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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung
oder Verarbeitung von Abfallstoffen, einschließend die Verarbeitung, die Behandlung
oder die Beseitigung von Abfallstoffen. Insbesondere, bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf ein Steuerungssystem sowie auf eine
Methode, um die Lieferung von Abfallstoffen zu einem Plasmastrahlmittelvorrichtung
für die
Beseitigung von Abfallstoffen zu kontrollieren.
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HINTERGRUND
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Die
Verarbeitung von Abfallstoffen einschließlich kommunaler Abfälle, medizinischer
Abfälle,
giftiger und radioaktiver Abfälle
durch Geräte,
deren Abfallverarbeitungsanlagen ein Plasmastrahlmittel zugrunde
liegt, sind weit bekannt. Bezug nehmend auf Darstellung 1 umfasst
eine typische Ausführung nach
dem bisherigen Stand der Technik von einer auf Plasma begründeten Verarbeitungsanlage
(
1) einen Verarbeitungsraum (
10), gewöhnlich in
der Form eines vertikalen Schaftes, in welchen gewöhnlich feste sowie
auch vermischte (d. h. feste wie auch flüssige und/oder halbflüssige) Abfälle (
20)
am oberen Ende davon mittels einer Einlassvorrichtung für Abfallstoffe eingeführt werden,
welche eine Druckausgleichssystem (
30) umfasst. Einer oder
eine Vielzahl von Plasmastrahlmitteln (
40) am unteren Ende
des Raumes (
10) erhitzt die Säule (
35) von Abfall
in dem Raum (
10), wobei der Abfall in Gase umgewandelt
wird, welche mittels eines Ausgangs (
50) abgelassen werden,
sowie ein flüssiges
Material (
38) (gewöhnlich geschmolzenes
Metall und/oder Schlacke), welches periodisch oder ständig am
unteren Ende des Raumes (
10) mittels eines Behälters (
60)
gesammelt wird. Oxidierende Flüssigkeiten
wie Luft, Sauerstoff oder Dampf (
70) können an das untere Ende des Raumes
(
10) geliefert werden, um Kohlenstoff, welcher bei der
Verarbeitung von organischen Abfällen entsteht,
in nützliche
Gase wie zum Beispiel CO und H
2 umzuwandeln.
Eine ähnliche
Anordnung für
die Behandlung von festen Abfallstoffen wird in
US 5,143,000 beschrieben, wobei deren
Inhalte hierin mit Hinweis darauf zusammengefasst sind.
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Abfallstoffe
können
nicht in den Raum (10) eingeführt werden, bis die Abfallsäule (35)
genügend herabgelassen
wird, um den Abfall darin unterzubringen. Deshalb ist eine ausreichende
Zeit nötig,
um die Säule
herabzulassen: wenn neuer Abfall zu schnell hinzugefügt wird,
ist es möglich,
dass das Druckausgleichssystem (30) beschädigt wird
oder schlecht funktioniert: falls die zeitliche Verzögerung zu
lang ist, wird die Mengenleistung und Wirksamkeit der Vorrichtung
verringert.
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In
JP 10238744 wird ein Steuerungssystem für den Betrieb
einer Entschlackungsvorrichtung beschrieben, welche die Erkennung
einer brennenden Schicht auf einer vorbestimmten Höhe im Ofen
mit einschließt.
Es liegt jedoch keine Berichterstattung oder Anregung darüber vor,
wie die Einführung
von Abfallstoffen in eine Abfallverarbeitungsvorrichtung automatisch
kontrolliert werden soll.
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WO01/92784
beschreibt ein System, welches dem der vorliegenden Erfindung ähnlich ist.
Bei dem System von WO01/92784 wird das Problem der Kontrolle des
Abfallvolumens, welches in den Raum eingeführt werden kann, ohne das Füllsystem
für den Laderaum
zu blockieren, dadurch gelöst,
dass sowohl das Abfallniveau im Laderaum als auch jenes im Verarbeitungsraum
gemessen werden.
