DE4323456A1 - Drehrohrofen zur Müllverbrennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen zur Müllverbrennung mit einer Innenausmauerung aus feuerfesten Steinen und einem Stahlmantel.

Drehrohröfen der gattungsgemäßen Art werden neben Verbrennungs­ öfen mit Rostfeuerungen in kommunalen und industriellen Berei­ chen zur thermischen Behandlung von Abfällen eingesetzt. Hier­ bei handelt es sich im allgemeinen um Anlagen, die mit Verbren­ nungstemperaturen von 700 Grad bis 900 Grad betrieben werden. Aufgrund der Zusammensetzung von Abfällen, insbesondere des steigenden Kunststoffanteiles am zu entsorgenden Müll­ gesamtvolumen, kann es bei der thermischen Behandlung der Abfälle im bisher üblichen Temperaturbereich zur Entstehung von unerwünschten schädlichen Gasen sowie zu einer unbefriedigenden Inertisierung der beim Verbrennungsprozeß entstehenden Schlac­ ken kommen, was unter Umständen eine Vorsortierung des Abfalls notwendig macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Dreh­ rohrofen zu schaffen, der in der Lage ist, den gesamten Bereich anfallenden Abfalls so thermisch zu behandeln, daß einerseits eine gute Inertisierung der bei der Verbrennung entstehenden schlacken gewährleistet ist und andererseits die Entstehung von schädlichen Abgasen auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drehrohrofen im Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200 Grad Celsius, vorzugsweise bei 1300 Grad Celsius Innentemperatur, betrieben wird, daß er eine waagerechte Lage aufweist, daß der Stahlmantel aus korrosionssicherem Edelstahl besteht, im Betrieb eine Temperatur von 300 bis 400 Grad Celsius annimmt und von Wärmedämmsegmenten umschlossen ist, an deren Außenflächen sich eine Temperatur von 40 Grad Celsius bis 50 Grad Celsius einstellt.

Durch die hohe Verbrennungstemperatur in Verbindung mit der waagerechten Lage des Drehofens ist gewährleistest, daß die im Rahmen der thermischen Verbrennung ablaufenden chemischen Umsetzungsprozesse gleichmäßig ablaufen und eine verglaste inerte Restschlacke entstehen lassen, die auf übliche Weise deponiert oder gemahlen als Baustoff z. B. für Straßenbauzwecke verwendet werden kann. Durch die Tatsache, daß der Drehrohrofen mit einem Edelstahlmantel ausgestattet ist, ist eine lange Lebensdauer unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet. Die Wärmedämmung des Drehrohrofens trägt wesentlich zu einer positiven Energiebilanz der Einrichtung bei, so daß eine Nutzung der Anlage auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr vorteilhaft ist.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung er­ geben sich aus den Merkmalen der Unteransprüchen.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Wärme­ dämmung des Edelstahlmantels des Drehrohrofens aus Formglas herzustellen, da sich bei Verwendung dieses Materials -bei einer Isolierschichtdicke von 200 bis 300 mm an den Außenflächen der Wärmedämmung eine Temperatur von nur noch 40 bis 50 Grad Celsius einstellt. Dies bedeutet im Hinblick auf die hohe Verbrennungstemperatur des Drehrohrofenseine äußerst geringe Wärmeabstrahlung, d. h. äußerst geringe Wärmeverluste, an die Umgebung. Der Aufbau der Wärmedämmung erfolgt zweckmäßigerweise durch kreisbogenförmige Wärmedämmsegmente, die aufgrund ihrer Baugröße leicht handhabbar und ohne großen Montageaufwand an der Außenfläche des Edelstahlmantels festlegbar sind. Zur Vorbeugung von mechanischen Beschädigungen sind die Wärmedämm­ segmente an ihrer Außenseite durch eine Blechabdeckung ge­ schützt.

