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Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor zur Pyrolyse von organische Substanzen enthal- tendem Abfall, mit einem liegenden, dreh- und antreibbar gelagerten Reaktorbehälter, der eine
Abzugsleitung für das Pyrolysegas aufweist und über einen vorzugsweise eigengasbetriebenen Bren- ner beheizbar ist.
Die Pyrolyse von Abfall, wie Hausmüll, Altreifen, Kunststoffmaterial u. dgl., dient, abgesehen von der Beseitigung und der Heizwertnutzung des Abfalls, vor allem zur Rückgewinnung der Roh- stoffe, insbesondere der Kohlenwasserstoffprodukte, wobei zur Durchführung der Pyrolyseverfahren
Reaktoren mit beheizbaren Reaktorbehältern vorgesehen sind, in denen der Abfall unter Luftab- schluss thermisch zersetzt wird. Das entstehende Pyrolysegas lässt sich dann abziehen und durch
Kondensation, Destillation, Filtration u. dgl. Trennverfahren in seine brauchbaren Bestandteile zer- legen.
Bisher besitzen nun die Reaktoren von aussen beheizte Reaktorbehälter, und es ist auch bereits bekannt, die Reaktorbehälter liegend anzuordnen und sie zu drehen, um durch Umschich- tung des Abfalls einem isolierenden Verkrusten des Behälters vorzubeugen und die Pyrolysegasent- wicklung zu vergleichmässigen. Allerdings erfordern diese Reaktoren wegen der die Behälter aufneh- menden Feuerungsräume einen grossen Bauaufwand und arbeiten, bedingt durch die alleinige Aussen- beheizung, sehr unwirtschaftlich.
Dazu kommt noch, dass durch eine solche Mantelbeheizung von vornherein nur verhältnismässig kleine Reaktoren zu betreiben sind, um die im Behälterinneren erforderlichen Mindesttemperaturen erreichen zu können, wobei durch die zwangsweise auftretenden
Temperaturunterschiede Funktionsstörungen unvermeidlich sind, und ein vertretbares Pyrolyseergeb- nis noch dazu eine spezielle Aufbereitung des Abfalls durch Sortieren, Zerkleinern u. dgl. voraus- setzt.
Aus der AT-PS Nr. 92552 ist ausserdem eine Drehretorte zum Schwelen bituminöser Stoffe bekannt- geworden, die aus einem liegenden, von einem Flammrohr axial durchsetzten und ein um das Flamm- rohr rotierendes Schwelrohr aufnehmenden zylindrischen Behälter besteht. Das Material wird über eine Beschickungsvorrichtung in das Schwelrohr eingebracht und während des Durchwanderns des
Schwelrohres der Flammrohrhitze ausgesetzt. Es entsteht eine aufwendige Konstruktion und die reine
Innenbeheizung führt wieder zu unerwünschten Temperaturdifferenzen zwischen radial inneren und äusseren Bereichen.
Gemäss der DE-PS Nr. 113024 gibt es auch schon eine Retorte zur Trockendestillation von Holz od. dgl., mit mehreren axial durch einen liegenden, drehbaren Retortenbehälter verlaufenden Heizrohren, wobei die Destillationsgase umfangseitig durch selbsttätige Ventile abgezogen werden. Die Mehrzahl der inneren Heizrohre erlaubt hier zwar eine gleichmässigere Innenbeheizung, doch kann dadurch das Material nur sehr unwirtschaftlich auf höhere Temperaturen erhitzt werden, wozu wieder der unerwünschte Kühleffekt des unbeheizten Mantels und der beträchtliche Bauaufwand kommen.
Aus der DE-PS Nr. 362535 ist weiters eine Drehtrommel für ein zweistufiges Erhitzen, insbesondere zum Trocknen und Schwelen von Brennstoffen, bekannt, welche Trommel ein im Trommelinneren endendes Heizrohr aufweist, so dass der Brennstoff im Heizrohrbereich einer Wärmestrahlung und im heizrohrfreien Bereich direkt den Heizgasen aus dem Heizrohr ausgesetzt wird, was aber für ein Pyrolyseverfahren vollkommen ungeeignet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und einen Reaktor der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich bei vergleichsweise einfacher Konstruktion sowohl durch seinen hohen Wirkungsgrad und seine Effektivität als auch durch seine Betriebssicherheit auszeichnet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Reaktorbehälter einen Doppelmantel besitzt und der Brenner in ein den Reaktorbehälter koaxial hineinragendes Brennrohr beaufschlagt, das mit dem an einen Rauchgasabzug angeschlossenen Hohlraum des Doppelmantels in Leitungsverbindung steht. Der Reaktorbehälter wird daher gleichzeitig von innen und aussen beheizt, wobei durch den Doppelmantel eine über den gesamten Umfangsbereich des Behälters gleichmässige Erwärmung auftritt. Es kommt zu einer sehr rationellen Reaktorbeheizung und zu weitgehend gleichmässigen, Störungen vermeidenden Temperaturverhältnissen im Behälter.
Der eingebrachte Abfall wird durch die Behälterdrehung umgeschichtet, wobei im Mantelbereich eine Vortrocknung und Vorwärmung des Materials erfolgt und die höheren Temperaturen im Brennrohrbereich zur eigentlichen
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thermischen Zersetzung führen. Es werden ausgezeichnete Pyrolysebedingungen für das gesamte
Abfallmaterial innerhalb des Behälters geschaffen, so dass ohne eine Verkrustungsgefahr od. dgl. eine durchgreifende Pyrolyse erfolgt. Ausserdem tritt bei entsprechender Aussenisolierung des Behäl- ters eine wesentliche Verringerung der Wärmeverluste auf, und es ist neben einem wirtschaftlichen, energieautarken Betrieb eine grössere Freiheit für die Behälterdimensionierung gegeben. Darüber hinaus ist vor allem auch eine spezielle Aufbereitung des Abfalls vor der Pyrolyse unnötig.
