WO1985002898A1 - Combustion oven and process for producing fuel from refuse - Google Patents

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WO1985002898A1
WO1985002898A1 PCT/DE1984/000281 DE8400281W WO8502898A1 WO 1985002898 A1 WO1985002898 A1 WO 1985002898A1 DE 8400281 W DE8400281 W DE 8400281W WO 8502898 A1 WO8502898 A1 WO 8502898A1
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Johan Roos
Hans Friedrich Flender
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Johan Roos
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Definitions

  • Incinerator and method for producing fuel from waste.
  • the invention relates to an industrial furnace for burning solid, liquid, pasty or gaseous fuels with a fuel inlet and gas and ash outlet.
  • the invention further relates to a method for producing an energy-rich and low-pollutant combustible fuel by processing domestic and / or household-like commercial waste with comminution, sieving and extraction devices including magnetic separation for the selective extraction of various waste components, in particular paper.
  • fluidized bed firing in the state of the art has proven to be the most economical and environmentally friendly solution, which is used in particular for the combustion of difficult wastes and, in so far, particularly meets the environmental requirements as significantly lower pollutant quantities are emitted than with conventional firing.
  • the combustion air is led through a combustion chamber floor equipped with air nozzles.
  • a layer consisting of fine-grained inert material is located on this. It is whirled up by the air flow carried out from below, the layer being heated to an ignition temperature of the respective fuel to initiate the combustion process.
  • a start-up burner operated with oil or gas is generally used for this purpose.
  • Immersion heating surfaces are often placed in the fluidized bed, which cool the fluidized bed to the desired combustion temperature.
  • the respective fuel After reaching the ignition temperature, the respective fuel is then introduced into the swirling layer. In the course of the combustion of the respective fuel, its grain size decreases more and more, so that the individual fuel particles become lighter until the remaining ash particles are caught and discharged by the rising gas stream.
  • the known fluidized bed firing has major disadvantages.
  • On the one hand due to the circulating fine sand, there are erosion problems on almost all inner surfaces of the respective combustion chamber due to the so-called "sandblasting effect".
  • sandblasting effect Especially on the immersion heating surfaces as well as on the Brick lining of the combustion chamber leads to considerable signs of wear, as a result of which the susceptibility to repairs of the entire incineration plant is negatively influenced.
  • the degree of combustion of the respective fuel is often insufficient, so that a considerable effort must be put into flue gas cleaning.
  • DE-PS 31 28 560 describes a process for the preparation of the combustible fraction of comminuted household waste which has been freed of heavy substances and dried to a residual moisture content of 8 to 10 percent, if possible, for producing so-called fuel pellets in a briquette press. In this way it is possible to produce briquettes of relatively high calorific value which are stable in transport and in storage without the addition of binders.
  • pellet production will be of subordinate importance for future plant concepts for the following reasons: Mechanical expenditure and energy requirement for the compression of the pellets in the pan mill with simultaneous high wear of the machine parts, energy expenditure for drying the pellet, high costs for their pre-shredding the combustion.
  • a targeted separation is in the known method of pollutants with regard to the combustion process and its exhaust gases cannot be carried out, which also has the consequence that in the production of the fuel pellets from refuse the quality with regard to the calorific value is clearly in the foreground compared to the quantitative waste throughput.
  • the starting materials have a certain moisture so that there is agglomeration of the individual solid particles. If necessary, additional binders must be used. The minimum moisture is either introduced directly by the corresponding "waste components" or has to be set by external water supply or additional drying.
  • the invention is therefore first of all based on the object of providing an incinerator for the combustion of a solid, liquid, pasty or gaseous fuel, in which an exact temperature control is possible, in which erosion problems are largely avoided, and an inexpensive one Efficiency and in which the most complete combustion possible can be achieved.
  • the industrial furnace provided for this purpose according to the invention is characterized by at least two fluid beds through which hot gas flows, which are arranged one behind the other and at different heights in the transport direction of the fuel, with an average combustion temperature between 500 and 900 degrees Celsius, preferably between 500 and 800 degrees Celsius, whereby the temperature control depends on the possibility of integrating the pollutants contained in the fuel by means of lime. While the pollutants are only present in ionized form at the combustion temperatures above 1100 degrees Celsius, sulfur and heavy metals can be bound in lime at the temperatures specified according to the invention, and chlorine and fluorine can be filtered out by means of fabric filters.
  • the transport speed of the gas passed through the fluidized beds is preferably set so that the shape and arrangement of the gas remain essentially unchanged, even if it is covered with powdered or sand-like materials.
  • the fluidized bed or beds preferably consist of a grate covered with an inert powder or sand.
  • the gas flow is then regulated so that the powder or sand bed is kept just below the fluidization point.
  • Coarse-grained sands for example with a grain size between 3 and 10 mm, are preferably used according to the invention.
  • the advantage of the invention is that the fluidized bed material, in particular the sand, is not swirled within the combustion chamber and mixed with the fuel particles, but that the fluidized bed is due to its higher specific weight remains essentially dimensionally stable with respect to the fuel particles, in spite of the perfect passage of the applied gas, so that on the one hand the fuel particles can be passed through the furnace and burned in the air stream, but on the other hand the "sandblasting effect 11 " observed in known ovens due to the swirling of the sand can be reliably avoided.
  • a prerequisite for perfect combustion is of course that the material of a fluidized bed is heated to a temperature which is equal to or greater than the ignition temperature of the fuel used in each case.
  • the fuel particles are transported along the preferably stepped fluidized beds, for example, by means of nozzles or slots arranged between the connecting elements of the individual beds, via which combustion air can be blown in at the same time.
  • the temperature in the furnace can also be easily regulated by the respective hot gas or air supply.
  • High temperatures as achieved, for example, in wood or oil combustion with more than 1200 degrees Celsius, are undesirable because salts are present in the waste that melt temperatures at 'such Tempera ⁇ and clog the fluidized beds.
  • the temperature is reduced to temperatures below 900, preferably below 800 degrees Celsius, to the extent that the combustion temperatures achieved by high air excess are compensated for by mixing low-temperature hot gases with the fresh air.
  • a line runs from the gas outlet of the furnace to a downstream filter system, the filter system preferably consisting of one or more fabric filters.
  • the filter system preferably consisting of one or more fabric filters.
  • These can, for example, be lime-coated for flue gas desulfurization of the exhaust gases, so that it is used for the precipitation of a calcium sulfate Product is coming.
  • chlorine and fluorine ions can be bound.
  • the incinerator according to the invention is preferably suitable for a large number of fuels.
  • VDI-Nachonne of 2 September 1983 described the incineration of sewage sludge and waste in two separate drying 'and combustion stages.
  • a pelletizing stage is connected upstream, which facilitates the treatment of the sludge in the downstream fluidized bed stages of the incinerator.
  • the combustion is again carried out in two separate process stages (namely with upstream drying), which means that there is an increased outlay in terms of apparatus and costs.
  • an incinerator according to the invention is particularly suitable for such fuels, in which drying and combustion of sludges from external units can be carried out.
  • an incinerator according to the invention in particular when using a fuel produced by the method according to the invention, enables further advantageous applications.
  • the hot steam extracted from the incinerator can be used in the manufacture of stone and earth products, as can the ash that accumulates during combustion.
  • the production of sand-lime brick, cement or brick is an example.
  • the invention is further based on the object of specifying a method for processing domestic and / or household-like commercial waste with comminution, sieving and extraction devices for producing an energy-rich, low-pollutant fuel, the fuel as such without further changes in its shape or of its physical state for subsequent combustion should be available.
  • the inventive method is characterized in that films with selective recovery of various waste components, in particular 'Paper and Kunststoff ⁇ , the delivered waste by sieving to a fraction, preferably mm 180-500 mm, followed by crushing, under gleich ⁇ time separation of adhering impurities, in particular dust, sand, etc. and magnetic separation, are given a second screening in which the fraction, preferably less than 30 mm and the fraction, preferably less than 180 mm, is removed from the material flow via a multi-stage screening machine, the fractions less than 30 mm or less than 180 mm are then optionally combined and discharged, while the fraction greater than 180 mm is subjected to comminution to preferably 30 to 50 mm for use as fuel, optionally with the interposition of compression.
  • waste fraction e.g. separate, which consists for example of about 30 to 40 percent by weight of plastic and 60 to 70 percent by weight of paper, while the household waste given about 25 percent by weight of paper exists, while the household waste given has about 25 percent by weight of paper and 7 percent by weight of plastic.
  • a particular advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that, by adjusting the machines, parameters, namely the free screen area and the configuration of the hammer mill with regard to the selective comminution of the paper, but not the plastic films, make an adjustment in particular of the plastic content in the plastic-paper mixture and thus a change in the fuel calorific value is possible.
  • the size reduction stage is of particular importance insofar as it is possible, particularly with the help of a hammer mill, to achieve early disintegration of various waste parts, since the plastic that is fed in remains largely uncrushed here and that later isolation allowed by means of a sieve device.
  • the hammer mill enables impurities, in particular dusts and other inert substances, to be knocked off from the paper particles which are later separated as fuel.
  • the second sieving in the multi-stage sieving machine which is expediently designed as a drum sieve, with a machine width of approx. 30 mm, from which inert substances can be removed, is also of particular importance with regard to the fuel quality, so that the ash portion of the isolated fuel fraction can be kept extremely low with less than 15 weight percent. According to the known methods for fuel production, values of around 30 percent by weight ash content are customary here. By screening at approx.
  • the inert materials in particular are used as carriers of salts which are undesirable in the combustion process, furthermore the fine constituents as carriers of the moisture, so that predrying of the fuel before combustion is no longer absolutely necessary, and finally other impurities from the screen overflow, the desired plastic. Paper mixture, excreted.
  • the claimed sieving of different fractions makes it possible to obtain other raw materials in the highest purity at the same time.
  • the fraction obtained in the course of the screening of less than 180 mm receives practically no more plastic parts according to the invention (plastic part less than 5% by weight) and can be used in the known preparation process for paper production.
