DE4204728A1 - Verfahren und einrichtung zum beheizen einer schweltrommel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen einer Schweltrommel zur Erzeugung eines Schwelgases, wobei ein in einem im wesentlichen offenen Kreis geführtes Heizgas verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ferner auf eine nach diesem Verfahren arbeitende Schwel-Brenn-Anlage.

Die Verschwelung von Abfall bei einer niedrigen Temperatur ist ein endothermer Vorgang. Die für die Reaktion benötigte Wärme wird dem Abfall indirekt über Wärmetauscher-Heiz­ flächen zugeführt, die in Form von Rohren in der Wand einer Drehtrommel oder Schweltrommel angeordnet sind.

Bei einem aus der europäischen Patentschrift 03 40 537 bekannten Verfahren zur thermischen Abfallentsorgung wird der Schweltrommel ein Heizgas zugeleitet, das in einem Heiz­ gaskreis geführt wird. Der Heizgaskreis umfaßt in einer nach diesem Verfahren arbeitenden Schwel-Brenn-Anlage einen Wärme­ tauscher, der an einer Brennkammer der Brennanlage angeordnet ist und dort Wärmeenergie vom heißen Rauchgas aufnimmt. Die Schwelanlage wird praktisch immer zusammen mit der Brennan­ lage betrieben, wobei in der Brennanlage das erzeugte Schwel­ gas zum Erzeugen von Dampf verbrannt wird.

Eine autark betreibbare Schwelanlage ist aus der Druckschrift "Pyrolyse von Abfällen" von Karl J. Thome-Kozmiensky, EF-Ver­ lag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, 1985, Seiten 97 bis 120, insbesondere Bild 2 auf Seite 101 und Text auf Seite 103, bekannt. Bei der bekannten Anlage wird das gesamte erzeugte Schwelgas in einem Gaswandler mit nachgeschalteter Waschstraße in ein Reingas umgewandelt. Ein Teil dieses Rein­ gases wird in einer Brennkammer verbrannt. Das dabei ent­ stehende Rauchgas wird in einem im wesentlichen offenen Kreis geführt und als Heizgas für die Schweltrommel verwendet. Dieses Verfahren ist allerdings besonders aufwendig und un­ wirtschaftlich, zumal ein bereits wirtschaftlich nutzbares Reingas zur Heizgaserzeugung verwendet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegen­ über dem Stand der Technik wirtschaftlicheres Verfahren zum Beheizen einer Schweltrommel anzugeben. Dies soll mit einer weitgehend vereinfachten Einrichtung erreicht werden, die die Bereitstellung eines für den autarken Betrieb der Schwel­ anlage erforderlichen Heizgases gewährleistet.

Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß das Heizgas durch Verbrennung eines Teilstroms des Schwelgases erzeugt wird.

Zur Einstellung der Temperatur des Heizgases wird in vorteil­ hafter Weiterbildung des Verfahrens eine steuerbare Teil­ menge des aus der Schweltrommel abströmenden und somit abge­ kühlten Heizgases in einem geschlossenen Teilkreis zur Schweltrommel zurückgeführt und dabei dem heißen Heizgas wieder zugemischt.

Der Teilstrom des Schwelgases wird zweckmäßigerweise bei in dem Heizgaskreis herrschenden Unterdruck geführt. Diese Maß­ nahme dient einerseits zur Förderung des Teilstroms des Schwelgases und des erzeugten Heizgases im Heizgaskreis. Andererseits wird ein Entweichen von Schwelgas oder Heizgas in die Umgebung im Fall einer Leckage vermieden. Der Teil­ strom des Schwelgases wird vorteilhafterweise vor der Ver­ brennung entstaubt.

Bezüglich der Einrichtung, bei der die Schweltrommel über eine Zuströmleitung und eine Abströmleitung in einem im wesentlichen offenen Heizkreis angeordnet ist, der eine Brennkammer zum Erzeugen des Heizgases umfaßt, wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Brennkammer ein Teilstrom des in der Schweltrommel erzeugten Schwelgases zuführbar ist.

