DE69512280T2 - Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung von krankenhausabfällen und dergleichen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ökologischen Wärmebehandlung von Krankenhausabfällen und anderen Brennstoffe enthaltenden Abfällen.
• Die Beseitigung soll eine vollständige Verbrennung der Brennstoffe bei hoher Temperatur gewährleisten, wobei die nichtbrennbaren Rückstände und die Rauchgase frei von Keimen, gefährlichen Verbindungen und Gerüchen sein sollen. Derzeit wird ein größerer Teil der Krankenhausabfälle mit dem Hausmüll in Müllverbrennungsanlagen zu Asche verbrannt. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, daß es eine große Gefahr für die Kontamination während des Transports von gefährlichen, kontaminierten Abfällen in sich birgt, oder aber hohe Kosten für die Desinfektion vor deren Transport mit sich bringt.
• Die Verbrennung solcher Abfälle direkt an ihrem Sammelort (in den Kliniken, Krankenhäusern usw.) könnte die Kosten und das beim Transport vorliegende Risiko zur Kontamination wesentlich verringern. Trotzdem sind die kleinen Anlagen (Öfen) zur Verbrennung der Abfälle gewöhnlich verbesserungsfähig und genügen, was die Sauberkeit der Rauchgase, die Zuverlässigkeit und Bequemlichkeit der Verwendung angeht, den Anforderungen nicht. Sie verschmutzen, insbesondere während des Anzündens und dem Auslöschen, und wenn der Ofen wieder mit Abfällen beschickt wird, wegen einer durch die Entzündung und die Verbrennung der Abfälle verursachten beträchtlichen Gasbildung die Umwelt. Der Betrieb solcher Verbrennungsöfen kann durch Veränderungen in der Zusammensetzung und den Eigenschaften der Abfälle (Feuchtigkeit, Gehalt an Verbrennungsrückständen usw.) unterbrochen werden, was zu einer Zunahme der Schadstoffemission führt.
• Die FR-A-2 649 782 beschreibt ein Verfahren zum Verbrennen von festen Krankenhaus-, Haushalts- und Industrieabfällen, das die Umweltverschmutzung ausschließen soll, und in dem die Schritte Anzünden, Pyrolyse und Abkühlen in der Folge durch eine kontinuierliche Steuerung gewährleistet werden. Die Überladung, die mit dem Einbringen einer neuen Ladung von Abfällen in den Ofen einhergeht, wird verhindert indem die Luftzufuhr und die Tätigkeit der Brenner als Funktion des Druckes und der Temperaturen im Ofen und in einer Nachverbrennungskammer gesteuert werden. Die grundsätzlichen Nachteile dieses Verfahrens liegen darin, daß es viel Energie verbraucht und eine komplexe Anlage, sowie zum Aufrechterhalten der Pyrolyse und der Verbrennung, einen brennbaren Zusatz (brennbares Gas) erfordert.
• Die EP-A-0 251 269 beschreibt ein Verfahren und einen Reaktor um die Vergasung von festen Brennstoffen und die anschließende Verbrennung der gasförmigen Produkte zu gewährleisten, wobei zur Vergasung der festen Brennstoffe, wie Holz, Kohle, Briketts, Hausmüll usw., ein Gasgenerator eingesetzt wird, der von einem Brenner zur Verbrennung der gasförmigen Produkte direkt nach deren Vergasung im Ofen gefolgt wird. Um den thermischen Wirkungsgrad der Verbrennung der vorgenannten Brennstoffe zu verbessern, werden die in die Vergasungszone eingebrachte primäre Luft und die in den Brenner geleitete sekundäre Luft durch die bei der Vergasung freigesetzte Wärme wieder erhitzt. Die Erhitzung der Luft erfolgt, indem man die primäre Luft und die sekundäre Luft durch in einer mehrteiligen Wand der Vergasungskammer vorgesehene Durchtrittswege treten läßt.
• Dieses Prinzip schließt die Überladung wenn Brennstoffe wie Kohle oder Briketts verwendet werden aus, denn neue Brennstoffmengen werden in dem Maße in die Vergasungszone eingebracht, wie die vorherigen Mengen verbraucht werden. Trotzdem, wenn das zu behandelnde Material aus Abfällen besteht, wird die Vergasungszone nicht gleichmäßig beschickt, denn die in die Vergasungskammer eingebrachten Abfälle können aufgrund ihrer geringen Dichte an den Wänden der Kammer anhaften. Ein anderer möglicher Grund für eine Überladung des Brenners kann darin liegen, daß der in der Vergasungszone freigesetzte Teer Gefahr läuft auf den kälteren Abfällen zu kondensieren und auf diesen auszufallen und somit die Abfälle zu verklumpen. Die Kondensation des Teers hat ebenso zu Folge, daß die Mürbheit der Abfälle und ihre Gasdurchlässigkeit vermindert wird.
