CH633875A5

CH633875A5 - Verfahren zum betrieb eines muellverbrennungsofens.

Info

Publication number: CH633875A5
Application number: CH480978A
Authority: CH
Inventors: Corneille Melan; Rene Weiwers
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1982-12-31
Also published as: LU77677A1; NL7807034A; US4210087A; ATA314978A; BE868523A; DE2817795A1; AT368267B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Müllverbrennungsofens, der im Anspruch 1 bezeichneten Art, insbesondere zum Verbrennen von Hausmüll, städtischen Abfällen und Industrieabfällen.

Ein Ofen dieser Art, der auch als Pyrolyseofen bezeichnet wird, ist in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 2233498 beschrieben. Die Pyrolyse ist ein Zerstörungsprozess, der nicht umkehrbar ist, verursacht durch Wärme in einem Milieu mangelnden Sauerstoffs. In der Pyrolysezone dieser Art Öfen bewirkt man die Verdampfung flüchtiger Bruchstücke von organischen Stoffen, die in dem Müll, der dem Ofen zugeführt wird, enthalten sind. Die Produkte der Pyrolyse oxydieren oder schmelzen in der unteren Verbrennungs- und Schmelzzone und werden in Form von flüssiger Schlacke ausgeschieden, die man ausserhalb des Ofens erstarren lässt oder granuliert.

Ein besonderes Problem dieser Art Öfen ist das Fliessfähig-machen einer abwärtsgerichteten Müllsäule, die über die ganze Höhe des Ofens den gesamten Querschnitt desselben ausfüllt und die mittels einer Ladevorrichtung von oben in dem Masse ergänzt werden kann, wie sie durch Trocknung und Vergasung unten abgebaut wird. Die Praxis hat gezeigt, dass diese Bedingung sehr schwer zu realisieren ist und dass sich oft ein Kamin im Inneren der Müllsäule bildet, der die Verbrennungszone direkt mit der Förderöffnung der flüchtigen Produkte verbindet und so die Pyrolysezone kurzschliesst.

Es ist sehr schwer, einen Kamin zu beseitigen, wenn er sich einmal gebildet hat. Selbst wenn der Kamin sich teilweise von selbst wieder schliesst, sei es durch lokales Ausbreiten des Mülls, sei es durch den Sturz von Müll von den oberen Regionen im Kamin, wird er nicht ganz auf einmal verschwinden und der Pfropfen, der sich dabei bildet, wird kaum sofort verbrannt.

Solange dieser Kamin besteht, steigt der grösste Teil der Strömung, die die Gase nach oben treibt, durch diesen Kamin wieder auf und die gleichmässige Verteilung des Gases über den ganzen Querschnitt des Ofens, die unerlässlich ist für den Erfolg des Verfahrens, ist nicht sichergestellt. Man weiss ausserdem, dass diese Kamine sich gewöhnlich an der Peripherie des Ofens bilden, wodurch die Wandung desselben Temperaturen ausgesetzt ist, die höher sind als die für den normalen Prozess vorgesehenen, infolge der Verlängerung der Verbrennung in diesem Kamin, so dass die Risiken einer frühzeitigen Zerstörung dieser Wandung relativ hoch sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Bildung von Kaminen zu verhindern und zu erreichen, dass bei der Förderöffnung für Schlacke wie auch bei der Förderöffnung für flüchtige Produkte die gewünschte Qualität der Nebenprodukte erzielt wird.

Das erfinderische Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,

dass das Verbrennungsgas in das Innere der schmelzflüssigen Schlacke eingespritzt wird.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung der Anmelderin, dass die Bildung von Kaminen auf der Höhe der Düsen durch lokale und intensive Verbrennung hervorgerufen wird, die durch den Strahl des Verbrennungsgases und durch die bei der Ausdehnung des Gases freiwerdende Energie entsteht. Diese durch das Einspritzen des Verbrennungsgases hervorgerufene örtliche Verbrennung breitet sich aus und bahnt schnell einen Kamin in Richtung der oberen Schichten. Wenn auf diese Weise die Bildung eines Kamins begonnen hat, dann breitet sie sich unkontrollierbar aus und die oben beschriebene Situation tritt ein.

Ein Vorteil des erfinderischen Verfahrens liegt daher darin, eine gewisse Kontrolle auf die Verbrennungszone auszuüben und die für die Bildung und das Wachsen von Kaminen günstigen Bedingungen zu unterdrücken.