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GB 641898 beschreibt ein
relativ kompliziertes mechanisches System für die Kontrolle des Gewichtes
des Materials, welches in einem Verarbeitungsraum hinzugefügt werden
kann. Zwischenzeitlich wird eine Sonde herabgeführt, um den Befüllpegel
in der Reaktorkammer zu bestimmen. Die Sonde ist durch eine mechanische
Koppelung mit dem Senkblei auf einer Waage verbunden und bewegt das
Senkblei zu einer geeigneten Menge (entsprechend dem Unterschied
zwischen dem höchstmöglichen
Füllpegel
und der gemessenen Menge), um das Füllgewicht zu bestimmen, welches
dem Verarbeitungsraum im nächsten
Befüllzyklus
zugeführt
werden kann, um das Niveau auf seinen höchstmöglichen Wert zu bringen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerungssystem für die Kontrolle
der Einführung
von Abfallstoffen zu liefern, welches die Einschränkungen
der Systeme nach dem bisherigen Stand der Technik überwindet.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches
System zu liefern, welches als vollständiger Bestandteil mit einer
Abfallverarbeitungsvorrichtung auf der Grundlage eines Plasmastrahlmittels
verbunden ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Systeme
zu liefern, die relativ einfach und somit sowohl in der Produktion
als auch in der Instandhaltung preiswert sind.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sowohl eine
Methode für
den Betrieb einer auf Plasma basierenden Abfallverarbeitungsanlage als
auch das Einfüllen
von Abfall in diese zu optimieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem zum
Steuerung der Zuleitung von Abfall in eine Abfallverarbeitungsvorrichtung,
wobei die Abfallverarbeitungsvorrichtung ein Abfallverarbeitungsraum
besitzt, welcher dafür
geeignet ist, eine Abfallsäule
unterzubringen; dabei umfasst die Vorrichtung außerdem ein Druckausgleichssystem, um
gezielt zu ermöglichen,
den Abfall aus einem äußeren Spender
in einen Laderaum, welcher in dem besagten Druckausgleichssystem
eingeschlossen ist, und von dem besagten Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum
zu füllen,
wobei das besagte Steuerungssystem folgendes umfasst:
eine
Kontrollvorrichtung, welche funktionssicher mit dem besagten Druckausgleichssystem
verbunden ist;
mindestens einen ersten Detektor, welcher funktionssicher
mit der besagten Kontrollvorrichtung verbunden und dafür geeignet
ist, mindestens eine Abwesenheit von Abfall an einem ersten Niveaustand
in dem besagten Verarbeitungsraum wahrzunehmen, sowie dafür, ein entsprechendes
erstes Signal an die besagte Kontrollvorrichtung abzugeben, wenn
der Abfall nicht beim ersten Niveaustand wahrgenommen wird;
wobei
die besagte Kontrollvorrichtung dafür geeignet ist, mindestens
ein Druckausgleichssystem zu regulieren, um Abfall von dem besagten
Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum aufgrund des Empfangs des
besagten ersten Signals einzuführen.
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Das
besagte erste Niveau ist derart, dass das Volumen des Abfalls, welcher
in dem besagten Verarbeitungsraum zwischen dem besagten Druckausgleichssystem
und dem besagten ersten Niveaustand untergebracht wird, nicht geringer
ist als das Volumen des Abfalls, welcher in dem besagten Laderaum
untergebracht werden kann.
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Das
Steuerungssystem kann außerdem
mindestens einen zweiten Detektor umfassen, welcher funktionssicher
mit der besagten Kontrollvorrichtung verbunden und dafür geeignet
ist, mindestens eine Abwesenheit von Abfall auf einem zweiten Niveau
in dem besagten Verarbeitungsraum wahrzunehmen; sowie dafür, ein entsprechendes
zweites Signal an die besagte Kontrollvorrichtung abzugeben, wenn der
Abfall nicht auf dem besagten zweiten Niveau wahrgenommen wird,
wobei das besagte zweite Niveau sich auf einer vorbestimmten Verschiebung stromaufwärts des
besagten ersten Niveaus befindet. Vorzugsweise sind das erste Niveau
und das besagte zweite Niveau derart, dass das Volumen des Abfalls,
welcher in dem besagten Verarbeitungsraum zwischen dem besagten
zweiten Niveau und dem besagten ersten Niveau untergebracht werden
kann, grundsätzlich
dem Volumen des Abfalls ähnlich
ist, welcher in dem besagten Laderaum untergebracht ist. Vorzugsweise
ist die Kontrollvorrichtung dafür
geeignet, eine Durchflussmenge des Abfalls durch den besagten Verarbeitungsraum
zu bestimmen, welche auf einer zweiten aufgezeichneten Zeit begründet ist, wenn
das besagte zweite Signal von der besagten Kontrollvorrichtung empfangen
wird, sowie auf einer ersten aufgezeichneten Zeit, wenn das besagte
erste Signal von der besagten Kontrollvorrichtung empfangen wird.
Die Kontrollvorrichtung ist außerdem
dafür geeignet,
die Zuflussrate von Abfall zum besagten äußeren Speiser von Abfallquellen
zu kontrollieren, welche sich außerhalb befinden, um so grundsätzlich die
besagte Durchflussrate von Abfall durch den besagten Verarbeitungsraum
abzustimmen.
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Das
Druckausgleichssystem umfasst vorzugsweise mindestens ein erstes
Ventil sowie ein zweites Ventil, welche den besagten Laderaum dazwischen
begrenzen, wobei sich das besagte erste Ventil wahlweise öffnen und
schließen
läßt, um die Zuführung von
Abfall von dem besagten Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum
entsprechend zu ermöglichen
und zu verhindern. Das Druckausgleichssystem kann angepasst werden,
um nur dem besagten ersten Ventil und dem besagten zweiten Ventil
während
des Betriebs des besagten Verarbeitungsraums ein Öffnen zu
ermöglichen.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung für
die Abfallverarbeitung mindestens eine Gasaustrittsöffnung an
einem oberen Abschnitt des Raumes, welcher längs verläuft.
