DE4317412C2 - Anlage zur thermischen Behandlung von kohlenstoffhaltigem Material - Google Patents
Anlage zur thermischen Behandlung von kohlenstoffhaltigem MaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum thermischen
Behandeln von kohlenstoffhaltigem Material mit einem
Reaktor, der ein horizontal angeordnetes, indirekt
mit einer Wärmeenergie beaufschlagbares Reaktionsrohr
aufweist, welches eine Eintrags- und eine Austrags
einrichtung besitzt.
Es ist bekannt, kohlenstoffhaltiges Material in mit
Wärmeenergie beaufschlagbaren Reaktoren zu behandeln
und im Ergebnis dessen Holzkohle oder Aktivkohle her
zustellen. Zur Herstellung von Holzkohle oder Aktiv
kohle sind bereits Reaktoren bekannt, die diskonti
nuierlich mit kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen be
schickt werden, die nach Erreichen eines bestimmten
Füllungsgrades der thermischen Behandlung unterworfen
werden. Dabei wird einem beispielsweise als Drehrohr
ofen ausgebildeten Reaktor Wärmeenergie und die für
die Behandlung notwendigen Prozeßgase über geeignete
Einlaßöffnungen zugeführt. Sowohl die Wärmeenergie
als auch die Prozeßgase durchströmen dabei das koh
lenstoffhaltige Material innerhalb des Drehrohrofens
in der Regel im Gegenstrom, so daß überschüssige Wär
meenergie und die Prozeßabgase an der Einlaßseite des
Drehrohrofens herausgeführt werden müssen. Diese be
kannten Drehrohröfen besitzen den Nachteil, daß sie
auf Grund ihres sehr großen Gewichts, in der Regel
handelt es sich um ausgemauerte große Rohre, einen
sehr hohen Eigenenergiebedarf haben. Weiterhin ist
eine Installation der Drehrohröfen sehr aufwendig und
ein Aufbau möglichst nahe an dem Anfallort der kohlen
stoffhaltigen Materialien selten möglich.
Aus der DE 26 00 530 A1 ist eine Einrichtung zur
Gewinnung nutzbarer Kohlenwasserstoffprodukte be
kannt, bei der ein Reaktor mit einem horizontal ange
ordneten Reaktionsrohr vorgesehen ist, wobei dem Re
aktionsrohr eine Austrittsöffnung für Prozeßabgase
zugeordnet ist. Über diese Austrittsöffnung werden
die Prozeßabgase einem Wärmetauscher, einem Kon
densor, einem Zwischenbehälter, einem Unterdruck
system und einem Speicherbehälter zugeführt. Hier
durch soll ein für eine Verbrennung geeignetes Gas
erhalten werden. Bei dem bekannten Reaktor ist nach
teilig, daß neben dem relativ komplizierten Aufbau
die in dem Prozeßabgas enthaltenen kondensierbaren
Bestandteile, wie beispielsweise Teer, abgeschieden
werden müssen, so daß eine Entsorgung schadstoff
haltiger Stoffe notwendig wird.
Aus der DE 29 22 041 A1 und der DE 29 43 309 C2 sind
Reaktoren für die Pyrolyse von Abfallstoffen bekannt,
bei denen die Abfallstoffe durch ein horizontal ange
ordnetes Reaktionsrohr des Reaktors geführt werden.
Die während der Pyrolyse entstehenden Pyrolyseabgase
werden über entsprechende Auslaßöffnungen abgezweigt
und separat behandelt. Hierbei müssen die in den
Pyrolyseabgasen enthaltenen kondensierbaren Bestand
teile, beispielsweise über eine Rauchgasentschwe
felungsanlage, aufwendig ausgeschieden werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Anlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der
in einfacher Weise eine kontinuierliche thermische
Behandlung von kohlenstoffhaltigem Material mit mög
lichst geringem Primärenergieeinsatz unter Vermeidung
von schadstoffhaltigen Emissionen möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An
spruch 1 genannten Merkmale gelöst. Es wurde gefun
den, daß wenn das Reaktionsrohr wenigstens zwei zu
einander beabstandete, an unterschiedlichen Reak
tionszonen des Reaktionsrohres angeordnete Auslaßöff
nungen für Prozeßabgase aufweist, die über beheizbare
Verbindungskanäle mit einer die Wärmeenergie bereit
stellenden Brennkammer in Verbindung stehen, in ein
facher Weise eine kontinuierliche thermische Behand
lung von kohlenstoffhaltigen Materialien durchgeführt
werden kann, wobei es sich bei dem kohlenstoff
haltigen Material auch um kleinstückige, organische
Reststoffe handeln kann, die umweltfreundlich betrie
ben werden kann, wobei in einer kleinen, leicht auf
bzw. abbaubaren Anlage auch bisher nicht verwertbares
kohlenstoffhaltiges Material zur Herstellung von
Holz- und/oder Aktivkohle verwendet werden kann.