• Das Verfahren gemäß der EP-A-0 251 269 weist außerdem den Nachteil auf, daß die von der Vergasungszone stammende Wärme übertragen wird, denn dies kann zur Löschung der Verbrennung eines Brennstoffes mit geringem Brennwert, wobei dieser zum Beispiel feucht ist, führen. Damit gehen Einschränkungen hinsichtlich der Zusammensetzung des Brennstoffes einher.
• Die EP-A-0 188 073 beschreibt einen Brennofen für feste Brennstoffe, in den ein Vergasungsmittel in Form von zwei voneinander getrennten Strömen an zwei unterschiedlichen Stellen der Verbrennungszone eingebracht wird.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine ökologische Behandlung mit Wärme und insbesondere im Hinblick auf eine Verbrennung von Krankenhausabfällen und anderen festen Abfällen, die Brennstoffe enthalten, eine Vergasung anzugeben, die unabhängig von der Erfahrung des Bedienpersonals einen zuverlässigen Betrieb für eine große Auswahl an Brennstoffen und Brennwerten gewährleistet und bei der die Luftfeuchtigkeit der Abfälle gemessen wird, wobei dieses Verfahren insbesondere die Verklumpung der Abfälle in der Vergasungskammer stromaufwärts der Vergasungszone in erheblichem Umfang vermeiden soll.
• Die Erfindung betrifft, übereinstimmend mit der EP-A-0 188 073, ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Brennstoffen enthaltenden festen Abfällen, wie beispielsweise Krankenhausabfällen, mit folgenden Verfahrensschritten:
• - die Abfälle werden in eine Vergasungskammer eingebracht;
• - in der Vergasungskammer wird eine Vergasungszone dadurch ausgebildet, daß ein sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in die Vergasungszone derart eingeführt wird, daß die Abfälle in der Vergasungskammer nach und nach in die Vergasungszone wandern, um dort nach und nach vergast zu werden;
• - die gasförmigen Produkte der Vergasung aus der Vergasungszone werden abgezogen,
• wobei das Vergasungsmittel in die Vergasungskammer verteilt eingeleitet wird, indem es wenigstens einen ersten und einen zweiten Teil bildet.
• Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Vergasungsmittels in eine Trockenzone der Vergasungskammer eingeleitet wird, damit dieser erste Teil die Abfälle durchläuft, indem er sich gemeinsam mit der Wanderung der Abfälle in der Kammer zur Vergasungszone bewegt, und daß der zweite Teil des Vergasungsmittels nur durch die Vergasungszone geleitet wird.
• Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eine zur Aufnahme der Brennstoffe enthaltenden festen Abfälle, wie beispielsweise Krankenhausabfälle, geeigneten Vergasungskammer, mit Zuführungsmitteln zum Einführen eines Vergasungsmittels in die Vergasungskammer und Abführungsmitteln zum Abziehen von gasförmigen Produkten der Vergasung aus der Vergasungskammer, wobei die Zuführungsmittel in die Vergasungskammer relativ zu den Abführungsmitteln für die gasförmigen Produkte derart angeordnet sind, daß ein Fluß des Vergasungsmittels in wenigstens einen ersten und einen zweiten Teil unterteilt wird, die in die Vergasungskammer an voneinander bezüglich der Wanderrichtung der Abfälle in die Vergasungszone beabstandeten Punkten eintreten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des ersten Teils des Vergasungsmittels so positioniert ist, daß der erste Teil des Vergasungsmittels durch die Abfälle in einer Trockenzone hindurchtritt, bevor er in die Vergasungszone in der Vergasungskammer eintritt und daß der zweite Teil des Vergasungsmittels nur durch die Vergasungszone wandert.
