DE7310860U

DE7310860U - Drehrohr-verbrennungsofen fuer festen muell

Info

Publication number: DE7310860U
Application number: DE7310860U
Authority: DE
Original assignee: Nittetsu Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1976-01-02
Also published as: JPS4897376A; FR2177932B1; GB1418139A; FR2177932A1; CA964939A; NL7304093A; JPS5147277B2; BE797087A; US3827379A; DE2314307A1

Description

Patentanwälte

to.-Ing. Wilhelm Beichel

6 Frcmkiuxt a. wt i Pcakitraße 13

8221

NITTETU CHEMICAL ENGINEERING LTD., Tokio, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von festem Müll in einem Drehofen

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von festem

Müll auf der Grundlage eines Drehofens«und insbesondere ein

Die Menge an verbrennbarem festem Müll, der aus verschiedenen Verfahren in Industrieanlagen, Fabriken und anderen Arbeitseinrichtungen sowie Wohngemeinschaften stammt, einschließlich dem Haushaltsmüll, wird immer größer und seine Beseitigung immer schwieriger. Es bestand daher ein starker Bedarf nach einem Verbrennungsofen für festen Müll, der mit hohem Wirkungsgrad große Mengen Müll kontinuierlich beiseite schafft.

Verbrennbarer fester Müll existiert in verschiedenen Formen und Arten, angefangen von Müll mit hohem Heizwert, wie beispielsweise Gummi, Kunststoffen, Holz und dgl., bis hin zu Müll mit einem verhältnismäßig niedrigen Heizwert, wie beispielsweise Faulschlamm, der große Mengen Feuchtigkeit und anorganische Stoffe enthält. Außerdem weist Müll während seiner Verbrennung verschiedene Verhaltensweisen auf, die von seiner

7310860 oz.01.76

Natur abhängen. So behält beispielsweise Müll aus holzartigem Material und dgl. während der Verbrennung seine Form, während dagegen einige Arten von Kunststoffen, Pech, 'Jache und. dgl. eine bestimmte Festigkeit oder Form beim Einsatz in den Ofen aufweisen, jedoch beim Erhitzen leicht erweicht und verflüssigt werden, so daß sie ein den Flüssigkeiten ähnliches Verhalten aufweisen.

Während des Betriebes sollen in den Ofen Materialien, wie Faulschlamm, Teer, Aufschlämmungei. und dgl., die selbst beim Beschicken des Ofens keine bestimmte Form besitzen und die, strenggenommen, nicht im festen Zustand, sondern in einem Zwischenzustand zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand vorliegen oder eher Flüssigkeiten als Feststoffe sind, getrennt von anderen oder zusammen mit anderen festen Müilsorten verarbeitet werden können.

Unter dem Ausdruck "fester Müll" sollen im folgenden sämtliche oben erwähnten Müllarten verstanden werden.

Ziel der Neuerung ist ein Verbrennungsdrehofen für festen Müll zum wirksamen und kontinuierlichen Verbrennen großer Mengen festen Mülls, ohne daß die Geschwindigkeit der Luftzufuhr erhöht werden muß, bei dem der Sauerstoff dem Müll gleichmäßig zugeführt und die Atmosphäre innerhalb des Drehrohres gründlich vermischt wird, indem durch die in den Drehrohrofen, in dem der Müll verbrannt wird, eingepreßte Luft zu einer Wirbelbildung veranlaßt wird, daß der Wirbel bzw. die Turbulenz, die durch die eingepreßte Luft hervorgerufen werden, während der Dauer der Verbrennung aufrechterhalten und gefördert werden und die Verbrennung von Müll bei hoher Temperatur nnt geringstmöglichem Wärmeverlust durchgeführt werden kann.