Drehrohröfen werden üblicherweise auf einer Stirnseite mit zu verbrennendem Abfall beschickt; der Müll verbleibt eine gewisse Zeit innerhalb des Drehrohrofens, wobei eine ständige Durch­ mischung und ein langsamer Transport des Mülls zur ent­ gegengesetzten Stirnseite des Drehrohrofens notwendig ist. An dieser Seite fließen die inzwischen verflüssigten Restbe­ standteile des Abfalls in ein nachgeschaltetes Wasserbecken, wo sie zu Schlacke erkalten. Die notwendige Durchmischung und der Transport des Abfalls innerhalb des Drehrohrofens geschieht zweckmäßigerweise dadurch, daß die Innenausmauerung Mauer­ segmente mit mindestens zwei unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei die hohen und niedrigen Mauersegmente in radialer Richtung am Umfang des Stahlzylinders abwechselnd angeordnet sind und sich das Niveau der höheren Mauersegmente von der Eingangsseite des Drehrohrofens bis zur Ausgangsseite in axialer Richtung kontinuierlich auf die Höhe der niedrigeren Mauersegmente verkleinert. Am Ausgang des Drehrohrofens ergibt sich somit ein einheitlicher Innendurchmesser der Ausmauerung. Die im Innern des Drehrohrofens durch diese Ausgestaltung entstehenden Stufen bewirken in Verbindung mit der kontinuierlichen Drehung des Ofens eine ständige Durchmischung des Abfalls, gleichzeitig entsteht durch die Dickenverklein­ erung der Mauersegmente, die einer kontinuierlichen Ver­ größerung des Innendurchmessers des Ofens entspricht, ein Gefälle zur Ausgangsseite, das den Abfluß der flüssigen Restbestandteile sowie einen kontinuierlichen Vorwärts­ transport des Abfalls zur Ausgangsseite hin gewährleistet.

Je nach Abfallart, mit der der Drehrohrofen beschickt wird, ist es insbesondere bei Stückgutabfall verteilhaft, die zum Innenraum hin gerichteten kanten der hohen Mauersegmente abzuschrägen, um einem verfrühten Abschlagen bzw. einer Abnut­ zung vorzubeugen und somit die Lebensdauer der Innenauskleidung zu erhöhen.

Durch die Tatsache, daß die hohen und niedrigen Mauersegmente in axialer Richtung des Drehrohrofens in ihrer Breite konisch ausgebildet sind, wobei die Breite der hohen Mauersegmente von der Eingangsseite zur Ausgangsseite hin abnimmt, wird insbeson­ dere der Transport der flüssigen Restbestandteile des Abfalls zur Ausgangsseite hin unterstützt.

Insbesondere für Abfälle mit schüttgutartiger Konsistenz sowie bei Industrieschlämmen ist es von besonderem Vorteil, wenn der Drehrohrofen im Gegensatz zur Rotation um 360 Grad in einer Drehrichtung um die Ofen-Mittellängsachse oszillierende Pendel­ drehbewegungen, d. h. hin- und hergehende Drehbewegungen mit einem Winkel von bis zum 180 Grad durchführt, da bei den oben angesprochenen Abfällen diese einer vollen Drehbewegung des Drehofens infolge einer besonders schnellen Verflüssigung nicht folgen würden, wobei die Einstellbarkeit des Winkelbereiches auch für Winkel kleiner als 180 Grad möglich ist.

