DE7927301U1 - Vorrichtung zur schwelung brennbarer abfallstoffe - Google Patents

Description

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Beschreibung

ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR ENERGIEGEWINNUNG DURCH ENT- UND VERGASUNG VON MÜLL

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Energiegewinnung durch Ent- und/ oder Vergasung von Müll, mit einem annähernd luftdicht abgeschlossenen, beheizbaren Verschwelungsreaktor, der eine Kammer besitzt, der der Müll zugeführt, Gas entzogen und die Verschwelungsreste entnommen werden.

Aus der Zeitschrift Müll und Abfall Nr. 12, 1978, Seire 371-375 ist eine derartige Anordnung bekannt, bei der der Verschwelungsreaktor aus erier kontinuierlich angetriebenen Trommel besteht, deren Rotationsachse horizontal verläuft. Der doppelwandig ausgebildete Mantel der Trommel wird durch die heißen Abgase eines Gasmotors beheizt, so daß der Müll bei einer Temperatur von 450 - 500 C verschwelt. Am Trommelende ist ein luftdichter Abschluß in Form eines in ein Wasserbad hineinreichenden Abfalltrichters vorgesehen. Die entstehenden Schwelgase werden einem Gaswandler zugeführt, der aus einer Brennkammer mit darunter liegendem Festbett besteht, das mit Holzkohle oder aschearmen Koks beschickt wird. In dem Gaswandler finden zwei Umwandlungen statt, nämlich einmal das Kracken der Gase bei einer Temperatur von 1100 - 1200 C und zum anderen eine Dissoziation beim Durchlaufen der Gase durch ein glühendes Brennstoffbett. Die dem Gaswandler entzogenen Gase werden durch ein Gaskühl-Waschsystem geleitet, zwischengespeichert und dienen zum Antrieb des Gasmotors, an den ein elektrischer Generator angekuppelt sein kann. Der trommelartige Verschwelungsreaktor der bekannten Anordnung hat den Nachteil, daß eine dauernde Drehung

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der Trommel erforderlich ist, um den Müll zwangsweise hindurchzufördern. Der verhältnismäßig große Durchmesser der Trommel bewirkt, daß die vollständige Durchheizung des Mülls Schwierigkeiten bereitet. Die Beheizung Ist über die gesamte Trommel länge gleichmäßig, obwohl der Müll während des Verschwelvorganges auf ein Zehntel zusammenschrumpft/ da sich die j

Trommel kontinuierlich dreht, ist ihre Beschickung unter Luftabschluß schwierig. Das dazu erforderliche gasdichte Schleusensystem ist verhältnismäßig kompliziert. Für die Beheizung des Gaswandlers wird eigens angefördertes Brennmaterial verwendet, was den Wirkungsgrad der Aniage reduziert. Bei der bekannten Anordnung ist ferner nachteilig, daß zwei Drittel der zugeführten Heizwärme zur Aufheizung des im Müll vorhandenen Wassers und nur ein Drittel zur Erwärmung des Feststoffanteiles dienen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß der Verschwelungsvorgang wesentlich vereinfacht und der Wirkungsgrad die Energiegewinnung beträchtlich erhöht wird.

Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß die Kammer des Verschwelungsreaktors einen Innenquerschnitt besitzt, der sich von der Müllzuführöffnung zur Verschwelungsrest-Entnahmeöffnung verjüngt.

Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Förderrichtung des Mülls und damit die Längsachse des Verschwelungsreaktois lotrecht verläuft oder zumindest nur gerlngsfügig von der Lotrechten abweicht.

Eine erhebliche Heizenergieeinsparung ergibt sich gemäß der Erfindung dadurch, daß der Müll vor der Einfüllung in den Verschwelungsreaktor vorgetrocknet wird. Hierzu kenn vorzugsweise die von noch heißen erzeugten Gasen bzw. von heißen Abgasen des Gasmotors erwärmte Ansaugluft des Gasmotors

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Jurch den Müll hindurchgeblasen werden.