7310860 02.01.76

- ^J-

Gegenstand der Neuerung ist ein Drehrohr-Verbrennungsofen tür festen Müll, bestehend aus einem drehbaren Zylinder mit einem Beschickungsende und einer Auslaßöffnung, der um eine zur Horizontalen geneigte Achse drehbar ist, einer Einlalioifnung an der üe.-chickungsseite des drehbaren Zylindern, einer Aschenöffnung und einer Abgasleitung am Auslaßende des drehbaren Zylinders, einem Abzug, der lose über dem Auslaßende des drehbaren Zylinders angeordnet und mit Abdichtungen zum hermetischen Abdichten der Umgebung des drehbaren Zylinders ohne Blockierung seiner Drehbewegung versehen ist sowie einer Aschentür in Verbindung mit der Aschöffnung, der gekennzeichnet ist durch eine Luftzufuhrleitung, die annähernd konzentrisch durch den drehbaren Zylinder geführt ist und eine Anzahl von über die Länge der Luftzufuhrleitung voneinander beabstandeten Lufteinblasdüsen zum Einpressen von Luft in tangentialer Richtung zum Innenumfang des drehbaren Zylinders unter Erzeugung eines Wirbels aufweist.

Vorzugsweise ist die Abgasleitung am Auslaßende in tangentialer Richtung zum Innenumfang des Drehrohrofens angeordnet, so daß der durch die Lufteinblasdüsen erzeugte Wirbel aufrechterhalten wird, und mit einem Druckregler verbunden, durch den der Innendruck des drehbaren Zylinders in der Nähe der Beschickungsöffnung bei Atmosphärendruck oder geringem Unterdruck gehalten wird.

Vorteilhafterweise wird der größte Teil des Querschnittes des Auslaßendes des drehbaren Zylinders von einer feststehenden Abdeckung überdeckt, die über den gesamten Umfang des Auslaßendes eingepaßt ist und lediglich die Aschenauslaßöffnung freiläßt.

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der Vorrichtung seien noch einmal zusammengefaßt:

7310860 02.01.76

-U- J

(1) Die Verbrennungsluft v/ird unter V/irbelbildunj/ heftig und mir. lioher Geschv.-indigKeit längs der Innenwand des zylindrischen Körpers entlanggeführt, so daß Müll, der sich ici unteren Teil der Ofens befindet, mit hinreichend viel Sauerstoff versorgt und die Verbrennungsprodukte unter Freilegung neuer Mülloberflächen entfernt werden. Außerdem werden brennbare Gase, die durch thermische Zersetzung von Müll gebildet v.'urden, gleichmäßig im Ofen verteilt, so daß der gesamte Innenraum eine einzige Verbrennungszone v/ird. Experimentell wurde gefunden, daß zufriedenstellende Ergebnisse mit einer Lufteinpreßgeschwindigkeit von etwa 40 m/s oder darüber in solchen Fällen erzielt v/erden kann, in denen dor zylindrische Körper einen Innendurchmesser von etwa 3 m besitzt. In diesem Fall beträgt der Innendruck in der Luftzuführungsleitung etwa 300 mm Wassersäule. Durch die hohe Einblasgeschwindigkeit von Verbrennungsluft kann die Atmosphäre innerhalb des Ofens ohne Erhöhung de. Luftmenge gründlich durchmischt werden.

(2) Müll wird in einem hermetisch verschlossenen zylindrischen Körper verbrannt, der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, so daß der Ofen ohne großen V/ärmeverlust bei hoher Temperatur gehalten werden kann. Die Verbrennung des Mülls wird als Ganzes durch unmittelbare Wärmestrahlung auf das eingebrachte Material sowie durch wirksamen Wärmeübergang von den erhitzten Ofenwänden und den durchgewirbelten heißen Gasen auf das eingebrachte Material gefördert, und die Vergasung durch thermische Zersetzung wird induziert. Wie unter (1) erwähnt, kann der Ofen bei hoher Temperatur gehalten werden, da die Atmosphäre innerhalb des Ofens ohne Verwendung großer Luftmengen gründlich durchmischt werden kann, se daß das Luftverhältnis normalerv/eise bei 1,20 bis 1,50 gehalten werden kann. Ein derartiges Luftverhältnis ist für einen Verbrennungsofen der beschriebenen Art außerordentlich niedrig.

