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Genauer gesagt betrifft die Erfindung
eine Verbrennungskammer zur wirksamen Nutzung von Gummiabfällen, wie
etwa benutzten Reifen und Abfall aus dem Reifenherstellungsvorgang
als einen Brennstoff für
kohlebeheizte Kessel oder dergleichen sowie Verbesserungen im Verfahren
zum Vermischen von Kohle und solchen Gummiabfällen.
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Wenn metallhaltige Gummiabfälle, wie
etwa benutzte Reifen, bei hoher Temperatur verbrannt werden, wird
das enthaltene Metall geschmolzen und haftet an der Brennstoffzuführung bzw.
Ofenbrücke der
Verbrennungseinrichtung. Deshalb wurden im allgemeinen solche Gummiabfälle nicht
als Kesselbrennstoff benutzt.
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Manche Gummiabfälle wurden bisher bereits wiedergewonnen
und als Brennstoff für
die Erzeugung von Zement oder als ein Hochofenbrennstoff in Stahlwerken
benutzt. Der Versand von Gummiabfällen, wie etwa benutzten Reifen,
und dem Abfall von einer Reifenherstellungsfabrik zu einem Ort des
Gebrauchs, beispielsweise einem Hochofen, der an einer ferngelegenen
Stelle angeordnet ist, zieht jedoch hohe Transportkosten nach sich.
Außerdem
beeinträchtigen,
wenn Gummiabfälle
dieser Art in hohen Mengen verbrannt werden, Materialien, die Bestandteile
des Gummis bilden, die Verbrennung. Hauptsächlich aus diesen beiden Gründen hat
diese Art von Gummiabfällen
bislang nur wenig Gebrauch gefunden.
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Wenn ferner eine große Menge
metallhaltigen Gummiabfalls, wie etwa Kraftfahrzeugreifen, die Wulstdrähte, Stahlcord
usw. enthalten, in einem Ofen verbrannt werden, sinkt das geschmolzene
Metall, das ein höheres
spezifisches Gewicht aufweist, nach unten und haftet an der Brennstoffzuführung, mit
dem Ergebnis, daß die
Luftströmung
durch die Brennstoffzuführung
behindert wird oder mechanische Probleme auftreten.
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Bei der üblichen Art eines Hochofens
treten dieselben Probleme wie die obigen auch dann auf, wenn er
mit Reifen oder ähnlichen
Gummiabfällen gemeinsam
mit anderen Brennstoffen aus derselben Aufgabeöffnung beschickt wird, sei
es gemeinsam oder aufeinanderfolgend.
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Um dieses Problem zu vermeiden, das
dem geschmolzenen Metall zugeordnet ist, schlug die japanische Patentanmeldung
Kokai Nr. 105308/1988 eine Verbrennungsanlage vor, in welcher Gummiabfälle, wie
etwa benutzte Reifen, auf einem fluidisierten Bett in einem Hochofen
verbrannt werden, das aus Sand oder ähnlichem Material gebildet
ist, das wiederaufbereitet werden soll. Dieses Verbrennungsverfahren
erfordert jedoch eine spezielle Anlage und einen zeitraubenden Betrieb
zum Abtrennen des Metalls von dem Sand, der das fluidisierte Bett
bildet, und ist in dieser Hinsicht nicht zweckmäßig.
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Aus der
US 44 85 747 ist eine Verbrennungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bekannt, die eine Brennkammer mit einem Wanderrostförderer umfaßt, sowie
eine Kohlebeschickungseinrichtung, die Kohlestücke gleichmäßig verteilt auf den Wanderrostförderer befördert. Diese
vorbekannte Anordnung beschäftigt
sich mit dem Problem der Reduzierung von Schadstoffen im Abgas, behandelt
jedoch nicht die Beschickung der Brennkammer mit Gummimaterial.