• Durch die Erfindung wird die Vergasungskammer in eine Trockenzone und eine Vergasungzone unterteilt. Ein Vergasungsmittel, wie Luft, wird in die Vergasungskammer verteilt eingeleitet, so daß ein erster Teil in die Vergasungskammer deutlich stromaufwärts der Vergasungszone eintritt und dort eine Trockenzone ausbildet. Der erste Teil des Vergasungsmittels strömt gemeinsam mit der Wanderung der Abfälle entlang der Kammer nach und nach durch die Trocken- und Vergasungszone. Ein zweiter Teil des Vergasungsmittels durchläuft nur die Vergasungszone, in der sich die festen nichtbrennbaren Produkte, wie Asche, Schlacken usw. ablagern. Die Abfälle durchlaufen die Kammer und versorgen die Vergasungszone in dem Maße, wie sie durch das Verfahren verbraucht werden. Die gasförmigen Produkte werden vorzugsweise durch Öffnungen in einer die Vergasungs- und Nachverbrennungskammer trennenden Wand einer Nachverbrennungskammer zugeleitet. In der Nachverbrennungskammer werden sie in Gegenwart eines Überschusses an sekundärer Luft vollständig oxidiert. Die Rauchgase werden aus der Nachverbrennungskammer abgezogen. Das Strömen des Vergasungsmittels durch die Trockenzone in Übereinstimmung mit der Wanderung der Abfälle durch die Kammer unterstützt diese Wanderung, zieht den Wasserdampf und andere in der Trockenzone freigesetzte flüchtige Verbindungen in Richtung auf die Vergasungszone, und verhindert, daß der durch die Vergasung entstandene Teer in die Trockenzone zurückdrängt und sich dort niederschlägt. Eine solche Kondensation könnte die Verklumpung der Abfälle während deren Behandlung mit sich bringen und ihrer Porosität und Mürbheit schaden. Dies könnte die Beförderung der Abfälle und sogar des Vergasungsmittels in der Vergasungszone beeinträchtigen.
• Bei dem Verfahren kann Luft als Vergasungsmittel verwendet werden. Trotzdem, wenn trockene Abfälle mit hohem Brennwert behandelt werden, kann man gleichermaßen Dampf in das Vergasungsmittel eindüsen, um so die Temperatur in der Vergasungszone zu vermindern.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wirksam bei der Durchführung in Brennöfen mit geringem Umfang und hat eine große Verläßlichkeit bei der thermischen Behandlung von Abfällen direkt am Ort ihrer Entstehung, zum Beispiel in einem Krankenhaus.
• Um die Gefahr der Kontamination durch Keime oder in den Abfällen vorliegenden gefährlichen chemischen Erzeugnissen zu vermindern, können die Abfälle direkt in Wegwertbehälter gegeben werden (unter der Bedingung, daß diese entflammbar sind, zum Beispiel gewöhnliche Taschen aus Polyethylen), wobei diese Taschen selber gleichzeitig mit den Abfällen verbrannt werden.
• Die Wanderung der Abfälle zur Vergasungszone kann durch entsprechend durch Gestalt und Umfang der Vergasungskammer begünstigt werden, zum Beispiel indem sich diese nach unten trichterförmig erweitert. Gleichermaßen kann die Bewegung durch eine Art Schaufel angetrieben werden.
• Das Volumen der Nachverbrennungskammer ist so gewählt, daß im Betrieb bei der Nennkapazität des Brennofens, der Rückhalt der Rauchgase in der Kammer die standardmäßig verlangte Zeitspanne übersteigt und die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration die vorgeschriebenen Standardwerte übersteigen. Diese Zeitspanne und Standardwerte sind so bestimmt, daß sie die Beseitigung der organischen Verschmutzungen gewährleisten.
• Das Verfahren kann durch einen in der Vergasungszone und/oder im Strom des Vergasungsmittels erfolgenden, über eine zusätzliche Wärmequelle, zum Beispiel eine elektrische Heizung, auf die Abfälle abgegebenen thermischen Impuls eingeleitet werden, wobei deren Betrieb unterbrochen wird, wenn die Vergasung stabil läuft. Die Vergasung und die Verbrennung werden gesteuert, indem der Verbrauch an Vergasungsmittel und sekundärer Luft reguliert werden, und indem das Vergasungsmittel und die sekundäre Luft zwischen den entsprechenden Zuführungsöffnungen als Funktion der Temperaturen in der Vergasungszone und in der Nachverbrennungskammer umverteilt wird. Die Temperaturen werden in dem Bereich gehalten, dessen untere Grenze durch die Notwendigkeit definiert ist, daß die Freisetzung von organischen Verbindungen, insbesondere von Dioxinen, in einer gefährlichen Konzentration verhindert wird. Die obere Grenze kann durch die thermische Beständigkeit des den Brennofen bildenden Materials definiert werden. Wenn die Temperatur im Vergasungsbereich dazu tendiert die vorgeschriebene obere Grenze zu übersteigen, wird der Durchfluß zur Versorgung mit Vergasungsmittel vermindert. Wenn die Temperatur in der Nachverbrennungskammer die obere Grenze übersteigt, wird der Durchfluß zur Versorgung mit sekundärer Luft erhöht. Wenn die Abfälle einen geringen Brennwert haben, kann sogar nach der Einleitung der Vergasung der Betrieb der zusätzlichen Wärmequelle mit ihrer Leistungsregulation aufrechterhalten werden, um so die Temperatur oberhalb der unteren Grenze zu halten.