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Die
folgende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung für die Verarbeitung
von Abfallstoffen, wobei sie folgendes umfasst:
eine Abfallverarbeitungsraum,
welche für
die Unterbringung einer Abfallsäule
geeignet ist, wobei der besagte Raum ein oberes Ende besitzt;
mindestens
ein primäres
Plasmastrahlmittel für
die Erzeugung eines heißen
Gasstrahls an einem Ende seines Ausgangs sowie für die Ausrichtung des besagten
Strahls auf einen sich an der Unterseite befindlichen, längs gerichteten
Abschnitt de Raumes;
mindestens eine Ausgangvorrichtung für flüssige Produkte
an einem unteren, längs
gerichteten Abschnitt des Raumes;
ein Druckausgleichssystem,
um wahlweise das Einfüllen
von Abfall von einem äußeren Speiser
zu einem Laderaum zu ermöglichen,
welcher sich im besagten Druckausgleichssystem befindet, sowie von dem
besagten Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum, wobei die besagte
Vorrichtung außerdem ein
Steuerungssystem umfasst, um die Zufuhr von Abfall zu einer Abfallverarbeitungsvorrichtung
zu kontrollieren, wobei das besagte Steuerungssystem folgendes umfasst:
ein
Kontrollgerät,
welches funktionssicher mit dem besagten Druckausgleichssystem verbunden
ist;
mindestens ein erster Detektor, welcher funktionssicher
mit der besagten Kontrollvorrichtung verbunden und dafür geeignet
ist, mindestens eine Abwesenheit von Abfall an einem ersten Niveau
in dem besagten Verarbeitungsraum wahrzunehmen, sowie um ein entsprechendes
erstes Signal zur besagten Kontrollvorrichtung zu führen, wenn
kein Abfall am besagten ersten Niveau wahrgenommen wird;
wobei
die besagte Kontrollvorrichtung dafür geeignet ist, mindestens
das besagte Druckausgleichssystem derart zu steuern, dass es Abfall
von dem besagten Laderaum in den besagten Verarbeitungsraum aufgrund
des Erhaltes des besagten ersten Signals einführt.
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Üblicherweise
ist das erste Niveau derart, dass das Abfallvolumen, welches in
dem besagten Verarbeitungsraum zwischen dem besagten Druckausgleichssystem
und dem besagten ersten Niveau untergebracht werden kann, geringer
ist als das Abfallvolumen, welches in dem besagten Laderaum untergebracht
werden kann.
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Die
Vorrichtung umfasst außerdem
vorzugsweise mindestens einen zweiten Detektor, welcher funktionssicher
mit der besagten Kontrollvorrichtung verbunden und dafür geeignet
ist, mindestens eine Abwesenheit von Abfall an einem zweiten Niveau
in dem besagten Verarbeitungsraum wahrzunehmen, sowie um ein entsprechendes
zweites Signal an die besagte Kontrollvorrichtung weiterzugeben,
falls kein Abfall am besagten zweiten Niveau wahrgenommen wird,
wobei das besagte zweite Niveau sich an einer vorbestimmten Distanz
stromaufwärts
des besagten ersten Niveaus befindet. Vorzugsweises sind das erste
Niveau und das besagte zweite Niveau derart, dass das Abfallvolumen,
welches in dem besagten Verarbeitungsraum zwischen dem besagten
zweiten Niveau und dem besagten ersten Niveau untergebracht werden
kann, grundsätzlich
dasselbe ist wie das Abfallvolumen, welches in dem besagten Laderaum
untergebracht werden kann. Die Kontrollvorrichtung ist vorzugsweise
außerdem
dafür geeignet, eine
Durchflussmenge von Abfall durch dem besagten Verarbeitungsraum
zu bestimmen, welche auf einer zweiten aufgezeichneten Zeit begründet ist, wenn
das besagte zweite Signal von der besagten Kontrollvorrichtung empfangen
wird, sowie auf einer ersten aufgezeichneten Zeit, wenn das besagte
erste Signal von der besagten Kontrollvorrichtung empfangen wird.
Die Kontrollvorrichtung kann außerdem
dafür geeignet
sein, die Zuflussrate des Abfalls zum besagten äußeren Speiser von Abfallquellen
zu kontrollieren, welche sich außerhalb befinden, um so grundsätzlich die
besagte Durchflussrate von Abfall durch den besagten Verarbeitungsraum
abzustimmen.
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Vorzugsweise
umfasst das Druckausgleichssystem mindestens ein erstes Ventil und
ein zweites Ventil, welche den besagten Laderaum dazwischen begrenzen,
wobei sich das besagte erste Ventil wahlweise öffnen und schließen läßt, um die
Zufuhr von Abfall zu dem besagten Laderaum entsprechend zu ermöglichen
und zu verhindern, und wobei das besagte zweite Ventil sich wahlweise öffnen und
schließen
läßt, um die
Zufuhr von Abfall von dem besagten Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum
entsprechend zu ermöglichen
und zu verhindern. Das Druckausgleichssystem ist vorzugsweise dafür geeignet,
nur dem besagten ersten Ventil und dem besagten zweiten Ventil während des
Betriebs des besagten Verarbeitungsraums ein Öffnen zu ermöglichen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Methode für die Kontrolle
der Abfallzufuhr zu einer Abfallverarbeitungsvorrichtung, wobei
die besagte Vorrichtung folgendes umfasst:
Eine Abfallverarbeitungsraum,
welche geeignet ist für
die Unterbringung einer Abfallsäule;
ein
Druckausgleichssystem, um wahlweise zu ermöglichen, dass Abfall aus einem äußeren Speiser
in einen Laderaum geführt
wird, welche sich in dem besagten Druckausgleichssystem befindet,
sowie von dem besagten Laderaum zu dem besagten Verarbeitungsraum;
wobei
die besagte Methode folgendes umfasst:
- (a)
Lieferung einer vorbestimmten Menge an Abfall zum besagten Laderaum;
- (b) Erkennen der Abwesenheit von Abfall am ersten Niveau in
dem besagten Verarbeitungsraum;
- (c) Lieferung des besagten Abfalls, welcher sich in (a) befindet,
zum besagten Verarbeitungsraum, wenn die Abwesenheit von Abfall
in (b) wahrgenommen wird.