Der Brennkammer ist zweckmäßigerweise eine Einrichtung zur Staubabscheidung, vorzugsweise ein Zyklon, vorgeschaltet.

Zum Erzeugen des Unterdrucks im Heizgaskreis ist zweckmäßi­ gerweise ein Sauggebläse vorgesehen, das in die Abströmlei­ tung des Heizgaskreises geschaltet ist. Die Druckseite des Sauggebläses kann mit der Brennkammer verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Druckseite des Saug­ gebläses mit einer der Brennkammer nachgeschalteten Misch­ kammer verbunden sein. Dadurch kann vorteilhafterweise die steuerbare Teilmenge des abgekühlten Heizgases dem heißen Heizgas sowohl in der Brennkammer als auch in der nachge­ schalteten Mischkammer zugemischt werden.

Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Schwel-Brenn-Anlage mit einer Schweltrommel zum Erzeugen von Schwelgas ist ein Teilstrom, vorzugsweise 20 bis 50%, des erzeugten Schwelgases einer ersten Brennkammer zum Erzeugen des Heizgases für die Schweltrommel zuführbar. Der Reststrom des erzeugten Schwelgases ist einer zweiten Brennkammer der Brennanlage zur Dampferzeugung zuführbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch Verwendung eines Teilstroms des Schwel­ gases zur Erzeugung des für die Verschwelung erforderlichen Heizgases die Schwelanlage in besonders wirtschaftlicher Weise autark betrieben werden kann. Diese Schwelanlage kann daher zur Nachrüstung einer bereits vorhandenen Brenn- oder Feuerungsanlage eingesetzt werden, wobei in der Brennanlage das überschüssige Schwelgas und der anfallende Reststoff aus der Schweltrommel verbrannt werden können. Dabei sind kein Wärme- und Stofftransport mit den z. B. im Stande der Technik nach der EP-OS 03 40 537 erforderlichen Querverbindungen zwischen der vorhandenen Brennanlage und der zugestellten oder nachgerüsteten Schwelanlage zu deren Beheizung erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schwel-Brenn-Anlage mit einer Einrichtung zur Heizgaserzeugung.

Die gezeigte Schwel-Brenn-Anlage umfaßt eine Schwelanlage 1 mit nachgeschalteter Brennanlage 2. Die Schwelanlage 1 um­ faßt eine Schweltrommel 4 mit einer Zuführeinrichtung 6 für Abfall a und eine Austragskammer 8 zum Trennen des erzeugten Schwelgases s vom ausgegasten Reststoff r. In der Schweltrom­ mel 4 sind Heizrohre 10 angeordnet, die mit einem Heizgas g beaufschlagt sind. An die Schweltrommel 4 ist eine Zuström­ leitung 12 und eine Abströmleitung 14 angeschlossen. Die Zuströmleitung 12 ist mit einer Mischkammer 16 verbunden, der eine Brennkammer 18 vorgeschaltet ist. In der Abström­ leitung 14 liegt ein Gebläse oder Saugzug 20. Ein erster Zweig 22 der Abströmleitung 14 ist mit der Mischkammer 16 verbunden. Ein zweiter Zweig 24 der Abströmleitung 14 ist mit der Brennkammer 18 verbunden. In den Zweigen 22 und 24 liegt jeweils ein Ventil 23 bzw. 25.

Die Austragskammer 8 ist über eine Leitung 26 mit einer Einrichtung 28 zur Staubabscheidung, z. B. einem Zyklon, ver­ bunden. Die Einrichtung 28 ist über eine Leitung 30 mit der Brennkammer 18 verbunden. Ein Ausgang 27 der Einrichtung 28 ist über eine Leitung 32 mit einer Brennkammer 34 der Brenn­ anlage 2 verbunden.

Der Brennkammer 34 ist ein Abhitzekessel oder Rauchgaskühler 36 mit Heizflächen 38 nachgeschaltet. In eine Rauchgaslei­ tung 40 sind eine Vorrichtung 42 zur Rauchgasreinigung und ein weiteres Gebläse oder ein Saugzug 44 geschaltet. Die Rauchgasleitung 40 mündet in einen (nicht dargestellten) Kamin.