• Die oben beschriebenen Steuerungen können automatisch erfolgen. Zu diesem Zweck kann der Brennofen mit einer Steuervorrichtung versehen sein, die mit Meßfühlern zur Temperaturmessung in der Vergasungs- und Nachverbrennungskammer, und Mittel zur Steuerung der entsprechenden Versorgungsdurchflüsse und der Verteilung des Vergasungsmittels und der sekundären Luft auf die verschiedenen Zuführungsmittel zu den Kammern des Brennofens als Funktion dieser Temperaturen umfaßt. Gleichwohl kann sich für besondere Abfälle, von denen man weiß, daß sie innerhalb bestimmter Grenzen in ihrer Zusammensetzung und den Eigenschaften bleiben, eine solche Steuerung aus einer Anlagenregelung durch einfaches Anbringen von entsprechenden Gasleitungen mit korrelierten Querschnitten ergeben.
• Um die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens auf verschiedene Abfälle auszuweiten, kann die die Nachverbrennungskammer versorgende sekundäre Luft mittels der durch die in der Nachverbrennungskammer entstandenen Rauchgase wiedergewonnene Wärme vorgeheizt werden. Die Wiedergewinnung der Wärme kann mittels eines Wärmetauschers erfolgen, der entweder direkt in der Nachverbrennungskammer oder stromabwärts dieser in der Strombahn der Rauchgase angebracht ist. Eine solche Vorheizung der sekundären Luft erlaubt es Abfälle zu verbrennen, die Gase mit einem geringen Brennwert bei der Vergasung freisetzen.
• Die Behandlung der Abfälle, die gefährliche Zusätze, wie zum Beispiel Chlor und Schwefel, enthalten, kann außerdem von einem Schritt zur Aufbereitung der Rauchgase der Nachverbrennungskammer und/oder der aus der Vergasungskammer abgezogenen Pyrolysegase gefolgt werden, um daraus die Schadgase mittels bekannter Techniken zu extrahieren, indem man zum Beispiel die gasförmigen Produkte durch eine oder mehrere Kalklagen oder andere Materialien, die diese Verschmutzungen absorbieren oder neutralisieren, strömen läßt. Bei dem Aufbereitungsschritt der Pyrolysegase lässt man diese zum Beispiel durch eine Leitung strömen, welche die genannten Materialien enthält und welche die Vergasungskammer mit der Nachverbrennungskammer verbindet.
• Um die Gefahr für die Luftverschmutzung durch Partikel zu vermindern, kann die Nachverbrennungskammer in getrennte Volumina unterteilt sein, die der Reihe nach so verbunden sind, daß die Rauchgase diese nach und nach durchströmen. Eines dieser Volumina ist vorzugsweise als Zyklon ausgelegt, wobei die in dieses Volumen führende Leitung so ausgelegt ist, daß sie dort eine kreisförmige Strömung des Gases gewährleistet. Ein solcher Zyklon reinigt das Gas von Staubpartikeln.
• Vor dem Löschen des Brennofens, wenn seine Vergasungskammer mit Ausnahme des Teils diese Kammer, wo sich die Vergasungszone befindet, im wesentlichen leer von Abfällen ist, wird die Zufuhr mit Vergasungsmittel so verteilt, daß die Innenflächen der Vergasungskammer zum Zwecke der Desinfektion thermisch behandelt werden. Hierfür ist die Vergasungskammer mit einem Eingang für das heiße Vergasungsmittel ausgestattet. Die Aufheizung eines solchen Vergasungsmittels kann in dem gleichen Wärmetauscher erfolgen, wie jener der die sekundäre Luft vorheizt.