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Bei
dieser Methode ist das erste Niveau vorzugsweise derart, dass das
Abfallvolumen, welches in dem besagten Verarbeitungsraum zwischen
dem besagten Druckausgleichssystem und dem besagten ersten Niveau
untergebracht werden kann, nicht geringer ist als ein Abfallvolumen,
welches in dem besagten Laderaum untergebracht werden kann. Vorzugsweise
umfasst das Druckausgleichssystem mindestens ein erstes Ventil und
ein zweites Ventil, welche den besagten Laderaum dazwischen begrenzen, wobei
sich das besagte erste Ventil wahlweise öffnen und schließen läßt, um die
Zufuhr von Abfall zu dem besagten Laderaum entsprechend zu ermöglichen und
zu verhindern, und wobei das besagte zweite Ventil sich wahlweise öffnen und
schließen
läßt, um die
Zufuhr von Abfall von dem besagten Laderaum zum besagten Verarbeitungsraum
entsprechend zu ermöglichen
und zu verhindern, und wobei Schritt (a) die Schritte umfasst:
- (a1) Öffnen
des besagten ersten Ventils;
- (a2) Lieferung von Abfall zum besagten Laderaum mittels eines
Speisers, welcher sich außerhalb befindet;
- (a3) Schließen
des besagten ersten Ventils;
wobei das besagte zweite
Ventil während
der Schritte (a1) bis (a3) geschlossen ist.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt (c) die Schritte:
- (c1) Öffnen des
besagten zweiten Ventils,
- (c2) Lieferung von Abfall von dem besagten Laderaum zum besagten
Verarbeitungsraum;
- (c3) Schließen
des besagten zweiten Ventils;
wobei das besagte erste
Ventil während
der Schritte (c1) bis (c3) geschlossen ist.
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Die
Methode kann außerdem
die Schritte umfassen:
- (d) Erkennen der Abwesenheit
von Abfall an einem zweiten Niveau in dem besagten Verarbeitungsraum
stromaufwärts
des ersten Niveaus;
- (e) Aufzeichnung einer ersten Zeit, welche im Verhältnis zum
Erkennen von Abwesenheit von Abfall bei Schritt (b) steht;
- (f) Aufzeichnung einer zweiten Zeit, welche im Verhältnis zum
Erkennen von Abwesenheit von Abfall bei Schritt (d) steht;
- (g) Festlegung einer Zuflussrate für den Abfall durch den Verarbeitungsraum
aufgrund des Unterschiedes zwischen der besagten zweiten Zeit und
der besagten ersten Zeit.
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Vorzugsweise
sind das erste Niveau und das besagte zweite Niveau derart, dass
ein Abfallvolumen, welches in dem besagten Verarbeitungsraum zwischen
dem besagten zweiten Niveau und dem besagten ersten Niveau untergebracht
werden kann, grundsätzlich
dasselbe ist wie das Abfallvolumen, welches in dem besagten Laderaum
untergebracht werden kann.
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BESCHREIBUNG
DER DARSTELLUNGEN
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Darstellung
1 zeigt schematisch den allgemeinen Entwurf sowie die Hauptelemente
einer typischen Plasmaverarbeitungsvorrichtung für festen/gemischten Abfall
nach dem bisherigen Stand der Technik.
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Darstellung
2 zeigt schematisch die Hauptelemente der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer typischen Plasmaverarbeitungsvorrichtung.
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Darstellung
3 zeigt einen schematischen Ablaufplan, welcher einen Betriebsablauf
für das
System von Darstellung 2 veranschaulicht
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Darstellung
4 zeigt einen schematischen Ablaufplan, welcher einen wahlweisen
Betriebsablauf für
das System von Darstellung 2 veranschaulicht.
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OFFENLEGUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche erklärt, deren Inhalte im Wortlaut
in der Offenlegung der Patentschrift enthalten sind, und welche
nun anhand von Beispielen in Verbindung mit den beigefügten Darstellungen
beschrieben werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System, um die Zufuhr
von Abfall an eine Abfallverarbeitungsanlage zu kontrollieren. Der
Begriff „Abfallverarbeitungsanlage" schließt hierin
jede Vorrichtung ein, welche für
die Behandlung, Verarbeitung, Umwandlung oder Entsorgung jedes Abfallmaterials, einschließlich kommunalen
Abfalls, Haushaltsmülls, Industriemülls, medizinischen
Abfalls, radioaktiven Abfalls und anderer Arten von Abfall geeignet
ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf solche Abfallverarbeitungvorrichtungen,
welche das zuvor erwähnte
System besitzen, sowie auf Methoden, welche solche Systeme und Vorrichtungen
anwenden.