Gegenüber der bekannten Anordnung zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung weiterhin dadurch aus, daß der Gaswondler mit HoIz-

abfällen oder aber vorzugsweise mit Kohlenbriketts beheizt wird, die aus der

Kohle in dem Verschwelungsrest gepreßt wurden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Anordnung zur Energiegewinnung gemußt der Erfindung;

Fig. 2 den Verschwelungsreaktor gemäß der Erfindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Fig. 3 den Verschwelungsreaktor nach Fig. 2 aus einer um 90 versetzten Ansicht und

Fig. 4 eine Ansicht in den Verschwelungsreaktor nach den Fig. 2 und 3 von oben.

Fig. 1 zeigt einen an sich bekannten Schrec'der 21 in dem der Müll in etwa faustgroße Stücke zerkleinert wird , welche etwa über ein Förderband 22 einer Trocknungseinrichtung 23 zugeführt wird. Der Müll wird durch diese Trocknungseinrichtung 23 hindurchgefördert und dabei von erwärmter Luft durchströmt. Beim speziellen Ausführungsbeispiel besteht die Trocknungseinrichtung 23 aus einer sich drehenden Trommel, die nicht gasdicht geschlossen zu sein braucht. Die an einem Ende der Trommel zugeführte Luft stammt vorzugsweise aus dem Müllbunker und wird entweder von den heißen Abgasen des Gasmotors 9 oder von den den Gaswandler 14 verlassenden noch heißen Gasen erwärmt, wozu ein Wärmeaustauscher 24 vorgesehen sein kann. Über die Leitung 25 wird die über die Leitung 26 zugeführte Luft aus der Trocknungs-

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einrichtung 23 abgesaugt und gelangt über einen Filter 26 zum Gasmotor 9 Beim speziellen Ausführwgsbeispiel wird also die Ansaugluft für den Gasmotor 9 zur Trocknung und Entfeuchtung des Mülls in der Trockeneinrichtung 23 verwendet.

Der somit vorgetrocknete Müll gelangt dann beispielsweise über ein Förderband 27 oder eine andere entsprechende Beschickungsvorrichtung zum eigentlichen Verschwelungsreaktor 28 , wo er über eine Schleuse 1 in die eigentliche Kammer 2 (vergl. Fig. 2) hereingeführt wird.

Der Verschwelungsreaktor 28 ist ein Kernstück der Erfindung und wird nachstehend noch im einzelnen anhand der Fig. 2 -4 erläutert.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich an den Verschwelungsreaktor 28 eine ^fördervorrichtung 29 anschließt, die dazu dient, die aus dem Verschwelungsreaktor 28 kommenden Reste noch vollständig zu verschwelen und zu einer Entnahmevorrichtung 30 abzufordern. Die entstehenden Gase werden aus dem Verschwelungsreaktor 28 vorzugsweise über die Abfördervorrichtung 5 und die Leitung 32 abgesaugt und gelangen in einen Gaswandler 33 bekannter Bauart, dessen Funktion bereits eingangs erläutert wurde. An den Gaswandler 33 schließt sich zur Abkühlung und Reinigung beispielsweise ein an sich bekannter Heizgaszyklon 15 urd ein Reinigungsund Kühlsystem 16 an, in denen das Gas von restlichen Spuren von Staub, Teer, Phenol, Schwefel und Stickstoffverbindungen gereinigt und abgekühlt wird. Ein Gebläse 17 sorgt für ständigen Unterdruck in der Anlage, so daß eine Explosionsgefahr vermieden wird. Die über das Gebläse 17 in einen Vorratsbehälter 18 gelangenden Gase können entweder zur Weiterverwendung abgeleitet oder abgefüllt werden, oder aber sie werden über Leitung 34 dem Gasmotor 9 zugeführt. Der Gasmotor 9 treibt beispielsweise in bekannter