Der Betrieb eines Drehrohrofens erfordert üblicherweise - wie alle Anlagen zur thermischen Behandlung von Abfall - nach­ geschaltete Filter- und Kühlaggregate für die noch anfallenden Abgase. In solchen Anlagen erweist es sich erfindungsgemäß als vorteilhaft, die in den Abgasen enthaltenen zu entsorgenden Anteile wie Flugasche oder dergleichen pneumatisch zur Be­ schickungsseite des Drehrohrofens zu fördern und mit dem übrigen Abfall in den Drehrohrofen einzugeben. Zu den zu entsorgenden Anteilen zählen hierbei auch in den nachge­ schalteten Filteranlagen anfallende Aktivkohle.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung zum besseren Verständnis näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte stirnseitige Ansicht der Beschickungsseite eines Drehrohrofens der erfin­ dungsgemäßen Art;

Fig. 2 Längsschnitt durch den Drehrohrofen aus Fig. 1;

Fig. 3 einen schematisierten Ausschnitt der Stirn­ ansicht eines Drehrohrofens mit anderer Innen­ ausmauerung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der wesentlichen Baugruppen einer Verbrennungsanlage für Abfälle.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Drehrohrofen besitzt einen Stahlmantel 2 aus einer korrosionssicheren Edelstahlle­ gierung. Der Stahlmantel 2 ist an seiner Innenseite mit einer Innenausmauerung 3 aus feuerfesten Steinen ausgekleidet. An der Außenseite ist der Stahlmantel 2 von Wärmedämmsegmenten 6 um­ schlossen. Die Wärmedämmsegment 6 sind als Kreissegmente ausge­ führt, wobei jedes Segment 6 im Querschnitt des Drehrohrofens 1 gesehen einen Sektor von 45 Grad der runden Außenkontur des Stahlmantels 2 abdeckt, so daß acht Wärmedämmsegmente 6 den Stahlmantel vollständig umschließen.

Aufgrund der Gesamtlänge des Drehrohrofens 1 von insgesamt ungefähr 10 m sind die Wärmedämmelemente 6, wie aus Fig. 2 deutlich wird, in Richtung der Längsachse des Drehrohrofens 1 in einzelne Abschnitte aufgeteilt, um die Handhabbarkeit beim Transport und der Montage der Wärmedämmelemente 6 zu erleichtern. Zur Befestigung der Wärmedämmelemente 6 besitzt der Stahlmantel 2 senkrecht zu seiner Außenfläche vorstehende Stege 8 und 9, an denen die Wärmedämmelemente 6 beispielsweise durch Verschraubung festgelegt sind.

Da der Drehrohrofen in einem Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200 Grad Celsius betrieben wird, wobei im Brennraum vorzugs­ weise eine Temperatur von 1300 Grad Celsius herrscht, und sich infolge der hohen Innentemperatur der Stahlmantel auf ca. 300 bis 400 Grad Celsius aufheizen wird, liegt die Schichtdicke der Wärmedämmsegmente 6 im Bereich von 200 mm bis 300 mm. In der hier dargestellten speziellen Ausgestaltung des Drehrohrofens 1 sind die Wärmedämmsegmente 6 aus Formglas hergestellt und besitzen eine Schichtdicke von 260 mm, so daß sich an der Außenseite der Wärmedämmsegmente eine Temperatur von 40 bis 50 Grad Celsius einstellt. Als Abdeckung der Wärmedämmsegmente sind diese an der Außenseite mit einer Blechabdeckung 7 verkleidet. Da der erfindungsgemäße Drehrohrofen einen Gesamt­ durchmesser von ungefähr 4 m aufweist, werden die Stirnseiten des Ofens selbstverständlich ebenfalls mit Wärmedämmsegmenten versehen, die im Aufbau den am Umfang angeordneten bisher be­ schriebenen Wärmedämmsegmenten 6 gleichen.