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Die
Begriffe, welche die Position „aufwärts" und „abwärts" angeben, beziehen
sich hierbei auf Richtungen, die sich allgemein fort von und beziehungsweise
entlang der Flussrichtung des Abfalls befinden, wenn nicht anders
angegeben.
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Bezüglich der
Darstellungen zeigt Darstellung 2 eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Plasmaabfallverarbeitungsvorrichtung,
welche mit der Nummer (100) gekennzeichnet ist, umfasst
einen Verarbeitungsraum (10), welcher gewöhnlich die
Form eines zylindrischen oder kegelstumpfförmigen vertikalen Schaftes
besitzt, und kann jede gewünschte
Form haben. Gewöhnlich
führt eine
externe Zuführung
(20) für
festen oder gemischten Abfall gewöhnlich festen Abfall am oberen
Ende des Raumes (10) mittels eines Abfalleinlassgerätes ein,
welches ein Druckausgleichssystem (30) umfasst. Gemischter
Abfall kann auch in den Raum (10) eingeführt werden,
obwohl allgemein gasförmiger
und flüssiger
Abfall aus der Vorrichtung (10) ohne grundsätzliche
Behandlung entfernt wird. Die Zuführung (20) für festen/gemischten
Abfall kann jede geeignete Fördereinrichtung
oder ähnliches
umfassen, und kann außerdem
einen Schredder umfassen, um den Abfall in kleiner Stücke zu spalten.
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Der
Verarbeitungsraum (10) hat gewöhnlich, aber nicht notwendigerweise,
die Form eines zylindrischen Schaftes, wobei sie eine grundsätzlich vertikale
längs gerichtete
Achse (18) besitzt. Der Innenbereich des Verarbeitungsraums
(10), welcher in Verbindung mit der Abfallsäule (35)
steht, wird gewöhnlich
aus geeignetem hitzebeständigem
Material hergestellt und besitzt ein unteres Ende, welches eine Sammelstelle (41)
für flüssige Produkte
umfasst, welche gewöhnlich
die Form eines Tiegels besitzt und mindestens einen Ausgang hat,
welcher mit einem oder mehr Sammelbehältern (60) verbunden
ist. Der Verarbeitungsraum (10) umfasst außerdem an
seinem oberen Ende mindestens eine primäre Gasaustrittsöffnung (50),
um in erster Linie Gase, welche bei der Abfallverarbeitung entstanden
sind, aufzusammeln. Ein Metallmantel umgibt gewöhnlich die Außenseite des Raumes (10).
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Das
Druckausgleichssystem (30) kann ein aufwärts gerichtetes
erstes Ventil (32) sowie ein abwärts gerichtetes zweites Ventil
(34) umfassen, welche einen Laderaum (36) dazwischen
eingrenzen. Während
das erste Ventil (32) sowie das zweite Ventil (34)
in Darstellung 2 in einer vertikal verschobenen Anordnung gezeigt
werden, können
sich die Ventile in jeder anderen geeigneten Anordnung befinden. Zum
Beispiel können
sich die Ventile (32), (34) in einer horizontal
verschobenen Anordnung über
einer horizontalen Leitung befinden, welche eine Winkelstückpassage
oder ähnliches
zum oberen Bereich des Raumes (10) besitzt. Die Ventile
(32), (34) sind vorzugsweise Schieberventile,
welche elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden, um sich
gemäß den Anforderungen
unabhängig
zu öffnen
und zu verschließen.
Eine verschließbare
Teilstreckenanordnung (39) lenkt gewöhnlich festen und/oder gemischten
Abfall von der Zuführung
(20) in den Laderaum (36), wenn das erste Ventil
(32) geöffnet
ist und sich das zweite Ventil (34) in der verschlossenen
Position befindet. Falls erwünscht,
kann das Druckausgleichsystem (30) zusätzliche Ventile umfassen.
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Falls
erwünscht,
kann die Teilstreckenanordnung (39) ein Sprühsystem
(31) für
die Desinfektion umfassen, um periodisch oder ständig diese mit einem Desinfektionsmittel,
falls es erforderlich ist, einzusprühen, insbesondere, wenn medizinischer
Abfall von der Vorrichtung (100) verarbeitet wird.
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Eines
oder eine Vielzahl von primären
Plasmastrahlmitteln (40) am unteren Ende des Verarbeitungsraums
(10) werden funktionssicher mit geeigneten Quellen (45)
für Kraftstrom,
Gas und Wasserkühler
verbunden, wobei die Plasmastrahlmittel (40) getaktet und
nicht getaktet sein können.
Die Strahlmittel (40) werden in dem Raum (10)
mit geeigneten verschlossenen Muffen befestigt, welche die Neueinstellung
sowie die Bedienung der Strahlmittel (40) erleichtern.