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Weise einen elektrischen Generator an. Seine Abgase können, wie bekannt, zur Beheizung des Verschwelungsreaktors 28 verwendet werden, indem sie über Leitung 39 und die ebenfalls erfindungsgemäße beheizte Abfördervorrichtung 29 zugeführt werden. Die den Verschwelungsreaktor 28 beheizenden Abgase gelangen dann über die Leitung 35 zum Wärmeaustauscher 24, wo sie, wie bereits beschrieben, die zur Trocknung des Mülls verwendete Ansaugluft für den Gasmotor 9 erwärmen.

b wird nun auf Fig. 2-4 Bezug genommen, die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verschwelungsreaktors 28 und der daran luftdicht angefügten Fördervorrichtung 29 zeigen. Der Verschwelungsreaktor des speziellen Ausfuhrungsbeispiels gemäß den Fig. besitzt eine Kammer 2, die keilförmig ausgebildet ist. Die Wände der Kammer sind doppelt ausgeführt, so daß eine Beheizung der Kammer 2 mittels Hindurchleiten von heißen Gasen durch die Wände 3 erfolgen kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Spaltbreite an der Mullzuführung klein im Verhältnis zur Höhe der Kammer 2. Die Spaltbreite des Verschwelungsrest- Ausfallspalts 4 wird so gemessen, daß auch größere, unverschwelte Reste etwa Metallstücke oder dergleichen passieren können. Diese Spaltbreite kann somit von der Art des Mülls abhängen. Übliche Werte werden zwischen 10 und 40 cm,

. speziell bei etwa 20 cm/ vorzugsweise zwischen 15 und 30 cmy liegen. Die Spaltbreite dürfte auch abhängig sein von der Steilheit der Keilform der Kammer 2.

Aufgrund der Keilform verbreitet sich der Keilspalt nach oben zur Mulleinfuhröffnung. Die Verbreiterung kann vorzugsweise zwischen 5 und 20 % der jeweiligen Höhe der Kammer 2 betragen, wobei ein besonders bevorzugter Wert in der Nähe von 10 % liegen dürfte. Die angegebenen Maße sind nur Beispiele, die tatsächlichen Maße hängen wie gesagt von der Art des Mülls, insbesondere dem Verhältnis zwischen dem unverschwelten Müll und dem Verschwelungsrest, sowie von der Rauheit und der Beschaffenheit der Innenwände der Kammer 2.

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Auf jeden Fall sind die Abmessungen derart zu treffen, daß eine vollständige kontinuierliche Verschwelung des zugeführten Mülls und eine dazu entsprechende Abförderung der Verschwelungsreste möglich ist.

Zur Verbesserung der Beheizung besteht die Möglichkeit, entweder eine beheizbare Mittelwand einzuziehen, so daß sich eine Art Zwillingsanlage ergibt, oder aber vorzugsweise parallel zur Längiachse verlaufende Heizrohren vorzusehen.

Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die Kammer keilförmig ausgebildet ist, käme auch eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfförmige Ausbildung in Frage. Eine andere Alternative bestände darin, ein Rohr mit kreisförmigen oder vieleckigem Querschnitt zu verwenden und einen kegel- oder pyramidenförmigen Einsatz einzufügen, derart, daß die Spitze der Pyramide bzw. des Kegels an der Müllzuführöffnung liegt, während der Verschwelungsrest- Ausfallspalt 4 ringförmig wäre. Die Achsen des Einsatzes und der Kammer würden also zusammenfallen.

Um eine optimale Beheizung der Kammer 2 zu erzielen, werden die Oberflächen der Kammerwände möglichst groß gestaltet. Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die Wände mit annähernd senkrecht verlaufenden Rippen 43 (vergl. Fig. 3 + 4)oder Wölbungen und Vertiefungen versehen sind.

Hat die Kammer 2 einen eckigen Querschnitt, so sind die Ecken vorzugsweise abgerundet, so daß sich kein Müll festsetzen kann.