7310860 02.0176

(3) Durch langsames Drehen des zylindrischen Körpers, der in zur Horizontalen geneigter Stellung gehalten wird, wird das eingebrachte Material dem Auslaßende des zylindrischen Körpers zubewegt. Außerdem wird in den Fällen, in denen das zugeführte Material Haufen bildet, ein derartiger Haufen zufolge der Drehung des Zylinders kontinuierlich umgewälzt, so daß ein gleichmäßiges Erhitzen und eine gleichmäßige Verbrennung erzielt werden. Die Auskleidung aus feuerfestem Material wird durch die Drehung ebenfalls gleichmäßig erhitzt. Ein v/eiterer Vorteil, der sich aus der Drehbewegung des Zylinders ergibt, besteht darin, daß ein eingeführtes Material, das schmilzt und an der Ofenwand anhaftet, abgebrannt werden kann, wenn es zufolge der Drehung des Zylinders im oberen Teil er.tfernt von dem sich jeweils unten befindenden Müll der Verbrennungsluft ausgesetzt wird.

(4) Die Wirbelbewegungen der unter (1) erwähnten Gase werden langsamer, je näher sie sich dem Auslaßende des Ofens befinden. Um die Bewegungen der Gase aufrechtzuerhalten und zu fördern, ist das Auslaßende des drehbaren Zylinders vorzugsweise mit einer Endabdeckung versehen, die mit einer Abgasleitung ausgestattet ist, die sich in den Ofen hinein an einer dem Innenumfang benachbarten Stelle des drehbaren Zylinders öffnet, so daß die Abgase in tangentialer Richtung zum rotierenden Zylinder entfernt werden können. In diesem Fall wird zwischen dem drehbaren Zylinder und der Luftzufuhrleitung, die sich annähernd konzentrisch innerhalb des Zylinders erstreckt, ein ringförmiger Raum gebildet, so daß der Luftwirbel durch diesen ringförmigen Raum mit hoher Geschwindigkeit ohne Störung hindurchbewegt werden kann.

Aufgrund der Korabination der unter (1) bis (4) erwähnten Merkmale wird eine äußerst große Verbrennungskapazität je Volumeneinheit des drehbaren Zylinders (kcal/m³ und h) erzielt. Wenn

7310860 02.01.76

beispielsweise Hüll verbrannt wird, der aus Kunststoff oder Gummi besteht, ist es möglich eine Wärmeentwicklung von 1,0 · 1ü kcal/m und h zu erzielen, indem man Luft durch die Lufteinblasdüsen einführt, die in geeigneten Abständen in axialer Richtung auf der Luftzufuhrleitung angeordnet sind, wobei ein Luftverhältnis von etwa 1,3 zur Erhöhung der mittleren Verbrennungstemperatur im gesamten Ofenraum aufrechterhalten wird. Diese Wärmeentwicklung von 1,0 · 10 kcal/m und h ist etwa zehnmal größer als diejenige, die mit einem normalen Drehrohrofen erzielt wird, in dem kein Hochgeschwindigkeitswirbel erzeugt wird.

Um eine hohe Wärmeentwicklung, wie oben erwähnt, zu erzielen, ist es einerseits erforderlich, das Luftverhältnis so nahe wie möglich am theoretischen Wert zu halten, damit die Verbrennungstemperatur hinreichend erhöht wird, und andererseits, die Atmosphäre innerhalb des Ofens kräftig zu durchmischen. Diese einander widersprechenden Erfordernisse v/erden in geeigneter V/eise gemäß der Erfindung erfüllt, indem man einen Wirbel innerhalb des Ofens erzeugt, wobei hierfür die Energie der Luft verv/endet wird, die mit hoher Geschwindigkeit in den Ofen geblasen wird.