Somit ist eine Anlage geschaffen, mit der in vorteil
hafter Weise die während der thermischen Behandlung
des kohlenstoffhaltigen Materials anfallenden Prozeß
abgase für die Erzeugung der Wärmenergie, die zur
thermischen Behandlung des kohlenstoffhaltigen Ma
terials benötigt wird, auszunutzen. Die Prozeßabgase
enthalten brennbare gasförmige Bestandteile und
brennbare kondensierbare Bestandteile, die insgesamt
einen hohen Heizwert besitzen. Durch die direkte
Zuführung der Prozeßabgase, wobei diese gestuft aus
unterschiedlichen Reaktionszonen des Reaktionsrohres
abgenommen werden, kann nach einer Anfahrphase ein
mit Primärenergie, beispielsweise gas- oder ölbe
treibbarer Brenner, gedrosselt beziehungsweise ganz
abgeschaltet werden. Entsprechend der Abnahme der
Prozeßabgase aus den unterschiedlichen Funktionszonen
weisen diese einen unterschiedlichen Heizwert auf, so
daß über eine Steuerung eine optimale Temperierung
der gesamten Anlage ausschließlich mit den Prozeß
abgasen möglich ist. Aus den unterschiedlichen Reak
tionszonen können gleichzeitig oder zeitlich versetzt
unterschiedliche Mengen an Prozeßabgasen der Brenn
kammer zugeführt werden. Insgesamt ergibt sich bei
einer kontinuierlichen Fahrweise der gesamten Anlage
eine nicht unerhebliche Einsparung an Primärenergie
bei der Erzeugung der für die thermische Behandlung
notwendigen Wärmeenergie. Durch die Zwischenbeheizung
des Verbindungskanals wird erreicht, daß auf dem Weg
zwischen dem Reaktionsrohr und der Brennkammer die
kondensierbaren Bestandteile nicht kondensieren und
als flüchtige Bestandteile in der Brennkammer zur
Verbrennung zur Verfügung stehen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Anlage ist vorgese
hen, daß das Reaktionsrohr eine innenliegende Misch
und/oder Transporteinrichtung aufweist, wobei die
Misch- und/oder Transporteinrichtung vorzugsweise
eine auf einer Welle gelagerte Schnecke ist, deren
Schaufeln eine unterschiedliche Formgestaltung, bei
spielsweise mit geschlossener-schraubenförmiger Ge
stalt und/oder mit offener-paddelartiger Gestalt auf
weisen. Durch diese Ausgestaltung der Misch- und/oder
Transporteinrichtung ist einerseits ein kontinuier
licher Transport des eingebrachten kohlenstoffhal
tigen Materials durch das gesamte Reaktionsrohr mög
lich, wobei während des Transportes gleichzeitig eine
gute Durchmischung stattfindet, so daß an jeder
Stelle des Reaktionsrohres über dem Rohrquerschnitt
homogene Verhältnisse hinsichtlich Zustand des zu
behandelnden Gutes und der Temperatur herrschen. In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß einzelne der Schaufeln so angeordnet sind, daß
sie gegen die Hauptförderrichtung wirken. Hiermit
wird nochmals sehr vorteilhaft der Durchmischungs
grad des eingebrachten kohlenstoffhaltigen Materials
verbessert.
In ebenfalls bevorzugter Ausgestaltung der Anlage ist
vorgesehen, daß die Misch- und/oder Transportein
richtung mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder
wechselnd vor- und rückwärts und/oder zyklisch an
treibbar ist. Durch diese Ausgestaltung wird sehr
vorteilhaft erreicht, daß die Transportgeschwindig
keit des eingebrachten kohlenstoffhaltigen Materials
durch das Reaktionsrohr und die Bewegung des kohlen
stoffhaltigen Materials zum Zwecke einer homogenen
Durchmischung und eines effektiven Wärmeaustausches
voneinander unabhängig durchführbar sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage erge
ben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs
beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Anlage zum
thermischen Behandeln von kohlenstoff
haltigem Material und
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Anlage in einer
konkreteren Ausgestaltung.
Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Anla
ge zum thermischen Behandeln von kohlenstoffhaltigem
Material. Die Anlage 10 besitzt ein in einem Reaktor
12 horizontal angeordnetes Reaktionsrohr 14. Das Re
aktionsrohr 14 besitzt eine Eintragseinrichtung 16
sowie eine Austragsein
richtung 18. Die Eintragseinrichtung 16 sowie die
Austragseinrichtung 18 sind dabei, wie in Fig. 1
nicht dargestellt, gasdicht ausgeführt. Innerhalb
des Reaktionsrohres 14 ist eine über einen Antrieb
20 antreibbare auf einer Welle 22 gelagerte, in
Fig. 1 nicht dargestellte Schnecke angeordnet. Das
Reaktionsrohr 14 besitzt eine Auslaßöffnung 24 für
Prozeßabgase, die über einen hier angedeuteten
Verbindungskanal 26 mit einer Brennkammer 30 in
Verbindung steht. Eine Auslaßöffnung 32 der Brenn
kammer 30 steht in Verbindung mit einem Innenraum
34 des Reaktors 12. Der Reaktor 12 besitzt weiter
hin wenigstens eine Auslaßöffnung 36, die mit einem
hier angedeuteten Kamin 38 in Verbindung steht. Der
Innenraum 34 besitzt Zwischenwände 40, die den
Innenraum 34 in miteinander verbundene Kammern
aufteilen. Die Brennkammer 30 besitzt weiterhin
eine Einlaßöffnung 42 für Mischluft und eine Ein
laßöffnung 44 für Verbrennungsluft.
In der Fig. 2 ist die Anlage gemäß Fig. 1 in
einer möglichen vorteilhaften Ausgestaltung näher
gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals
erläutert.
Zum gasdichten Ein- bzw. Auslaß ist sowohl die
Eintragseinrichtung 16 und die Austragseinrichtung
18 jeweils mit einer Zellradschleuse 46 versehen.
Innerhalb des Reaktionsrohres 14 ist die Welle 22 geführt und trägt eine Schnecke 48 bildende Schaufeln 50. Die Schaufeln 50 sind hier nur schematisch angedeutet und können vorzugsweise eine geschlossene-schraubenförmige und/oder eine offen paddelartige mit teilweise gegen die Hauptförderrichtung wirkende Gestalt aufweisen. Das Reaktionsrohr 14 ist hier über drei Auslaßöffnungen 24′, 24′′, 24′′′ die axial beabstandet zueinander angeordnet sind, mit der Brennkammer 30 verbunden. Diese Auslaßöffnungen sind aus Sicherheitsgründen mit dem Kamin 38 unter Zwischenschaltung einer Berstscheibe 52 verbunden. Die Brennkammer 30 besitzt einen mehrstufigen Aufbau, wobei in einem Bereich 54 wenigstens ein Zusatzbrenner angeordnet ist.
