DE69707378T2

DE69707378T2 - Ofen zur Behandlung von Abfällen

Info

Publication number: DE69707378T2
Application number: DE69707378T
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Kato
Original assignee: FUSOH CO Ltd
Current assignee: FUSOH CO Ltd
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: EP0823594B1; US5924368A; EP0823594A2; JPH1047623A; DE69707378D1; EP0823594A3; JP3205265B2

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abfallbehandlungsofen zur Behandlung verschiedener Typen von Abfällen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein herkömmlicher Ofen zur Behandlung von Abfall ist allgemein aus einem Ofenkörper gebildet, der einen im wesentlichen geschlossenen Behandlungshohlraum aufweist, in den Abfall eingeführt wird, um behandelt oder verbrannt zu werden, und einem Brenner, der zur Verbrennung des Abfalls an einem Ende des Ofenkörpers montiert ist. Der verbrannte Abfall wird in Form von Verbrennungsrückständen oder Asche zurückerhalten, was leicht einleuchtet.
Der Oberbegriff der beigefügten Hauptansprüche geht von der US 3,223,058 aus. Dieses Dokument offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von Dampf, speziell durch Verbrennung von Müll und anderen Brennmaterialien geringer Qualität. Ein Brennmaterial hoher Qualität wird in einem ersten Verbrennungsraum oder einer Brennkammer verbrannt. Ein Brennmaterial geringer Qualität wird in einem separaten zweiten Verbrennungsraum verbrannt, der gegen Hitzestrahlung von dem ersten Verbrennungsraum abgeschirmt ist. Gase, die in dem zweiten Raum erzeugt werden, werden an einen Ort geleitet, der von dem ersten und zweiten Raum beabstandet ist. Heiße Gase, die in dem ersten Raum erzeugt werden, werden an diesen Ort geleitet, wo sie kontinuierlich mit Gasen gemischt werden, die in dem zweiten Raum erzeugt werden. Die gemischten Gase werden von dem Ort auf eine Wärmeaustauschoberfläche eines Dampfkessels geleitet.
Die CH-A-640 336 offenbart ein Verfahren zum Schmelzen von Sinter oder Asche von einem Abfallofen, mit großer Feuerung innerhalb einer Sinterschmelzkammer, die durch ungekühlte Brenngase, die durch Verbrennung von Brennmaterial erzeugt werden, eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Sinter aufweist. Das geschmolzene Sinter, das von der Schmelzkammer geliefert wird, wird in einem Wasserbad gekühlt.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden, daß der verbrannte Abfall (Asche, die durch das Verbrennen von Abfall erzeugt wird) geschmolzen wird, wenn sie auf hohe Temperaturen größer als ungefähr 1.350ºC erhitzt wird. Die geschmolzenen Rückstände können durch Kühlen verfestigt werden und als verfestigte Rückstände wiedergewonnen werden. Wie offensichtlich, kann das folglich gebildete Festmaterial effizienter und einfacher wiederverwendet werden als Asche. Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß Dioxin, das während des Verbrennungsvorgangs des Abfalls erzeugt wird, abgebaut werden kann, wenn der Verbrennungsvorgang bei derartigen hohen Temperaturen durchgeführt wird.
Bei einem herkömmlichen Ofen zur Behandlung von Abfällen ist jedoch die Flamme des Brenners derart angeordnet, daß sie auf den zu behandelnden Abfall gerichtet ist, was einen lokalen Temperaturanstieg des Abfalls hervorruft. Mit anderen Worten wird der Behandlungshohlraum lokal erhitzt. Folglich wird der Abfall nie gleichmäßig auf hohe Temperaturen größer als ungefähr 1.350ºC erhitzt. Als ein Ergebnis wird der Abfall in verbrannter Form nur als Asche wiedergewonnen, da sie nicht zu einem geschmolzenen Rückstand geschmolzen werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Ofens zur Behandlung von Abfall, der zu behandelnden Abfall auf hohe Temperaturen von nicht weniger als 1.350ºC erhitzen kann.
