DE4104508A1

DE4104508A1 - Einrichtung zur vergleichmaessigung der feuerfuehrung bei der verbrennung von sonderabfaellen vornehmlich in drehrohroefen

Info

Publication number: DE4104508A1
Application number: DE19914104508
Authority: DE
Inventors: Kurt Kugler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1992-08-20

Description

(Stand der Technik)

Bei der Sonderabfallverbrennung fällt ein wesentlicher Teil der Abfälle in Fässern an, von denen wiederum ein wesentlicher Teil aus vielerlei Gründen nicht entleert werden kann, so daß Faß und Inhalt verbrannt werden müssen. Aus verschiedenen Gründen werden Fässer aus Plastik, Stahlblech oder verstärkter Pappe verwendet.

Diese Fässer, vor allem wenn sie leicht entgasbare und leicht brennbare Anteile enthalten, führen zu Stoßfeuerbelastungen. Dabei ist lokaler Verbrennungsluftsauerstoffmangel unvermeidbar, und es werden neben Ruß gasförmige Zwischenprodukte wie CO, KW, CKW, PAH gebildet bzw. freigesetzt. Möglich ist auch die Bildung bzw. Freisetzung von PCB, PCDD und PCDF. Solche Zwischenprodukte können nur in sehr groß dimensionierten Nachbrennkammern, mit hohen Anteilen an flüssigen oder gasförmigen Zusatzbrennstoffen, entsprechend den Auflagen der 17. BImSchV, aufoxidiert werden. Die Zusatzbrennstoffe schmälern die Anlagenleistung hinsichtlich Verbrennung von Faßmaterial und schüttfähigen Abfällen.

Ferner führen solche Fässer zu lokalen Überhitzungen. Temperaturen bis 2000°C sind dabei möglich. Zum Schutz der Drehrohrofenfeuerfestausmauerung, Schutz vor allem vor chemischen Angriffen aus Gasen und dünnflüssigen Salzen, wird bei den meisten Sonderabfallverbrennungsanlagen auf der Drehrohrofenausmauerung ein Schlackepelz gefahren. Bei den vorgenannten Temperaturen bricht ein solcher Schlackepelz zusammen. Dadurch wird die Standzeit der Feuerfestauskleidung verkürzt und dadurch wiederum die Anlagenverfügbarkeit drastisch geschmälert.

Bisher behilft man sich wie folgt:

a) Der Faßinhalt wird entsprechend dem Brennverhalten limitiert. Dadurch wird das Problem Stoßfeuerung verkleinert, jedoch nicht behoben.
b) Zusätzlich zu a) wird bei Faßbeschickungen zur Minimierung der gasförmigen Zwischenprodukte CO, KW, CKW usw. Sauerstoff eingeblasen. Dies wird z. B. bei der HIM (Hessische Industrie Müll) praktiziert. Bei dieser Fahrweise nimmt die HIM eine verkürzte Standzeit der Feuerfestauskleidung in Kauf, da bei dieser Betriebsweise ein Schlackepelz nicht haltbar ist.
c) Nur in wenigen Sonderabfallverbrennungsanlagen sind Faßshredderanlagen im Einsatz. Sonderabfälle sind von Faß zu Faß extrem unterschiedlich und enthalten vielfach leicht ausgasende, energiereiche Stoffe. Beim Shredden, vor allem beim Shredden von Stahlblechfässern, sind Funken unvermeidbar. Ohne Inertgasüberdeckung sind Brände und Explosionen vorprogrammiert. Die Ausgasungsprodukte sind vielfach leichter als Luft bzw. das verwendetete Inertgas. Shredderbeschickungssysteme werden dadurch sehr aufwendig und in den meisten Fällen muß aus Sicherheitsgründen vom Faßshredden abgeraten werden.

Beispiel für Stoßfeuer

Fässer mit energiereichen Abfällen, vielfach sind die energiereichen Abfälle aufgrund von wenig Wasser- und Inertstoffanteilen leicht entgasend und leicht brennbar, führen zu Stoßfeuerbelastungen. An folgendem Beispiel soll dies erläutert werden.