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Die
DE-AS 23 36 301 offenbart einen Verbrennungsofen,
insbesondere zur Abfallverbrennung mit einem Wanderrostförderer,
der kontinuierlich mit verbrennbarem Abfall beschickt wird. Die
Verbrennung wird durch in der Brennkammerwand angeordnete Brenner
bewirkt, wobei jedoch keine Kohle zugeführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verbrennungsvorrichtung sowie ein Verbrennungsverfahren für metallhaltige
Gummistücke
anzugeben, welche ein Anhaften geschmolzenen Metalls an Teilen der
Verbrennungsvorrichtung vermeide und eine wirksamere Nutzung der
potentiellen Wärmeenergien
solcher Abfälle
als Brennstoffe und insbesondere die effiziente Verbrennung von
metallversetzten Gummistücken,
wie aus herkömmlichen
Stahlgürtelreifen,
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dies Aufgabe durch die
in den Patentansprüchen
1 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Endungsgedankens ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die intensive Forschung des Erfinders
der vorliegenden Erfindung führte
zur Erkenntnis, daß die
obigen Probleme dann sauber gelöst
werden, wenn Schnipsel benutzter Reifen oder anderer Gummiabfälle in einen
Ofen bzw. Hochofen in einem Streumuster zur Verbrennung über einem
Bett aus Asche aufgegeben werden, das von vorher verbrannter Kohle
gebildet ist. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage
der obigen Erkenntnis entwickelt.
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Der Kessel oder der andere Verbrennungsraum
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Wanderrostförderer auf, der im Gegenstrom
von hinten nach vorne zwischen der Vorder- und Rückwand der Brennkammer läuft, wobei
die genannte Vorderwand eine Kohlebeschickungsöffnung aufweist, die mit einem
Verteiler ausgestattet ist, der imstande ist, die Kohle über die
genannte Wanderrost-Brennstoffbeschickung auszubreiten. Ferner ist
eine Rutsche vorgesehen, die sich in den Verbrennungsraum hinein
entleert, um eine Gummi-Beschickungsöffnung zu bilden, in welcher
ein Drehventil eingebaut ist, um eine Isolierung gegenüber der
Außenatmosphäre zu bilden
und um Gummischnipsel von oben her zuzumessen, wenn sie an einer
Seitenwand der Kammer oberhalb des Niveaus des genannten Wanderrostförderers
angeordnet ist, so daß die
Gummischnipsel in den erforderlichen Mengen auf den Wanderrostförderer aufgebracht
werden können,
ohne daß Luft
aus der Umgebung durch die Rutsche in die Kammer strömt.
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Bei dem obigen Aufbau einer Verbrennungskammer
werden Kohleblöcke,
die von der Kohlebeschickungsöffnung
an der Vorderwand her aufgegeben werden, in ballistischen Bahnen
durch den Verteiler in den Verbrennungsraum geschleudert, wobei verhältnismäßig große und schwere
Blöcke
weit in die Tiefe der Kammer gelangen und verhältnismäßig kleine und leichte Blöcke näher an der
Vorderwand niederfallen, um eine im wesentlichen gleichförmige Ablagerung
auf dem Wanderrostförderer
zu bilden. Wenn sich der Förderer
vorwärts
bewegt, dann wird die tiefer hineingeschleuderte Kohle fortlaufend
zu Asche verbrannt, und wenn sie etwa die Mitte der Verbrennungskammer
erreicht hat, hat sich eine dicke Aschenzone gebildet.
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Andererseits werden Schnipsel aus
benutzten Reifen oder anderen Gummiabfällen durch die genannte Rutsche
hindurch aufgegeben, die an der Seitenwand vorgesehen ist. Da diese
Gummischnipsel in Größe und Ausrichtung
variieren, treffen sie auf unterschiedlichen
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Reibungswidersrand während des
Durchgangs durch die Rutsche, so daß sie sich auf der Aschenzone,
die von verbrannter Kohle gebildet ist, in einem breit gestreuten
Muster absetzen. Da außerdem
die Gummischnipsel in die Verbrennungskammer in vorbestimmten Mengen
infolge der konstanten Drehung des Drehventils eingespeist werden,
das in die Rutsche eingebaut ist, werden sie nicht aufgetürmt, selbst
wenn sie gleichzeitig in einer großen Menge eingespeist werden.
Die Gummischnipsel werden vielmehr nahezu gleichförmig verteilt
und auf der Aschenzone verbrannt.