In der hier beschriebenen speziellen Ausgestaltung besteht die Innenausmauerung 3 des Drehrohrofens 1 aus wechselseitig ange­ ordneten Mauersegmenten 4 und 5 aus feuerfesten Steinen. Aus der Fig. 1 wird deutlich, daß die Mauersegmente 4 und 5 von der Beschickungsseite des Drehrohrofens betrachtet eine unter­ schiedliche Höhe besitzen, wobei die Mauersegmente 4 weiter in den Innenraum des Drehrohrofens hineinragen als die Mauerseg­ mente 5. Die Höhenstufe zwischen den Mauersegmenten 4 und 5 liegt im Bereich von 5 bis 10 mm. Die Höhe beider Mauersegmente verringert sich in Längsrichtung des Drehrohrofens kontinuier­ lich über die axiale Gesamtlänge auf einen gemeinsamen Innen­ durchmesser, der in Fig. 1 anhand der gestrichelten Linie 15 angedeutet ist. Durch diese kontinuierliche Höhenabnahme ist gewährleistet, daß die über die Länge des Drehrohrofens an­ fallenden flüssigen Restprodukte des zugeführten Abfalls zur Austrittsseite des Drehrohrofens abließen können. Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die Mauersegmente 4 und 5 aus in Längs­ richtung nebeneinander angeordneten Schamottsteinen 50, 51 bzw. 40, 41 bestehen.

Außerdem sieht die spezielle Ausführungsform des Drehrohrofens eine Verringerung der Breite der hohen Mauersegmente 4 über die axiale Länge des Drehrohrofens 1 vor, d. h., daß die Breite der Mauersegmente 4 von der Beschickungsseite des Drehrohrofens zur Austrittsseite hin abnimmt, wohingegen die Breite der niedrigen Mauersegmente 5 von der Beschickungsseite zur Austrittsseite hin zunimmt. Dies gewährleistet, daß die über die Länge des Drehrohrofens ansteigenden flüssigen Restbestandteile des Mülls ohne Schwierigkeiten abließen können, da ihnen breiter werden­ den Abflußrinnen zur Verfügung stehen, die durch die niedrigen Mauersegmente 5 gebildet sind. In Fig. 2 ist deutlich zu se­ hen, daß die an der Beschickungsseite angeordneten Schamott­ steine 48 und 49 des Mauersegments 4 deutlich breiter sind als die an der Austrittsseite befindlichen Schamottsteine 40 und 41, wohingegen sich die Breite der Schamottsteine 58 des Mauer­ segmentes 5 von der Beschickungsseite kontinuierlich bis auf die Breite des Schamottsteines 50 des Mauersegmentes 5 auf der Austrittsseite vergrößert.

In dieser speziellen Ausgestaltung des Drehrohrofens sind jeweils sechs hohe Mauersegmente 4 und sechs niedrigere Mauer­ segmente 5 abwechselnd über den Gesamtumfang des Verbrennungs­ raumes des Drehrohrofens angeordnet.

Die Fig. 3 macht deutlich, daß die in den Innenraum vorstehenden Kanten 45 und 46 eines der hohen Mauersegmente gemäß einer speziellen Gestaltungsvariante abgeschrägt sind.

In Fig. 4 ist eine Anlage zum Betrieb eines Drehrohrofens schematisch dargestellt, wobei insbesondere verschiedene Aggre­ gate der Abgasnachbehandlung von Interesse sind.

Die aus dem Drehrohrofen austretenden ca. 1300 Grad Celsius heißen Abgase werden über die Abgasleitung 71 dem Luftvorwärmer 73 zugeleitet, in dem ein Teil der Wärmeenergie der Abgase mittels eine Wärmetauschers an die dem Drehrohrofen zugeleitete Verbrennungsluft abgegeben wird. Danach werden die Abgase zunächst einem Abhitzekessel 74 und danach einem Elektro- oder Schlauchfilter 75 zugeleitet, von wo sie in einen Gas/Gas- Wärmetauscher 76 eintreten. Sowohl im Luftvorwärmer 73 als auch im Abhitzekessel 74 und im Elektro- oder Schlauchfilter 75 fallen als Abfallprodukte Staub und Flugasche an, die zum Drehrohrofen über die Transportleitungen 95, 96 und 97 pneumatisch gefördert werden. Nachdem die Abgas im Gas/Gas- Wärmetauscher 76 auf ca. 120 Grad Celsius abgekühlt worden sind, werden sie in einen Kohlefilter 80 geleitet, von dem sie nach der Filterung über ein Saugzuggebläse und den Kamin 81 an die Umgebung abgegeben werden. Bei der Filterung der Abgase im Kohlefilter 80 fallen gesättigte Aktivkohle an, die über die Leitung 98 ebenfalls zum Drehrohrofen zurücktransportiert und wie der Staub und die Flugasche aus den Leitungen 95, 96 und 97 dem in den Drehrohrofen eingebrachten Abfall beigefügt werden. Durch die pneumatische Druckförderung von Staub, Flugasche und Aktivkohlestäuben wird die üblicherweise notwendige Entsorgung überflüssig.