Innerhalb des Reaktionsrohres 14 ist die Welle 22 geführt und trägt eine Schnecke 48 bildende Schaufeln 50. Die Schaufeln 50 sind hier nur schematisch angedeutet und können vorzugsweise eine geschlossene-schraubenförmige und/oder eine offen paddelartige mit teilweise gegen die Hauptförderrichtung wirkende Gestalt aufweisen. Das Reaktionsrohr 14 ist hier über drei Auslaßöffnungen 24′, 24′′, 24′′′ die axial beabstandet zueinander angeordnet sind, mit der Brennkammer 30 verbunden. Diese Auslaßöffnungen sind aus Sicherheitsgründen mit dem Kamin 38 unter Zwischenschaltung einer Berstscheibe 52 verbunden. Die Brennkammer 30 besitzt einen mehrstufigen Aufbau, wobei in einem Bereich 54 wenigstens ein Zusatzbrenner angeordnet ist.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anlage übt
folgende Funktion aus:
Über die Zellradschleuse 46 der Eintragseinrichtung 16 wird das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial in kleinstückigen, organischen Reststoffen, beispiels weise Kakaoschalenkoks, Kokosnußschalenkoks oder auch kleinstückiges, minderwertiges Abfallholz in das Reaktionsrohr 14 des Reaktors 12 eingebracht. Durch die in Rotation versetzte Schnecke 48 wird das eingebrachte Material längs durch das Reak tionsrohr 14 transportiert. Durch die bereits be schriebene Ausgestaltung einzelner Schaufeln 50 wird während des Transportes eine gute Durch mischung des eingebrachten Materials gewährleistet. Die Schnecke 48 kann dabei beispielsweise zyklisch vor- und rückwärts drehen oder auch in bestimmten Zeitabständen eine Drehzahländerung erfahren. Während des Anfahrvorgangs wird der in dem Bereich 54 der Brennkammer 30 angeordnete Brenner betrieben, so daß der Innenraum 34 des Reaktors 12 mit einer Wärmeenergie beaufschlagt werden kann. Die in Form von Heizgasen vorliegende Wärmeenergie umspült dabei das Reaktionsrohr 14, wobei die erwähnten Zwischenwände 40 einen besonders guten Wärmeübergang ermöglichen, und erwärmt damit indi rekt das in dem Reaktionsrohr 14 transportierte kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial. Während der thermischen Behandlung des kohlenstoffhaltigen Ma terials in dem Reaktionsrohr 14 finden äußerst kom plexe endotherme und exotherme Zersetzungsvorgänge statt, die zur Bildung verschiedenartiger dampf- und gasförmiger, fast ausschließlich kohlen-, was ser- und sauerstoffhaltiger Substanzen führen. Der mittlere Gehalt dieser sogenannten Schwelgase an Sauerstoff und Wasserstoffist gegenüber diesem Ge halt des ausgasenden Feststoffes größer. Hierdurch kommt es zur Anreicherung von Kohlenstoff in dem thermisch behandelten Ausgangsmaterial. Damit diese Karbonisierung genannten Abläufe in dem Reaktions rohr 14 stattfinden, erfolgt eine über die Länge des Reaktionsrohres 14 unterschiedliche tempera turabhängige Stoff- und Wärmemengenführung.
Über die Zellradschleuse 46 der Eintragseinrichtung 16 wird das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial in kleinstückigen, organischen Reststoffen, beispiels weise Kakaoschalenkoks, Kokosnußschalenkoks oder auch kleinstückiges, minderwertiges Abfallholz in das Reaktionsrohr 14 des Reaktors 12 eingebracht. Durch die in Rotation versetzte Schnecke 48 wird das eingebrachte Material längs durch das Reak tionsrohr 14 transportiert. Durch die bereits be schriebene Ausgestaltung einzelner Schaufeln 50 wird während des Transportes eine gute Durch mischung des eingebrachten Materials gewährleistet. Die Schnecke 48 kann dabei beispielsweise zyklisch vor- und rückwärts drehen oder auch in bestimmten Zeitabständen eine Drehzahländerung erfahren. Während des Anfahrvorgangs wird der in dem Bereich 54 der Brennkammer 30 angeordnete Brenner betrieben, so daß der Innenraum 34 des Reaktors 12 mit einer Wärmeenergie beaufschlagt werden kann. Die in Form von Heizgasen vorliegende Wärmeenergie umspült dabei das Reaktionsrohr 14, wobei die erwähnten Zwischenwände 40 einen besonders guten Wärmeübergang ermöglichen, und erwärmt damit indi rekt das in dem Reaktionsrohr 14 transportierte kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial. Während der thermischen Behandlung des kohlenstoffhaltigen Ma terials in dem Reaktionsrohr 14 finden äußerst kom plexe endotherme und exotherme Zersetzungsvorgänge statt, die zur Bildung verschiedenartiger dampf- und gasförmiger, fast ausschließlich kohlen-, was ser- und sauerstoffhaltiger Substanzen führen. Der mittlere Gehalt dieser sogenannten Schwelgase an Sauerstoff und Wasserstoffist gegenüber diesem Ge halt des ausgasenden Feststoffes größer. Hierdurch kommt es zur Anreicherung von Kohlenstoff in dem thermisch behandelten Ausgangsmaterial. Damit diese Karbonisierung genannten Abläufe in dem Reaktions rohr 14 stattfinden, erfolgt eine über die Länge des Reaktionsrohres 14 unterschiedliche tempera turabhängige Stoff- und Wärmemengenführung.