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Selbst wenn die hohe Temperatur,
die vom brennenden Gummi erzeugt wird, das enthaltene Metall veranlaßt, zu schmelzen
und herunterzutropfen, wird deshalb das geschmolzene Metall in der Aschenzone
verfestigt, wenn es von der Luft abgekühlt wird, die von uuterhalb
des Wanderrostförderers
zugeführt
wird, so daß sich
das Metall nicht unmittelbar mit dem Rost des Förderers verbindet, um eine
Verstopfung des Förderers
zu verursachen, und somit auch nicht störend in die Verbrennung eingreift.
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Deshalb werden durch die Mischverbrennung
von Kohle und Gummi in der Brennkammer der Erfindung Gummiabfälle, wie
etwa gebrauchte Reifen, die schwierig zu entsorgen sind und eine
vorrangige Umweltverschmutzungsquelle bilden können, wirksam als Brennstoff
für Kessel
und dergleichen genutzt. Demzufolge löst die Erfindung nicht nur
die Umweltprobleme, die der Entsorgung von großen Mengen benutzter Reifen
oder Gummiabfällen
in einer Reifenherstellungsfabrik zugeordnet sind, sondern trägt auch
zur Einsparung von Öl
oder Kohle bei.
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Die an der Seitenwand der Brennkammer vorgesehene
Rutsche öffnet
sich bevorzugt in die Kammer in einer oberen Stelle innerhalb einer Spannweite,
die 40 bis 80% des Abstands von der Vorderwand zur Rückwand der
Brennkammer entspricht. In dieser Anordnung werden Gummischnipsel
mit hoher Zuverlässigkeit
veranlaßt,
sich auf der dicken Aschenzone in einer mittleren Lage des Wanderrostförderers
niederzuschlagen, und sie können wirksamer
Verbrennung unterzogen werden.
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Das Drehventil wird bevorzugt so
aufgebaut, daß ein
Rotor mit einer konstanten Geschwindigkeit in gasdichter Dichtungszuordnung
zu einem Rotorgehäuse
während
der Phase zwischen einer Zuführseite
und einer Abgabeseite angetrieben wird Ein solches Drehventil verhindert
faktisch jegliche Verbindung zwischen der Brennkammer und der äußeren Umgebungsluft.
Deshalb kommt es trotz der Anordnung der Gummiaufgabeöffnung nicht
vor, daß unerwünschte Luft
in die Brennkammer strömt,
die unter verringertem Druck steht, um die Innentemperatur abzusenken
und störend
in die stabile Verbrennung einzugreifen.
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Wenn außerdem Kohle gemeinsam mit
Reifenschnip seln auf diese Weise verbrannt wird, wird die innere
Verschmutzung des Ofens bzw. Hochofens und die Bildung von Stickoxiden
verringert.
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Die Brennkammer der vorliegenden
Erfindung ist nicht nur nützlich
zur Verbrennung von Gummiabfällen,
sondern kann auch verwendet werden für die Verbrennung anderer verbrennbarer
Abfälle,
wie etwa von Abfall-Kunststoffen und Holz.
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Der Gegenstand der Erfindung wird
anhand der bei gefügten,
schematischen Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert. In dieser ist:
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1 ein
Längsschnitt,
der den Aufbau einer Brennkammer für einen Kessel oder dergleichen zeigt, 2 ein Längsschnitt, der eine Gummi-Beschikkungsöffnung zeigt,
und
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3 eine
schematische Ansicht, die das Muster der Ablagerungen auf dem Wanderrostförderer zeigt.
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Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Das Bezugszeichen 1 bezeichnet
eine Kessel-Brennkammer, die begrenzt ist von einer Vorderwand 2,
einer Rückwand 3 und
Seitenwänden 4.
Unter und zwischen der Vorderwand 2 und der Rückwand 3 befindet
sich ein aus einem endlosen Wanderrost gebildeter Förderer 5,
der eine breite obere Fläche
aufweist und von der rückwärtigen Seite
zur vorderen Seite der Brennkammer 1 wandert.