• Um einen gleichmäßigen Zug zu gewährleisten, kann der Brennofen zudem mit einem Kamin für die in der Brennkammer freigesetzten Rauchgase und einer Vorrichtung zur Unterstützung des Zuges, zum Beispiel ein Saugventilator oder ein Ejektor, versehen sein. Es wird so ein leichter negativer Druck in der Vergasungs- und Nachverbrennungskammer aufrechterhalten, was das Auslecken von Gas vermeidet.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von nichtbegrenzenden Beispielen klar.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
• - die Fig. 1 zeigt im Aufriß ein Schema für einen erfindungsgemäßen Brennofen; und
• - die Fig. 2 zeigt ein zur Fig. 1 analoges Schema, jedoch mit einem leicht verringerten Maßstab, und bezogen auf eine Variante mit einem Detail II in Draufsicht. Der Brennofen der Fig. 1 umfaßt eine vertikal verlängerte Vergasungskammer 1 mit einer oberen Öffnung, die normalerweise durch einen Deckel 21 verschlossen ist. Wenn der Deckel offen ist, können in die Vergasungskammer 1 Abfälle 22, wie Krankenhausabfälle in Wegwerfbehältern aus Plastik, eingebracht werden.
• Der Boden der Vergasungskammer wird durch einen Rost 8 definiert, durch den die Vergasungskammer 1 in Fluidverbindung mit einer Nachverbrennungskammer 7 steht, die ihrerseits mit der Außenwelt über einen Kamin 23 für die Rauchgase in Fluidverbindung steht.
• Die Vergasungskammer ist mit zwei Zuführungsöffnungen 4, 5 für ein Vergasungsmittel, nämlich zum Beispiel Luft, ausgestattet. Eine erste Öffnung 4 ist vom Rost 8 relativ weit entfernt, während eine zweite Öffnung 5 näher am Rost 8 gelegen ist. Der Fluß des Vergasungsmittels in die Vergasungskammer wird so in einen ersten Teil 24, der von der Zuführungsöffnung 4 zu dem Rost 8 strömt, und einen zweiten Teil 25, der von der Zuführungsöffnung 5 zu dem Rost 8 strömt, unterteilt.
• Eine elektrische Heizung 11 ist in der Nachverbrennungskammer 7 direkt unterhalb des Rostes 8 angebracht.
• Nunmehr wird das Vergasungsverfahren erklärt. Wenn die Abfälle 22 in die Vergasungskammer 1 eingebracht wurden, wird die Heizung 11 in Betrieb genommen, um die Erhitzung des unteren Teils der Abfälle 22 einzuleiten, und ein Vergasungsmittel wird durch Zuführungsöffnungen 4 und 5 eingebracht. Dies leitet die Vergasung des unteren Teils der Abfälle ein, in deren Folge die Heizung 11 außer Betrieb genommen werden kann. In dem Maße, wie die unteren Teile der Abfälle nach und nach vergast werden, wandern die anderen Teile durch die Schwerkraft nach und nach zu dem Rost 8 hin. Es bildet sich so eine im wesentlichen stabile Vergasungszone 3 in der Vergasungskammer nahe dem Rost 8 aus, wobei die zweite Zuführungsöffnung 5 für das Vergasungsmittel so angeordnet wird, daß der zweite Teil 25 des Vergasungsmittels nur durch die Vergasungszone 3 strömt. Im Gegensatz hierzu ist die Zuführung 4 so angeordnet, daß der erste Teil 24 des Vergasungsmittels deutlich oberhalb der Vergasungzone 3 in die Vergasungskammer eindringt, was eine Trockenzone 2 ausbildet, in der die aus den Abfällen freigesetzten flüchtigen Bestandteile, die Wasser enthalten, durch den ersten Fluß des Vergasungsmittels gefangen und mit ihm in die Vergasungszone 3 mitgenommen werden.
• Die in der Vergasungszone 3 freigesetzten gasförmigen Produkte der Vergasung 6 strömen durch den Rost 8 in die Nachverbrennungskammer 7. Eine Zuführungsöffnung 9 ist in der Nachverbrennungskammer 7 nahe des Rostes 8 vorgesehen, um in die Nachverbrennungskammer 7 ein sekundäres oxydierendes Gas, wie Luft, einzudüsen, und um so die gasförmigen Produkte der Vergasung in der Nachverbrennungskammer zu verbrennen. Wenn eine Verbrennungssitzung beginnt, dient die Heizung 11 nicht nur dazu die Vergasung einzuleiten, sondern gleichermaßen auch dazu, die Verbrennung der gasförmigen Produkte der Vergasung 6 einzuleiten. Die sekundäre Luft wird in überstöchiometrischen Mengen eingebracht, so daß die Rauchgase 10 in der Nachverbrennungskammer 7 überschüssigen Sauerstoff in einem Anteil enthalten, der den Standardvorgaben zur Dekontamination der Gase entspricht. Für eine bessere Verbrennung der gasförmigen Produkte der Vergasung wird die sekundäre Luft bevor sie durch die Zuführungsöffnung 9 in die Nachverbrennungskammer 7 eingeleitet wird, über einen Wärmetauscher 15, der in der Nachverbrennungskammer 7 nahe deren Ausgang angebracht ist, erwärmt. In dem Wärmetauscher 15 wird durch die sekundäre Luft die Wärme der Rauchgase aus der Nachverbrennungskammer 7 zurückgewonnen.