- Drehrohrofen 4,0×12,0 m
Feuerraumvolumen	100 m³
- Normalbelastung	600 000 KJ/m³
	60 000 000 KJ/h
- Plastikfaß 200 Liter, Inhalt	100 kg
Heizwert	40 000 kJ/kg
Energieinhalt	4 000 000 kJ

Bei einer linearen Ausbrennzeit von 4 Minuten (in der Fachliteratur werden Faßausbrennzeiten von 1,5 bis 3,0 Minuten genannt) würde dieses eine Faß während der 4 Minuten die volle Stundenleistung erbringen.

Zahlennachweis: 4 000 000 · 60 : 4 = 60 000 000 KJ/h

Da aber der Drehrohrofen auch mit anderen Abfällen, z. B. schüttfähigen Abfällen, Schlämmen u. ä. beaufschlagt wird und für eins ausreichende Verbrennung Verbrennungsluftsauerstoff- Überschuß vorliegen muß, wird an diesem Beispiel klar, daß bereits bei kleinen Faßinhalten, im Beispielsfall wurde nur ein ca. 50% gefülltes Faß eingesetzt, Sauerstoffmangel und lokale Überhitzugnen entstehen können und somit die bei a) und b) beschriebenen Maßnahmen keine Problemlösung sind.

SCHÜTTFÄHIGE SONDERABFÄLLE (Stand der Technik)

In den klassischen Sonderabfallverbrennungsanlagen werden schüttfähige Abfälle über Kastenbeschicker und ein Schleusensystem portionsweise in den Drehrohrofen aufgegeben. Auch schüttfähige Sonderabfälle sind extrem heterogen, da diese Stoffe allgemein als Rückstände aus verschiedenen Produktionen anfallen. Stückigkeit, Raumgewicht, Lang-/Kurzfaserigkeit, Anteil an flüssigen Stoffen, Heizwert, Entgasungsfreudigkeit u. ä. beeinflussen das Gewicht und Brennverhalten der jeweiligen Aufgabeportion. Solche Portionen können wie bei Fässern Stoßfeuer, mit all den bei der Faßverbrennung beschriebenen Negativfolgen, erzeugen.

ERFINDUNG

Nach der Erfindung werden Fässer mit Sonderabfällen und schüttfähige Sonderabfälle in getrennten Einheiten zerkleinert. Jeder Zerkleinerung wird eine integrierte Aufgabeeinrichtung zugeordnet, über die eine dosierte, kontinuierliche Drehrohrofenbeschickung, und dadurch eine kontrollierte Feuerführung, möglich ist. Für diese Aufgaben wird eine einfache Technik mit Rückgriff auf bewährte Anlagenkomponenten gewählt, die so zueinander und zum Drehrohrofen angeordnet und an die spezielle Aufgabe angepaßt werden, daß Explosionen oder Brände ausgeschlossen bzw. kontrollierbar werden.

Erfindungsgemäß wird Zerkleinerung und Aufgabe zu einem Aggregat zusammengefaßt. Für Einwegfässer und schüttfähige Sonderabfälle wird je ein Aggregat an der Drehrohrofenstirnwand plaziert. Hierdurch ist es möglich, die Materialförderwege sehr kurz und den eigentlichen Zerkleinerungsraum sehr klein zu gestalten. Der Zerkleinerungsraum ist während des Faßshreddens über eine Tauchdichtung zu den Faßzuführaggregaten absolut gasdicht abgeschlossen, jedoch mit dem Drehrohrfeuerraum verbunden. Über diese Verbindung werden beim Zerkleinern entstehende Ausgasungsprodukte über den Feuerraumunterdruck, kontrolliert über ein Schnüffelventil, in den Drehrohrofen abgesogen. Durch die offene Verbindung zum Feuerraum ist ein Druckaufbau nicht möglich. Im Brandfall, aus Sicherheitsgründen ist ein solcher Fall einzukalkulieren, wird das Restmaterial auf kurzem Wege in den Drehrohrofen abgeworfen. Der Zerkleinerungsraum ist während des Zerkleinerungsvorganges nach oben hin gasdicht abgeschlossen, die Verbindung zum Drehrohrofenfeuerraum unten angeordnet, so daß mit wenig Dampf im Bedarfsfall ein Brand gelöscht werden kann. Wassergekühlte Wände verhindern in so einem Fall eine Überhitzung der Apparate.