Eine Ausführungsart des erfinderischen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss der flüssigen Schlacke derart verlangsamt wird, dass der Flüssigkeitsspiegel derselben auf einer Höhe oberhalb der Düsen gehalten wird, wodurch das Verbrennungsgas in die flüssige Schlackenmasse eingespritzt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsart des erfinderischen Verfahrens wird der Strahl des Verbrennungsgases durch geneigt angeordnete Düsen quer zum Flüssigkeitsspiegel der flüssigen Schlacke gerichtet, so dass das Gas ihn durchdringt.

Durch das Einführen des Verbrennungsgases in die flüssige Schlackenmasse wird dessen Wirkung und Energie in der Schlak-kenmasse verteilt, was zwei günstige Folgen nach sich zieht. Zunächst ist die Verbrennung über den ganzen Querschnitt dieser Zone gleichmässig und geregelt und man vermeidet intensive lokale Verbrennungen. Das hat eine ziemlich gleichmässige Verteilung des Gases über den ganzen Querschnitt der Müllsäule zur Folge. Ausserdem haben die Gase, wenn sie in diese Säule eindringen, ihre mechanische konzentrierte Energie verloren und können keine örtlichen heftigen Reaktionen hervorrufen. Eine weitere günstige Folge ist die mechanische Tätigkeit des Brodeins der Schlacke, was eine Bewegung der unterschiedlichen Bestandteile der Müllsäule hervorruft, die ständig neue Abzugsmöglichkeiten für die Gase eröffnet und dadurch die Bildung von Kaminen vermindert.

Das Einspritzen von Gasen in die flüssige Schlacke mit grosser Geschwindigkeit bewirkt, dass die Schlacke kräftig umgerührt wird und beeinflusst in günstiger Weise die Eigenschaften der Schlacke, indem Reste von Kohlenstoff und Metallen, die dort noch vorhanden sein können, oxydieren.

Ein einfaches Mittel, ein Bad flüssiger Schlacke zu bilden, dessen Flüssigkeitsspiegel höher als die Düsen liegt, ist die Regulierung des Abflusses der Schlacke, zum Beispiel durch das Bilden einer Sperre oberhalb der Förderöffnung. Eine solche Sperre kann durch eine örtliche Abkühlung dieser Oberfläche gebildet werden.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen Pyrolyseofen 10 zum Verbrennen von Müll 12, der in diesen Ofen mit Hilfe einer Ladevorrichtung 14 eingeführt wird.

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die einen verschiebbaren Kolben 16 aufweist, der den Müll in das Innere des Ofens 10 schiebt.

Die Verbrennung im Inneren des Ofens wird durch Verbrennungsluft aufrechterhalten, die durch mehrere Düsen 20, die an eine Versorgungsrohrleitung 18 angeschlossen sind, eingeblasen wird. Die flüssigen Verbrennungsrückstände werden in Form von Schlacke über einen die Förderöffnung bildenden Ablaufka-nal 24 am Boden des Ofens abgeführt. Die Pyrolysegase gelangen in der oberen Region des Ofens in einen Sammelbehälter 28 und werden über eine Leitung 26 abgeführt, die zu einer Verarbeitungsanlage führt zwecks Rückgewinnung der Energie.

Der untere Teil des Ofens 10 ist in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel breiter als der nach oben anschliessende Teil und bildet die Feuergrube 30. Im Inneren dieser Feuergrube 30 befindet sich die Verbrennungszone, in der die Pyrolyserückstände oxydieren oder sich verflüssigen.

Zwischen dieser Verbrennungszone und dem Sammelbehälter 28 liegt die Pyrolysezone. Eine Trockenzone liegt über dieser Pyrolysezone in Höhe des Sammelbehälters 28.