Die Strahlmittel (40) bilden heiße Gase, welche abwärts in einen
Winkel innerhalb des Pleuelfusses der Abfallsäule geleitet werden. Die Strahlmittel
(40) werden am Pleuelfuss des Raumes (10) verteilt,
so dass während
des Betriebes die Dampfwolken der Strahlmittel (40) die
Basis der Abfallsäule
so gleichmäßig wie
möglich
bis zu einer Hochtemperatur erhitzen, welche sich gewöhnlich um
1600°C oder mehr
befindet. Die Strahlmittel (40) bilden an ihrem abwärts gelegenen
Ende des Ausgangs heiße
Gasstrahlen oder Plasmadampfwolken, welche eine Durchschnittstemperatur
von etwa 2000°C
bis zu etwa 7000°C
besitzen. Die Hitzeausstrahlung der Strahlmittel (40) steigt
durch die Abfallsäule
auf, was zu einem Anstieg der Temperatur in dem Verarbeitungsraum
(10) führt.
Heiße
Gase, welche sich in den Plasmastrahlmitteln (40) bilden,
unterstützen
das Temperaturniveau in dem Raum (10), welches sowohl ausreicht,
um ständig
den Abfall in Produktgase zu verwandeln, die durch einen Ausgang
(50) herausgeführt
werden, als auch, um ihn in ein flüssiges Material (38)
zu verwandeln, welches geschmolzenes Metall und/oder Schlacke enthalten
kann, und welches periodisch oder ständig am unteren Ende des Raumes
(10) über
einen oder mehr Behälter (60) gesammelt
werden kann.
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Oxydierende
Flüssigkeiten
(70) wie Luft, Sauerstoff oder Dampf können zum unteren Ende des Raumes
(10) geliefert werden, um Kohle, welche in der Verarbeitung
von organischem Abfall entsteht, in nützliche Gase wie zum Beispiel
CO und H2 zu verwandeln.
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Die
Vorrichtung (100) kann außerdem ein Waschsystem (nicht
dargestellt) umfassen, welches funktionssicher mit dem Ausgang (50)
verbunden ist, um Produktgase zu verwerten, sowie um Russpartikel
und/oder andere flüssige
Tropfen (eingeschlossen Teer), so wie auch jede Art von unerwünschten Gasen
(wie HCl, H2S, HF, zum Beispiel) aus dem
entstandenen Gasstrom, welcher den Raum (10) durch den
Ausgang (50) verlässt,
zu entfernen. Russpartikel können
organische und anorganische Komponenten umfassen. Teer kann sich
im Gasstrom befinden, welcher den Ausgang (50) in Gasform
oder in flüssiger
Form verlässt.
Waschsysteme, die in der Lage sind, solche Aufgaben zu erfüllen, sind
in der Technik gut bekannt und erfordern hier keine weitere Ausführung. Das
Waschsystem ist gewöhnlich
funktionssicher stromabwärts
davon mit einer geeigneten Gasverarbeitungsvorrichtung (nicht dargestellt)
verbunden, wie ein Gasturbinenkraftwerk oder einem Werk für zum Beispiel
die ökonomische
Verwendung der gereinigten Produktgase, welche gewöhnlich in diesem
Stadium H2, CO, CH4,
CO2 und N2 umfassen. Das
Waschsystem kann außerdem
einen Behälter (nicht
dargestellt) umfassen, um Russpartikel, Teer und flüssige Materie
zu sammeln, welche aus den Gasprodukten mit dem Waschsystem entfernt
werden. Solche Russpartikel sowie flüssige Materie (Teer eingeschlossen)
erfordern weitere Verarbeitung.
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Falls
erwünscht,
kann die Vorrichtung (100) außerdem einen Nachbrenner (nicht
dargestellt) umfassen, welcher funktionssicher mit dem Ausgang (50)
verbunden wird, um organische Komponenten zu verbrennen, die sich
in den Produktgasen befinden, sowie mit geeigneten Energienutzungssystemen
für Nachbrenner
und auch mit Abgasreinigungssystemen (nicht dargestellt). Solche
Energienutzungssysteme können
einen Boiler und eine Dampfturbinenanordnung umfassen, welche an
einen elektrischen Generator gekoppelt werden. Abgasreinigungssysteme
können
feste Abfallprodukte wie Flugasche mit Reagens und/oder flüssige Lösungen erzeugen,
welche Abfallstoffe umfassen, die eine weitere Verarbeitung erfordern.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung und mit besonderem Bezug auf die Darstellung
2 ist ein Steuerungssystem für
die Abfallaufgabe (200) vorgesehen, um den Abfall in den
Raum (10) zu führen,
wobei es zu einem wirksameren, geschmeidigeren und kontinuierlichen
Betrieb der Plasmavorrichtung für
Abfallverarbeitung (100) kommt. Während solch eine Kontrolle
grundsätzlich
automatisch sein kann, kann sie ebenfalls halbautomatisch oder manuell
sein.
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Entsprechend
der Erfindung erfolgt die Zufuhr von Abfall in den Laderaum (36)
gewöhnlich,
bis das Abfallniveau in dem Laderaum (36) einen vorbestimmten
Punkt stromabwärts
der Füllkapazität erreicht,
um die Möglichkeit
gering zu halten, dass Abfall den Verschluss des ersten Ventils
(32) stört.
