DE4209894A1 - Verbrennungsofen, der aus einer horizontalen roehre besteht, die sich um eine im wesentlichen horizontale achse dreht - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verbrennungsofen, der im wesentlichen aus einer Röhre besteht, die sich um eine im wesentlichen horizontale Achse dreht. Es kann sich insbesondere um einen Pyrolyseofen handeln.

Man verspürt oft des Bedürfnis, über Verbrennungsöfen mit kontinuierlicher Arbeitsweise zu verfügen, das heißt über solche, bei denen die zu verbrennende Materie kontinu­ ierlich mit einem gleichmäßigen Durchsatz zugefügt wird und die verbrannte Materie unter den gleichen Bedingungen ent­ fernt wird, aber es ist schwierig dies zu erreichen. Die Öfen mit sich drehenden Röhren, die bislang vorgeschlagen wurden, bei denen die Materie über eine axiales Ende der Röhre hinzugefügt wird und über das andere Ende aus der Röhre entfernt wird, sind nicht zufriedenstellend. Selbst wenn sie auf der Seite des Ausganges leicht geneigt sind (in der Größenordnung von einigen Hundertstel, 4% zum Beispiel), so daß ihre Drehbewegung einen progressiven Abstieg der Ma­ terie während der Verbrennung verursacht, kann in der Praxis kein regelmäßiger Ablauf im Inneren des Ofens garantiert werden, insbesondere wegen der Schwankungen der Größe der Formen und der Zusammensetzungen der festen, verbrannten Ab­ fälle. Die Abfälle neigen insbesondere dazu, an der Röh­ renwand festzukleben und eine Schmierschicht zu bilden, oder sich in Blöcken mit relativ großem Volumen zusammenzubacken, die Gefahr laufen, nicht durch die Entleerungsöffnungen die Röhre verlassen zu können und auf jeden Fall die Regularität der Arbeitsweise zu stören.

Diese Schwierigkeiten findet man insbesondere in Pyroly­ seöfen, das heißt unter Bedingungen des thermischen Abbaus unter Luftausschluß.

Das wesentliche Mittel der Erfindung, durch welches die aufgezählten Probleme gelöst werden, ist eine lose Stange, die am Boden des Rohres und insbesondere vor Schlitzen, die ein Entleerungsende des Rohres einkerben, unter dem die Ent­ leerungsröhre mündet, läuft. Die lose Stange, die sich vor­ teilhafterweise über fast die gesamte Länge der Röhre er­ streckt, erlaubt gleichzeitig, es zu reinigen, in dem es sie von den Abfällen befreit, die darin festhängen können, und die Abfälle zu zermahlen, in dem es sie zwingt, durch die Schlitze zu gehen, in dem es auf ihnen aufliegt. Die Schlitze werden also ständig entleert. Sie haben im wesent­ lichen eine Ausgleichsfunktion für die Bruchstücke der ver­ brannten Materie.

Es ist vorteilhaft, daß die Stange eine Schraube auf­ weist, die auf der Röhre reibt und so ausgerichtet ist, das sie eine axiale Bewegung der Stange zu den Schlitzen und zu den Entleerungsenden bewirkt, indem sie in der Röhre rollt. Man stellt also sicher, daß die Stange über den Schlitzen bleibt und das die Schraube, die die Abfälle wirkungsvoll zerstoßen kann, vor den Schlitzen entlang geht.

Die Wirkung des Zermahlens kann gesteigert werden, wenn die Stange einen vorstehenden Abschnitt besitzt, der ihr er­ laubt, regelmäßig herabzufallen insbesondere, wenn die Vor­ sprünge scharfkantige Kanten sind.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung be­ steht darin, das Verschmieren oder Verstopfen des Einganges einer Gasröhre zu vermeiden, die in die Röhre durch eine zu dieser Röhre koaxiale Öffnung, die durch eine Endwand der Röhre hindurchgeht, mündet. Es kann sich insbesondere um eine Entleerungsröhre für das Verbrennungsgas handeln, die in das Entleerungsende der Röhre mündet. Wenn sich die Ab­ fälle am Entleerungsende der Röhre trotz der vorgenommenen Vorsichtsmaßnahmen zusammenballen, beobachtet man, daß sie sich schließlich vor der Öffnung der Gasröhre anhäufen oder sogar in diese eintreten.