Um die Zuführung des Mülls unter bestmöglicher Beibehaltung des Luftabschlusses der Kammer 2 zu erzielen, ist eine Schleuse 1 vorgesehen. Diese besitzt Klappen 44 und 45, die abwechselnd auf-und zugesteuert werden. Bei geöffneter Klappe 45 wird Müll der Schleuse 1 zugeführt, dann diese Klappe geschlossen. Bei Öffnung der Klappe 44 fällt der Müll in die Kammer 2.

Diese Art der Beschickung erfolgt entweder zeitabhängig oder aber

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bevorzugt unter Steuerung eines Fühlers 46, der die Form, einer Gabel

haben kann und etwa unter Federbelastung steht oder ein Gegengewicht

j besitzt. Der Fühler ist im oberen Bereich der Kammer 2 angebracht und

befindet sich in seiner unwirksamen Lage solange noch Müll sich in seinem Bereich befindet. Wird der Fühler 46 frei, so schwenkt er nach oben in die gesfricheit gezeigte Stellung, wobei er die vorzugsweise elektropneumafische Steuerung der Klappe 44 und 45 auslöst.

Obwohl der erfindungsgemäße Verschwelungsreaktor 29 mit seiner Längsachse unter einem beliebigen Winkel zur Horizontalen mit Vorteil gegenüber den bekannten Anordnungen verwendet werden könnte, da sich sein Querschnitt immer dem jeweiligen Volumen des Müüs bei fortschreitender Verschwelung anpaßt, wird gemäß der Erfindung eine lotrechte Position der Längsachse bzw. eine nicht zu große Abweichung davon gewählt.

Um bei etwaigen Stockungen die Möglichkeit des Eingriffs zu haben, kann an oder in uer Nähe des Verschwelungsrest-Ausfallspalts 4 ein

p Rüttler oder dergleichen vorgesehen sein.

Prinzipieil bestände die Möglichkeit die Verschwelungsreste an der Öffnung 4 mittels einer Schieber- oder Klappenschleuse oder durch : Zuführung der Reste zu einem Wasserbad luftdicht zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung ist jedoch eine luftdicht angesetzte Abfördervorrichtung 5 vorgesehen, welche eine weitere Verarbeitung, insbesondere vollkommene Verschwelung der Verschwelungsreste durchführt und gleichzeitig für deren Abförderung zu einer Entnahmevorrichtung sorgt. Auch die

( ^fördervorrichtung 5 ist beheizbar, vorzugsweise von den gleichen Gasen

wie sie für die Beheizung der Kammer 2 verwendet werden. Zu diesem Zwecke werden diese Gase der Öffnung 8 zugeführt, laufen durch den doppelwandigen Mantel der Abfahrvorrichtung 5 und der Kammer 2 und treten bei 10 aus dem Verschwelungsreaktor aus, von wo sie über das Rohr 35 (Fig. 1) zum WäYme-

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austauscher 24 geleitet werden.

Die Ab fördervorrichtung 5 ist vorzugsweise ein Mischtrog mit einer sich drehenden zentralen LängsachseJGn der radial sich von der Achse weg erstreckende, vorzugsweise nachgiebige Mitnehmerarmeyvorgesehen sind. Alternativ dazu könnte auch eine Schneckenabförderung in Frage kommen, wobei jedoch die Mischtrogabförderung vorzuziehen ist, da sie für eine gleichmäßigere Beheizung und Auflockerung der abzuführenden Stoffe sorgt. Die im Verschwelungsreaktor und in der Abfahrvorrichtung 5 erzeugten Gase werden über den Anschluß 19 und Leitung 32 dem Gaswandler 33 zugeführt und dort in der besrhriebenen Weise behandelt. Die nun vollkommen verschwelten Reste gehngen in eine Entnahmevorrichtung 30, die die Fonr eir.er Förderschnecke besitzt, welche luf^cht an die Abfördervcrrichtung 5 angeschlossen ist und die die Reste in einen Behälter 47 fördert, von wo sie etwa mittels einer Schleuse 48 abgenommen werden.

