CH452093A - Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll, sowie Verbrennungsofen zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere     Müll,    sowie Verbrennungsofen  zur Durchführung dieses     Verfahrens       Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Ver  brennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll,  bei welchem die     Durchsatzmenge    des     Brennstoffes    in  Abhängigkeit vom     Ascheerweichungspunkt    durch die  Höhe der     Feuerraumtemperatur    begrenzt ist.  



  Kennzeichnend für das Hauptpatent ist, dass in den  Feuerraum Wasser eingeführt wird und durch Erwär  mung, Verdampfung und Überhitzung des eingeführten  Wassers die     Verbrennungsgase    im Feuerraum gekühlt  werden, wobei die eingeführte Wassermenge in Abhän  gigkeit von der Temperatur der Verbrennungsgase ge  regelt wird.  



  Die vorliegende Erfindung     betrifft    eine Abände  rung des Verfahrens gemäss dem Hauptpatent, welcher  die Aufgabe zugrunde liegt, die Verbrennung der Ab  fallbrennstoffe mit einer hygienischen Vernichtung von  Abwässern zu verbinden, wie im folgenden mehr im  einzelnen     ausgeführt    wird.  



       Bekanntlich    fallen in den städtischen Kläranlagen  und in der Industrie vielfach Abwässer an, die nicht  nur stark     verschmutzt,    sondern sogar verseucht, d. h.  mit     toxisch    wirkendem Schmutz, Salzen, Säuren und  Riechstoffen oder sogar ausgesprochenen Giftstoffen  beladen sind, so dass diese Abwässer, die in Form von  wässrigen Lösungen und/oder Suspensionen anfallen,  nicht in natürliche Gewässer bzw.

   in die Kanalisation  abgelassen werden     können.    Abgesehen vom Problem  der hygienischen Vernichtung von verseuchten Indu  strieabwässern, die oftmals hohe Gehalte an Salzen,  Säuren und Giftstoffen aufweisen, stellt auch die hygie  nisch einwandfreie Beseitigung der in den städtischen  Kläranlagen anfallenden Schlammsuspensionen mit       einem        Feststoffgehalt    bis zu 8 % ein     noch    immer offe  nes Problem dar.  



  Andererseits besteht bei der Abfall- und insbeson  dere Müllverbrennung ein Problem darin, die im Ver  brennungsofen entwickelte Wärme einfach und unmit  telbar, d. h. ohne besonderen     apparativen    Aufwand, zu  verwerten.    Durch die     vorliegende    Erfindung soll eine gleich  zeitige Lösung dieser beiden Probleme im Rahmen der  Abfall-, insbesondere Müllverbrennung gefunden wer  den.  



       Demgemäss    betrifft die Erfindung ein Verfahren  zur     Verbrennung    von Abfallbrennstoffen, insbesondere  Müll, bei welchem nach dem Patentanspruch I des  Hauptpatentes die     Durchsatzmenge    des Brennstoffes in  Abhängigkeit vom     Ascheerweichungspunkt    durch die  Höhe der     Feuerraumtemperatur    begrenzt ist und bei  welchem in den Feuerraum Wasser eingeführt wird  und durch Erwärmung, Verdampfung und Überhitzung  des eingeführten Wassers die Verbrennungsgase im  Feuerraum gekühlt werden, wobei die eingeführte Was  sermenge in Abhängigkeit von der Temperatur der  Verbrennungsgase geregelt wird.  



  Kennzeichnend für die vorliegende     Erfindung    ist,  dass in den Feuerraum Abwasser in feinverteiltem  Zustand eingeführt wird.  



  Die Erfindung betrifft weiterhin einen Verbren  nungsofen zur Durchführung des zuvor genannten Ver  fahrens, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass  oberhalb des Verbrennungsrostes in mindestens einer  Wand des Ofens Einspritzdüsen zur Einführung des  Abwassers in den Feuerraum angeordnet sind.  



  Der Erfindung liegt im wesentlichen die     überle-          gung    zugrunde, dass es möglich sein muss, bei dem  gemäss dem Hauptpatent     vorgeschlagenen        Abfallver-          brennungsverfahren    statt reinen Wassers verschmutzte  und/oder verseuchte Abwässer, wie sie in städtischen  Kläranlagen bzw. Industrieanlagen anfallen, in den  Feuerraum einzuführen, so dass einerseits die einzelnen  Tröpfchen durch direkten Kontakt mit den heissen  Verbrennungsgasen verdampfen und zugleich die darin  in Lösung bzw.