  • the calorific value of this fraction can be increased to values of up to approximately 20,000 kilojoules / kilogram, while, for example, commercially available lignite has a value of approximately 14,000 kilojoules / kg. Household waste in its unprocessed form has an average calorific value of approx. 8000 kilojoules / kg.
  • a plastic-paper mixture produced according to the invention has proven to be an extremely energy-rich and at the same time low-pollutant combustible energy carrier which, after being reduced to about 30 to 50 mm, is readily available as a fuel for subsequent combustion.
  • a fuel produced by the method according to the invention is a preferred energy source for conventional combustion furnaces as well, because - due to the high calorific value and the low degree of contamination - easier and more complete combustion is possible, and less equipment for flue gas cleaning is necessary.
  • FIG. 2 shows the subject of FIG. 1 in a further view
  • FIGS. 1 and 3 show a schematic representation of the arrangement of various additional units in a combustion furnace according to FIGS. 1 and 3,
  • FIG. 5 shows a section through part of a valve nozzle base of a fluidized bed
  • FIG. 6 shows a flow diagram to illustrate the stages of an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing an energy-rich, combustible fuel from domestic and / or commercial waste, subsequent combustion and integration into a limestone production process.
  • FIGS. 1-3 An embodiment of an incinerator according to the invention is shown in FIGS. 1-3.
  • This consists essentially of a steel jacket 10, which has a refractory lining 11 on its inside, an inlet opening 12 for the fuel, but one approximately opposite the inlet opening 12, however.
  • the basic shape of the incinerator is chosen in the illustrated embodiment such that a dome-like upper part with the hot gas exhaust 16 extends from a cuboidal substructure 18 in which the fluidized beds 14 are arranged.
  • the inlet opening 12 is arranged, the fuel being fed in via a funnel 21, from the bottom of which a compression screw 22 or a corresponding conveying means, for example a discontinuous insertion of the fuel after its pre-compression into the interior of the furnace .
  • the screw 22 will generally be used when solid or at least pasty, if necessary previously granulated fuels are entered.
  • a nozzle for injection can then be arranged, for example, in the case of liquid or gaseous energy sources
  • the arrangement of a screw 22 is advantageous in several ways. On the one hand, absolutely secure sealing of the furnace in the entry area 12 is achieved with simple means. On the other hand, the amount of fuel added can easily be achieved by speed control of the screw 22. It is particularly advantageous here if the screw drive is combined with a temperature controller in the interior of the furnace, which, if necessary with the interposition of a measuring and control device, controls the amount of fuel required to maintain a constant temperature in the furnace via the advance of the screw 22.
  • the fluid beds 14 are arranged offset downwards. In the illustrated embodiment
  • each bed has a substantially rectangular shape and extends, essentially perpendicular to the orientation of the screw 22, between the two furnace walls 23, 24.
  • Each fluidized bed has a substantially rectangular shape and extends, essentially perpendicular to the orientation of the screw 22, between the two furnace walls 23, 24.
  • the 14 consists of a grate 25 with a sand bed 26 arranged above it.
  • the grates 25 are on the side walls 23, 24 of the furnace via corresponding
  • the grids 25 are arranged in a stepped manner downwards from the area of the inlet opening 12 to the area of the outlet opening 13, the sand beds 26 each being up to the upper edge of the in the transport direction of the Fuel rear webs 27 are filled, so that there is also a stair-shaped course of the fluidized beds 14 overall.
  • the grids 25 and webs 27 are made of metal, while the sand bed consists of quartz sand.
  • So-called valve nozzle bases are particularly suitable as gratings (FIG. 5). These have openings 62, which can be exposed by lifting the valve covers 64, which can be moved along guides 63, through the gases flowing in from below.
  • each, for example ground fireclay is instead of Quarz ⁇ sandes' other inert material.
  • the sand should have a specific weight that is higher than that of the energy source to be burned.
  • the sand should be relatively coarse-grained, preferably with an average grain size between 1 and 3 mm. All in all, the sand and the valves of the nozzle base must be coordinated in such a way that an optimal hot gas flow from below is guaranteed.
  • An alternative embodiment of the invention further provides that instead of a valve base with a sand bed arranged above it, a one-piece, air-permeable bed, for example an open-pore ceramic material, is used.
  • a one-piece, air-permeable bed for example an open-pore ceramic material.
  • an air slot 28 runs parallel to the orientation of the grids 25, through which fresh air is blown into the combustion chamber for combustion.
  • the air blown in with a slight downward slope also serves to guide the fuel that is introduced over the individual fluidized beds.
  • further air inlet openings 29 are provided, through which combustion and transport air can be blown in in the same way as through the air slot 28.
  • Two funnel-shaped air supply shafts 31 are arranged below the fluidized beds 14.
  • the two air supply shafts 31 lie below the first four or last four fluid beds 14.
  • the walls of the air supply shafts 31 are chamfered and are funnel-shaped overall, so that ash or fine sands can be drawn off downwards if necessary.
  • Openings 32 are provided in the walls of the two air supply shafts 31, via which hot gases are guided through the fluidized beds 14 from below via a blower 33.
  • the wall between the two air supply shafts 31 is roof-shaped, so that the fan 33 can be positioned below the roof-shaped walls 34.
  • the hot gases originate from the combustion chamber 35 and are guided in a manner to be described, via the blower 33 and the openings 32, into the air supply shafts 31 and from there through the fluidized beds 14.
  • the lower ends of the two air supply shafts 31 are open and open into a common transport channel 36, through which solid particles that fall through can be removed.
  • valve flaps 32 are in the openings (not provided dar ⁇ ) arranged to be able to vary the quantity of hot gas introduced.
  • the outlet opening 13 directly adjoins the last fluidized bed 14b, as seen in the transport direction of the fuel, and is reversely L-shaped, the lower outlet end 13a being shown in FIGS
  • Transport channel 36 opens. The exit opening
  • the upper part 19 of the furnace extends dome-like from the substructure 18, this part also being completely lined with refractory materials.
  • the refractory lining can consist of brick, spray compounds or the like.
  • outlet openings 40 are provided in a ring-like manner in the refractory lining, through which a part of the hot gases produced can escape. All of the outlet openings 40 open into an annular duct 41 which is guided around the outside of the dome and which, supported by a fan 33, leads the hot gases into the region of the air supply ducts 31, from where, as described, they pass through the Fluid beds 14 are performed.
  • the dome is closed by a cone 42, which can be axially closed at the top.
  • a rod 43 runs centrally from the top of the closing cone 42, which is guided on the steel jacket 12 of the furnace in a tripod manner and with the aid of which the cone can be raised or lowered, as a result of which the respective passage opening can be adjusted.
  • a swirl device can be provided in the dome, so that the solid particles are carried out due to the centrifugal forces and drawn off via the openings 40, while the hot gases guided through the opening in the area of the closing cone 42 and the subsequent outlet channel 60 are practical are free of impurities.
  • An emergency chimney 47 is arranged on an outside of the dome-like upper part 19 and can be connected via a corresponding feed line 48 and an opening (not shown) in the dome, provided that the hot gas generated cannot be removed completely.
  • Known safety devices (not shown) ensure that the opening to the chimney 47 is reliably uncovered when required.
  • An additional inlet opening for supplying further additives to the respective fuel can be provided in the furnace.
  • the corresponding opening is preferably arranged in the area of the inlet opening 12.
  • the principle of operation of the furnace according to the invention is as follows:
  • the fuel is filled into the funnel 21 in the area of the inlet opening 12 and from there it reaches the engagement area of the compression screw 22, from where it is transported into the combustion chamber 35.
  • the arrangement of the screw 22 is chosen so that the fuel falls directly on the first fluidized bed 14a.
  • hot gas flows through it from below, the flow rate being selected so that the sand bed is held just below the fluidization point.
  • the specific weight of the sand is higher than that of the fuel. This ensures that the hot gas passed through the fluidized bed 14 does not swirl the sand bed on the one hand, but on the other hand swirls the fuel particles lying on or above the sand bed so that they can be burned individually.
  • the sand thus practically replaces the Perforated bottom of a conventional fluidized bed and at the same time provides protection for the valve nozzle base.
  • the temperature of the sand and the hot air flowing through it is higher than the ignition temperature of the fuel.
  • the fuel is only swirled by the hot gases flowing in from below and by the direction of transport of the fuel, combustion air flowing through the furnace is transported, which is supplied in particular in the area of the fuel feed through the ventilation slot 28 and the webs 27.
  • a first control of the combustion temperature in the furnace is possible by operating with different air surpluses.
  • the aim is to maintain a combustion temperature in the furnace between 500 and 900 degrees Celsius, preferably between 500 and 800 degrees Celsius. These temperatures are below the temperatures at which NO compounds are synthesized which interfere as pollutants in the further combustion and filtering process.
  • the fuel particles are gradually transported in the direction of the outlet opening 13, being passed over the various fluidized beds 14 and receiving additional impulses there in that in the webs 27 between the Fluid beds 14 air inlet openings 29 are provided, through which combustion air is also introduced in the transport direction of the fuel.
  • each fluidized bed 14, as described with reference to the fluidized bed 14a closest to the inlet opening 12, is heated from below by flows through gases, on the one hand enough air to pass through to swirl the fuel particles, but on the other hand to keep the sand bed at rest.
  • the hot gases are guided over two air supply shafts 31 which are arranged below the first four or the last four fluid beds 14. Between these two air supply shafts 31, a blower 33 is arranged, by means of which the gas speed can be controlled. In addition, however, valve flaps are arranged in the outlet openings 32 within the air supply shafts 31, so that the fluidized bed groups can be supplied with different amounts of hot gas and flow rates. Since the fuel becomes increasingly lighter with increasing combustion, the flow velocity of the hot gas through the fluidized beds 14 arranged in the rear area of the furnace need no longer be as high as that in the area of the beds around the inlet opening 12.
  • the control of the hot gas supply through the openings 32 can then also be used to control the supply of the combustion air through the air slot 28 or the air inlet openings 29.
  • the hot gases are removed from the furnace in the upper, dome-like upper part 19.