Das Aggregat für die Zerkleinerung und die Aufgabe für schüttfähige Abfälle wird oberhalb der Faßzerkleinerung fluchtend oder um 90° versetzt angeordnet. Auf die Schleuse der klassischen Drehrohrofenbeschickung für schüttfähige Abfälle wird verzichtet, stattdessen wird bei leerer Zerkleinerung und Dosierung der Luftabschluß zum Drehrohrofen über eine gesteuerte Pendelklappe, im Betrieb über eine Materialsäule in dem Zuführschacht der Stopfdosierschnecke, gebildet.

Als Zerkleinerer sind bei der Erfindung zwei unabhängig von ein ander angetriebene, drehzahlregelbare, selbstreinigende, reversierbare Messerschneckenwellen vorgesehen. Eine Dosierschnecke für kontinuierliche Beschickung ist direkt unter den Messerschneckenwellen angeordnet. Auch diese hat einen eigenen, stufenlos regelbaren Antrieb und wird als Stopfschnecke ausgebildet. Doppelmesseschnecken sind in Sperrmüllzerkleinerern bekannt und in der Praxis erprobt. Mit den übrigen Einrichtungen wie Faßaufzug, Faßzuteiler, Faßaufgabeschleuse, Faßkipptisch, Stirnwandeinlaufschurre, Kranbeschickung des Aufgabetrichters schüttfähiges Material sind viele Drehrohrofenanlagen für Sonderabfallverbrennung ausgerüstet, so daß in diesen Fällen eine preiswerte Nachrüstung mit der Erfindung möglich ist. Je nach Ofengröße und Einlaufschurrenabmessung sind dabei Zerkleinerung mit Dosierung für beliebig große Fässer, vorzugsweise jedoch für Fässer bis 200 Liter, möglich.

Eingesetzt werden können 2 Einrichtungen, 1 für Fässer und 1 für schüttfähige Materialien, aber auch nur eine der beiden Einrichtungen.

Beim Einsatz der zwei Einrichtungen werden über meßtechnische Mengenerfasssungen die Abfallströme erfaßt und entsprechend ihrem Brennverhalten wechselweise zugeschaltet, so daß aus 2 Abfallströmen hinsichtlich Beschickung und Feuerführung ein vergleichmäßigter, kontinuierlich aufgegebener Abfallstrom wird.

FUNKTIONSBESCHREIBUNG

In beiliegender Skizze Fig. 1 ist in einem Längsschnitt die erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt. Die zu zerkleinernden Fässer werden in den Faßaufzug (6) eingesetzt und von Position (a) nach Position (b) befördert und von hier mit einem Stößel (7), statt eines Stößels ist z. B. auch eine Rollenbahn möglich, in eine Schleuse Position (c) eingeführt. Zu dieser Schleuse gehören die beiden Hubtore (8) und (9). Bei Einführung in die Schleuse ist Tor (8) offen und Tor (9) geschlossen. Danach schließt Tor (8) und Tor (9) öffnet. Der Hubtisch (10) läßt das Faß durch Schrägstellung Position (d) durch die eigene Schwer kraft in den Zerkleinerungsschacht gleiten. Die vordere Kante bildet dabei eine Stolperkante, so daß das Faß wie in Position (e) dargestellt, über den Messerschneckenwellen (13) plaziert wird. Der Kastenstößel (11) senkt sich und schließt mit den Tauchschurren in der Flüssigkeitsrinne (12) den Zerkleinerungs raum gasdicht von den Faßzuführeinrichtungen ab. Die sich selbst reinigenden Messerschneckenwellen (13) und die Dosierschnecke (14) werden in Betrieb gesetzt. Über die offene Verbindung zum Drehrohrofenraum werden durch den dort anstehenden Unterdruck, kontrolliert durch ein nicht dargestelltes Schnüffelventil, entstehende Ausgasungsprodukte in den Ofenfeuerraum abgesaugt. über die Dosierschnecke (14) werden die Zerkleinerten Abfälle über die Aufgabeschurre (3) der Ofenstirnwand (2) in den Drehrohrofen (1) eingeworfen. Abgestimmt auf die Faßaufgabe können hierzu schüttfähige Abfälle (5) über den Vertikalschacht (4) aufgegeben werden. Die Verbrennungsluft (16) wird über die Stirnwand und eine nicht dargestellte Öffnung im Materialschacht (4) aufgegeben.