   Suspension enthaltenen brennbaren  Feststoffe in der Schwebe verbrennen und andererseits  die heissen     Verbrennungsgase    auf eine durch die zuläs  sige     Feuerraumtemperatur    bedingte Temperatur, d. h.  auf eine     Rauchgastemperatur    in der     Grössenordnung     von     zweckmässig    ca. 600 bis 800  C abgekühlt wer-      den, d. h. bei Temperaturen, bei welchen allfällige  organische Riechstoffe zerstört werden. Danach     kanw     durch weitere Einspritzung von Wasser und/oder Ab  wasser die Austrittstemperatur der Abgase z. B. bis auf  ca. 300  C gesenkt werden.

   Durch diese Massnahme  wird zugleich einmal eine einfache und unmittelbare  Wärmeverwertung ohne besonderen     apparativen    Auf  wand und zum anderen eine überaus hygienische Ab  wasservernichtung erreicht.  



  Eine Betrachtung des     durchschnittlichen    Anfalls an  Müll und im flüssigem Faulschlamm     enthaltenen    Was  ser im Hinblick auf das hier vorgeschlagene Verfahren  bestätigt, dass auf dem wichtigen Gebiet der hygieni  sche Beseitigung der gesamten biologischen Abfälle  eine Kombination von Müllverbrennung und kommu  naler Abwasserbehandlung auch hinsichtlich der Wär  mebilanz praktisch realisierbar ist, wie folgende über  legung zeigt:

    Die pro Einwohner und Jahr anfallende Menge von  Müll kann zur Zeit mit 250 kg angenommen werden,  wobei der infolge des wachsenden     Lebensstandards    ste  tig steigende Heizwert des Mülls heute im Bereich von  1500 bis 2000     kcal/kg    liegt, so dass beim anfallenden  Müll mit einer latenten Wärmemenge von 0,38 bis  0,50     Gcal    pro Einwohner und Jahr zu rechnen ist.

    Andererseits beträgt die im flüssigen Faulschlamm an  fallende Menge an Trockensubstanz ca. 30 kg pro Ein  wohner und Jahr, was bei dem schon erwähnten     Fest-          stoff-Anteil        des        Schlammes        von    8     %,        d.        h.        also        bei     einem Wassergehalt von 92     01o,    eine Wassermenge von  ca. 350 kg pro Einwohner und Jahr darstellt.

   Zur Ver  dampfung dieser Wassermenge und ihrer     anschliessen-          den        überhitzung    auf 300  C, d. h. auf die Austritts  temperatur der Abgase aus der Anlage nach deren  Gesamtabkühlung, ist eine Wärmemenge von ca.  0,25     Gcal    pro Einwohner und Jahr erforderlich.

   Diese  Wärmemenge stellt aber, je nach dem Heizwert des       Mülls,        einen        Anteil        von        66        bis        50        %        der        durch        die     Müllverbrennung erzeugten Wärme dar, was inner  halb der üblichen     Wärmeausnutzungs-Grade    der heuti  gen Müllverbrennungsöfen liegt.  



  Eine beispielsweise     Durchführungsform    des Ver  fahrens, angewendet bei einem Ofen zur Verbrennung  von Müll, soll im folgenden mehr im einzelnen be  schrieben werden.  



  Der Müllverbrennungsofen kann, wie dies bereits  im Hauptpatent beschrieben ist, mit einem     Vortrock-          nungsrost    und einem sich an diesen anschliessenden,  mit Unterwind versorgten Verbrennungsrost ausgerü  stet sein. Der Feuerraum, der mit feuerfesten Steinen  ausgemauert ist, weist keinerlei Kesselheizflächen auf,  stellt also eine     ungekühlte        Brennkammer    dar.  



  Oberhalb des Verbrennungsrostes ist an den beiden  Seitenwänden des Ofens je eine Reihe von mehreren  Einspritzdüsen angeordnet, durch die das Abwasser in  fein zerstäubter Form in den Feuerraum     eingeführt     wird. Diese Düsen können regulierbar und/oder in  ihrer     Blasrichtung    verstellbar sein. Die Bauart, Bemes  sung, sowie der Baustoff der Düsen sind der Natur  der Abwässer bzw. der durch die     Zerstäubung    beding  ten Beanspruchung     angepasst.     



  Das in Form kleinster Tröpfchen in den Feuerraum  eingeführte Abwasser wird durch direkten Kontakt mit  den durch die Müllverbrennung erzeugten heissen Ver  brennungsgasen verdampft und überhitzt, wobei die  frei gewordenen organischen     Feststoffteilchen    in der  Schwebe verbrennen, während die mineralischen ver-    dampfen, zersetzt werden oder auch als Flugstaub vom       Rauchgasstrom    erfasst werden. Hierbei kühlen sich  zugleich die heissen     Müllverbrennungsgase    soweit ab,  dass eine vorbestimmte     Feuerraumtemperatur    in der  Grössenordnung von ca. 600 bis 800  C eingehalten  und somit das feuerfeste Mauerwerk des Ofens nicht  unzulässig hoch beansprucht wird.