Eine Aufgabe dieser Lösung wird mit einem Ofen zur Behandlung von Abfällen gemäß dem beigefügten Patentanspruch 1 erreicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Ofen wird sichergestellt, daß der Abfall durch die heiße Luft erhitzt wird, die durch den Brenner erzeugt wird, und nicht direkt durch Strahlung von der Flamme des Brenners. Dies resultiert darin, daß der Abfall gleichmäßig auf extrem hohe Temperaturen erwärmt wird, um so effizient verbrannt und geschmolzen zu werden, zur Erzeugung von geschmolzenem Rückstand. Dies liegt daran, daß die Luft in der Brennerkammer auf hohe Temperaturen von nicht weniger als 1.350ºC erhitzt wird, und der Abfall durch die heiße Luft erhitzt wird, die in der Brennerkammer erzeugt wird. Es soll angemerkt werden, daß der Abfall auf derart hohe Temperaturen erhitzt wird, da er durch die heiße Luft und nicht direkt durch die Flamme des Brenners erhitzt wird.
Mit der Mehrzahl von Vorsprüngen, die auf einer inneren Oberfläche der Brennerkammer bereitgestellt sind, stellt die innere Oberfläche der Brennerkammer eine erhöhte Wärmereflexion zur Verfügung. Als ein Ergebnis wird die Luft in der Brennerkammer weiter effizient und gleichmäßig erhitzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Ofen zur Behandlung von Abfällen kann der geschmolzene Rückstand als Festrückstand wiedergewonnen werden, wenn er abgekühlt ist. Der Festrückstand kann einfach gehandhabt und verwendet werden. Darüber hinaus wird Dioxin abgebaut, das durch das Verbrennen des Abfalls erzeugt wird, da der Abfall den hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Dies kann zur Umwelterhaltung beitragen.
Die beigefügten Unteransprüche sind auf vorteilhafte Merkmale und Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ofens zur Behandlung von Abfällen gerichtet.
Mit den Merkmalen des Unteranspruchs 2 wird der geschmolzene Rückstand schnell gekühlt, um einen Festrückstand zu erzeugen.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 strömt ein Teil der heißen Luft konstant von der Müllbehandlungskammer in den Kühltank, wodurch ein Verbindungsbereich der Müllbehandlungskammer und des Kühltanks auf hohen Temperaturen gehalten wird. Folglich fließt der geschmolzene Rückstand sanft in den Kühltank, ohne klumpenähnliche Ablagerungen an dem Verbindungsbereich zu bilden, und wird zuverlässig in dem Kühltank behandelt, um wie gewünscht den Festrückstand zu erzeugen.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 wird die Luft in der Brennerkammer effizienter erhitzt, und der Abfall wird effizienter erhitzt.
Die vorliegende Erfindung wird durch die Ansprüche und die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlicher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ofens zur Behandlung von Abfällen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 2; und
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält ein Ofen zur Behandlung von Abfällen eine Abfalleingabekammer 10, eine erste Abfallbehandlungskammer 20, die der Abfalleingabekammer 10 nachgeschaltet angeordnet ist, und eine zweite Abfallbehandlungskammer 40, die der ersten Müllbehandlungskammer 20 nachgeschaltet angeordnet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Abfalleingabekammer 10 und die erste und zweite Abfallbehandlungskammer 20 und 40 miteinander verbunden, und weisen eine nach unten geneigte gemeinsame Bodenwand 12 auf. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die erste Abfallbehandlungskammer 20 mit einer Seitenöffnung 20a gebildet, an die eine erste Brennerkammer 30 gekoppelt ist. Ähnlich ist die zweite Abfallbehandlungskammer 40 mit einer Seitenöffnung 40a gebildet, an die eine zweite Brennerkammer 50 gekoppelt ist (Fig. 4). Der Ofen zur Behandlung von Abfällen enthält darüber hinaus eine Ausfallausgabekammer 60, die mit der zweiten Abfallbehandlungskammer 40 verbunden ist und benachbart zu einem unteren Ende der gemeinsamen Boden Wand 12 einen Auslaßanschluß 60a aufweist, und einen Kühltank 70, der mit dem Auslaßanschluß 60a der Ausfallausgabekammer 60 gekoppelt ist.