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Die Vorderwand 2 ist mit
einer Kohle-Beschickungsöffnung 7 versehen,
die einen Verteiler bzw. Streuer 6 aufweist. Mit 16 ist
ein Läufer
bzw. Rotor des Verteilers 6 bezeichnet.
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Ein Zuführtrichter, der mit der Kohlebeschickungsöffnung 7 in
Verbindung sieht, ist mit 8 bezeichnet, und ein Förderer,
der beispielsweise ein Schneckenförderer sein kann, ist mit 9
bezeichnet.
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Das Bezugszeichen 10 bezeichnet
eine Gummi-Beschickungsöffnung,
die mit einer wie ein rechteckiges Rohr geformten Rutsche 11 in
Verbindung steht und mindestens an einer der Seitenwände 4 der
Brennkammer 1 innerhalb eines Abstandes vorgesehen ist,
der 40 bis 80% des Abstands zwischen der Vorderwand 2 und
der Rückwand 3 entspricht. Ein
Ende der Rutsche 11, die mit der Gummi-Beschickungsöffnung 10 in
Verbindung steht, erstreckt sich durch die Seitenwand 4 und öffnet sich
in die Brennkammer 1, um die Gummi-Beschikkungsöffnung 10 zu
bilden, während
sich das andere Ende außerhalb der
Brennkammer 1 schräg
nach oben erstreckt, um ein rechteckiges Rohr 11a zu bilden,
das ausgeweitet ist, um einen Beschickungstrichter 12 zu
bilden. Dieses Rohr 11a der Rutsche 11 ist unter
einem Winkel von 30 bis 80° im
Bezug auf die Horizontale so angeordnet, daß die Gummischnipsel, die in
den Beschickungstrichter 12 aufgegeben werden, die Rutsche 11 aufgrund
ihres eigenen Gewichts hinunterrutschen.
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An einer Zwischenstelle längs der
Längenerstreckung
der Rutsche 11 befindet sich ein zylindrisches Drehventil
bzw. eine Rotationsschleuse 13, die dazu eingerichtet ist,
eine vorbestimmte Menge an Gummischnipseln in einer Zeitfolge zu
beschicken. Wie in typischer Weise in 2 gezeigt
ist, umfaßt dieses
Drehventil 13 einen Läufer 16,
der aus einer Welle 14 und vier oder fünf bis acht Schaufeln 15 gebildet
ist, die parallel zu deren Achse an der Umfangsfläche der
Welle 14 angebracht sind, und ein Gehäuse 17, das den Läufer 16 so
umschließt,
daß dann,
wenn der Läufer 16 angetrieben
wird, er von oben zugeführte
Gummischnipsel in einer Zeitfolge beschickt. Jede der Schaufeln 15 besteht
aus einem flachen Eisenblech 15a und einem federnden Dichtungsteil 15b aus
wärmebeständigem Gummi,
so daß das
Dichtungsteil 15b in Gleitberührung mit der inneren Umfangsfläche des
Gehäuses 17 verbleiben kann,
um eine luftdichte Abdichtung während
der Phase zwischen der Beschikkungsseite und der Abgabeseite sicherzustellen.
Die Bezugszeichen 17a und 17b bezeichnen eine
Beschickungsöffnung
bzw. eine Abgabeöffnung
des Gehäuses 17,
die beide in Verbindung mit dem Rohr 11a stehen.
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Bei dem obigen Aufbau einer Brennkammer werden
Kohleblöcke,
die vom Beschickungstrichter 8 angeliefert und vom Förderer 9 gefördert werden, vom
Verteiler 6 in ballistischen Flugbahnen durch die Kohlebe schickungsöffnung 7 auf
den Wanderrostförderer 5 innerhalb
der Brennkammer 1 ausgebreitet. Bei diesem Vorgang werden
größere Kohlestücke weit
in die Brennkammer 1 hineingeschleudert, und kleinere nur über kurze
Abstände,
so daß die
Kohle auf dem Wanderrostförderer 5 in
einer im wesentlichen gleichförmigen
ausgebreiteten Verteilung abgelegt wird.
