht steht.