• Die Vergasungskammer 1 ist außerdem mit einer zusätzlichen Zuführungsöffnung 16 zum Einleiten von heißem Vergasungsmittel 17 an einer von dem Rost 8 entfernten Stelle nahe des Deckels 21 ausgestattet.
• Die Öffnung 16 wird mit einem Vergasungsmittel in Form von heißer Luft beschickt, welche am Ausgang des Wärmetauschers 15 als die die Zuführungsöffnung 9 versorgende sekundäre Luft verfügbar ist.
• Alle Gaszuführungsöffnungen 4, 5, 9, 16 sind mit Mitteln zur Durchflußregelung 14 ausgestattet, die mit einer automatischen Steuervorrichtung 12 verbunden sind, welche gleichermaßen den Betrieb der Heizung 11 steuert und mit Temperaturmeßfühlern 13 verbunden ist, von denen sich einer in der Vergasungskammer 1 und der andere in der Nachverbrennungskammer 7 befindet.
• Wenn die Vergasungskammer nahezu leer ist, weil eine Füllung mit Abfällen fast vollständig vergast worden ist, wird das Mittel zur Durchflußregelung 14 der zusätzlichen Zuführungsöffnung 16 so gesteuert, daß heißes Vergasungsmittel durch die Öffnung 16 eingeleitet wird, um so durch die Hitze die Innenflächen der Vergasungskammer zu desinfizieren. Aber da die Vergasungskammer noch nicht ganz leer ist, werden weiterhin gasförmige Produkte von der Vergasungszone freigesetzt und in der Nachverbrennungskammer verbrannt, so daß der Wärmetauscher 15 weiterhin imstande ist heißes Vergasungsmittel für die Öffnung 16 herzustellen.
• Eine Vorrichtung zur Unterstützung des Abzugs 18 in der Form eines Ejektors ist am Ausgang der Nachverbrennungskammer 7 angebracht, um so auf bestimmte Weise einen Unterdruck in den gesamten Brennofen zu erzeugen, was das Risiko des Ausleckens von aus dem Brennofen stammenden Schadgasen vermeidet.
• Ein Filter 37, der zum Beispiel aus einer oder mehreren Lagen aus Kalkpartikeln gebildet ist, wird gleichermaßen am Ausgang der Nachverbrennungskammer 7 angebracht.
• In dem Beispiel der Fig. 2, das nur wegen der Unterschiede zur Fig. 1 beschrieben ist, ist die Nachverbrennungskammer 7 in zwei Volumina 41, 42 unterteilt, welche die Rauchgase 10 nach und nach durchströmen, bevor sie die Kammer 7 verlassen. Das stromabwärts gelegene Volumen 42 ist als Zyklon mit vertikaler Achse ausgeführt, so daß die Rauchgase entstaubt werden. Die Gasleitung 43, durch die das stromaufwärts nahe dem Rost 8 gelegene Volumen 41 in Verbindung mit dem stromabwärts gelegenen Volumen 42 steht, weist eine Ausgangsöffnung auf, die in die Umfangsrichtung des Volumens 42 weist, um die Zyklonwirkung zu erzeugen. Die Leitung 43 mündet in die Spitze des Volumens 42. Eine Ausgangsleitung 44, die ermöglicht, daß die Rauchgase aus dem Volumen 42 austreten können, weist eine der Basis des Volumens 42 benachbarte Öffnung auf und verläuft durch das Volumen 42 axial nach oben. Somit dient die Außenseite der Leitung 44 für die Rauchgase 10 in dem Volumen 42 als Rotationsführung um die Leitung 44 herum. Der Wärmetauscher 15 ist stromabwärts des Volumens 42, zwischen diesem und dem Ejektor 18 angeordnet. Ein Filter wie 37 (Fig. 1) ist in der Fig. 2 nicht dargestellt, kann jedoch gleichermaßen vorgesehen sein.