Zur Verdeutlichung sind in Fig. 2 die in
verschiedenen Bereichen des Reaktionsrohres 14
vorherrschenden Temperaturen eingetragen. In einer
ersten Zone beginnt nach Verdampfung von Haftwasser
bereits eine erste Zersetzung des eingefüllten
Materials. Es kommt hierdurch zur Bildung geringer
Mengen von Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid
und organischen Säuren, wie beispielsweise Ameisen-
und Essigsäure. Der mittlere Wärmeinhalt der in
diesen Bereichen abgespaltenen Substanzen ist
gering und diese sind überwiegend nicht oder nur
schwer brennbar. In einer zweiten Temperaturzone,
die von ca. 170°C bis 270°C reicht, werden die
Zersetzungsvorgänge intensiviert, so daß die Menge
der entstehenden Gase und kondensierbaren Dämpfe
ansteigt. Zusätzlich werden nunmehr Methanol und
Homologe gebildet, die teilweise bereits einen er
höhten Wärmeinhalt besitzen und damit gut brennbar
sind. In einer dritten Temperaturzone, die von ca.
270°C bis
400°C reicht, kommt es zu einer sehr
lebhaften Gas- und Dampfentwicklung. Gleichzeitig
wird in dieser Entgasungsphase soviel Wärme frei,
daß die Temperatur des ausgasenden Materials über
weite Teile dieses Temperaturbereiches selbständig
ansteigen kann. Nunmehr treten zusätzlich größer
molekulare Kohlen-, Wasser- und Sauerstoffverbin
dungen sowie Teere und Öle auf. Der Anteil von Koh
lenmonoxid und Kohlendioxid sowie Wasserdampf geht
dabei zurück. Der Wärmeinhalt der hier gebildeten
Gasdampfgemische ist so hoch, daß die Stoffe gut
brennbar sind. Das verbliebene feste Ausgangsma
terial hat gewichtsmäßig nur noch etwa 1/3 seiner
Ausgangsmasse, so daß sich sein Kohlenstoffgehalt
auf ca. 70% angereichert hat. Somit ist hier be
reits Holzkohle, wenn auch mit einem noch relativ
hohen Gehalt an Flüchtigen entstanden. Im Anschluß
liegt eine vierte Temperaturzone bei über 400°,
in der die ausgasenden Mengen an Gas und Dampf mit
weiterer Temperatursteigerung nur noch gering ist.
Bei dieser Nachentgasung werden überwiegend Teere
und Öle gebildet, die bei höheren Temperaturen zu
kürzeren Molekülen gecrackt werden. Bei gleichzei
tiger Anwesenheit von Wasserdampf kommt es zu ver
stärkter Bildung von Methan und Wasserstoff, die
als hochenergetische Substanzen einen hohen Wärme
inhalt besitzen.
Über die Auslaßöffnungen 24′, 24′′ und 24′′′ werden
diese Prozeßabgase über die Verbindungskanäle 26′,
26′′ und 26′′′ gestuft der Brennkammer 30 zugeführt.
Durch die Zuführung der Prozeßabgase in die Brenn
kammer 30 kann nach einer Anfahrphase der in den
Bereich 54 angeordnete zusätzliche Brenner gedros
selt bzw. ganz abgeschaltet werden, so daß die
Temperaturführung nunmehr vollständig unter Aus
nutzung der während der thermischen Behandlung ent
stehenden Prozeßabgase erfolgen kann. Gemäß ihrem
bereits weiter oben erwähnten unterschiedlichen
Wärmeinhalt, können die Prozeßabgase, die an unter
schiedlichen Stellen des Reaktionsrohres 14 abge
zogen werden, gemäß ihrer kalorischen Wertigkeit
und Zündfähigkeit gestuft in die Brennkammer 30
eingespeist Werden. Auf diese Weise ist insbe
sondere beim Anfahrbetrieb und bei Ausgangs
materialien mit sehr hohem Wassergehalt eine
zuverlässige Zündung und Verbrennung gewährleistet.
Dieser Prozeß kann dadurch unterstützt werden,
indem nach der durch die indirekte Beheizung auf
über der Zündtemperatur liegenden Werten von ca.