  • the outlet openings 40 are used for this purpose, through which the hot gases enter an annular channel 41 guided around the upper part 19.
  • the annular duct 41 is then guided around the outside of the furnace to the blower 33 in the region of the air supply shafts 31.
  • the remaining ash is then discharged downward through the outlet opening 13 to a transport channel 36.
  • Excess hot gases are discharged via a line 6o and are available for further use, for example for drying or steam generation.
  • An emergency chimney 47 is arranged on the outside of the upper part 19 of the incinerator and is connected to the upper part 19 via a feed line 48. In the event that the hot gases produced can no longer be discharged, the feed line 48 opens and the hot gases can escape via the emergency chimney 47.
  • a swirl device is arranged in the upper free end region of the upper part 19 of the incinerator, through which dust particles contained in the hot gases are guided outwards and thus directly through the outlet openings 40 into the ring channel 41 and / or other discharge channels under the Fluid beds 14 can be guided for separation.
  • Fresh air and / or exhaust air from the drying can be led into the system via an annular duct 66 connected to the dome. become.
  • FIG. 4 schematically shows another furnace system in which the combustion gases are subject to further processing in a special way.
  • the hot gases removed from the combustion chamber 35 are in fact fed via a line 51 into a dryer 50 arranged in front of the inlet opening 12 of the furnace, into which the fuel, for example the refuse fraction obtained from the waste treatment, between 30 and 120 mm is fed. In this way, additional drying of the material can be achieved, whereby in particular the lower calorific value of the fuel can be increased.
  • the hot gases are then drawn off at the end of the dryer 50 and passed to a filter system 54, the predried fuel reaches the combustion chamber 35 via the funnel 21 and the compression screw 22 in the manner described. If necessary, fans 56 can be inserted into the hot gas line to accelerate the transport.
  • a feed water heater can be interposed in the line between the combustion chamber 35 and the dryer 50, through which the line 51 can optionally be guided and thus enables additional energy utilization.
  • the hot gases fed into the filter system 54 are passed there through fabric filters which are known per se and which can be lime-coated in order to enable sulfur binding. New lime can be added continuously via a lime silo 57 upstream of the filter system 54.
  • a line 58 also runs from the lime silo 57 to the feed hopper 21, so that the fuel is mixed with lime before entering the combustion chamber for subsequent sulfate binding.
  • the ' also the hammer mill is discontinued plastic (e.g., plastic bags) and uncrushed er ⁇ laubt subsequent isolation by means of sieving.
  • the rotating hammers also cause adhering impurities, such as dusts, to be knocked off, so that a material mixture which is essentially free of impurities is available for the further preparation stages.
  • the hammer mill has significant advantages over other shredding devices, such as rotor shears, for example.
  • Rotor shears form gaps through which the material can fall without being crushed, so that the fuel to be separated can only be concentrated to a limited extent.
  • the material withdrawn from the hammer mill is then passed over a magnetic separator to essentially remove iron impurities.
  • Example of the invention is designed as a drum sieve, takes place with sieve widths of approx. 30 mm and then approx. 180 mm, in order to achieve - in the case of typical household waste and commercial waste similar to household waste - on the one hand optimal fuel production and on the other hand the best possible selective extraction of individual waste components, in particular paper , to reach.
  • the fraction between 30 mm and 180 mm contains almost exclusively paper (approx. 95% by weight) due to the special upstream processing stages, while the plastic content only contains approx. 5 Weight percent is. To this extent, this fraction can be deducted and made available for paper production from waste paper.
  • the fraction larger than 180 mm is essentially a plastic-paper mixture consisting, for example, of approximately 30 to 40 percent by weight of plastic and 60 to 70 percent by weight of paper.
  • plastic 7-9 percent by weight
  • the combination of the various preparation stages according to the invention and the setting of the comminution and screening machines result in a high degree Concentration of the two components mentioned, the plastic content in particular being able to be increased by appropriate adjustment of the free screen area in order to increase the calorific value of the fuel up to values of up to approximately 20,000 kilojoules / kg.
  • the calorific value is thus higher than that of lignite, for example.
  • the second sieving at a grain size of 30 mm after comminution in the hammer mill also ensures that undesired inert substances are removed, so that the ash portion of the isolated fuel fraction can be kept below 15 percent by weight. In the known methods, however, values in the order of 30 percent by weight have to be accepted.
  • the impurities with high moisture content are knocked off by the hammer mill, so that special drying of the fuel can be omitted.
  • the fine components that have been cut off reduce the load on the fuel with salts, which result in an undesirable gas load during the combustion process.
  • the industrial furnace according to the invention can be used for any fuel with the advantages described.
  • the fuel fraction produced from waste using the methods according to the invention enables, compared to such fuels produced by conventional methods, their use in firing systems including flue gas cleaning systems. Because of their high degree of contamination, fuels produced by known processes could only be partially burned in this way, since they caused high emissions and their ashes could only be used to a very limited extent.
  • Another advantage of the method according to the invention is that the fuel fraction obtained in this way is readily available for combustion after comminution to a size between 30 and 50 mm, because the moisture, as a further characteristic of the fuel, is kept comparatively low can be. As a rule, the fuel has a moisture content of less than 15 percent by weight, which also enables its unlimited storage.
  • the fuel produced according to the method steps described above is not to be burned directly at the place of its production, it is possible to press the separated fuel fraction - preferably before the described crushing - into bales or special containers, which are then easily processed and can be brought cheaply to another place, where they are then burned.
  • the preparation of the fuel in front of the incinerator takes place, as already described, first in a chopper to shred the material to a size between 30 and 50 mm.
  • the material comminuted in this way can then, if appropriate, be temporarily stored in a silo.

Description

B e s c h r e i b u n g
Verbrennungsofen und Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffes aus Müll.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Industrieofen zum Verbrennen fester, flüssiger, pastöser oder gasförmiger Brenn¬ stoffe mit einem Brennstoffein- sowie Gas- und Ascheaus¬ tritt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines energiereichen und schadstoff¬ arm verbrennbaren Brennstoffes durch Aufbereitung von Haus- und/oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll mit Zerkleinerungs-, Sieb- und Abzugseinrichtungen einschlie߬ lich Magnetabscheidung zur selektiven Gewinnung verschiedener Müllbestandteile, insbesondere Papier.
Stand der Technik
Bezüglich des Industrieofens als Erfindungsgegenstand hat sich unter den verschiedenen Feuerungssystemen die Wirbelschichtfeuerung im Stand der Technik als wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Lösung heraus¬ gestellt, welche insbesondere für die Verbrennung schwieriger Abfälle eingesetzt wird und insoweit besonders die umwelttechnischen Anforderungen erfüllt, als deutlich geringere Schadstoffmengen als bei herkömmlichen Feuerungen emittiert werden.
Bei der Wirbelschichtfeuerung wird die Verbrennungsluft durch einen mit Luftdüsen bestückten Brennkammerboden geführt. Auf diesem befindet sich eine aus feinkörnigem inerten Material bestehende Schicht. Sie wird durch den von unten durchgeführten Luftstrom aufgewirbelt, wobei" zur Einleitung des Verbrennungsprozesses die Schicht auf eine Zündtemperatur des jeweiligen Brenn¬ stoffes aufgeheizt wird. Hierzu dient in der Regel ein mit Öl oder Gas betriebener Anfahrbrenner.
Häufig werden Tauchheizflächen in die Wirbelschicht eingelegt, welche die Kühlung der Wirbelschicht auf die gewünschte Verbrennungstemperatur übernehmen.
Nach Erreichen der Zündtemperatur wird der jeweilige Brennstoff dann in die wirbelnde Schicht eingeführt. Im Laufe der Verbrennung des jeweiligen Brennstoffs verringert sich dessen Korngröße immer mehr, so daß die einzelnen Brennstoffteilchen leichter werden, bis die verbleibenden Ascheteilchen vom aufsteigenden Gasstrom erfaßt und ausgetragen werden.
Die bekannte Wirbelschichtfeuerung weist jedoch entschei¬ dende Nachteile auf. Einerseits kommt es aufgrund des zirkulierenden feinen Sandes an nahezu sämtlichen Innen¬ flächen der jeweiligen Verbrennungskammer zu Erosions¬ problemen aufgrund des sogenannten "Sandstrahleffektes". Insbesondere an den Eintauchheizflächen sowie an den Ausmauerungen der Brennkammer kommt es zu erheblichen Verschleißerscheinungen, wodurch die Reparaturanfällig¬ keit der gesamten Verbrennungsanlage negativ beeinflußt wird. Darüberhinaus ist der Verbrennungsgrad des jeweiligen Brennstoffes häufig unzureichend, so daß ein erheblicher Aufwand in die Rauchgasreinigung gesetzt werden muß.
Da außer dem Einsatz allgemein üblicher Brennstoffe auch aus Haus- und/oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll gewonnener Brennstoff in derartigen Öfen mit Wirbelschicht¬ feuerungen zum Einsatz kommen soll, besteht ein weiteres Problem, einen aus derartigem Müll gewonnenen energie¬ reichen und Schadstoffarm verbrennbaren Brennstoff zur Verfügung zu stellen. Verfahren zur Aufbereitung von Haus- und/oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll sind beispielsweise durch die DE-OS 27 30 671 und DE-OS 30 37 714 bekannt.
Hinsichtlich der Erzeugung eines Brennstoffes aus Müll beschreibt die DE-PS 31 28 560 ein Verfahren zur Aufbe¬ reitung der von Schwerstoffen befreiten und auf möglichst 8 bis 10 Prozent Restfeuchte getrockneten brennbaren Fraktion von zerkleinertem Hausmüll zur Herstellung sog. Brennstoffpellets in einer Brikettpresse. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Zugabe von Bindemitteln transport- und lagerfeste Briketts relativ hohen Heiz¬ wertes herzustellen.