• Ein Abfallmuster, das die Krankenhausabfälle nachbildet (nach der Analyse der Abfälle des Krankenhauses CHERNOGOLOVKA in der Region Moskau, Russland) bestehend aus:
• - Textilien 24 (Gewichts-)%
• - Papier 28%
• - Karton 12%
• - Polyethylen 9%
• - Gummi 2%
• - Aluminiumplättchen 2%
• - Glas 7% und
• - Wasser 16%
• ist in die Vergasungskammer eines Laborbrennofens in der Form eines vertikalen Zylinders, der durch einen metallischen Rost in eine obere Vergasungskammer und eine untere Nachverbrennungskammer unterteilt ist, eingebracht worden. Der Wärmetauscher für die sekundäre Luft ist in dem unteren Teil der Nachverbrennungskammer angeordnet worden. Eine elektrische Heizung ist in dem oberen Teil der Nachverbrennungskammer unter dem Rost angeordnet worden, um die Vergasung in der Vergasungskammer einzuleiten und die darin freigesetzten gasförmigen Produkte zu entzünden. Gleichermaßen war dort eine Zuführungsöffnung zum Einleiten von sekundärer Luft angeordnet.
• In dem unteren Teil der Vergasungskammer gab es oberhalb des Rostes eine Zuführungsöffnung um ein Vergasungsmittel (primäre Luft) in die Vergasungszone einzuleiten, und es lag im oberen Teil der gleichen Kammer eine zweite Zuführungsöffnung vor, um primäre Luft für eine verstärkte Trocknung der Abfälle in die Vergasungskammer einzuleiten.
• Die Masse und die Dichte der eingebrachten Mischung betrugen 1,65 kg bzw. 190 kg/m³. Nachdem über die Anfahrheizung der thermische Impuls aufgebracht wurde, wurde primäre Luft in die Vergasungskammer und sekundäre Luft in die Nachverbrennungskammer eingeleitet. Mit Durchsätzen von 1,5 L/s zur Versorgung mit primärer Luft und 0,75 L/s zur Versorgung mit sekundärer Luft betrug die Behandlungszeit 30 min. Die Temperaturen in der Vergasungszone und in der Nachverbrennungskammer lagen bei ungefähr 700 bis 800ºC bzw. 900 bis 1000ºC; die Temperatur der Rauchgase am Ausgang der Nachverbrennungskammer (hinter dem Wärmetauscher) lag unterhalb von 170ºC. Das aus der Nachverbrennungskammer abgegebene Material enthielt keinerlei sichtbaren Staub und war geruchslos. Das Gewicht der nichtbrennbaren Rückstände, die sich aus geschmolzenem Glas, Aluminiumplättchen und Asche zusammensetzten, betrug 0,21 kg.
• Das gemittelte Verhältnis des Verbrauchs von Luft durch die beiden Zuführungsöffnungen für primäre Luft in der Vegasungskammer betrug 2 : 1, wobei der größte Verbrauch an Vergasungsmittel während des größeren Teils des Verfahrens dem Verbrauch durch die Zuführungsöffnungen in der Vergasungszone entsprach. Jedoch ist in der Endphase des Verfahrens dieses Verhältnis umgekehrt worden, um die Desinfektion der Kammer zu gewährleisten. So bestanden die Zuführungsöffnungen 4 und 16 der Fig. 1 bei diesem Laborbrennofen in Wirklichkeit aus einer einzigen und gleichen Öffnung.

Claims (22)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Brennstoffen enthaltenden festen Abfällen, wie beispielsweise Krankenhausabfällen, mit folgenden Verfahrensschritten:

- die Abfälle (22) werden in eine Vergasungskammer (1) eingebracht;

- in der Vergasungskammer wird eine Vergasungszone dadurch ausgebildet, daß ein sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in die Vergasungszone derart eingeführt wird, daß die Abfälle in der Vergasungskammer nach und nach in die Vergasungszone wandern, um dort nach und nach vergast zu werden;

- die gasförmigen Produkte der Vergasung (6) aus der Vergasungszone (3) werden abgezogen,

wobei das Vergasungsmittel in die Vergasungskammer verteilt eingeleitet wird, indem es wenigstens einen ersten Teil und einen zweiten Teil bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Vergasungsmittels (24) in eine Trockenzone (2) der Vergasungskammer (1) eingeleitet wird, damit dieser erste Teil die Abfälle (22) durchläuft, indem er sich gemeinsam mit der Wanderung der Abfälle in der Kammer (1) zur Vergasungszone (3) bewegt, und daß der zweite Teil (25) des Vergasungsmittels nur durch die Vergasungszone geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf in das in die Vergasungszone (3) geschickte Vergasungsmittel eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Reinigungsschritt für die gasförmigen Produkte der Vergasung.