Die v/irksamste Verbrennung kann erzielt v/erden, indem man eine große Müllmenge kontinuierlich in den Ofen einbringt und die Asche und die unverbrennbaren Rückstände aus dem Ofen kontinuierlich entfernt, während das eingebrachte Material kontinuierlich dem Auslaßende des Ofens zugewälzt wird, ohne daß die Ofentemperatur und die anderen Bedingungen innerhalb des Ofens durch das Beschicken und Entaschen gestört werden. Erfindungsgemäß kann die Bewegung des eingeführten Materials in Richtung auf das Auslaßende dadurch sichergestellt v/erden, daß man eine geeignete Umdrehungsgeschwindigkeit sowie einen

7310860 oz.01.76

._.. —

geeigneten Winkel für den drehbaren Zylinder· .im Verhältnis zur Horizontalen auswählt. Das Einbringen von fe-stem Ι·λΓΙ1 und das Entaschen können ausgeführt werden, indem man die Ansaugung eines Abgasgebläses, das mit der· Abgasleitung verbunden ist, derart einstellt, daß der Innendruck des Ofens in der Nähe der Beschickungsöffnung bei Atmosphärendruck oder wenig darunter gehalten wird- Dadurch wird eine vollständige Abführung der Abgase durch die Abgasleitung erzielt. Außerdem wird die Menge an Luft, dae durch die Beschickungsöffnung des Ofens, die Abdichtung des Abzuges und die Aschenausir.ßöiTnung in den Ofen gelangt, auf einem Minimum gehalten, damit eine wesentliche Erhöhung des LuftVerhältnisses oder wesentliche Senkung der Verbrennungstemperatur vermieden v/erden.

Im folgenden wird die «in Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen zur Kennzeichnung gleicher Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden, näher erläutert; es bedeuten:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Verbrennungssystem für festen Müll auf Grundlage eines Drehrohrofens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-A gemäß Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt längs Linie B-B von Fig. 1.

Der Drehrohr-Verbrennungsofen für Testen Müll gemäß der Neuerung enthält einen Einfüllbehälter 1, in den zur Verbrennung bestimmter Müll eingebracht wird. Von diesem gelangt der Müll auf ein Förderband 2, das unterhalb des Einfüllbehälters 1 angeordnet ist, und wird kontinuierlich mit vorbestimmter Geschwindigkeit der Trommel oder einem zylindrischen Körper 3 zugeführt, die bzw.der einen Hauptteil des Verbrennungsofens bildet. In

7310860 oz.01.76

% »1l

rioji Fallen in denen Müll in Form °"roßer Blöcke oder d°'l. verbrannt v/erden soll, kann er vorher gepulvert oder zu kleineren Teilen aufgebrochen v/erden, damit sein Transport zum Ofen erleichtert wird. In den Fällen, in denen der Müll in Form von Schlamm, einer Paste, einer Aufschlämmung oder dgl. vorliegt, kann er durch eine Beschickungsleitung, die unmittelbar mit dem Ofen verbunden ist, unter Zuhilfenahme einer Pumpe für hochviskose Flüssigkeiten zugeführt werden. Die Art des Zuführungssystems wird somit je nach der Art des zu verbrennenden Müllinaterials ausgewählt.

Die Innenwand des zylindrischen Körpers ist mit einem feuerfesten Material ausgekleidet. Am Umfang des zylindrischen Körpers 3 sind zv/ei voneinander beabstandete Reifen 4 fest montiert, von denen jeder auf einem Walzenpaar 5 ruht. In der dargestellten Ausführungsform ist der drehbare zylindrische Körper 3 auf zv/ei Walzenpaaren 5 mit einem vorbestimmten Yfinkel zur Horizontalen so montiert, daß das Beschickungsende des zylindrischen Körpers höher als das Auslaßende ist. Der zylindrische Körper besitzt außerdem um seinen Umfang ein Gürtelzahnrad 8, das in ein Antriebszahnrad 9 eingreift. Dieses Antriebszahnrad 9 ist über eine geeignete, nichtdargestellte Untersetzung mit der Antriebswelle eines Motors verbunden, so daß der zylindrische Körper gedreht werden kann, was normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 3 UpM erfolgt. Diese Drehbewegung und die Neigung des zylindrischen Körpers bestimmen die Geschwindigkeit der Fortbewegung bzw. die Verweilzeit des Mülls innerhalb des Ofens.