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Der Wanderrostförderer 5 wandert von
der rückwärtigen Seite
zur Vorderseite der Brennkammer 1, und die Kohle auf dem
Wanderrostförderer 5 brennt
ab, während
sie sich gemeinsam mit dem Wanderrostförderer bewegt. Wenn außerdem frische Kohle
in Überlagerung
beschickt und verbrannt wird, wird die Ablagerung auf dem Wanderrostförderer 5 in der
Mitte der Brennkammer 1 von unten nach oben aus einer Aschenzone 21,
einer Oxidationszone 22, einer Reduktionszone 23 und
einer Destillations- oder Karbonisierungszone 24 aufgebaut,
wie schematisch in 3 gezeigt
ist.
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Der Läufer 16 des genannten
Drehventils 13 wird mit konstanter Geschwindigkeit durch
einen nicht gezeigten Motor angetrieben. Wenn benutzte Reifen oder
als Versuchserzeugnisse hergestellte Ausschußreifen, die jeweils in 2 bis
40 Umfangsfragmente zerschnitten sind, oder Gummiabfall von einer Reifenherstellungsfabrik
aus dem Aufgabetrichter 12 zugeführt werden, und wenn das Abteil
S, das von zwei benachbarten Schaufeln 15 des Drehventils 13 begrenzt
ist, in Ausrichtung auf die Beschickungsöffnung 17a gelangt,
dann gelangen eine bis mehrere Schnipsel entsprechend der Schnittgröße aus Gummi
in das Abteil S. Wenn das Abteil S in Ausrichtung auf die Abgabeöffnung 17b in
der entgegengesetzten Phase gelangt, gleiten die Gummischnipsel
die zylindrische Rutsche 10 nach unten in die Brennkammer 1.
Auf diese Weise werden Gummifragmente kontinuierlich in die Brennkammer 1 geleitet.
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Außerdem hat jedes Gummistück eine
konvexe und eine konkave Oberfläche
und die Ausrichtung der Stükke,
die die Rutsche 11 hinunterfallen, ist nicht konstant.
Mit anderen Worten sind Unterschiede in dem Reibungswiderstand während der
Rutschbewegung nach unten unvermeidlich sind Deswegen wird der Gummi
nahezu gleichmäßig auf
der Destillationszone 24 in der mittleren Lage des Wanderrostförderers 5 über eine
gewisse Ausbreitung oder Ausweitung von der Gummiaufgabeöffnung 10 aus
verteilt. Daher wird vermieden, daß die Gummischnipsel 30 örtlich in
einem massiven Haufen abgesetzt werden.
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Da die Gummischnipsel, die auf die
obige Weise beschickt und verteilt sind, verbrennbare Gase auf der
Grundlage der Pyrolyse des Gummis bei einer Temperatur von etwa
500°C bilden,
brennen sie unter der Erzeugung von Flammen. Das Metall, das in
den Gummischnipseln enthalten ist, schmilzt dann, aber das geschmolzene
Metall wird in der Aschenzone verfestigt, die durch verbrannte Kohle
zu einer hinlänglich
dicken Schicht gebildet ist, so daß es nicht erst in Berührung mit
dem Wanderrostförderer
verfestigt wird und somit auch nicht am Rost des Wanderrostförderers
anhaftet, mit dem Ergebnis, daß der Wanderrostförderer nicht
verstopft.
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Außerdem stehen ungeachtet der
Phase des Läufers 16 des
Drehventils 13 mindestens zwei Schaufeln 15 in
enger Berührung
mit der inneren Umfangsfläche
des Rotorgehäuses 17,
um eine luftdichte Abdichtung zwischen der Beschickungsseite und der
Abgabeseite zu gewährleisten
und somit den Eintritt unerwünschter
Luft in die Brennkammer 1 zu verhindern und eine stabile
Verbrennung sicherzustellen. Da außerdem die Verbrennungsreste
automatisch von dem Wanderrostförderer 5 abgezogen
werden, ist der kontinuierliche Betrieb durchführbar und die Abtrennung des
Metalls von den Aschenresten wird erleichtert, so daß der Personaleinsatz
für den Ofenbetrieb
reduziert werden kann.