Das erste Ventil (32) wird daraufhin geschlossen. In der Verschlussposition
ist jedes der Ventile (32), (34) mit einer Luftdichtung
ausgestattet. Falls erwünscht,
wird daraufhin das zweite Ventil (34) geöffnet, wobei
es ermöglicht
wird, den Abfall von dem Laderaum (36) in den Verarbeitungsraum
(10) zu führen,
wobei relativ wenig oder gar keine Luft mitgezogen wird.
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Somit
umfasst gemäss
der Darstellung 2 in der bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung das Steuerungssystem (200) ein Steuerungsmittel
(500), welches funktionssicher mit dem Zufuhrsystem (20), mit
dem Druckausgleichssystem (30) und mit einem Detektorsystem
für das
Abfallniveau (530) verbunden ist.
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Das
Steuerungsmittel (500) kann von einer Person geregelt werden
und/oder vorzugsweise ein geeignetes Computersystem umfassen, welches funktionssicher
damit sowie mit anderen Komponenten der Vorrichtung (100)
verbunden ist.
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Das
Detektorsystem für
das Abfallniveau (530) umfasst gewöhnlich einen oder mehr geeignete Sensoren
oder Detektoren (33')
an einem oberen Abschnitt oder Niveau (E) des Raumes (10),
um zu erkennen, wenn das Abfallniveau dieses Niveau erreicht beziehungsweise überschreitet.
Vorzugsweise umfasst das Detektorsystem für das Abfallniveau (530)
des Weiteren einen oder mehr geeignete Sensoren oder Detektoren
(33) an einem Niveau (F), welches stromaufwärts im Verhältnis zum
Niveau (E) des Raumes (10) verschoben ist, um zu erkennen,
wenn das Abfallniveau dieses Niveau erreicht beziehungsweise überschreitet.
Das Niveau (F) kann vorzugsweise die höchste Sicherheitsgrenze für die Abfallmenge
in dem Raum (10) darstellen, während das Niveau (E) ein Abfallniveau
innerhalb des Raumes (10) darstellen kann, bei welchem
es wirksam ist, mehr Abfall in den Raum (10) zu liefern.
Somit kann das Volumen in dem Raum (10) zwischen Niveau
(E) und Niveau (F) annähernd
dasselbe wie das Volumen des Abfalls sein, welcher in dem Laderaum
(36) untergebracht wird. Gewöhnlich kann, sobald das Abfallniveau
Niveau (E) erreicht wird, ein geeignetes Signal vom Detektor (33') zum Steuerungsmittel
ausgesandt werden, um darauf hinzuweisen, dass eine neue Abfallladung
in den Raum (10) geführt
werden kann.
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Zusätzlich können die
Detektoren (33) und (33') an den Niveaus (F) und (E) auch
geeignete Daten liefern, um die aktuelle Durchflussmenge des Abfalls
durch den Raum (10) zu bestimmen, indem der Zeitabstand
zwischen der Zeit, wenn sich beispielsweise das Abfallniveau am
Niveau (F) befindet, bis zum Zeitpunkt, wenn es Niveau (E) erreicht,
gemessen wird. Dies liefert Informationen, welche vorteilhaft sein
können,
um die Menge zu bestimmen, bei welcher Abfall zur Zufuhreinrichtung
(20) selbst geliefert werden muss.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist das Steuerungssystem (500)
ebenfalls funktionssicher mit dem Druckausgleichssystem (30)
verbunden, insbesondere mit den Ventilen (32), (34),
um sowohl das Beladen des Laderaums (36) mittels der Zufuhreinrichtung
(20), als auch das Entladen des Abfalls vom Laderaum (36)
zum Verarbeitungsraum (10) zu koordinieren.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird der Verarbeitungsraum (10)
gewöhnlich
mit Abfallmaterial bis zu einem vorbestimmten ersten Niveau mittels
des Druckausgleichssystems (30) gefüllt, gewöhnlich bis etwa zum Niveau
der primären Gasaustrittsöffnung (50)
oder stromabwärts
davon. Das Detektorsystem für
das Abfallniveau (530) ertastet, wenn das Abfallniveau
ausreichend vom vorbestimmten ersten Niveau abfällt (was ein Resultat der Verarbeitung
in dem Raum (10) ist), und sendet ein geeignetes Signal,
um so das Steuerungssystem (500) zu verständigen und
somit zu ermöglichen, dass
ein weiteres Abfallbündel
zum Verarbeitungsraum (10) über den Laderaum (36)
geführt
wird. Das Steuerungssystem (500) schließt dann das zweite Ventil (34)
und öffnet
das erste Ventil (32), um zu ermöglichen, dass der Laderaum
(36) über
das Zufuhrsystem (20) wieder beladen wird, worauf sich
das erste Ventil (32) schliesst und bereit ist für den nächsten Zufuhrzyklus.
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Somit,
entsprechend der Darstellung 3, kann das Steuerungssystem für Abfälle nach
der bevorzugten Ausführung
wie folgt arbeiten.