Die Abströmleitung 14 der Schweltrommel 4 mündet über ein Ventil 46 im Bereich zwischen dem Abhitzekessel 36 und der Reinigungseinrichtung 42 in die Rauchgasleitung 40. Ein paralleler Zweig 43 mit einem Ventil 45 endet im Abhitzekes­ sel 36 im Bereich zwischen benachbarten Heizflächen 38. Die Rauchgasleitung 40 ist über eine Leitung 47 und Ventile 48 und 50 mit dem Zweig 22 bzw. dem Zweig 24 der Abströmleitung 14 verbunden.

Der Schweltrommel 4 wird der Abfall a über eine Förderein­ richtung 52 zugeführt. Der Abfall a wird in der Schweltrom­ mel 4 durch die von heißem Rauchgas oder Heizgas g beheizten Rohre 10 pyrolisiert oder verschwelt. Das dabei entstehende Schwelgas s und der ausgegaste Reststoff r werden in der Austragskammer 8 voneinander getrennt. Der Reststoff r wird über eine Austragsöffnung 54 einer Weiterverarbeitung zuge­ führt. Er kann z. B. in der Brennkammer 34 verbrannt werden. Das Schwelgas s wird mittels eines Siebes oder Filters 55 durch Abtrennung von Fasern und großen Stücken grob gerei­ nigt und anschließend über die Leitung 26 in die Einrichtung 28 gesaugt. Das Schwelgas s enthält mehrere Gew.-% Feinstaub mit einem größeren Anteil an brennbarem Material.

Das Schwelgas s tritt tangential über eine Eintrittsöffnung 56, die in nicht näher dargestellter Art und Weise in Form eines relativ hohen schmalen Schlitzes ausgebildet ist, oben in die Einrichtung 28 ein. Infolge der Zentrifugalkraft werden Staubpartikel bei der Umlenkung innerhalb der Einrich­ tung 28 gegen die Wand gedrückt. Dadurch wird im Zentrum eine Staubabreicherung erreicht.

Ein staubarmer Teilstrom t₁ von 20 bis 50%, vorzugsweise 30%, des Schwelgases s wird der Einrichtung 28 über ein weit über die Eintrittsöffnung 56 hinabreichendes Absaugrohr 62 entnommen und der Brennkammer 18 zur Verbrennung zugeführt.

Durch verschiedenartige Gestaltung des Absaugrohrs 62 kann der Staubgehalt des Teilstroms t₁ des Schwelgases s weiter verringert werden. So haben z. B. Längsschlitze im Absaugrohr 62 einen positiven Einfluß auf die Staubtrennung, weil da­ durch die Eintrittsgeschwindigkeit verringert und vergleich­ mäßigt wird.

Die Teilmenge t₁ des entstaubten oder staubabgereicherten Schwelgases s wird zur Heizgaserzeugung verwendet. Dazu wird die Teilmenge t₁ des Schwelgases s in der Brennkammer 18 bei einer Temperatur T₁ von ca. 1250°C verbrannt. Das dabei ent­ stehende Rauchgas oder Heizgas g wird in der Mischkammer 16 mit auf eine Temperatur T₂ von ca. 270°C abgekühltem Heiz­ gas g vermischt, so daß bei Eintritt in die Schweltrommel 4 eine Mischtemperatur T₃ von ca. 520°C eingestellt ist. Die zur Einstellung der Temperatur T₃ erforderliche Teilmenge t₃ des abgekühlten Heizgases g wird mit dem Ventil 23 einge­ stellt. Das Heizgas g strömt somit über die Mischkammer 16 und die Zuströmleitung 12 sowie über die Abströmleitung 14 und den Zweig 22 durch die Heizrohre 10 in einem geschlosse­ nen Teilkreis 70. Der Teilkreis 70 dient somit zur Tempera­ turregelung des Heizgases g in den Heizrohren 10. Eine weite­ re über das Ventil 25 einstellbare Teilmenge t₄ des abgekühl­ ten Heizgases g ist der Brennkammer 18 direkt zuführbar. Eine weitere Temperaturregelung erfolgt durch Beimischung von abgekühltem Rauchgas aus der Brennanlage 2 über die Lei­ tung 47 in die Mischkammer 16 bzw. in die Brennkammer 18.