300°C eine weitere Temperaturerhöhung in dem ein
gebrachten Material durch eine Teilverbrennung der
entstandenen Prozeßabgase (Schwelgase) dadurch un
terstützt werden kann, indem gezielt relativ kleine
Mengen sauerstoffhaltigen Gases, beispielsweise
Luft, in den mittleren bis hinteren Teil des Reak
tionsrohres 14 eingedüst werden. Bereits bei weit
unterstöchiometrischem Sauerstoffzusatz lassen sich
so kontrolliert 500°C und höhere Werte erreichen.
Nachdem das Ausgangsmaterial im Reaktionsrohr 14 in
der beschriebenen Art und Weise thermisch behandelt
wurde, wird es über die Zellradschleuse 46 der
Austragseinrichtung 18 einer weiteren Verarbeitung
und/oder Konfektionierung zugeführt. Die Austrags
einrichtung 18 weist dabei vorzugsweise, in den
Fig. 1 und 2 nicht dargestellt, eine Kühleinrich
tung auf, die beispielsweise über Luft und/oder
Wasser dem Material die Wärme entzieht. Die durch
die Kühlung erwärmte Luft kann beispielsweise der
Brennkammer 30 über die Einlaßöffnung 44 als vor
gewärmte Verbrennungsluft zugeführt werden. Weiter
hin ist denkbar, daß ein Teil der erwärmten Luft
zur Trocknung des kohlenstoffhaltigen Ausgangs
materials vor Einbringen in die Eintragseinrichtung
16 genutzt wird.
Durch die thermische Ausnutzung der während der
Behandlung entstehenden Prozeßabgase wird erreicht,
daß in dem Kamin 38 nur noch eine äußerst geringe
Schadstoffemission gelangen kann, da die Prozeß
abgase zuerst der Brennkammer 30 zugeführt und dort
verbrannt werden und als Heizgase, nachdem sie den
Innenraum 34 passiert haben, in abgekühltem Zustand
den Kamin 38 erreichen. Die vollständige Verbren
nung der in den Prozeßabgasen enthaltenen gasför
migen und kondensierbaren Bestandteile wird dadurch
unterstützt, daß in der Brennkammer 30 eine Ver
brennung unter geringem Luftüberschuß erfolgt.
Wird, wie bereits beschrieben, vorgewärmte Ver
brennungsluft über die Einlaßöffnung 44 der Brenn
kammer 30 zugeführt und dieser Luftstrom beispiels
weise durch eine entsprechende Führung innerhalb
der Brennkammer 30 weiter vorgewärmt, kann diese
vollständige Verbrennung der gas- bzw. kondensier
baren Bestandteile gewährleistet werden. Dies wird
weiterhin dadurch unterstützt, daß die Prozeßabgase
über die Verbindungskanäle 26′, 26′′ und 26′′′ so ge
führt werden, daß diese Verbindungskanäle auf
kürzestem Wege und ohne Wärme zu verlieren mit der
Brennkammer 30 verbunden sind. Zu einer Erhöhung
des Wirkungsgrades können diese Verbindungskanäle
auch innerhalb des Reaktors 12 geführt werden, so
daß diese gleichzeitig von dem heißen Heizgas der
Brennkammer 30 umspült werden.
Eine vorteilhafte Temperaturführung innerhalb des
Reaktors 12 kann dadurch erreicht werden, daß über
die Einlaßöffnung 42 das die Brennkammer 30 ver
lassende Heizgas mit beispielsweise aus der Um
gebung entnommener Mischluft konditioniert wird.
Somit ist die Einstellung von Temperaturen möglich,
die einerseits für den auf dem Strömungsweg des
Heizgases berührten Werkstoff des Reaktors 12 und
des Reaktionsrohres 14 thermisch unbedenklich sind,
und zum anderen ein ausreichender Wärmeübergang auf
das Reaktionsrohr 14 gewährleistet ist. Zur Er
höhung des Wärmeübergangskoeffizienten ist denkbar,
daß das Reaktionsrohr 14 zusätzliche wärmeüber
tragende Querrippen aufweist. Die bereits erwähnten
innerhalb des Reaktors 12 angeordneten Zwischen
wände 40 gewährleisten dabei, daß das so kon
ditionierte Heizgas mit ausreichender Geschwindig
keit das Reaktionsrohr 14 umströmt und so für einen
ausreichenden Wärmeübergang sorgt.