Annähernd konzentrisch in dem drehbaren zylindrischen Körper ist eine Luftzufuhrleitung 6 durch einen Abzug 12 hindurchgeführt, der lose über dem Auslaßende des zylindrischen Körpers angeordnet ist, wobei sich das Vorderende der Luftzufuhrleitung 6 in der Nähe der Müllbeschickungsöffnung des zylindri-

7310860 02.01.76

sehen Körpers befindet und von einem Träger 17 in seiner Stellung gehalten und unterstützt wird. Die Luftzufuhrleitung 6 weist längs ihrer Längsausdehnung eine Anzahl voneinander be-

tung 6 montiert und deren Einblasenden sich nahe der Innenwand des drehbaren zylindrischen Körpers 3 derart öffnen, daß Luft tangential in bezug auf die Innenwand des zylindrischen Körpers eingeblasen wird.

Das Auslaßende des drehbaren zylindrischen Körpers 3 ist in den Abzug 12 eingepaßt, wobei Abdichtungen 11 längs des Umfanges des zylindrischen Körpers 3 vorgesehen sind, um das Innere des zylindrischen Körpers 3 hermetisch abgedichtet zu halten, selbst wenn sich der Zylinder in Drehbewegung befindet. Der Querschnitt des in den Abzug 12 eingepaßten zylindrischen Körpers ist zum größten Teil durch eine Endabdeckung 13 bedeckt, die feststehend montiert, ist und im Abstand vom Umfang des Auslaßendes des zylindrischen Körpers auf diesen aufgepaßt ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Der untere Abschnitt der Endabdekkung 13 endet kurz über dem Boden des zylindrischen Körpers 3» so daß eine Öffnung zum Hindurchtreten von Asche und unverbrennbaren Rückständen gebildet wird. Asche und nichtverbrennbare Rückstände, die durch diese Öffnung hindurchtreten, werden durch ein Aschenauslaßtor 14 im Boden des Abzuges 12 ausgebracht und vorzugsweise mit Hilfe eines Förderbandes 15, wie in Fig. 1 dargestellt, an einen vorbestimmten Platz außerhalb des Systems verbracht.

Die erwähnte Endabdeckung 13 ist, wie bereits erwähnt, feststehend montiert und besitzt einen geringen Abstand vom Umfang des zylindrischen Körpers 3· Die Endabdeckung 13 wird ferner von der Luftzufuhrleitung 6 annähernd in ihrer Mitte durchstoßen und weist außerdem eine Abgasleitung 10 auf, die sich in den zylindrischen Körper 3 hinein dicht an seinem Innenumfang und in tangentialer Richtung öffnet, so daß die Abgase ohne Störung des innerhalb des Ofens erzeugten Wirbels abgezogen v/erden können. Im allgemeinen wird das Außenende der Ab-

7310860 oz.01.76

gasleitung 10 mit einem nichtdargestellten Zyklon verbunden, wodurch feste Staubteilchen aus den Abgasen abgetrennt v/erden. Anschließend werden die Gase zu einem nichtdargestellten Ab-

gase durch ein Abzugsgebläse und Schornstein in die freie Luft geleitet werden.

Beim Betrieb des Verbrennungsofens wird eine geeignete Menge Müll in den drehbaren zylindrischen Körper 3 eingebracht, wonach die Zündung mit Hilfe eines nichtdargestellten Sparbrenners erfolgt. Danach werden Beschickungsförderband 2, drehbarer zylindrischer Körper 3 sowie Auslaßförderband 15 in Bewegung gesetzt sowie das Gebläse für die Luftzufuhrleitung 6 und das Abgasabzugsgebläse, das gewöhnlich an einer kühlen und von der Abgasleitung 10 entfernten Stelle beispielsweise zwischen einem Boiler und einem Schornstein angeordnet ist. in Tätigkeit gesetzt, so daß durch die Lufteinblasdüsen 7 Luft eingepreßt und gle α zeitig durch die Abgasleitung 10 Abgase abgezoger, werden und damit der kontinuierliche Verbrennungsbetrieb sichergestellt wird.