In beiliegender Skizze Fig. 2 werden in einem Längsschnitt die 2 Einrichtungen Zerkleinerung und Dosierung für Fässer und Zerkleinerung und Dosierung für schüttfähige Sonderabfällen gezeigt. Diese beiden Systeme werden durch wechselseitige Zuschaltung so zueinander gesteuert, daß aus den 2 zerkleinerten Abfallströmen Einwegfässer und schüttfähiges Material hinsichtlich Drehrohrofenbeschickung 1 kontinuierlich aufgegebener Abfallstrom entsteht.

Schüttfähige Abfälle werden verwogen über einen Kran (17) in den Aufgabetrichter (18) des Zerkleinerers aufgegeben. Zwei selbstreinigende Messerschneckenwellen (20) zerkleinern auf Anforderung der Steuerung die schüttfägigen Abfälle. Wenn erforderlich, kann seitlich ein nicht gezeichneter Materialstopfstößel vorgesehen werden. Entsprechend der Steuerung wirft die Dosierschnecke (21) zerkleinerte Abfälle in den Drehrohrofenmaterialschacht (4). Der Übergang von der Dosierschnecke (21) zum Materialschacht (4) ist ohne Dosierschnecke (21), so daß sich hier ein Materialpropfen bildet, der mit dem Material (5) im Aufgabetrichter (18) den Drehrohrofenluftabschluß bildet. Eine kontrollierte Pendelklappe (19) öffnet erst bei einem einstellbaren Vordruck, so daß hierdurch die Stopfenwirkung gezielt beeinflußbar ist. Bei leerer Dosierschnecke (21) schließt die Pendelklappe ganz. Die Sicherheitsvorkehrungen Absaugung des Aufgabetrichterrandes (18) über die Verbrennungsluft und Löscheinrichtungen werden wie bei den Kastenbeschickern der bisherigen Anlagen ausgeführt. Die Verbrennungsluft (16) wird über die Stirnwand und den Aufgabeschacht (4) aufgegeben.

Vorteile

- Durch die Zerkleinerung ist eine dosierte, kontinuierliche Abfallaufgabe möglich. Dadurch wird Stoßfeuerung und dadurch die Entstehung bzw. Freisetzung von gasförmigen Zwischenprodukten und eine lokale Überhitzung vermieden.
- Durch die Vermeidung bzw. starke Reduzierung von gasförmigen Zwischenprodukten wird eine bessere Ausbrandqualität erreicht.
- Gggf. ist eine kleinere, preiswertere Nachbrennkammer, die für den Ausbrand der Zwischenprodukte benötigt wird, möglich.
- Der Bedarf an flüssigem bzw. gasförmigem Zusatzbrennstoff wird eingeschränkt und dadurch die Durchsatzleistung für Fässer und schüttfähige Abfälle erhöht.
- Durch die Verhinderung der lokalen Überhitzungen kann mit einen Schlackepelz gefahren werden. Dadurch wird eine Erhöhung der Standzeit der Feuerfestauskleidung erzielt, vor allem eine größere Anlagenverfügbarkeit.
- Die Erfindung erlaubt eine absolut gasdichte Trennung von Faßzuführeinrichtungen und Faßzerkleinerungsraum und eine ständige Entlüftung in den Drehrohrofenfeuerraum, so daß die Gefahr von nicht kontrollierbaren Bränden und Explosionen ausgeschlossen bzw. kontrollierbar ist.
- Durch die Erfindung wird eine Zerkleinerung und Dosierung von Einwegfässern und schüttfähigen Materialien möglich, die von den Kosten, der Betriebsführung und vom technischen Risiko her überschaubar ist.