Die Pelletsherstellung wird allerdings aus folgenden Gründen bei zukünftigen Anlagenkonzepten von unterge¬ ordneter Bedeutung sein: Maschineller Aufwand und Energiebe¬ darf für die Verdichtung der Pellets im Kollergang bei gleichzeitig hohem Verschleiß der Maschinenteile, Energieaufwand für die Trocknung des Pellets, hohe Kosten für deren Vorzerkleinerung vor der Verbrennung. Darüber hinaus ist bei dem bekannten Verfahren eine gezielte Abtrennung von Schadstoffen im Hinblick auf den Verbrennungs¬ prozeß und dessen Abgase nicht durchführbar, was auch zur Folge hat, daß bei der Herstellung der Brennstoff¬ pellets aus Müll die Qualität im Hinblick auf den Heizwert gegenüber dem quantitativen Mülldurchsatz eindeutig im Vordergrund steht.
Zur Herstellung von Pellets ist es ferner notwendig, daß die Ausgangsmaterialien eine gewisse Feuchtigkeit aufweisen, damit es zu einer Agglomeration der einzelnen Feststoffteilchen kommt. Gegebenenfalls müssen zusätz¬ liche Bindemittel eingesetzt werden. Die Mindestfeuchte wird entweder unmittelbar durch die entsprechenden "Müllbestandteile eingebracht oder muß durch externe WasserZuführung oder zusätzliche Trocknung einge¬ stellt werden.
Darüber hinaus bedarf es einer Vielzahl von Pelletisierungs- anlagen, da die nach dem Stand der Technik bekannten Anlagen nur einen relativ geringen Durchsatz ermöglichen, es aber andererseits in einer Müll-Aufbereitungsanlage zu einem erheblichen Müllaufkommen und damit zu einer erheblichen Menge an Brennstoffmaterialien kommt. Auch hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsofen für die Verbrennung eines festen, flüssigen, pastösen oder gasförmigen Brennstoffes zur Verfügung zu stellen, bei dem eine exakte Temperatur¬ steuerung möglich ist, bei dem Erosionsprobleme weitest- gehend vermieden werden, der einen günstigen Wirkungs¬ grad aufweist und bei dem eine möglichst vollständige Verbrennung erzielbar ist. Der hierfür erfindungsgemäß vorgesehene Industrieofen ist gekennzeichnet durch mindestens zwei, von unten heißgasdurchströmte Fließbetten, die in Transportrichtung des Brennstoffs im Ofen hintereinander und höhenmäßig abgesetzt angeordnet sind, unter Ein¬ stellung einer mittleren Verbrennungstemperatur zwischen 500 und 900 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 500 und 800 Grad Celsius, wobei sich die Temperaturführung nach der Einbindungsmöglichkeit der im Brennstoff enthaltenen Schadstoffe mittels Kalk richtet. Während bei den bei bekannten Öfen üblichen Verbrennungstemperät.uren oberhalb 1100 Grad Celsius die Schadstoffe nur in ionisierter Form vorliegen, lassen sich bei den erfindungsgemäß angegebenen Temperaturen Schwefel und Schwermetalle in Kalk binden bzw. Chlor und Fluor mittels Gewebe¬ filtern herausfiltern.
Dabei wird die Transportgeschwindigkeit des durch die Fließbetten geführten Gases vorzugsweise so einge¬ stellt, daß diese, auch im Fall einer Bedeckung mit pulver- oder sandförmigen Materialien, im wesentlichen in ihrer Form und Anordnung unverändert verbleiben.
Vorzugsweise bestehen das bzw. die Fließbetten aus einem mit einem inerten Pulver oder Sand bedeckten Rost. Die Gasführung ist dann so geregelt, daß das Pulver- bzw. Sandbett gerade unterhalb des Fluidations- punktes gehalten wird. Es werden bevorzugt grobkörnige Sande, beispielsweise mit einer Korngröße zwischen 3 und 10 mm erfindungsgemäß eingesetzt.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß das Fließbett-Material, insbesondere der Sand, nicht inner¬ halb der Brennkammer verwirbelt und mit den Brenn¬ stoffteilchen vermischt wird, sondern daß das Flie߬ bett aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes gegenüber den Brennstoffteilchen, trotz einwandfreien Durchlasses des aufgegebenen Gases, im wesentlichen formstabil verbleibt, so daß zwar einerseits die Brenn¬ stoffteilchen im Luftstrom durch den Ofen geführt und verbrannt werden können, andererseits aber der bei bekannten Öfen beobachtete "Sandstrahleffekt11 durch die Verwirbelung des Sandes zuverlässig vermieden werden kann.
Voraussetzung für eine einwandfreie Verbrennung ist selbstverständlich, daß das Material eines Fließbettes auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die gleich oder größer der Zündtemperatur des jeweils verwendeten Brennstoffes ist.
Durch die Regelung der durch die einzelnen Fließbetten geführten Gasmenge und ihrer Zusammensetzung, insbe¬ sondere des Sauerstoffgehaltes, ist eine optimale Verbrennungs- und Temperaturführung im Ofen möglich.
Der Transport der Brennstoffteilchen entlang der vorzugs¬ weise treppenförmig abgesetzten Fließbetten erfolgt beispielsweise durch zwischen den Verbindungselementen der einzelnen Betten angeordnete Düsen oder Schlitze, über die gleichzeitig Verbrennungsluft eingeblasen werden kann.
Durch die jeweilige Heißgas- bzw. Luftzuführung kann auch die Temperatur im Ofen ohne weiteres leicht geregelt werden. Hohe Temperaturen, wie sie beispielsweise bei der Holz- oder ÖlVerbrennung mit über 1200 Grad Celsius erreicht werden, sind unerwünscht, weil im Abfall Salze vorhanden sind, die bei'derartigen Tempera¬ turen schmelzen und die Fließbetten verstopfen. Erfindungsgemäß erfolgt eine Temperaturreduzierung auf Temperaturen unterhalb 900, vorzugsweise unterhalb 800 Grad Celsius insoweit, als die durch hohen Luft¬ überschuß erreichten Verbrennungstemperaturen dadurch ausgeglichen werden, daß Niedertemperatur-Heißgase mit der Frischluft vermischt werden.
Gleichzeitig ermöglicht die Vermischung der Verbrennungs¬ luft mit bereits einmal verbrannten Heißgasen eine nochmalige Verbrennung etwaig verbliebener Schadstoffe, wie CO-Reste, im Heißgas.
Durch die Verwendung grobkörniger Pulver oder Sande aus Inertmaterialien in den Fließbetten wird neben der Vermeidung der Verwirbelung derselben und Abrieb¬ erscheinungen im Ofeninneren ein weiterer Vorteil er¬ reicht. Während nämlich in herkömmlichen Wirbelschicht¬ feuerungen ein Großteil der verwendeten Sande zusammen mit der Asche ausgetragen wird und anschließend in aufwendigen Trennungsverfahren rückgewonnen werden muß, kann in einem erfindungsgemäßen Verbrennungsofen eine weitestgehend reine Asche ohne Sandbestandteile abgezogen werden. Die vollständige Verbrennung gewähr¬ leistet überdies, daß die abgezogene Verbrennungsluft relativ wenig schädliche Verunreinigungen enthält, die in teueren und aufwendigen Filterungsprozessen gebunden werden müßten.
Trotzdem sieht die Erfindung in einer Weiterentwicklung vor, daß vom Gasaustritt des Ofens eine Leitung zu einer nachgeschalteten Filteranlage verläuft, wobei die Filteranlage vorzugsweise aus einem oder mehreren Gewebefiltern besteht. Diese können zur Rauchgasent¬ schwefelung der Abgase beispielsweise kalkbeschichtet sein, so daß es zur Ausfällung eines Kalziumsulfat- Produktes kommt. Gleichzeitig können Chlor und Fluorionen gebunden werden.
Die Möglichkeit der Schwefeleinbindung besteht auch in der Brennkammer selbst durch Kalkzugabe auf die Fließbetten.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsofen ist für eine Vielzahl von Brennstoffen bevorzugt geeignet. In der Zeitschrift "VDI-Nachrichten" vom 2. September 1983 ist die Verbrennung von Klär- und Abfallschlamm in zwei getrennten Trocknungs-'und Verbrennungsstufen beschrieben. Außerdem ist eine Granulierstufe vorge¬ schaltet, die die Behandlung des Schlamms in den nach¬ geschalteten Fließbettstufen des Verbrennungsof ns erleichtert. Auch hier wird also wieder die Ver¬ brennung in zwei getrennten Verfahrensstufen (nämlich mit vorgeschalteter Trocknung) durchgeführt, wodurch ein erhöhter apparativer und kostenmäßiger Aufwand verbunden ist. Gerade für derartige Brennstoffe eignet sich aber ein erfindungsgemäßer Verbrennungs¬ ofen, bei dem Trocknung und Verbrennung von Schlämmen externer Aggregate durchgeführt werden können.
Der Einsatz eines erfindungsgemäßen Verbrennungsofens, insbesondere bei Verwendung eines nach dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren hergestellten Brennstoffes, er¬ möglicht aber weitere vorteilhafte Anwendungen. So kann der aus dem Verbrennungsofen abgezogene Heißdampf ebenso wie die während der Verbrennung anfallende Asche bei der Herstellung von Steine und Erden Produkten verwendet werden. Beispielhaft sei die Kalksandstein-, Zement- oder Ziegelherstellung genannt. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Haus- und/oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll mit Zerkleinerungs-, Sieb- und Abzugseinrichtungen zur Herstellung eines energiereichen, Schadstoffarmen Brennstoffs anzugeben, wobei der Brennstoff als solcher ohne weitere Änderungen seiner Form- bzw. seines Aggregatzustandes zur anschließe den Verbrennung zur Verfügung stehen soll.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß, unter selektiver Gewinnung verschiedener Müllbestandteile, insbesondere' Papier und Kunststoff¬ folien, der angelieferte Müll nach Absieben auf eine Fraktion, vorzugsweise zwischen 180 mm und 500 mm, anschließender Zerkleinerung, unter gleich¬ zeitiger Trennung von anhaftenden Verunreinigungen, insbesondere Stäuben, Sand usw. und Magnetabscheidung eine zweite Siebung erhält, bei der über eine mehr¬ stufige Siebmaschine die Fraktion vorzugsweise kleiner 30 mm und die Fraktion vorzugsweise kleiner 180 mm aus dem Materialstrom entfernt wird, die Fraktionen kleiner 30 mm bzw. kleiner 180 mm anschließend gegebenen¬ falls zusammengeführt und ausgetragen werden, während die Fraktion größer 180 mm für den Einsatz als Brenn¬ stoff einer Zerkleinerung auf vorzugsweise 30 bis 50 mm unterzogen wird, gegebenenfalls unter Zwischen¬ schaltung einer Verpressung.