Mit 32 ist ein Kamin bezeichnet, der sich zwischen der Wandung des Ofens 10 und der Müllsäule gebildet hat und der sich von der Verbrennungszone bis zur Trockenzone ausdehnt. Dieser Kamin 32 stört die Arbeit des Ofens 10, indem er die Pyrolysezone kurzschliesst und ausserdem das Risiko einer übermässigen Erhitzung der Wandung des Ofens 10 erhöht. Wie zuvor erwähnt ist, wurde festgestellt, dass ein solcher Kamin während längerer Zeit in der Verbrennungszone entsteht, und zwar durch die kombinierte Wirkung einer intensiven örtlichen Verbrennung und des Einspritzens des Verbrennungsgases. Deshalb muss man der Tatsache Rechnung tragen, dass zum Einspritzen des Verbrennungsgases durch die Düsen und zum Verhindern, dass die flüssige Schlacke diese Düsen verschliesst, der Druck, mit dem das Gas eingespritzt wird, deutlich höher ist als der Druck, derin der Verbrennungszone herrscht. Das bedeutet, dass auch eine bestimmte Menge mechanischer Energie vorhanden ist, die in der Verbrennungszone freizusetzen ist.

Um mindestens zu einem grossen Teil die für eine Kaminbildung günstigen Bedingungen zu unterdrücken, wird das Verbrennungsgas in die flüssige Schlackenmasse 34 eingespritzt. Das erlaubt eine Verteilung der mechanischen Energie des Verbren-5 nungsgases in der flüssigen Schlackenmasse 34, wobei die Verbrennung durch das Brodeln der Masse 34 aufrechterhalten wird.

Eine Sperre 36 vor der Förderöffnung 24 ist durch abgekühlte Schlacke gebildet, wodurch eine ausreichende Höhe des Flüssigkeitsbades sichergestellt ist. Es ist auch möglich, andere Mittel 10 vorzusehen, um eine ausreichende Höhe dieses Schlackenbades sicherzustellen.

Man kann beispielsweise einen unterbrochenen Abfluss der Schlacke vorsehen. Während einer bestimmten Zeit wird der Abfluss der Schlacke mittels eines gekühlten Pfropfens aufgehalten, der in die Förderöffnung eingeführt wird. Um den Abfluss der Schlacke wieder in Gang zu setzen, entfernt man den Pfropfen und falls notwendig, öffnet man die Förderöffnung mittels eines Bohrers, einer Stange oder auch mit Hilfe einer Oxygen-Lanze. Mit Hilfe eines solchen Pfropfens, der auch gekühlt sein kann, der aber in der Höhe regulierbar ist, lässt sich der Flüssigkeitsspiegel der Schlacke leicht regulieren.

Eine andere Lösung, um das Verbrennungsgas in das Innere der Schlacke 34 einzuspritzen, besteht darin, die Düsen auf einer 25 anderen Höhe, d. h. nicht unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schlacke anzubringen, jedoch die Düsen derart geneigt anzuordnen, dass das Verbrennungsgas trotzdem in die Schlacke 34 eingespritzt wird. Die Wirkung und die Ergebnisse dieser Variante sind die gleichen wie oben beschrieben.

30 Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die vorgeschlagene Lösung besonders hinsichtlich der Vermeidung der Entstehung von Kaminen von Vorteil ist. Überdies hat die experimentelle Nutzung des vorgeschlagenen erfinderischen Verfahrens ausgezeichnete Ergebnisse erbracht, wobei nicht nur keine 35 Kamine auftraten, sondern auch der Reinheitsgrad der Schlacke und des daraus hergestellten Granulats verbessert wurde.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

633 875 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Betrieb eines Müll Verbrennungsofens, der eine Ladezone, eine Trockenzone, eine Pyrolysezone, eine Ver-brennungs- und Schmelzzone sowie mindestens eine Förderöffnung für flüchtige Produkte der Trockenzone, mindestens eine Förderöffnung für Schmelzprodukte der Verbrennungs- und Schmelzzone und eine oder mehrere Düsen zum Einspritzen von Verbrennungsgas in die Verbrennungs- und Schmelzzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsgas in das Innere der schmelzflüssigen Schlacke eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss der flüssigen Schlacke derart verlangsamt wird, dass der Flüssigkeitspegel derselben auf einer Höhe oberhalb der Düsen gehalten wird, wodurch das Verbrennungsgas in die flüssige Schlackenmasse eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der am Boden des Ofens befindlichen Förderöffnung für die Schlacke durch eine örtliche Abkühlung die Bildung einer aus erhärteter Schlackenmasse bestehenden Sperre hervorgerufen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss der Schlacke unterbrochen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet. dass Mittel zum Regulieren des Niveaus der flüssigen Schlacke im Ofen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl des Verbrennungsgases durch geneigt angeordnete Düsen quer zum Flüssigkeitsspiegel der flüssigen Schlacke gerichtet wird, so dass das Gas ihn durchdringt.