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Wie oben erwähnt, können selbst metallhaltige Gummiabfälle als
Brennstoff für
Kessel und andere Vorrichtungen verwendet werden, da die Kohle gemeinsam
mit den Gummischnipseln verbrannt wird.
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Wenn ein Abfallreifen oder dergleichen
vorher in 2 bis 40 Stücke
zerschnitten und beschickt wird, dann kann seine Verteilung ohne
weiteres durch Einstellen der Drehzahl der konstanten Drehung des Drehventils
gesteuert werden, und somit wird auch die automatische Beschickung
der Gummiabfälle
erleichtert. Außerdem
kann durch Einstellen der Drehzahl des Läufers 16 des Drehventils 13 der
Durchsatz der Beschickung von Reifenschnipseln oder anderen Gummiabfällen nach
Wunsch verändert
werden. Zusätzlich
kann der Beschikkungsdurchsatz für
Kohle ebenfalls mittels des Förderers 9 gesteuert
werden. Selbst wenn sich die Dampflast ändert, kann dieser ohne weiteres
durch Einstellen des Förderdurchsatzes
der Kohle oder der Schnipsel so gefolgt werden, daß ein geeigneter
Kesselausgang sichergestellt werden kann.
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Da bei dem Mischverbrennungssystem
der Erfindung der Aschenbereich, der durch verbrannte Kohle gebildet
ist, eine wesentliche Rolle spielt, wird Kohle mit einem Aschegehalt,
der höher
ist als üblich, bevorzugt
benutzt, um eine große
Menge an Gummi zu verbrennen Da andererseits der Gummi hoher Qualität, der für Reifen
benutzt wird, meistens aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoff besteht,
ist der Anteil an Asche gering und der Brennwert hoch. Deshalb kann,
wenn die Gummiabfälle
Reifenabfälle sind,
Kohle mit einer geringeren Qualität als üblich verwendet werden.
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Wenn man davon ausgeht, daß die Kohle von
der Beschaffenheit ist, die üblicherweise
als Kesselbrennstoff verwendet wird, kann das Verhältnis von
Kohle zu Reifenschnipseln 70 : 30 bis 30 : 70 betragen. Wenn der
Anteil an Kohle 70% überschreitet, wird
die Menge an Abfallreifen, die entsorgt wird, für eine wirksame Entsorgung
zu gering sein, während die
Verwendung von Kohle in einem Anteil von weniger als 30% nicht eine
ausreichende Menge an Asche liefert, um die Bindung des geschmolzenen Materials
an die Brennstoffverschikkung zu verhindern, so daß Schwierigkeiten
infolge anhaftenden Metalls auftreten können.
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Diese Erfindung betrifft die Verbrennung
von metallhaltigem Abfallgummi, wie gebrauchten Reifen, in einer
Brennkammer 1, die mit einem Wanderrostförderer 5 ausgestattet
ist, ohne daß man
das Verbacken des geschmolzenen Metalls mit dem Wanderrostförderer ermöglicht,
zur wirksamen Nutzung von Gummiabfällen als Brennstoff für einen Kessel
oder dergleichen.
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Auf dem Wanderrostförderer 5 der
Brennkammer 1, der sich von einem hinteren Teil zu einem vorderen
Teil der Kammer 1 hin bewegt, werden Kohlenstücke, die
von einer Kohle-Beschickungsöffnung in
der Vorderwand 2 der Kammer 1 zugeführt werden,
von einem Verteiler 6 in die Kammer 1 geworfen, um
eine Kohleablagerung in einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke
auf dem Wanderrostförderer 5 zur
Verbrennung zu bilden. Gleichzeitig werden Gummiabfälle aus
einer Rutsche 11 beschickt, die sich in die Brennkammer 1 durch
eine Seitenwand 4 hindurch öffnet, welche die Kammer begrenzt,
und zwar über
ein Drehventil 13, das in die Rutsche 11 eingebaut
ist, sowie in geeigneten Mengen, und wird in der Aschenzone verbrannt,
die durch die bereits verbrannte Kohle auf dem Wanderrostförderer 5 gebildet
ist.