Durch die erfindungsgemäße Kombination verschiedener Sieb-, Zerkleinerungs- und Abzugseinrichtungen in der beanspruchten Kombination ist es möglich, eine Müllfraktion z . separieren, die beispielsweise aus etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent Kunststoff und 60 bis 70 Gewichtsprozent Papier besteht, während der aufgegebene Hausmüll etwa 25 Gewichtsprozent Papier besteht, während der aufgegebene Hausmüll etwa 25 Gewichtsprozent Papier und 7 Gewichtsprozent Kunst¬ stoff aufweist. Ein besonderer Vorteil des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens ist jedoch darin zu sehen, daß durch die Einstellung der Maschinen Kenngrößen, nämlich der freien Siebfläche und der Konfiguration der Hammer¬ mühle im Hinblick auf die selektive Zerkleinerung des Papiers, nicht aber der Kunststoffolien, eine Einstellung insbesondere des Kunststoffanteils im Kunststoff-Papiergemisch und damit eine Veränderung des Brennstoffheizwertes möglich ist.
Für diese wahlweise Aufkonzentrierung des Kunststoff¬ anteils kommt unter anderem der Zerkleinerungsstufe insoweit eine besondere Bedeutung bei, als es möglich ist, insbesondere mit Hilfe einer Hammermühle, einen frühzeitigen Aufschluß verschiedener Müllteile zu erreichen, da hier der aufgegebene Kunststoff weitest- gehend unzerkleinert bleibt und die spätere Isolierung mittels einer Siebeinrichtung erlaubt. Darüber hinaus ermöglicht die Hammermühle ein Abschlagen von Verun¬ reinigungen, insbesondere Stäuben und sonstigen Inert- stoffen von den später als Brennstoff separierten Papierteilche .
Von besonderer Bedeutung im Hinblick auf die Brennstoff- qualität ist auch die zweite Siebung in der mehrstufigen Siebmaschine, die zweckmäßig als Trommelsieb ausgebildet ist, bei einer Maschinenweite von ca. 30 mm, bei der Inertstoffe entfernt werden können, so daß der Asche¬ anteil der isolierten Brennstofffraktion mit unter 15 Gewichtsprozent außerordentlich niedrig gehalten werden kann. Üblich sind hier - nach den bekannten Verfahren zur Brennstoffherstellung - Werte um 30 Ge¬ wichtsprozent Ascheanteil. Durch die Absiebung bei ca. 30 mm bei vorangegangenem Aufschluß der Müllteile in der Hammermühle werden insbesondere die Inertstoffe als Träger von beim Verbrennungsprozeß unerwünschten Salzen, ferner die Feinbestandteile als Träger der Feuchtigkeit, so daß eine Vortrocknung des Brennstoffes vor der Verbrennung nicht mehr unbedingt erforderlich ist, und schließlich sonstige Verunreinigungen aus dem Siebüberlauf, dem erwünschten Kunststoff-Papierge¬ misch, ausgeschieden.
Durch die beanspruchte Absiebung verschiedener Fraktionen ist es gleichzeitig möglich, andere Rohstoffe in höchster Reinheit zu gewinnen. Beispielsweise erhält die im Rahmen der Siebung anfallende Fraktion kleiner 180 mm erfindungsgemäß praktisch keine Kunststoffanteile mehr (Kunststoffanteil kleiner 5 Gewichtsprozent) und kann im Rahmen des bekannten Aufbereitungsprozesses zur Papiergewinnung eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Aufkonzentrierung der Kunst¬ stoffolien in der Brennstofffraktion läßt sich der Heizwert dieser Fraktion auf Werte bis zu ca. 20000 Kilojoule/Kilogramm steigern, während beispielsweise handelsübliche Braunkohle einen Wert von ca. 14000 Kilo¬ joule/Kilogramm aufweist. Hausmüll in seiner unbear¬ beiteten Form weist einen mittleren Heizwert von ca. 8000 Kilojoule/Kilogramm auf. Ein erfindungsgemäß hergestelltes Kunststoff-Papiergemisch hat sich als ein außerordentlich energiereicher und gleichzeitig Schadstoffarm verbrennbarer Energieträger erwiesen, der nach Zerkleinerung auf etwa 30 bis 50 mm ohne weiteres einer nachfolgenden Verbrennung als Brennstoff zur Verfügung steht.
Insoweit stellt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Brennstoff einen bevorzugten Energie¬ träger auch für konventionelle Verbrennungsöfen dar, weil - bedingt durch den hohen Heizwert und den geringen Verunreinigungsgrad - eine leichtere und vollständigere Verbrennung möglich, sowie ein geringerer apparativer Aufwand zur Rauchgasreinigung notwendig ist.
Die Erfindung ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachge¬ stellt sind.
Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Industrieofen in einer schematischen Darstellung seiner Funktionsteile,
Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer weiteren Ansicht,
Fig. 3 einen Aufriß des erfindungsgemäßen Verbrennungs¬ ofens,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung verschiedener Zusatzaggregate in einem Ver¬ brennungsofen gemäß Fig. 1 und 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil eines Ventil¬ düsenbodens eines Fließbettes,
Fig. 6 ein Fließbild zur Veranschaulichung der Stufen eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsge¬ mäßen Verfahrens zur Herstellung eines energie¬ reichen schadstoffarm verbrennbaren Brennstoffes aus Haus- und/oder Gewerbemüll, anschließen¬ der Verbrennung und Einbindung in einen Kalk¬ sandsteinproduktionsprozeß.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ver¬ brennungsofens ist in den Figuren 1 - 3 dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Stahlmantel 10, der auf seiner Innenseite eine feuerfeste Aus¬ mauerung 11 trägt, einer Eintrittsöffnung 12 für den Brennstoff, einer der Eintrittsöffnuhg 12 in etwa gegenüberliegenden, jedoch. nach unten versetzt angeordneten Austrittsδffnung 13 für abzuziehende Asche, mehreren (im dargestellten Ausführungsbeispiel 8), sich zwischen Eintrittsöffnung 12 und Austrittsöffnung 13 erstreckende, hintereinander angeordnete, von der Eintrittsöffnung 12 zur Austrittsöffnung 13 nach unten abgestuft angeord¬ nete Fließbetten 14, mehreren (im dargestellten Ausführungs¬ beispiel 2) Luftzuführschächten 15 sowie einem Heißgas¬ abzug 16 im oberen, domartigen Teil des Ofens.
Die grundsätzliche Form des Verbrennungsofens ist im dargestellten Ausführungsbeispiel so gewählt, daß von einem quaderförmigen Unterbau 18, in dem die Flie߬ betten 14 angeordnet sind, sich ein domartiger Oberteil mit dem Heißgasabzug 16 erstreckt.
Im oberen seitlichen Bereich des Unterbaus 18 ist die Eintrittsöffnung 12 angeordnet, wobei der Brenn¬ stoff über einen Trichter 21 aufgegeben wird, von dessen Boden aus eine Verdichtungsschnecke 22 oder ein entsprechendes Fördermittel, beispielsweise eine diskontinuierliche Einschiebung des Brennstoffes nach seiner Vorverdichtung in das Ofeninnere verläuft. Die Schnecke 22 wird in der Regel dann Verwendung finden, wenn feste oder zumindest pastöse, gegebenenfalls vorher granulierte Brennstoffe eingegeben werden. Anstelle des Trichters 21 und der Verdichtungsschnecke 22 kann bei flüssigen oder gasförmigen Energieträgern beispielsweise dann eine Düse zum Einspritzen angeordnet s
Die Anordnung einer Schnecke 22 ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Zum einen wird mit einfachen Mitteln eine absolut sichere Abdichtung des Ofens im Eintrittsbereich 12 erreicht. Zum anderen kann die Menge des aufgegebenen Brennstoffes ohne weiteres leicht durch eine Geschwindigkeitssteuerung der Schnecke 22 erreicht werden. Vorteilhaft ist es hier insbesondere, wenn der Schneckenantrieb mit einem Temperaturregler im Ofeninneren kombiniert ist, der, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Meß- und Regeleinrichtung, über den Vortrieb der Schnecke 22 die jeweils zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur im Ofen erforderliche Brennstoffmenge steuert.
Im Abstand zur Schnecke 22 sind nach unten versetzt die Fließbetten 14 angeordnet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel weist jedes Bett eine im wesentlichen Rechteckform auf und erstreckt sich, im wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der Schnecke 22, zwischen den beiden Ofenwänden 23, 24. Jedes Fließbett
14 besteht aus einem Rost 25 mit einem darüber angeordneten Sandbett 26. Die Roste 25 sind an den Seitenwänden 23, 24 des Ofens über entsprechende
Winkel oder Auflagen (nicht dargestellt) lösbar angeschlagen und zwischen den einzelnen Rosten
25 sind Stege 27 angeordnet. Die Roste 25 sind vom Bereich der Eintrittsöffnung 12 zum Bereich der Austrittsöffnung 13 stufenartig nach unten versetzt angeordnet, wobei die Sandbetten 26 jeweils bis zur Oberkante der in Transportrichtung des Brennstoffs hinteren Stege 27 aufgefüllt sind, so daß sich auch insgesamt ein treppenförmiger Verlauf der Fließbetten 14 ergibt.