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle (22) direkt in Wegwerfbehältern in die Vergasungszone (1) eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beendigung eines Vergasungsvorganges, wenn die Vergasungskammer im wesentlichen frei von Abfällen mit Ausnahmen des Teils der Kammer, wo sich die Vergasungszone (3) befindet, leer ist, ein warmes Vergasungsmittel (17) in die Vergasungskammer derart eingedüst wird, daß die inneren Oberflächen der Vergasungskammer thermisch zum Zwecke ihrer Desinfektion behandelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das warme Vergasungsmittel vor dem Eindüsen durch die aufgrund der Verbrennung der gasförmigen Produkte der Vergasung produzierten Wärme erhitzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Produkte der Vergasung (6), die aus der Vergasungszone abgezogen worden sind, in eine Nachverbrennungskammer (7) geleitet werden, in die ein sekundäres oxidierendes Gas eingedüst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre oxidierende Gas in überstöchiometrischen Mengen eingedüst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre oxidierende Gas (9) mit Wärme vorgeheizt wird, die aus in der Nachverbrennungskammer (7) gebildeten Verbrennungsgasen (10) zurückgewonnen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase durch Extraktion von Schadgasen gereinigt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsschritt eine Stufe enthält, in der die gasförmigen Produkte durch wenigstens eine Materialschicht geleitet werden, die die Schadgase absorbiert oder neutralisiert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Nachverbrennungskammer (7) dadurch geregelt wird, daß der Durchfluß des sekundären oxidierenden Gases erhöht wird, wenn die Temperatur zu hoch ansteigt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Vergasungszone dadurch geregelt wird, daß der Durchfluß des Vergasungsmittels verringert wird, wenn die Temperatur zu hoch ansteigt.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einer zur Aufnahme der Brennstoffe enthaltenden festen Abfälle (22), wie beispielsweise Krankenhausabfälle, geeigneten Vergasungskammer (1), mit Zuführungsmitteln (4, 5) zum Einführen eines Vergasungsmittels in die Vergasungskammer und Abführungsmitteln (8) zum Abziehen von gasförmigen Produkten der Vergasung (6) aus der Vergasungskammer, wobei die Zuführungsmittel (4, 5) in die Vergasungskammer relativ zu den Abführungsmitteln (8) für die gasförmigen Produkte derart angeordnet sind, daß ein Fluß des Vergasungsmittels in wenigstens einen ersten und einen zweiten Teil unterteilt wird, die in die Vergasungs kammer an voneinander bezüglich der Wanderrichtung der Abfälle in die Vergasungszone beabstandeten Punkten eintreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des ersten Teils des Vergasungsmittels so positioniert ist, daß der erste Teil des Vergasungsmittels durch die Abfälle in einer Trockenzone (2) hindurchtritt, bevor er in die Vergasungszone in der Vergasungskammer eintritt und daß der zweite Teil des Vergasungsmittels nur durch die Vergasungszone wandert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungsmittel (8) der Vergasungskammer eine Fluidverbindung zwischen der Vergasungskammer (1) und einer mit einer Zuführungsöffnung (9) über ein sekundäres oxidierendes Gas versehene Nachverbrennungskammer (7) und einem Ausgang für die aus der Verbrennung der gasförmigen Produkte der Vergasung resultierenden gasförmigen Produkte gewährleistet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Wärmetauschereinrichtung (15), die zum Wärmetausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem sekundären oxidierenden Gas, das zur Zuführungsöffnung (9) über das sekundäre oxidierende Gas fließt, angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverbrennungskammer (7) zur Unterteilung in wenigstens zwei Volumina (41, 42) ausgebildet ist, die in Flußrichtung des Gases (10) nacheinander durchströmt werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines (42) der Volumina mit einem Zyklon zur Entstaubung des Gasflusses ausgestattet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Temperaturmeßsonden (13) und mit Durchflußsteuerungen (14) verbundene Steuereinrichtungen (12) zur Steuerung des Durchflusses durch die Zuführungsöffnungen (4, 5, 9) in Abhängigkeit von der durch die Sonden (13) detektierten Temperaturen aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Vergasungskammer (1) wenigstens eine zusätzlichen Zuführungsöffnung (16) für ein aufgeheiztes Vergasungsmittel (17), das zur Desinfektion der inneren Oberflächen der Vergasungskammer (1) geeignet ist, aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Öffnung (16) in einem im wesentlichen maximalen Abstand von den Abführungsmitteln (8) für die gasförmigen Produkte der Vergasung angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Hilfsvorrichtung zum Abzug (18), beispielsweise einem Saugventilator oder einem Ejektor, versehen ist.