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Bei
Schritt (I) wird Abfall zum Zufuhrsystem (20) von äußeren Abfallquellen
geliefert. Sobald der Laderaum (36) leer ist, nachdem sein
Inhalt in den Verarbeitungsraum (10) entladen wurde, wird
das erste Ventil (32) geöffnet (Schritt II), der Abfallzuführer füllt eine
vorbestimmte Abfallmenge in den Laderaum (36), entsprechend
der Größe des Laderaums (36)
(Schritt III), worauf das erste Ventil (32) geschlossen
wird (Schritt IV). Der Laderaum (36) ist nun bereit, Abfall
zum Verarbeitungsraum (10) zu liefern.
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Bei
Schritt (V) wird das Abfallniveau bei (E) durch die Detektoren (33') kontrolliert.
Die Kontrolle kann an einer geeigneten Abtastrate, die bedeutend niedriger
ist als die Rate, bei der Abfall in dem Raum verwertet wird, kontinuierlich
oder periodisch sein. Falls sich Abfall am Niveau (E) befindet,
kontrollieren die Detektoren (33') einfach weiter. Sobald die Detektoren
(33') feststellen,
dass der Abfall sich stromabwärts
des Niveaus (E) befindet, d. h. sobald die Detektoren (33') eine Abwesenheit
von Abfall beim Niveau (E) feststellen, wird ein Signal zum Steuerungssystem
(500) gesendet, um das zweite Ventil (34) zu öffnen (Schritt
VII), woraufhin der Abfall vom Laderaum (36) in den Verarbeitungsraum (10)
gefüllt
wird (Schritt VIII). Das zweite Ventil (34) wird daraufhin aufgrund
des angemessenen Signals vom Steuerungssystem (500) geschlossen
(Schritt IX), und es beginnt ein neuer Zufuhrzyklus mit Schritt
(II).
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Die
Rate, bei welcher Abfall in das Zufuhrsystem (20) bei Schritt
(I) gefüllt
wird, kann nützlicherweise
auch wie folgt kontrolliert werden. Entsprechend der Darstellung
4 bei Schritt (A) wird an das Zufuhrsystem (20) Abfall
bei einer Beschickungsrate geliefert, die einem Zeitintervall von Δt0 entspricht; mit anderen Worten, bei einer
Beschickungsrate, welche gleichwertig ist mit: –
(Abfallmenge, welche
in dem Laderaum (36) untergebracht werden kann))/(Zeit Δt0).
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Bei
Schritt (B) wird das Abfallniveau (F) von den Detektoren (33)
kontrolliert. Die Kontrolle kann gewöhnlich an einer geeigneten
Abtastrate, die bedeutend niedriger ist als die Rate, bei welcher
Abfall in dem Raum (10) verwertet wird, kontinuierlich
oder periodisch sein. Falls sich Abfall am Niveau (F) befindet,
kontrollieren die Detektoren (33) einfach weiter. Sobald
die Detektoren (33) feststellen, dass der Abfall sich stromabwärts des
Niveaus (F) befindet, d. h. sobald die Detektoren (33)
eine Abwesenheit von Abfall beim Niveau (F) feststellen, wird eine
Datenzeit tF vom Steuerungssystem (500)
aufgezeichnet (Schritt D)). Gleichzeitig oder aufeinander im Schritt
(E) wird bei Schritt (E) das Abfallniveau von den Detektoren (33') kontrolliert.
Die Kontrolle kann gewöhnlich
an einer geeigneten Abtastrate, die bedeutend niedriger ist als
die Rate, bei der Abfall in dem Raum (10) verwertet wird,
kontinuierlich oder periodisch sein. Falls sich Abfall am Niveau
(E) befindet, kontrollieren die Detektoren (33') einfach weiter.
Sobald die Detektoren (33')
feststellen, dass der Abfall sich stromabwärts des Niveaus (E) befindet,
d. h. sobald die Detektoren (33') eine Abwesenheit von Abfall beim
Niveau (E) feststellen, wird eine Datenzeit tE vom
Steuerungssystem (500) aufgezeichnet (Schritt G)). Das Steuerungssystem
(500) berechnet dann bei Schritt (H) den Zeitintervall Δt1 = tE – tF. Falls die Rate, bei welcher Abfall in
dem Raum (10) verwertet wird, d. h. Δt1 größer ist
als die Rate, bei welcher Abfall zum Zufuhrsystem (20)
geliefert wird, d. h. Δt0, kann die letzte Rate dann verstärkt werden
(Schritte (J), (K)). Andererseits kann, falls die Rate, bei welcher
Abfall in dem Raum (10) verwertet wird, d. h. Δt1 geringer ist als die Rate, bei welcher Abfall
zum Zufuhrsystem (20) geliefert wird, d. h. Δt0,
kann dann die letzte Rate reduziert werden (Schritte (L), (M)).
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Während das
Steuerungssystem für
Abfallzufuhr nach der vorliegenden Erfindung ein wesentlicher Bestandteil
für einen
Plasma-Konverter für
gemischte Abfälle
ist, wird deutlich, dass das System der vorliegenden Erfindung leicht
in jeden von einer großen
Anzahl von Plasma-Konvertern für
Abfälle nach
dem Stand der Technik nachrüstbar
ist.