Darum ist eine zweite lose Stange, die sich am Boden der Öffnung dreht, vorgesehen, um die Öffnung freizuhalten. Ihre Wirkungsweise ist ungefähr die gleiche, wie die der ersten losen Stange. Jedoch müssen Vorsichtsmaßnahmen vorgesehen sein, um ihre axiale Position sicher zu stellen. Ein in der Ausführung der Erfindung, die hier beschrieben wird, zurückgehaltenes Mittel besteht darin, ein Rad vorzusehen, das sich zwischen der Endwand der Röhre, wo die Öffnung mün­ det, und der ersten losen Stange befindet. Die erste lose Stange dient also als axialer Anschlag für die zweite lose Stange aufgrund des Rades. Um zu vermeiden, daß das Rad die Öffnung verstopft, besteht es vorteilhafterweise aus einer Krone, die Speichen mit der zweiten losen Stange verbinden.

Die Wirkung der zweiten losen Stange wird verstärkt, wenn die Öffnung mit einem zeitweiligen Rückhaltevorsprung für die zweite lose Stange versehen ist, der sie über einen begrenzten Weg anhebt, bevor sie zurückfällt. Schließlich ist es vorteilhaft, daß die zweite lose Stange einen Ab­ schnitt besitzt der aus Rillen zusammengesetzt ist, damit die Reinigung wirkungsvoller ist.

Man fährt nun fort mit dem Kommentar der folgenden Zeichnungen, die zur Illustration und nicht zur Einschrän­ kung beigefügt sind und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Die Fig. 1 ist eine Gesamtansicht des mit der Erfindung ausgerüsteten Ofens.

Die Fig. 2 ist eine Teilansicht der Fig. 1, die die wesentlichen Elemente der Erfindung darstellt.

Die Fig. 3 ist eine Ansicht entlang der Achse des Ofens, die insbesondere die beiden losen Stangen darstellt.

Die dargestellte Einrichtung ist ein Pyrolyseofen, in dem die zu verbrennenden Abfälle auf ungefähr 600° Celsius unter einer an Sauerstoff verarmten oder neutralen Atmo­ sphäre aufgeheizt werden und in einen Pech genannten Rück­ stand umgewandelt werden. Die Erfindung könnte ohne beson­ dere Änderungen an andere Verbrennungsarten angepaßt werden und insbesondere an Verbrennungen mit Sauerstoff.

Der Ofen umfaßt, wie man es in der Fig. 1 sieht, eine Röhre 1, die aus einer zylindrischen Wand 2 und zwei ebenen Endwänden, die eine 3 an einem Einlaßende die andere 4 an einem gegenüberliegenden Auslaßende, besteht. Die Wand des Einlaßendes 3 ist in ihrer Mitte durchbohrt, um eine Einlaß­ röhre 5 für die zu verbrennenden Abfälle in die Röhre 1 mün­ den zu lassen. Die Abfälle können verschiedener Art sein insbesondere Plastikmaterial, Zellulose, Gewebe, Holz, Kar­ ton usw., die eventuell mit radioaktiven Elementen kontami­ niert sind oder mit giftigen Metallzusätzen beladen sind. Ein neutrales Gas wird durch die Einlaßröhre 5 in die Röhre 1 geblasen, damit die Abfälle, die ankommen, sich schon un­ ter einer neutralen Atmosphäre befinden. Es kann sich um Ar­ gon, Stickstoff oder Kohlendioxydgas handeln. Eine oder meh­ rere weitere Leitungen können vorgesehen sein, um zum Bei­ spiel Sauerstoff in einer geringen Menge bezogen auf das neutrale Gas zuzuführen. Die Wand des Entladeendes 4 ist ebenfalls in ihrer Mitte entlang einer Öffnung 30 geöffnet, und eine Entladeröhre für Gas 6, das durch die Pyrolyse er­ zeugt wird, mündet dort. Die zylindrische Wand 2 der Röhre 1 ist übrigens nahe der Entladewand 4 über ihrem gesamten Um­ fang eingekerbt und besitzt longitudinale, regelmäßig ver­ teilte Schlitze 7. Eine Entladeröhre für feste Abfälle 8 mündet unterhalb des Abschnitts der zylindrischen Wand 2, der von den Schlitzen eingekerbt ist.