Die Roste 25 und Stege 27 sind aus Metall hergestellt, während das Sandbett aus einem Quarzsand besteht. Als Roste bieten sich insbesondere sogenannte Ventildüse böden an (Figur 5). Diese weisen Öffnungen 62 auf, die über ein Anheben entlang von Führungen 63 bewegbaren Ventildeckeln 64 durch die von unten einströmende Gase freigelegt werden können. Anstelle des Quarz¬ sandes eignet sich auch jeder' andere Inertstoff, beispielsweise gemahlene Schamotte. Der Sand soll ein spezifisches Gewicht aufweisen, das höher ist als das des zu verbrennenden Energieträgers. Außerdem soll der Sand relativ grobkörnig sein, vorzugsweise mit einer mittleren Korngröße zwischen 1 und 3 mm. Insgesamt müssen der Sand und die Ventile des Düsenbodens so abgestimmt sein, daß eine optimale Heißgasdurchführung von unten gewährleistet ist.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht ferner vor, daß anstelle eines Ventilbodens mit einem darüber angeordneten Sandbett ein ein¬ stückiges, luftdurchlässiges Bett, beispielsweise ein offenporiges keramisches Material, eingesetzt wird. Zwischen der Eintrittsöffnung 12 und dem dieser am nächsten liegenden Fließbett 14a verläuft parallel zur Ausrichtung der Roste 25 ein Luftschlitz 28, über den Frischluft zur Verbrennung in den Ver¬ brennungsraum eingeblasen wird. Die, mit einer leichten Neigung nach unten eingeblasene Luft dient aber auch dazu, den eingeführten Brennstoff über die einzelnen Fließbetten hinwegzuführen. Zusätzlich sind im oberen Bereich der der Eintritts¬ öffnung 12 abgewandten Seiten der Stege 27 weitere Lufteintrittsöffnungen 29 vorgesehen, über die, in gleicher Weise wie durch den Luftschlitz 28, Verbrennungs- und Transportluft einblasbar ist.
Unterhalb der Fließbetten 14 sind zwei trichter¬ förmige Luftzuführungsschächte 31 angeordnet. Dabei liegen die beiden Luftzuführungsschächte 31 unterhalb der ersten vier bzw. letzten vier Fließbetten 14. Die Wände der Luftzuführungsschächte 31 sind abge¬ schrägt und insgesamt trichterförmig ausgebildet, um gegebenenfalls Asche oder feine Sande nach unten abziehen zu können.
In den Wänden der beiden Luftzuführungsschächte 31 sind Öffnungen 32 vorgesehen, über die Heißgase von unten über ein Gebläse 33 durch die Fließbetten 14 geführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wand zwischen den beiden Luftzuführungsschächten 31 dachförmig ausgebildet, so daß das Gebläse 33 unterhalb der dachförmigen Wände 34 positioniert werden kann. Die Heißgase entstammen dem Verbrennungs¬ raum 35 und werden auf noch zu beschreibende Weise über das Gebläse 33 und die Öffnungen 32 in die Luftzuführungsschächte 31 und von dort durch die Fließbetten 14 geführt.
Die unteren Enden der beiden Luftzuführungsschächte 31 sind offen und münden in einen gemeinsamen Trans¬ portkanal 36, über den durchfallende Feststoffteile abgeführt werden können.
Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich und, in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedin- gungen, auch in besonderer Weise vorteilhaft, an¬ stelle zweier Luftzuführungsschächte 31 mehrere, im Extremfall je einen für jeweils ein Fließbett vorzusehen. Auf diese Weise kann die Luftzuführung der Heißgase für jedes Fließbett individuell ge¬ steuert werden. Es ist aber auch möglich, durch entsprechende, im Luftzuführungsschacht 31 ange¬ ordnete positionsveränderbare Leitbleche die durch das jeweilige Fließbett 14 geführte Heißgasmenge zu steuern. Auch im dargestellten' Ausführungsbeispiel sind in den Öffnungen 32 Ventilklappen (nicht dar¬ gestellt) angeordnet, um die eingeführte Heißgasmenge variieren zu können.
Die Austrittsöffnung 13 schließt sich unmittelbar an das, in Transportrichtung des Brennstoffes gesehen, letzte Fließbett 14b an und ist umgekehrt L-förmig gestaltet, wobei das untere Austrittsende 13a in den
Transportkanal 36 mündet. Die Austrittsöffnung
13 ist vollständig mit feuerfestem Material ausgekleidet.
Vom Unterbau 18 erstreckt sich der Oberteil 19 des Ofens domartig, wobei auch dieser Teil vollständig mit feuerfesten Materialien ausgekleidet ist. Die feuerfeste Auskleidung kann dabei aus gemauerten Steinen, Spritzmassen oder dergleichen bestehen.
Am oberen Ende des Domes sind Austrittsöffnungen 40 ringartig in der feuerfesten Auskleidung vorgesehen, durch die ein Teil der produzierten Heißgase austreten kann. Sämtliche Austrittsöffnungen 40 münden in einen außen um den Dom geführten Ringkanal 41, der die Heißgase, unterstützt durch ein Gebläse 33, in den Bereich der Luftzuführungsschächte 31 führt, von wo sie - wie beschrieben - durch die Fließbetten 14 geführt werden. Der Dom ist durch einen Schließkegel 42, der als Scheibe nach oben axial verschließbar. Dazu verläuft von der Oberseite des Schließkegels 42 mittig eine Stange 43, die auf dem Stahlmantel 12 des Ofens stativartig geführt ist und mit deren Hilfe der Kegel angehoben oder abgesenkt werden kann, wodurch die jeweilige Durch¬ trittsöffnung einstellbar ist.
Zusätzlich kann im Dom eines Dralleinrichtung vor¬ gesehen sein, so daß die Feststoffteilchen aufgrund der Zentrifugalkräfte nach außen getragen und über die Öffnungen 40 abgezogen werden, während die über die Öffnung im Bereich des Schließkegels 42 und den sich anschließenden Austrittskanal 60 geführten Hei߬ gase praktisch frei von Verunreinigungen sind. An einer Außenseite des domartigen Oberteils 19 ist ein Notschornstein 47 angeordnet, der über eine ent¬ sprechende Zuführleitung 48 und eine (nicht dar¬ gestellte) Öffnung im Dom zuschaltbar ist, sofern das erzeugte Heißgas nicht vollständig abgeführt werden kann. An sich bekannte (nicht dargestellte) Sicherheitseinrichtungen gewährleisten, daß die Öffnung zum Schornstein 47 bei Bedarf zuverlässig freigelegt wird.
Im Ofen kann eine zusätzliche Eintrittsöffnung für die Zuführung weiterer Additive zum jeweiligen Brenn¬ stoff vorgesehen sein. Die Anordnung der entsprechen¬ den Öffnung erfolgt vorzugsweise im Bereich der Ein¬ trittsöffnung 12.
Die prinzipielle Funktionsweise des erfindungsge¬ mäßen Ofens ist wie folgt: Der Brennstoff wird in den Trichter 21 im Bereich der Eintrittsöffnung 12 gefüllt und gelangt von dort in den Eingriffsbereich der Verdichtungsschnecke 22, von wo aus er in den Verbrennungsraum 35 trans¬ portiert wird. Dabei ist die Anordnung der Schnecke 22 so gewählt, daß der Brennstoff unmittelbar auf das erste Fließbett 14a fällt. Dieses ist, wie alle übrigen auch, von unten mit Heißgas durchströmt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so gewählt ist, daß das Sandbett gerade unterhalb des Fluidationspunktes gehalten wird. Es kommt also nicht im Sinne eines klassischen Wirbelbettes zu einer Verwirbelung des Sandes mit den Brennstoffteilchen, sondern der Sand wird, unter weitestgehender Aufrechterhaltung seiner äußeren Form im Fließbett 14 sozusagen "in Ruhe" gehalten (statische, nicht dynamische Wirbelschicht).
In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, daß das spezifische Gewicht des Sandes höher ist als das des Brennstoffes. So ist gewährleistet, daß das durch das Fließbett 14 geführte Heißgas zwar einerseits keine Verwirbelung des Sandbettes bewirkt, anderer¬ seits aber die auf dem Sandbett aufliegenden bzw. darüber befindlichen Brennstoffteilchen verwirbelt, so daß diese einzeln verbrannt werden können.Der Sand ersetzt damit praktisch den Lochboden eines herkömmlichen Wirbelbettes und gibt gleichzeitig Schutz für den Ventildüsenboden.
Um eine Verbrennung der Brennstoffteilchen zu er¬ reichen, ist es eine wesentliche Bedingung, daß die Temperatur des Sandes und der durchströmenden Heißluft höher als die Zündtemperatur des Brennstoffes ist. Der Brennstoff wird nur durch die von unten einströmenden Heißgase verwirbelt, und durch die in Transportrichtung des Brennstoffes durch den Ofen strömende Verbrennungsluft transportiert, die insbesondere im Bereich der Brenn¬ stoffaufgabe durch den Lüftungsschlitz 28 und die Stege 27 aufgegeben wird. Gleichzeitig ist hier eine erste Steuerung der Verbrennungste peratur im Ofen möglich, indem mit unterschiedlichem Luftüberschuß gefahren wird.
Es ist aus mehrfacher Hinsicht angestrebt, im Ofen eine Verbrennungstemperatur zwischen 500 und 900 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 500 und 800 Grad Celsius aufrechtzuerhalten. Diese Temperaturen liegen unterhalb der Temperaturen, bei denen NO -Verbindungen synthe- tisiert werden, die als Schadstoffe im weiteren Ver¬ brennungs- und Filterungsprozeß stören.
Außerdem kann die Zersetzung von gegebenenfalls im Brennstoff vorhandenen Salzen und deren Ausschmelzen verhindert werden, was zu einer weiteren Verminderung der Abgabe von Schadstoffen an die Umwelt beiträgt.