Insgesamt zeigt sich, daß durch die in den Fig.
1 und 2 beschriebene Anlage 10 eine sehr wirt
schaftliche Verwertung von insbesondere kleinstüc
kigen, kohlenstoffhaltigen, organischen Reststoffen
möglich ist und gleichzeitig die bei der thermi
schen Behandlung anfallenden Nebenprodukte, nämlich
die Prozeßabgase, optimal genutzt werden können.
Durch diese Kopplung ist es möglich, die in den
Ausgangsmaterialien enthaltene Energie für die
Bereitstellung des erforderlichen Prozeßwärmebe
darfs zu nutzen, wobei gleichzeitig eine Trennung
der Wärmeenergieerzeugung und der Wärmeübertragung
durch die indirekte Beheizung des kohlenstoff
haltigen Ausgangsmaterials erreicht wird. So lassen
sich zu einem höhere Temperaturen und damit ein
vollkommener Umsatz der in den Prozeßabgasen ent
haltenen Gase und kondensierbaren Substanzen ohne
irgendwelche Umweltbelastungen erreichen. Im wei
teren ist eine sehr gute Prozeßsteuerung durch die
gestufte Zuführung der Prozeßabgase und/oder der
Mischluft der Brennkammer 30 möglich, so daß bei
einer kurzen Verweilzeit des Ausgangsmaterials in
dem Reaktionsrohr 14 eine sehr homogene Aus
tragscharge erreichbar ist.
Claims (10)
1. Anlage zum thermischen Behandeln von kohlenstoff
haltigem Material mit einem Reaktor, der ein horizon
tal angeordnetes, indirekt mit einer Wärmeenergie be
aufschlagbares Reaktionsrohr aufweist, welches eine
Eintrags- und eine Austragseinrichtung besitzt, da
durch gekennzeichnet, daß das Reaktionsrohr (14)
wenigstens zwei zueinander beabstandete, an unter
schiedlichen Reaktionszonen des Reaktionsrohres (14)
angeordnete Auslaßöffnungen (24) für Prozeßabgase
aufweist, die über beheizbare Verbindungskanäle (26)
mit einer die Wärmeenergie bereitstellenden Brenn
kammer (30) in Verbindung stehen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintragseinrichtung (16) und die Austrags
einrichtung (18) gasdicht ausgeführt sind.
3. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsrohr (14)
eine innenliegende Misch- und/oder Transporteinrich
tung aufweist.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und/oder
Transporteinrichtung eine auf einer Welle (22) gela
gerte Schnecke (48) ist, deren Schaufeln (50) eine
unterschiedliche Formgestaltung aufweisen.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (48) Schau
feln (50) mit geschlossener-schaufelartiger Gestalt
mit unterschiedlicher Steigung und/oder mit offen
paddelartiger Gestalt aufweist.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (50) derart
angeordnet sind, daß sie teilweise gegen die Haupt
förderrichtung wirken.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und/oder
Transporteinrichtung mit unterschiedlicher Drehzahl
und/oder wechselnd vor- und rückwärts und/oder
zyklisch antreibbar ist.
8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsrohr (14)
wenigstens eine Einlaßöffnung für ein sauerstoffhal
tiges Gas aufweist.
9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (30) über
wenigstens einen Heizgaskanal (32) mit dem Reaktor
(12) in Verbindung steht.
10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgaskanäle (32)
wenigstens zum Teil im Gegenstrom zum kohlenstoffhal
tigen Ausgangsmaterial im Reaktorrohr (12) geführt
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934317412 DE4317412C2 (de) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | Anlage zur thermischen Behandlung von kohlenstoffhaltigem Material |
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DE19934317412 DE4317412C2 (de) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | Anlage zur thermischen Behandlung von kohlenstoffhaltigem Material |
Publications (2)
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---|---|
DE4317412A1 DE4317412A1 (de) | 1994-11-24 |
DE4317412C2 true DE4317412C2 (de) | 1997-03-20 |
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---|---|
DE (1) | DE4317412C2 (de) |
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1993
- 1993-05-18 DE DE19934317412 patent/DE4317412C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE4317412A1 (de) | 1994-11-24 |
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