Die Endwände 3 und 4 sind mit röhrenförmigen Ansatzstüc­ ken 9 und 10 versehen, die der Röhre 1 erlauben, sich um ihre Achse X in in einer festen Struktur 11 gearbeiteten La­ gern zu drehen. Die Lager sind so angeordnet, daß die Achse X leicht geneigt ist und daß sich die Röhre 1 von dem Einla­ ßende bis zum Auslaßende absenkt. Ein Zahnkranz 12 ist übri­ gens auf der äußeren Seite der zylindrischen Wand 2 vorgese­ hen, und ein Motor 13 dreht die Röhre 1 mit geringer Ge­ schwindigkeit mittels eines Zahnriemens 14, der auf den Zahnkranz 12 gespannt ist. Die so erzeugte Drehung mit ge­ ringer Geschwindigkeit hält die Bewegung der Abfälle vom Einlaßende bis zum Auslaßende aufrecht.

Die Erwärmung wird durch eine Hülle 15 sicher gestellt, die die Röhre 1 in geringer Entfernung umgibt und elektri­ sche Widerstände enthält. Dichtigkeitsverbindungen sind au­ ßerdem insbesondere an den Lagern der Röhre 1 und zwischen den Schlitzen 7 und der Auslaßröhre für die festen Abfälle 8 vorgesehen, um die Atmosphäre des Ofens von der äußeren At­ mosphäre zu isolieren.

Eine erste lose Stange 16 läuft am Boden der zylindri­ schen Wand 2 praktisch über die gesamte Länge der Röhre 1, wobei das Spiel an den Enden ausreichend ist, um ihr zu er­ möglichen, frei zu rollen. Die erste lose Stange 16 weist eine Schraube 17 auf der Seite des Entleerungsendes vor den Schlitzen 7 auf, die vor allem dazu dient, die erste lose Stange 16 zum Entleerungsende hin mitzunehmen. Ihre Orien­ tierung wird daher in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Röhre 1 gewählt, damit ihre Reibung an der Wand 2 und der in der Röhre enthaltenen Materie die geeignete axiale Bewegung hervorruft. Unter diesen Bedingungen stößt eine Scheibe 18 am Ende der ersten losen Stange 16 ein an der zweiten losen Stange 19 festgepreßtes Rad 20 gegen die Wand am Entlee­ rungsende 4. Weiter unten wird man wieder auf diese Beson­ derheit zu sprechen kommen. Außerdem dient die Schraube 17 noch dazu, das Pech in Bruchstücke geeigneter Größe zu tei­ len, ohne es zusammenzudrücken, und es in zu kleine Stücke zu zerkleinern, da die Schraube 17 die Berührung der ersten losen Stange 16 mit der zylindrischen Wand 2 über eine ge­ samte Linie verhindert und daher die Wirkung einer Kompressionsrolle besitzt.

Der Rest der ersten losen Stange 16 besteht, wie man es gut in der Fig. 3 sieht, aus einer runden Stange 21, an die man ein Winkelprofil 22 über die inneren Flächen der beiden Flügel geschweißt hat. Der Anschlag und die Ränder des Win­ kelprofils 22 bilden so auf dem Profilstück, das aus dem Zu­ sammenschweißen entsteht, drei Vorsprünge 23, die ein irre­ guläres Rollen der ersten losen Stange 16 erzeugen, indem sie sie periodisch auf den Boden der Wand 22 zurückfallen lassen, um Anhäufungen von Abfällen zu zerbrechen und zu verhindern, daß sie an der zylindrischen Wand 2 haften.

Die zweite lose Stange 19 ist ihrerseits aus zwei Winkelprofilen 24 zusammengesetzt, die mittels ihrer An­ schläge so zusammengesetzt sind, daß sie einen einheitlichen Querschnitt bilden, der aus vier Rillen 25 besteht, die die Winkel der Winkelprofile 24 sind. Sie umfaßt außerdem eine Auswiegmanschette 26, die die Winkelprofile 24 verlängert und dazu dient die zweite lose Stange 19 auszugleichen, in­ dem sie parallel zur Achse X gegen die Wirkung des Rades 20 gehalten wird.

Das Rad 20 besteht aus einem Kranz 27, der in einem ge­ ringen Abstand von der unteren Erzeugenden der zylindrischen Wand 2 kommt, und aus Speichen 28, die den Kranz 27 mit den Winkelprofilen 24 verbinden.

Die Öffnung 30 der Wand am Entladeende 4 ist mit einem Vorsprung 29 versehen, auf den die Rillen 25 der Reihe nach zulaufen. Die zweite lose Stange 19 wird also auf eine be­ stimmte Höhe angehoben, wie man es in Fig. 3 dargestellt hat, und bis die durch zwei aufeinander folgende Rillen 25 auf dem Rand der Öffnung gebotene Stütze aus dem Gleichge­ wicht gerät. Die zweite lose Stange 19 fällt dann und rollt dann auf dem Boden der Öffnung 30, nicht ohne die festen Ab­ fälle, die sich eventuell an dieser Stelle befinden könnten, zu entfernen. Die Scheibe 18 besitzt einen Durchmesser, der ausreicht, daß ein Teil des Kranzes 27 stets ihr gegenüber kommt und daß das Rad 20 nicht über die Schraube 17 gehen kann. Die zweite lose Stange 19 ruht also auf der Stelle, trotz der stoßweisen Bewegung, zu der sie gezwungen wird.