Die Reste bestehen einerseits aus Metallen, welcher aussortiert werden, andererseits aus brennbaren Substanzen, insbesondere Kohle, welche gemäß der Erfindung gepreßt, d.h. brikettiert wird und zur Beheizung des Gaswandlers 33 dienen kann. Gegenüber den bekannton Verfahren ergibt sich hier eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades der Gesam fan lage. Für die Beheizung des Gaswandlers 33 können auch andere holz- oder holzartige Abfälle verwendet werden, die als Müll anfallen, bzw. aus dem Müll aussortiert wurden. Die im Gaswandler 33 anfallende Asche kann als Düngemittel verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, können zur Beheiz ■ >■>■■ der beheizbcrc.i Vorrichtungen entweder die Abgase des Gasmotors oder aber die erzeugten noch heißen Gase aus dem Gaswandler 33 verwendet werden. Ebenfalls ist die Kühlwärme· des Gasmotors 5 sowie des Kühl- und Reinigungsgerätes 16 für Heizung und andere Zwecke verwendbar.

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Der Verschwelungsreaktor 28 der erfindungsgemäßen Anordnung hat den besonderen Vorteil,daß er ohne Bewegung und zwangsläufige Förderung den Müll aufgrund der Schwerkraft und im Einklang mit seinem auf Grund der Verschwelung abnehmenden Volumen von der Müllzufuhröffnung zumVerschwelungsrest-Ausfallspalt fuhrt. Da keine Bewegung erforderlich ist, ist auch das Problem des gasdichten Verschlusses wesentlich einfacher zu lösen. Da bei der Gesamtanordnung eine zusätzliche Vortrocknung in der Trockeneinrichtung 23 vorgesehen ist, benötigt man für das eigentliche Beheizen der Kammer 2 wesentlich weniger Wärmeenergie, so daß diese zur Energiegewinnung verwendet werden kann.

Da die Verschwelung bei Temperaturen um 500 C durchgeführt werden, bleiben die Metalle, auch Buntmeü-alle erhalten und können einer Wiederverwendung zugeführt werden.

Der Müll kann ein üblicher Haus- und Industriemull sein, etwa auch Altreifen, Altöl, Holzabfälle und pflanzliche Substanzen enthalten.

Abschließend sei erwähnt, daß die Spaltbreite der Versorgungsrest-Entnahmeöffnung 4 etwa durch Schieber oder Klappen veränderbar gestaltet werden kann. Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel eine Klappenschleuse 1 gezeigt ist, besteht alternativ die Möglichkeit, Schieberschleusen zu verwenden.

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Claims (1)

1. Schutzansprüche

   .\V-.rrichtung zur Schwelung brennbarer Abfallstoff^ dadurch gekennzeichnet , daß ein horizontal ε "!geordneter, zylindrischer Schweltrog (29) vorgesehen ist, in dem konzentrisch eine Welle (51) angeordnet ist, an der federnd Schaufeln (52) angebracht sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Schaufeln (52) mittels Federstahlarmen an der Welle (51) befestigt sind.

   Vorrichtung zur Schwelung brennbarer Abfallstoffe, dadurch gekennzeichnet , daß ein annähernd senkrecht stehender an seinem unteren Ende verjüngter Behälter (28) vorgesehen ist, dessen Innenquerschnitt sich von oben nach unten durchgehend im wesentlichen gleichmäßig zu einem Ausfallspalt (4) verjüngt und rechteckig ist.

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   4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ί "bis 5-i dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter (28) in den Schweltrog (29) "übergeht.

   5>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Wände des Behälters (28) und des Schweltroges (29) doppelwandig sind.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter (28) eingangsseitig mit einer Aufgabeschieuse versehen ist.

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   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis G gekennzeichnet , daß der Ausfallspalt mit einem Rüttler oder einem Schieber versehen ist.