Die Abfalleingabekammer 10 enthält eine Abfalleingabeöffnung 14, durch die Abfall P, der zu behandeln ist, in die Abfalleingabekammer 10 eingebracht wird. Die Abfalleingabekammer 10 ist mit einem Deckel 15 bereitgestellt, um die Abfalleingabeöffnung 14 nach dem Einbringen von Abfall P zu schließen. Ferner ist die Abfalleingabekammer 10 mit einem Schieber 16 bereitgestellt, um den Abfall P, der in dieser eingeführt ist, zu der ersten und zweiten Abfallbehandlungskammer 20 und 40 zu schieben.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist die erste Abfallbehandlungskammer 20 eine hohle, bodenlose, rechteckige Quader-Konfiguration auf und einen Schacht oder Trichter 21, der in einer oberen Wand 22 bereitgestellt ist. Die erste Abfallbehandlungskammer 20 enthält eine untere Ablenkwand 24 und eine obere Ablenkwand 25. Jede der unteren und oberen Abschirmwände 24 und 25 weist eine domförmige Konfiguration auf, und ist mit einer Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 26 gebildet.
Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält die erste Brennerkammer 30 eine Endwand 36, durch die ein erster Brenner 32 montiert ist. Wie offensichtlich, ist der erste Brenner 32 vorzugsweise angeordnet, um auf den Abfall P gerichtet zu sein. Die erste Brennerkammer 30 enthält eine obere innere Oberfläche, eine untere innere Oberfläche, und seitliche innere Oberflächen, die jeweils mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 34 ausgebildet sind, um deren Hitzereflexion zu erhöhen.
Die erste Brennerkammer 30 und der erste Brenner 32 sind entworfen, um die Beziehungen zu erfüllen:
Φ < H und W < 2,5Φ
wobei 4 ein maximaler Durchmesser der Flamme F des ersten Brenners 32 ist, und H und W jeweils die Höhe und Breite der ersten Brennerkammer 30, und
D/4 < L < 2D
wobei L die Länge der Flamme F des ersten Brenners 32 ist, und D die Tiefe der ersten Brennerkammer 30.
Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt, weist die zweite Abfallbehandlungskammer 40 eine hohle, bodenlose, rechteckige Quader-Konfiguration auf. Die zweite Abfallbehandlungskammer 40 verwendet teilweise eine benachbarte Seitenwand der ersten Abfallbehandlungskammer 20. Die zweite Abfallbehandlungskammer 40 enthält eine Ablenkwand 44 dicht benachbart zu einer oberen Wand 41. Die Ablenkwand 44 weist eine domförmige Konfiguration auf.
Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die zweite Brennerkammer 50 eine Endwand 56 durch die ein zweiter Brenner 42 montiert ist. Der zweite Brenner 42 ist vorzugsweise angeordnet, um auf den Abfall P gerichtet zu sein. Die zweite Brennerkammer 50 enthält eine obere innere Oberfläche, eine untere innere Oberfläche, und seitliche innere Oberflächen, die jeweils mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 54 ausgebildet sind, um deren Hitzereflexion zu erhöhen. Wie die erste Brennerkammer 30 und der erste Brenner 32 sind die zweite Brennerkammer 50 und der zweite Brenner 42 entworfen, um die oben beschriebenen Beziehungen zu erfüllen.
Der Kühltank 70 ist derart angeordnet, daß der Abfall P in verbrannter Form mittels Gravitationskraft darin eingebracht wird. Der Kühltank 70 enthält Kühlwasser C und ist mit einem Schacht oder Trichter 62 bereitgestellt, der weit über der Oberfläche des Kühlwassers C angeordnet ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 der Betrieb des folglich konstruierten Ofens zur Behandlung von Abfällen beschrieben.
Der Deckel 15 der Abfalleingabekammer 10 wird geöffnet und der Abfall P (der Asche sein kann, die durch Verbrennung von Abfall in einem anderen Ofen erzeugt wurde) wird in die Abfalleingabekammer 10 eingeführt. Der Abfall P wird angetrieben und durch den Schieber 16 in die erste Abfallbehandlungskammer 20 eingebracht.
Andererseits ist in der ersten Brennerkammer 30 der erste Brenner 32 vorher gezündet, so daß Luft in der ersten Brennerkammer 30 auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, z. B. ungefähr 1.500ºC. Es soll angemerkt werden, daß die Luft außerordentlich gleichmäßig auf die hohe Temperatur erhitzt ist. Dies liegt daran, daß die erste Brennerkammer 30 aufgrund des Vorhandenseins der Vorsprünge 34, die auf deren inneren Oberflächen gebildet sind, eine höhere und effektive Hitzereflexion bereitstellt.