   Dadurch, dass in  folge der     Rauchgaskühlung    der     Ascheerweichungspunkt     nicht erreicht wird, kann auch ein Ankleben von teigig  gewordener Flugasche an den     Feuerraumwänden    nicht  auftreten.     Duch    weitere     Abwassereindüsung    werden die  Rauchgase weiter abgekühlt, so dass sie     schlussendlich     mit einer Temperatur in der Grössenordnung von  300  C aus der Anlage in die Atmosphäre austreten.  



  Das Abwasser könnte, soweit es seine Beschaffen  heit erlaubt, bevor es in den Feuerraum eingeführt  wird,     vorerhitzt    werden, und zwar z. B. durch die be  reits abgekühlten Verbrennungsgase des Ofens. Zu die  sem Zweck könnte eine Rohrschlange, welcher das zu  erhitzende Abwasser vor Eintritt in den Feuerraum       zugeführt    wird, in Richtung der     Rauchgasströmung    hin  ter dem Feuerraum, etwa im Bereich des Abzuges,  vorgesehen sein. Dadurch, dass an dieser Stelle die  Verbrennungsgase infolge ihrer Wärmeabgabe an das  in den Feuerraum eingesprühte Abwasser bereits abge  kühlt sind, können     Anwachsungen    von teigig geworde  ner Flugasche an der Rohrschlange nicht auftreten.

    Nach     Durchströmung    der Rohrschlange wird das vor  erhitzte Abwasser über Rohrleitungen den Einspritz  düsen zugeführt.  



  Dadurch, dass keine Heizflächen im Feuerraum  bzw. in einem nachgeschalteten Ofenzug angeordnet  sind, steht die gesamte im Feuerraum erzeugte Ver  brennungswärme zur Verdampfung und Überhitzung  des Wasseranteils und als Zündwärme zur Verbren  nung des     Feststoffanteils    des in den Ofen eingeführten  Abwassers zur Verfügung.  



  Selbstverständlich können aber auch, vorzugsweise  in einem hinteren Ofenzug, Kesselheizflächen angeord  net sein, wobei dann natürlich die Abwasserzufuhr pro  Zeiteinheit der Grösse und Leistung dieser Kesselheiz  flächen angepasst sein muss.  



  Auf diese Weise wird es ermöglicht, ohne besonde  ren     apparativen    Aufwand, wie er durch Einbau von  Kesselheizflächen bedingt ist, die im Ofen erzeugte  Verbrennungswärme auf einfache Weise direkt zu ver  werten. gleichzeitig die im Hinblick auf die zulässige       Feuerraumtemperatur    erforderliche Abkühlung der  heissen Verbrennungsgase herbeizuführen und drittens  zugleich auch eine hygienische Abwasser-Vernichtung  zu gewährleisten.  



  Durch das vorgeschlagene Verfahren wird aber  nicht nur das Problem der Beseitigung von Klär  schlamm bzw. Abwasser endlich in hygienisch ein  wandfreier Weise gelöst, sondern auch sogar eine Mög  lichkeit geschaffen, dies in bereits vorhandenen, älteren       Müllverbrennungsanlagen    ohne Wärmeverwertung, die  durch den ständig steigenden Müllheizwert immer  mehr überbeansprucht sind, bzw. nur noch mit ent  sprechend verringertem Mülldurchsatz gefahren wer  den können, durchzuführen, so dass eine Aufwertung  solcher bereits bestehender und vielleicht sogar stillge  legter Anlagen erreicht wird und Neuinvestitionen ge  spart werden können.  



  Das Verfahren ist nicht auf Müllverbrennungsöfen  beschränkt, sondern kann auch bei industriellen. Ab-           fall-Verbrennungsöfen    angewandt werden, wobei hier  vorzugsweise industrielle Abwässer vernichtet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstof fen, insbesondere Müll, nach Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass in den Feuerraum Abwasser in feinverteiltem Zustand einge führt wird. II. Verbrennungsofen nach Patentanspruch 1I des Hauptpatentes, zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I 'hiervor, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Verbrennungsrostes, in. mindestens einer Wand des Ofens Einspritzdüsen zur Einführung des Abwassers in den Feuerraum angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach. Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das Abwasser versprüht und den Ver brennungsgasen zugemischt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die durch die Verbrennung der Ab fallbrennstoffe erzeugte nutzbare Wärme mindestens annähernd vollständig zur Erwärmung, Verdampfung und Überhitzung des eingeführten Abwassers verwen det wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser ausserhalb des Feuerraumes durch die bereits gekühlten Verbrennungsgase vorerhitzt und darauf in den Feuerraum eingesprüht wird.