Insbesondere durch die über den Luftschlitz 28 einge¬ führte Verbrennungsluft werden die Brennstoffteil¬ chen nach und nach in Richtung der Austrittsöffnung 13 transportiert, wobei sie über die verschiedenen Fließbetten 14 hinweggeführt werden und dort jeweils zusätzliche Impulsstöße dadurch erhalten, daß in den Stegen 27 zwischen den Fließbetten 14 Luftein¬ trittsöffnungen 29 vorgesehen sind, über die gleich¬ falls Verbrennungsluft in Transportrichtung des Brenn¬ stoffes eingeführt wird.
Selbstverständlich wird jedes Fließbett 14, wie anhand des der Eintrittsöffnung 12 am nächsten gelegenen Fließbettes 14a beschrieben, von unten durch Heiß- gase durchströmt, wobei einerseits genügend Luft durchtritt, um die Brennstoffteilchen zu verwirbeln, andererseits aber das Sandbett in Ruhe zu halten.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Hei߬ gase über zwei Luftzuführungsschächte 31 geführt, die unterhalb der ersten vier, bzw. der letzten vier Fließbetten 14 angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Luftzuführungsschächten 31 ist ein Gebläse 33 angeordnet, über das die Gasgeschwindigkeit gesteuert werden kann. Zusätzlich sind aber in den Austrittsöffnungen 32 innerhalb der Luftzuführungsschächte 31 Ventil¬ klappen angeordnet, so daß die Fließbettengruppen mit unterschiedlichen Heißgasmengen und -Strömungsgeschwindigkeiten versorgt werden können. Da der Brennstoff mit zunehmender Verbrennung immer leichter wird, braucht die Strömungsgeschwindig¬ keit des Heißgases durch die im hinteren Bereich des Ofens angeordneten Fließbetten 14 nicht mehr so hoch zu sein, wie die im Bereich der Betten um die Eintrittsöffnung 12. Zusammen mit der entsprechen¬ den Steuerung der Heißgaszufuhr durch die Öffnungen 32 kann dann auch die Zufuhr der Verbrennungsluft durch den Luftschlitz 28 bzw. die Lufteintrittsöffnun¬ gen 29 gesteuert werden. Die Heißgase werden dem Ofen im oberen, domartigen Oberteil 19 entnommen. Hierzu dienen die Austrittsöffnungen 40, über die die Heißgase in einen um den Oberteil 19 geführten Ringkanal 41 gelangen. Der Ringkanal 41 ist dann außen um den Ofen herum zum Gebläse 33 im Bereich der Luftzuführungsschächte 31 geführt. Dies bedeutet, daß die bereits einmal verbrannte Luft erneut von unten über das Gebläse 33 durch die Fließbetten 14 geschickt wird, wodurch einerseits eine Erwärmung der Gase vermieden werden kann, andererseits aber die in den Verbrennungsraum 35 eintretenden Heißgase ein zweites Mal verbrannt werden, so daß insbesondere noch verbliebene Schadstoffe einer zweiten Verbrennung unterzogen werden. Dies gilt insbesondere für Kohlen- monoxyd-Reste im Heißgas, deren Anteil durch die mehrmalige Verbrennung drastisch reduziert werden kann.
Nachdem der Brennstoff über das Fließbett 14a bis zum Fließbett 14b gelangt und auf dem Weg nach und nach vollständig verbrannt ist, wird die verblei¬ bende Asche anschließend über die- Austrittsöffnung 13 nach unten auf einen Transportkanal 36 abgeführt.
Unter den Fließbetten 14 anfallende Asche sowie feine Sandteilchen rutschen entlang der schrägen Wände der trichterförmig ausgebildeten Luftzuführungsschächte 31 und gelangen so durch die am unteren Ende ange¬ ordnete Öffnung gleichfalls auf den Transportkanal 36, wo sie mit der über die Austrittsöffnung 13 ausge¬ führten Asche zusammengeführt werden.
Überschüssige Heißgase werden über eine Leitung 6o abgeführt und stehen einer weiteren Verwendung, bei¬ spielsweise für die Trocknung oder Dampferzeugung, zur Verfügung.
An der Außenseite des Oberteils 19 des Verbrennungsofens ist ein Notschornstein 47 angeordnet, der über eine Zuführleitung 48 mit dem Oberteil 19 verbunden ist. Für den Fall, daß die produzierten Heißgase nicht mehr abgeführt werden können, öffnet sich die Zuführ¬ leitung 48 und die Heißgase können über den Notschornstein 47 entweichen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im oberen freien Endbereich des Oberteils 19 des Verbrennungsofens eine Dralleinrichtung angeordnet, über die in den Heißgasen enthaltene Staubteilchen nach außen geführt und so unmittelbar durch die Aus¬ trittsöffnungen 40 in den Ringkanal 41 und/oder sonstige Abführkanäle unter die Fließbetten 14 zum Abscheiden geführt werden können.
Über einen mit dem Dom verbundenen Ringkanal 66 kann Frischluft und/oder Abluft aus der Trocknung in das System geführt. werden.
' Mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsofen kann damit der Verbrennungsvorgang und der Durchfluß des Brennstoffes und der Asche von Stufe zu Stufe (Flie߬ bett zu Fließbett) genau abgestimmt werden.
In Figur 4 ist schematisch noch einmal eine Ofenanlage dargestellt, bei der die Verbrennungsgase in besonderer Weise einer weiteren Bearbeitung unterliegen.
Die dem Verbrennungsraum 35 entnommenen Heißgase werden nämlich über eine Leitung 51 in einen vor der Eintrittsöffnung 12 des Ofens angeordneten Trockner 50 geführt, in den der Brennstoff, z.B. die aus der Müllaufbereitung gewonnene Müllfraktion zwischen 30 und 120 mm eingespeist wird. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Trocknung des Materials erreicht werden, wodurch insbesondere der untere Heizwert des Brennstoffes erhöht werden kann. Während die Heißgase am Ende .des Trockners 50 dann abgezogen und zu einer Filteranlage 54 geführt werden, gelangt der vorgetrocknete Brennstoff auf die beschriebene Art und Weise über den Trichter 21 und die Verdichtungs¬ schnecke 22 in den Verbrennungsraum 35. Sofern notwendig, können in die Heißgasleitung Gebläse 56 zur Beschleunigung des Transportes eingefügt werden.
Zusätzlich kann in die Leitung zwischen Verbrennungs¬ raum 35 und Trockner 50 ein Speisewasser-Erhitzer zwischengeschaltet werden, durch den die Leitung 51 fakultativ geführt werden kann und so eine zu¬ sätzliche Energieausnutzung ermöglicht.
Die in die Filteranlage 54 geführten Heißgase werden dort durch an sich bekannte Gewebefilter geführt, die kalkbeschichtet sein können, um eine Schwefel¬ bindung zu ermöglichen. Über ein der Filteranlage 54 vorgeschaltetes Kalksilo 57 kann ständig neuer Kalk nachgeführt werden.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft vom Kalksilo 57 zusätzlich eine Leitung 58 zum Aufgabetrichter 21, so daß der Brennstoff bereits vor Eintritt in den Verbrennungsräum mit Kalk gemischt wird zur anschließenden Sulfatbindung.
Das in Figur 6 dargestellte Fließbild untergliedert sich im wesentlichen in drei Abschnitte:
- Aufbereitung des Hausmülls zur Gewinnung einer energiereichen, emissionsarmen Brennstofffraktion,
Aufbereitung des Brennstoffes vor dem Verbrennungs¬ ofen und anschließende Verbrennung,
- Einbindung von- Asche und gegebenenfalls Filter¬ stäuben in den Produktionsprozess einer Kalksand¬ steinherstellung unter gleichzeitiger Nutzung der Verbrennungswärme. Der angelieferte Haus- und/oder hausmüllähnliche Gewerbemüll wird zunächst einer Absiebung bei ca. 180 mm in einem Trommelsieb unterzogen, gegebenenfalls zuvor von sperrigen Teilen größer 500 mm befreit, und die auf dem Trommelsieb verbleibende Fraktion wird anschließend in eine Hammermühle gegeben. Hierbei ist für die Reinheit des später separierten Brennstoffes die mechanische Beanspruchung des Müllmaterials in der Hammermühle von entscheidender Bedeutung. Durch Wahl bestimmter Hämmerkonfigurationen und Einsatz bestimmter Roste im Mühlenraum der Hammermühle kann erreicht werden, daß im wesentlichen das Papier einer Zerkleinerung unterzogen wird. Dagegen bleibt der 'ebenfalls der Hammermühle aufgegebene Kunststoff (beispielsweise Plastiktüten) unzerkleinert und er¬ laubt die spätere Isolierung mittels Siebung. Die umlaufenden Hämmer bewirken darüberhinaus aber auch, daß anhaftende Verunreinigungen, wie Stäube, abge¬ schlagen werden, so daß für die weiteren Aufbereitungs- stufen eine im wesentlichen von Verunreinigungen freie Materialmischung zur Verfügung steht.
Insoweit weist die Hammermühle wesentliche Vorteile gegenüber anderen Zerkleinerungseinrichtungen, wie beispielsweise Rotorschereή auf. Rotorscheren bilden Spalten, durch die das Material unzerkleinert fallen kann, so daß eine Aufkonzentrierung des zu separieren¬ den Brennstoffes nur bedingt erreicht werden kann.
Das aus der Hammermühle abgezogene Material wird anschließend über einen Magnetabscheider geführt, um im wesentlichen Eisenverunreinigungen zu entfernen.
Die sich anschließende Absiebung in der mehrstufigen Siebmaschine, die bei einem vorteilhaften Ausführungs- beispiel der Erfindung als Trommelsieb ausgebildet ist, erfolgt bei Siebweiten von ca. 30 mm und an¬ schließend ca. 180 mm, um - bei typischem Hausmüll und hausmüllähnlichem Gewerbemüll - einerseits eine optimale Brennstoffgewinnung und andererseits eine möglichst optimale selektive Gewinnung einzelner Müllbestandteile, insbesondere Papier, zu erreichen.