Die heiße Luft strömt derart erhitzt durch die Seitenöffnung 20a in die erste Abfallbehandlungskammer 20. Die heiße Luft erhitzt gleichmäßig den Abfall P, der in die erste Abfallbehandlungskammer 20 eingebracht ist, auf eine extrem hohe Temperatur. Folglich wird der Abfall P verbrannt und dann geschmolzen, um einen geschmolzenen Rückstand P1 zu erzeugen. Wie leicht einzusehen, kann durch Erhitzen mit der heißen Luft der Abfall P gleichmäßig und effizient erhitzt werden, verglichen mit einem direkten Erhitzen durch die Flamme F des ersten Brenners 32. Der folglich erzeugte geschmolzene Rückstand P 1 fließt abwärts entlang der gemeinsamen Bodenwand 12 und wird in die zweite Abfallbehandlungskammer 40 eingeführt.
Auf ähnliche Weise ist in der zweiten Brennerkammer 50 der zweite Brenner 42 vorher gezündet, so daß Luft in der zweiten Brennerkammer 50 auf die hohe Temperatur erhitzt wird. Die folglich erhitzte heiße Luft strömt durch die Seitenöffnung 40a in die zweite Abfallbehandlungskammer 40. Die heiße Luft erhitzt weiter den geschmolzenen Rückstand P1, der in die zweite Abfallbehandlungskammer 40 eingeführt ist, auf eine weitere extrem hohe Temperatur. Folglich wird der geschmolzene Rückstand P 1 vollständig zu einem Endschmelzrückstand P2 geschmolzen.
Der so erzeugte Endschmelzrückstand P2 fließt weiter abwärts entlang der gemeinsamen Bodenwand 12 und fällt durch den Auslaßanschluß 60a der Ausfallausgabekammer 60 in das Kühlwasser C, das sich in dem Kühltank 70 befindet. Der Endschmelzrückstand P2 wird gekühlt und durch das Kühlwasser C in dem Kühltank 70 behandelt, wodurch ein Festrückstand P3 erzeugt wird, der einfach zu handhaben ist und wiederverwendet werden kann.
Wenn der Schmelzrückstand P1 und der Endschmelzrückstand P2 in der ersten und zweiten Abfallbehandlungskammer 20 und 40 erzeugt werden, strömt außerdem ein Teil der heißen Luft einschließlich Abgas, das durch das Verbrennen des Abfalls P erzeugt wird, durch diese Abfallbehandlungskammern 20 und 40 und die Ausfallausgabekammer 60, und wird durch den Auslaßanschluß 60a der Ausfallausgabekammer 60 und den Trichter 62 des Kühltanks 70 abgeleitet. Das untere Ende 12a der gemeinsamen Bodenwand 12 wird bei einer ausreichend hohen Temperatur gehalten. Als ein Ergebnis fällt der Endschmelzrückstand P2 sanft in den Kühltank 70, ohne am unteren Ende 12a der gemeinsamen Bodenwand 12 zu verklumpen. Wenn das untere Ende 12a nicht auf der ausreichend hohen Temperatur gehalten wird, verklumpt der Endschmelzrückstand P2 am unteren Ende 12a, um nachteilige klumpenförmige Ablagerungen zu bilden, die verhindern können, daß der Endschmelzrückstand P2 sanft in den Kühltank 70 fällt, was leicht einzusehen ist.
Wie oben beschrieben, kann in dem Ofen zur Behandlung von Abfällen gemäß der Erfindung, Dioxin abgebaut werden, das durch Verbrennen des Abfalls P erzeugt wird, da der Abfall P einer hohen Temperatur von ungefähr 1.500ºC ausgesetzt ist.
Der Ofen zur Behandlung von Abfällen gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält die erste Brennerkammer 30, die zu der ersten Abfallbehandlungskammer 20 korrespondiert, und die zweite Brennerkammer 50, die zu der zweiten Abfallbehandlungskammer 40 korrespondiert. Die erste Brennerkammer 30 kann jedoch abhängig von der Art des Abfalls P weggelassen werden. Für den Fall, daß die erste Brennerkammer 30 weggelassen ist, wird der Abfall P in der ersten Abfallbehandlungskammer 20 durch die heiße Luft erhitzt, die in der zweiten Brennerkammer 50 erzeugt wird. Außerdem können die zweite Behandlungskammer 40 und die zweite Brennerkammer 50 weggelassen werden, falls erwartet wird, daß der Abfall P vollständig verbrannt und in der ersten Abfallbehandlungskammer 20 durch die heiße Luft geschmolzen wird, die in der ersten Brennerkammer 30 erzeugt wird.
Das hier beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel soll die Erfindung verdeutlichen, und nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken. Es ist ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung zu erklären, sowie ihre Anwendung und praktische Verwendung, um anderen Fachleuten die Realisierung der Erfindung zu ermöglichen.