Die Austrittsöffnung 27 der Einrichtung 28 für den Haupt- oder Reststrom t₂ des Schwelgases s befindet sich ebenfalls tangential im unteren Bereich der Einrichtung 28. Der zur Wand hin konzentrierte Staub gelangt mit dem Reststrom t₂ über die Leitung 32 zur Brennkammer 34. Dabei ist der Dreh­ sinn der Strömung des Schwelgases s nach Eintritt in die Einrichtung 28 und vor Austritt aus der Einrichtung 28 gleich. Der Bodenbereich 60 der Einrichtung 28 ist konus- oder parabelförmig zur Mitte hin erhöht, so daß sich dort keine Staubablagerungen bilden können.

Das bei der Verbrennung der Restmenge t₂ des Schwelgases s in der Brennkammer 34 entstehende heiße Rauchgas wird im Abhitzekessel 36 zur Dampferzeugung genutzt. Der Transport dieser Restmenge t₂ des Schwelgases s aus der Schweltrommel 4 über die Einrichtung 28 und die Brennkammer 30 sowie über den Abhitzekessel 36 und die Reinigungsanlage 42 erfolgt über das Sauggebläse 44.

Das für die Heizgaserzeugung nicht benötigte abgekühlte Heiz­ gas g strömt in einem offenen Kreis 72 über das Ventil 46 und wird dem aus der Brennkammer 34 abströmenden Rauchgas vor der Reinigungseinrichtung 42 zugemischt. In der Reini­ gungseinrichtung 42 wird somit lediglich vollständig ver­ brannntes Rauchgas gereinigt.

Die autark betreibbare Schwelanlage 1 eignet sich besonders vorteilhaft für eine Nachrüstung einer bestehenden Brenn­ anlage 2. Dazu ist im wesentlichen lediglich eine Verbindung über die Leitung 32 herzustellen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Beheizen einer Schweltrommel zur Erzeugung eines Schwelgases (s), wobei ein in einem im wesentlichen offenen Kreis (70, 72) geführtes Heizgas (g) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgas (g) durch Verbrennung eines Teilstroms (t₁) des Schwelgases (s) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare Teilmenge (t₃) des abgekühlten Heizgases (g) in einem geschlossenen Teilkreis (70) zur Schweltrommel (4) zu­ rückgeführt und dabei dem Heizgas (g) wieder zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (t₁) des Schwelgases (s) bei in dem Heizgaskreis (70, 72) herrschenden Unterdruck geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (t₁) des Schwelgases (s) vor der Verbrennung entstaubt wird.

5. Einrichtung zum Beheizen einer Schweltrommel (4), die über eine Zuströmleitung (12) und eine Abströmleitung (14) in einem im wesentlichen offenen Heizgaskreis (70, 72) ange­ ordnet ist, wobei der Heizgaskreis (70, 72) eine Brennkammer (18) zum Erzeugen des Heizgases (g) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (18) ein Teilstrom (t₁) des in der Schweltrommel (4) erzeugten Schwelgases (s) zuführbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (18) eine Einrichtung (28) zur Staubabscheidung, vorzugsweise ein Zyklon, vorgeschaltet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abströmleitung (14) des Heizgaskreises (70, 72) ein Sauggebläse (20) geschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite des Sauggebläses (20) mit der Brennkammer (18) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite des Sauggebläses (20) mit einer der Brennkammer (18) nachgeschalteten Mischkammer (16) verbunden ist.

10. Schwel-Brenn-Anlage mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Reststrom (t₂) des erzeugten Schwelgases (s) einer Brennkammer (34) der Brennanlage (2) zugeführt ist.