Während das Material kleiner 30 mm abgezogen und einer Kompostierung oder Deponierung zugeführt wird, enthält die Fraktion zwischen 30 mm und 180 mm auf¬ grund der speziellen vorgeschalteten Aufbereitungs¬ stufen nahezu ausschließlich Papier (ca. 95 Gewichtsprozent) während der Kunststoffanteil nur noch ca. 5 Gewichts¬ prozent beträgt. Diese Fraktion kann insoweit abge¬ zogen und für die Papierherstellung aus Altpapier bereitgestellt werden.
Demgegenüber die Fraktion größer 180 mm im wesent¬ lichen ein Kunststoff-Papiergemisch, bestehend aus beispielsweise ca. 30 bis 40 Gewichtsprozent Kunststoff und 60 bis 70 Gewichtsprozent Papier. Diese beiden Bestandteile liegen im Hausmüll mit etwa 25 Gewichts¬ prozent (Papier) bzw. 7 - 9 Gewichtsprozent (Kunststoff) vor, d. h. , durch die erfindungsgemäße Kombination der verschiedenen Aufbereitungsstufen und der Ein¬ stellung der Zerkleinerungs- und Siebmaschinen erfolgt in hohem Maße eine Aufkonzentrierung der beiden genannten Komponenten, wobei insbesondere der Kunststoffanteil durch entsprechende Einstellung der freien Siebfläche erhöht werden kann, um so den Heizwert des Brennstoffes bis auf Werte bis_ zu ca. 20000 Kilojoule/Kilogramm zu steigern. Damit liegt der Heizwert höher als beispiels¬ weise der von Braunkohle. Durch die zweite Absiebung bei einer Korngröße von 30 mm nach der Zerkleinerung in der Hammer¬ mühle wird außerdem sichergestellt, daß unerwünschte Inertstoffe entfernt werden, so daß der Aschean¬ teil der isolierten Brennstofffraktion unter 15 Gewichtsprozent gehalten werden kann. Bei den bekannten Verfahren müssen dagegen Werte in der Größenordnung von 30 Gewichtsprozent in Kauf genommen werden. Außerdem werden durch die Hammermühle insbesondere die mit hoher Feuchtigkeit be hafteten Verunreinigungen abgeschlagen, so daß eine besondere Trocknung des Brennstoffes entfallen kann. Schließlich senken die abgeschlagenen Feinbestandteile die Belastung des Brennstoffes mit Salzen, die beim Verbrennungsprozeß eine unerwünschte Gasbelastung nach sich ziehen.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Der erfindungsgemäße Industrieofen kann wegen seiner besonderen guten Verbrennungseigenschaften und der Führung des Verbrennungsprozesses für jeden Brennstoff mit den beschriebenen Vorteilen eingesetzt werden. Die mit erfindungsgemäßen Verfahren aus Müll hergestellte Brennstofffraktion ermöglicht gegenüber solchen, nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Brennstoffen, deren Verwendung in Feuerungsanlagen unter Einschluß von Rauchgasreinigungsanlagen. Aufgrund ihres hohen Verunreinigungsgrades konnten nach bekannten Verfahren hergestellte Brennstoffe nur zum Teil auf diese Weise verfeuert werden, da sie hohe Emissionsbelastungen verursachten und ihre Aschen nur äußerst beschränkt einer weiteren Verwendung zugeführt werden konnten. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die so gewonnene Brennstoff- fraktion nach Zerkleinerung auf eine Größe zwischen 30 und 50 mm ohne weiteres für die Verbrennung zur Verfügung steht, weil die Feuchtigkeit, als weiteres Charakteristikum des Brennstoffes, vergleichsweise niedrig gehalten werden kann. In der Regel weist der Brennstoff eine Feuchtigkeit von unter 15 Gewichtsprozent auf, wodurch auch seine unbeschränkte Lagerung ermöglicht wird.
Sofern der gemäß vorstehend beschriebenen Verfahrens¬ schritten hergestellte Brennstoff nicht unmittel¬ bar am Ort seiner Herstellung verbrannt werden soll, ist es möglich, die separierte Brennstoff¬ fraktion - vorzugsweise vor der beschriebenen Zerkleinerung - in Ballen oder Spezialcontainer zu pressen, die dann ohne weiteres leicht und preiswert an einen anderen Ort gebracht werden können, wo sie dann verbrannt werden.
Die Aufbereitung des Brennstoffes vor dem Ver¬ brennungsofen erfolgt, wie bereits beschrieben, zunächst in einem Hacker zur Zerkleinerung des Materials auf eine Größe zwischen 30 und 50 mm. Das so zerkleinerte Material kann dann gegebenen¬ falls in einem Silo zwischengelagert werden.
Danach steht es unmittelbar zur Einführung in den Verbrennungsofen zur Verfügung, bzw. kann in einer Trockentrommel mittels einer entsprechen¬ den Führung der heißen Abgase des Verbrennungs¬ ofens unter Nutzung von deren Wärmeinhalt vor¬ getrocknet werden. Wie dem Fließbild gemäß Figur 6 weiter zu entnehmen ist, können aus dem Ofen abgezogene Heißdampf und/oder die aus dem Ofen abgezogene Asche und/oder der aus der Filteranlage abgeführte Filterstaub weitere Ver¬ wendung finden, beispielsweise zur Einbindung in eine Masse zur Kalksandsteinherstellung bzw. als Erhitzungsmedium während des Erhärtungsvorganges.
Erfindungsgemäß ist es damit möglich, eine besonders umweltfreundliche Methode zur Müllbeseitigung unter gleichzeitiger Verwendung der bei der Verbrennung anfallenden Produkte zu ermöglichen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patent¬ ansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unter¬ lagen können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfuhrungsformen wesentlich sein.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Industrieofen zum Verbrennen fester, flüssiger, pastöser oder gasförmiger Brennstoffe mit einem Brennstoffein- sowie Gas- und Ascheaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, von unten heißgasdurchströmte Fließbetten (14) angeordnet sind, über die der Brennstoff geführt wird, wobei die Fließbetten (14) in Transport¬ richtung des Brennstoffes im Verbrennungsraum (35) in gegenseitiger Abgrenzung hintereinander und in Stufenform höhenmäßig abgesetzt ausgebildet sind und die Einstellung einer mittleren Verbrennungstemperatur zwischen 500 und 900 Grad Celsius, insbesondere zwischen 500 und 800 Grad Celsius erfolgt.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließbetten (14) in Transportrichtung des Brennstoffes im Verbrennungsraum (35) stufen¬ weise nach unten geneigt ausgebildet sind.
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise aus Sand oder keramischem Material bestehende Füllmaterial der Fließbetten (14) ein höheres spezifisches Gewicht aufweist als der Brennstoff.
Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließbett (14) einen Ventildüsenboden (25) und/oder gasdurchlässiges keramisches Material aufweist.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das das Fließbett .(14) durch¬ strömende Heißgas über ein Gebläse (33) eingeleitet wird, wobei die Transportgeschwindigkeit des Heißgases so einstellbar ist, daß das Fließbett (14) im wesentlichen formstabil bleibt.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Fließbett (14) oder Gruppen von Fließbette'n (14) mit einem eigenen, mit einer Mengensteuerung versehenen Zuführungsschacht (31) für das Heißgas ausgerüstet sind.
7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofen in einer der Abstufung der Fließbetten (14) entsprechenden Generalneigung Düsen oder Schlitze (28, 29) zur Einleitung einer gerichteten Verbrennungsluftströmung in den Ver¬ brennungsraum (35) vorgesehen sind, die für eine Führung des aufgegebenen Brennstoffes über die Fließbetten (14) bis zum Gasaustritt (40) bzw. Ascheaustritt (13) sorgen.
8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen oder Schlitze (28, 29) im Bereich des der Eintrittsöffnung (12) des Verbrennungs¬ raumes (35) nächstgelegenen Fließbettes (14a) und/oder im Bereich zwischen den Fließbetten (14) angeordnet sind.
9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Abgase über im Ofenoberteil (19) angeordnete, stufenlos regel¬ bare Austrittsöffnungen (40) sowie eine Rohr- leitung (41) in die Luftzuführungsschachte (31) unterhalb der Fließbetten (14) rückführbar ist.
10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Austrittsöffnungen (40) eine Dralleinrichtung angeordnet ist.
11. Ofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß für den anderen Teil der Heißgase eine Filterreinigung (54) vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines insbesondere zur Verbrennung in dem Ofen nach einem der Ansprüche 1 - 11 geeigneten, energiereichen und schadstoff¬ arm verbrennbaren Brennstoffes durch Aufbereitung von haus- und/oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll mit Zerkleinerungs-, Sieb- und Abzugseinrichtungen einschließlich Magnetabscheidung zur selektiven Gewinnung verschiedener Müllbestandteile, insbesondere Papier, bei dem der angelieferte Müll nach Absieben auf eine Fraktion vorzugsweise zwischen 180 und 500 mm, anschließender Zerkleinerung, unter gleichzeitigem Aufschluß von anhaftenden Verun¬ reinigungen, insbesondere Staub, Sand und ähnlichem, und einer Magnetabscheidung einer zweiten Siebung unterzogen wird, bei der über eine mehrstufige Siebmaschine die Fraktion vorzugsweise kleiner 30 mm und die Fraktion vorzugsweise kleiner 180 mm aus dem Materialstrom entfernt werden, die Fraktionen kleiner 30 mm bzw. kleiner 180 mm anschließend, gegebenenfalls unter Zusammenführung, ausgetragen werden, während die Fraktion größer 180 mm für den Einsatz als Brennstoff einer Zerkleinerung auf vorzugsweise 30 bis 50 mm unterzogen wird, gegebenenfalls unter Zwischen¬ schaltung einer Verpressung.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absiebung über ein Trommelsieb erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an die erste Absiebung anschließende Zerkleinerung über eine Hammermühle zur selektiven Zerkleinerung des Papieranteils erfolgt.
15. Verwendung der aus einem Ofen gemäß der Ansprüche 1 - 11 unter gleichzeitiger Verbrennung eines nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 12 - 14 hergestellten Brennstoffes abgezogenen Heißgase, Asche und/oder Filterstäube zur Herstellung anorganischer Bindemittel oder keramischer Pro¬ dukte.
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