Claims

1. Eine gemeinsame Einrichtung zum Zerkleinern von Kunststoff-, Stahlblech- oder Pappfässern mit Sonderabfällen und gleichzeitigem, kontinuierlichem Dosieren der Zerkleinerungsprodukte in einen Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, daß

- diese Einrichtung direkt an der Drehrohrofen-Stirnwand (2) angeordnet ist und damit aufwendige Förderwege und Sicherheitsvorkehrungen für das zerkleinerte, ausgasende Material entfallen,
- der Raum (e), in dem die Faßzerkleinerung erfolgt, mit dem Drehrohrofenfeuerraum verbunden ist und Ausgasungsprodukte durch den im Drehrohrofen (1) anstehenden Unterdruck in den Drehrohrofen, kontrolliert über ein Schnüffelventil, abgeführt werden,
- durch die immer offene Verbindung zum Feuerraum ein Druckaufbau im Zerkleinerungsraum (e) nicht möglich ist,
- der Zerkleinerungsraum während der Zerkleinerung absolut gasdicht von den Faßzuführeinrichtungen abgetrennt wird,
- durch vor beschriebenes Konzept auf eine Inertisierung verzichtet werden kann,
- der Zerkleinerungsraum sehr klein gestaltet werden kann und die darin verfügbare Sauerstoffmenge gering ist und zu keinen unkontrollierbaren Bränden bzw. Explosionen führen kann,
- im Brandfall das brennbare Material auf kurzem Wege direkt in den Drehrohrofen abgeworfen und mit wenig Dampf gelöscht werden kann.

2. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtung zwischen Zerkleinerungsraum und Faßzuführeinrichtungen eine Flüssigkeitstauchdichtung (12) vorgesehen ist.

3. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Drehrohrofenfeuerraum liegenden Wände (15) doppelwandig wassergekühlt ausgeführt werden.

4. Eine gemeinsame Einrichtung zum Zerkleinern und gleichzeitigem kontinuierlichen Dosieren von schüttfähigen Abfällen in einen Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, daß

- diese Einrichtung direkt über der Drehrohrofen-Stirnwand angeordnet ist und damit aufwendige Förderwege von zerkleinertem Abfall entfallen,
- zuammen mit der bei Anspruch 1 beschriebenen Einrichtung aus 2 zerkleinerten Abfallströmen = Einwegfässer und schüttfähige Abfälle hinsichtlich Drehrohrofenbeschickung und Feuerführung 1 vergleichmäßigter, kontinuierlich dosierbarer Abfallstrom wird und damit eine Verbrennungsvergleichung erzielt wird.
- auf eine Aufgabeschleuse, die zwangsläufig nur eine portionsweise Aufgabe ermöglicht, verzichtet werden kann und statt dessen der Abschluß zwischen Feuerraum und Atmophäre über einen Materialpropfen gebildet wird,
- dieser Materialpropfen über eine druckeinstellbare Pendel klappe (19) kontrolliert werden kann,
- bei leerer Stopfschnecke (21) und leerem Aufgabeschacht (18) die Pendelklappe (19) den Luftabschluß übernimmt.

5. Eine Einrichtung nach Anspruch 1. und 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- durch die oberen, beidseitig gelagerten Messerschneckenwellen die Zerkleinerung erfolgt,
- durch eine darunter liegende, einseitig gelagerte, unabhängig von den Messerschneckenwellen angetriebene, stufenlos drehzahlgeregelte Förderschnecke die Dosierung der Zerkleinerungsprodukte in den Drehrohrofen erfolgt,
- die Aufgaben Zerkleinerung und Dosierung von getrennten Werkzeugen ausgeführt werden, diese Werkzeuge jedoch zu einem Aggregat zusammengefaßt sind.

6. Eine Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Aufgabentrennung Zerkleinern und Dosieren für die Messerschneckenwellen eine beidseitige Lagerung gewählt werden kann.