In der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform wird die Luftzufuhrleitung 6 durch den am Auslaßende des zylindrischen Körpers angeordneten Abzug 12 hindurchgeführt und erstreckt sich axial in Richtung auf das Einlaßende des zylindrischen Körpers, Jedoch kann die Luftzufuhrleitung auch von der entgegengesetzten Seite her in den zylindrischen Körper eingeführt werden, d.h. axial durch den Einlaß in Richtung auf das Auslaßende des Ofens.

Claims

Ύ.

Ί. Drehrohr-Verbrennungsofen für festen Mülly bestehend aus einem drehbaren Zylinder (3) mit einem Beschickungsende und einer Auslaßöffnung, der um eine zur Horizontalen geneigte Achse drehbar ist, einer Einlaßöffnung an der Beschickungsseite des drehbaren Zylinders, einer Aschenöffnung und einer Abgasleitung (10) am Auslaßende des drehbaren Zylinders, einem Abzug (12), der lose über dem Auslaßende des drehbaren Zylinders (3) angeordnet und mit Abdichtungen (11) zum hermetischen Abdichten der Umgebung des drehbaren Zylinders ohne Blockierung seiner Drehbewegung versehen ist sowie einer Aschentür (14) in Verbindung mit der Aschöffnung,
gekennzeichnet durch eine Luftzufuhrleitung (6), die annähernd konzentrisch durch den drehbaren Zylinder geführt äst und eine Anzahl von"über die Länge der Luftzufuhrleitung voneinander beabstandeten Lufteinblasdüsen (7) -um Einpressen von Luft in tangentialer Richtung zum Innenumfang des drehbaren Zylinders unter Erzeugung eines Wirbels aufweist.

2. Ofen gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß er einen Einfüllbehälter (1) zur Aufnahme von Müll und ein Fördermittel (2) zur Überführung des Mülls aus dem Einfüllbehälter zu dem Beschickungsende des drehbaren Zylinders aufweist.

3. Ofen gemäß Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel (2) ein Förderband ist.

7310860 oz.01.76

- 1,

A-. Ofen gemäß Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel (2) eine mit einer Pumpe für hochv.iskose Flüssigkeiten ausgestattete Beschickungsleitang ist.

5· Ofen gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß um den Umfang des drehbaren Zylinders (3) mindestens zv/ei im Abstand voneinander angeordnete Reifen (4) befestigt und auf einem Walzenpaar (5) gelagert sind.

6. Ofen gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umfang des drehbaren Zylinders (3) ein Zahnkranz (8) vorgesehen ist und ein Antriebszahnrad (9) mit dem Zahnkranz in Eingriff steht und über ein Untersetzungsgetriebe mit einem Motor verbunden ist, um den Zylinder in Drehbewegung zu versetzen.

7. Ofen gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaßförderband (15) zur Überführung von Asche und nichtbrennbaren Rückständen aus dem Aschenauslaß zu einem vorbestimmten Platz außerhalb des Systems vorgesehen ist.

8. Ofen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abgasleitung (10) in dem drehbaren Zylinder (3) tangential zum Innenumfang öffnet, um den im drehbaren Zylinder (3) erzeugten \iirbel aufrechtzuerhalten, und zur Einregulierung des Innendruckes in dem drehbaren Zylinder in der Nähe seiner Beschickungsöffnung mit einem Druckregler verbunden ist,

7310860 O2.oi.76

-'13 -

9. Ofen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endabdeckung (13) feststehend und im Abstand über dem Auslaßende angeordnet ist, die außer der AscheriausIaSöffriurLg den gesamten Querschnitt des Auslaßendes bedeckt.

Re/Pi.

7310860 02.01.76