Die Elemente der Erfindung erlauben einen kontinuierli­ chen Durchlauf von zu verbrennenden Materialien in der Röhre 1 und verhindern ihr Verkleben ebenso wie das Verstopfen der Entleerungsröhren 6 und 8. Man kann also auf Unterbrechungen zum Entfetten der Röhre verzichten (eine Betriebsdauer von tausend Stunden ohne Unterbrechung wurde festgestellt ohne Blockieren der Stangen und ohne Änderung des Druckes oder des Ausstoßes an Gasen), und die Regelmäßigkeit des Durch­ laufausstoßes erlaubt, eine gute Verwendung des in die Röhre 1 eingeführten Gases sicherzustellen und eventuell einen weiteren Apparat mit kontinuierlicher Arbeitsweise un­ terhalb des Verbrennungsofens anzuordnen. Man kann auf diese Weise einen zweiten Ofen, der dem beschriebenen ähnlich ist, anordnen, um zu einer Verbrennung in zwei Schritten zu ge­ langen: eine Pyrolyse unter neutraler Atmosphäre, die von einem Rösten durch eine Verbrennung mit Sauerstoff gefolgt wird. Ein solches Verfahren erlaubt, chlorierte Gase in der Pyrolyse freizusetzen und zu verhindern, daß sie sich mit bestimmten Verbrennungsgasen verbinden, um sehr giftige Ver­ bindungen zu bilden. Die kontinuierliche Betriebnahme der beiden Öfen ist nicht schwierig, wenn man sie über eine Lei­ tung verbindet die mit Ventilen oder mit Vorrichtungen ver­ sehen ist um einen Ladungsverlust zu erzeugen und so das Eindringen von Sauerstoff in den Pyrolyseofen zu verhindern.

Claims (9)

1. Verbrennungsofen bestehend aus einer Röhre (1), die sich um eine geneigte Achse (X) dreht und eine Einlaßröhre (5) für zu verbrennendes Material an einem axialen Ende (3) der Röhre (1) und eine Entleerungsröhre (8) für verbranntes Material an einem gegenüberliegenden axialen Ende (4) der Röhre (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlee­ rungsende der Röhre einen mit Schlitzen (7) gekerbten Umfang besitzt, die Entleerungsröhre (8) unter dem gekerbten Umfang mündet, daß eine erste lose Stange (16) parallel zur Achse (X) der Röhre auf dem Boden der Röhre (1) vor den Schlitzen (7) rollt und daß sie eine Gasröhre (6) umfaßt, die in die Röhre (1) durch eine Öffnung (30) mündet, die koaxial zur Röhre (1) ist und durch eine Endwand (4) der Röhre (1) geht, ebenso wie eine zweite lose Stange (19), die auf dem Boden der Öffnung (30) rollt.

2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lose Stange eine Schraube (17) aufweist, die über der Röhre (1) reibt und so gerichtet ist, daß sie eine axiale Bewegung der losen Stange zu den Schlitzen (7) und zum Entleerungsende (4) erzeugt, in dem sie in der Röhre (1) rollt.

3. Verbrennungsofen nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schraube (17) an einem Ende der losen Stange (16) und vor den Schlitzen (7) ist.

4. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lose Stange (16) einen Quer­ schnitt mit Vorsprüngen (23) hat.

5. Verbrennungsofen nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorsprünge scharfkantige Kanten sind.

6. Verbrennungsofen nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite lose Stange (19) von einem Rad (20) beendet wird, das sich zwischen der Endwand (4) der Röhre, die die Öffnung (30) trägt, und der ersten losen Stange (16) befindet.

7. Verbrennungsofen nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rad (20) sich aus einem Kranz (27) und Speichen (28), die den Kranz mit der zweiten losen Stange verbinden, zusammensetzt.

8. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (30) einen Vorsprung (29) zum zeitweiligen Zurückhalten der zweiten losen Stange (19) aufweist.

9. Verbrennungsofen nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite lose Stange (19) einen aus Rillen (25) zusammengesetzten Querschnitt besitzt.