Claims

1. Ofen zur Behandlung von Abfällen mit

einer Abfallbehandlungskammer (20) zur Aufnahme von zu behandelnden Abfällen;

einer Brennerkammer (30), die mit der Abfallbehandlungskammer kommuniziert;

und

einem Brenner (32), der in der Brennerkammer bereitgestellt ist, wobei

der Brenner angepaßt ist, um Luft in der Brennerkammer zu erhitzen, so daß die erhitzte Luft in die Abfallbehandlungskammer eingeführt wird, um in der Abfallbehandlungskammer aufgenommen Abfall zu erhitzen, und

die Brennerkammer (30) derart dimensioniert und lokalisiert ist, daß der in der Abfallbehandlungskammer (20, 40) aufgenommen Abfall durch die in die Abfallbehandlungskammer eingeführte erhitzte Luft und nicht direkt durch die Flamme des Brenners (32) erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die Brennerkammer (30, 50) eine Mehrzahl von Vorsprüngen (34, 54) aufweist, die auf deren inneren Oberfläche bereitgestellt sind.

2. Ofen zur Behandlung von Abfällen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen Kühltank (70) enthält, der mit der Abfallbehandlungskammer (60) kommuniziert.

3. Ofen zur Behandlung von Abfällen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen Schornstein (62) enthält, um ein in der Abfallbehandlungskammer (60) erzeugtes Abgas durch den Kühltank (70) abzuleiten.

4. Ofen zur Behandlung von Abfällen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine zusätzliche Abfallbehandlungskammer enthält, die mit der Abfallbehandlungskammer (20) kommuniziert.

5. Ofen zur Behandlung von Abfällen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine zusätzliche Brennerkammer (50) enthält, die mit der zusätzlichen Abfallbehandlungskammer (40) kommuniziert.

6. Ofen zur Abhandlung von Abfällen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (32, 42) zur Abfallbehandlungskammer (20) gerichtet angeordnet ist, wobei die Brennerkammer (30, 50) und der Brenner entworfen sind, um folgende Beziehungen aufzuweisen:

Φ < H,

W < 2,5 Φ und

D/4 < L < 2D

wobei Φ der maximale Durchmesser der Flamme F des Brenners ist, L die Länge der Flamme F, und H, W und D jeweils die Höhe, die Breite und die Tiefe der Brennerkammer sind.