Claims (11)

1. Drehrohrofen zur Müllverbrennung mit einer Innenaus­ mauerung aus feuerfesten Steinen und einem Stahlmantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (1) im Hochtemperaturbe­ reich oberhalb von 1200 Grad Celsius, vorzugsweise bei 1300 Grad Celsius Innentemperatur, betrieben wird, daß er eine waa­ gerechte Lage aufweist daß der Stahlmantel (2) aus korrosions­ sicherem Edelstahl besteht, im Betrieb eine Temperatur von 300 bis 400 Grad Celsius annimmt und von Wärmedämmsegmenten (6) um­ schlossen ist, an deren Außenflächen sich eine Temperatur von 40 bis 50 Grad Celsius einstellt.

2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmsegmente (6) mindestens eine Isolierschicht aus Formglas aufweisen, deren Dicke 200 bis 300 mm beträgt.

3. Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmsegmente (6) außen und stirnseitig mit einer Blechabdeckung (7) versehen und am Stahlmantel (2) festgelegt sind.

4. Drehrohrofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenausmauerung (3) Mauersegmente (5, 6) mit mindestens zwei unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei die ho­ hen (4) und niedrigen (5) Mauersegmente in radialer Richtung am Innenumfang des Stahlmantels (2) abwechselnd angeordnet sind und sich das Niveau der höheren Mauersegmente (4) und der nied­ rigen Mauersegmente (5) von der Eingangsseite des Drehrohrofens (1) bis zur Ausgangsseite in axialer Richtung kontinuierlich auf ein gemeinsames niedriges Maß verkleinert, so daß sich am Ausgang des Drehrohrofens ein einheitlicher Innendurchmesser ergibt.

5. Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hohen Mauersegmente (4) an ihre dem Drehrohrofeninnen­ raum zugewandten Seite abgeschrägte Kanten (45, 46) aufweisen.

6. Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hohen (4) und die niedrigen (5) Mauersegmente in axi­ aler Richtung des Drehrohrofens (1) in ihrer Breite konisch ausgebildet sind.

7. Drehrohrofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der hohen Mauersegmente (4) von der Eingangs­ seite des Drehrohrofens zur Ausgangsseite hin abnimmt.

8. Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied der hohen (4) und niedrigen (5) Mauer­ segmente an der Eingangsseite des Drehrohrofens 5 bis 10 mm be­ trägt.

9. Drehrohrofen nach einem oder mehreren der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine os­ zillierende Pendeldrehbewegung um die Mittellängsachse des Stahlmantels ausführt.

10. Drehrohrofen nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Pendeldrehbewegung einen im Bereich bis zu plus/minus 180 Grad einstellbaren Drehwinkel um eine 0-Grad-Achse umfaßt.

11. Anlage zum Betrieb des Drehrohrofens mit dem Dreh­ rohrofen nachgeschalteten Filter- und Kühlaggregaten für die Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Aggregaten an­ fallenden, zu entsorgenden Teile wie Flugasche oder dergleichen pneumatisch zur Beschickungsseite des Drehrohrofens gefördert und mit dem übrigen Abfall in den Drehrohrofen eingegeben wer­ den.