Durch das Fehlen eines den Reaktorbehälter umschliessenden Feuerraumes bleibt zudem der Bauaufwand und der Platzbedarf des Reaktors gering.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung sind aussen am Brennrohr axial verlaufende Hohlrippen angesetzt, die über Durchtrittsöffnungen im brennerabgewandten Endbereich an das Brennrohr anschliessen und brennerseitig in zum Doppelmantelhohlraum führende Radialkanä- le der Behälterstirnwand münden. Durch diese Hohlrippen ergibt sich nicht nur die Leitungsverbin- dung zwischen Brennrohr und Doppelmantel, sondern es entstehen hochtemperierte Heizflächen, auf die bei Behälterdrehung der vom Doppelmantel her vorgewärmte Abfall abgeworfen wird, was eine schnelle, durchgreifende Pyrolyse sicherstellt. Die vom Brenner erzeugte Heizenergie kann auf kur- zem Wege auf den Abfall übertragen werden und es ist eine gute Temperaturregelung bei der Pyro- lyse möglich.
Die zuerst durch das Brennrohr, dann im Gegenstrom zurück durch die Hohlrippen in die Radialkanäle und von dort in den Doppelmantelhohlraum strömenden Rauchgase gewährleisten ausserdem eine optimale Nutzung der vom Brenner erzeugten Wärmeenergie, die eine weitere Steige- rung des Wirkungsgrades mit sich bringt. Die Zahl der Hohlrippen und ihre Dimensionierung wird sich nach der Grösse des Behälters und des Brennrohres richten und die Radialkanäle können aus
Hohlräumen der Behälterstirnwand oder auch aus unmittelbar an die Hohlrippen anschliessenden, der Stirnwand entlang verlegten Rohren bestehen.
Sind erfindungsgemäss im Mantelbereich des Reaktorbehälters axial verlaufende, gegebenenfalls gegenüber den Hohlrippen versetzt angeordnete und vorzugsweise in Drehrichtung abgewinkelte Mitnehmerschaufeln vorgesehen, ergibt sich eine besonders hohe Effektivität bei der Durchführung der Pyrolyse, da der Abfall im Behälter durch die Mitnehmerschaufeln hochgenommen und gezielt auf die Hohlrippen abgeworfen wird. Dabei kommt es auch zu einer geordneten Umschichtung des Abfalls, so dass eine störungsfreie und für alle Abfallteile gleichmässige Pyrolyse erfolgt.
Besonders günstig ist es auch, wenn erfindungsgemäss der Reaktor schrittweise antreibbar ist, wobei die einzelnen Drehschritte jeweils der Rippen- bzw. Schaufelteilung entsprechen. Diese schrittweise Drehung bringt auch eine schrittweise Umschichtung des Abfalls mit sich, so dass den im Behälterinneren entlang des Mantels, auf den Schaufeln und zwischen den Hohlrippen verteilten Abfallmengen jeweils genügend Zeit für die Vorwärmung, Vortrocknung, Zersetzung u. dgl. gegeben ist und eine Beeinträchtigung der Pyrolyse durch Vermischen einzelner Verfahrensschritte vermieden wird.
Um eine einfache und zweckmässige Konstruktion zu erreichen, kann den Reaktorbehälter ein Zentralrohr durchsetzen, das mittels einer Schottwand in einen sich über einen Grossteil der Behälterlänge erstreckenden, als Brennrohr dienenden Hauptabschnitt und einen durch Radialkanäle der brennerabgewandten Behälterstirnwand und Übertrittsöffnungen mit dem Doppelmantelhohlraum verbundenen, als Anschlussstutzen für den Rauchgasabzug dienenden Nebenabschnitt unterteilt ist.
Dieses Zentralrohr, auf dem der Reaktorbehälter drehfest aufgesetzt ist, erlaubt nicht nur eine einfache Brenngasführung, sondern kann gleichzeitig auch mit seinen aus dem Behälter herausragenden Enden zur Lagerung des Reaktorbehälters verwendet werden, was einen geringen Bauaufwand und vor allem auch wenig Dichtungsprobleme mit sich bringt
Eine weitere Vereinfachung wird dabei erreicht, wenn die Abzugsleitung für das Pyrolysegas innerhalb des Zentralrohr-Nebenabschnittes verläuft und über eine vom Zentralrohr zwischen Schottwand und benachbarter Behälterstirnwand gebildete, Einlassöffnungen aufweisende Einlasskammer in das Behälterinnere führt, so dass ein sicherer und auch wärmeverlustarmer Pyrolysegasabzug gewährleistet ist.
Um zu verhindern, dass Abfall die Einlassöffnungen verlegt und den Pyrolysegasabzug behindert, kann ausserdem die Schottwand bis über die Hohlrippen hinaus verlängert sein und einen zur benachbarten Behälterstirnwand hin umgebogenen Rand aufweisen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet der Reaktorbehälter samt
Lagerung und Antrieb, Heizung und Rauchgas- bzw. Pyrolysegasführung und andern zugehörigen
Einrichtungen und Aggregaten eine Transporteinheit, so dass der ganze Reaktor auf ein Fahrzeug verladen und zum anfallenden Abfall gebracht werden kann. Die kompakte, in sich abgeschlossene und gut wärmegedämmte Konstruktion ermöglicht so einen sehr rationellen Einsatz des Reaktors und eine sehr wirtschaftliche Anwendung des Pyrolyseverfahrens, da der Transportaufwand für den Reaktor um ein Vielfaches geringer ist als der für die riesigen Abfallmengen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch in einem Ausführungsbei- spiel dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l einen erfindungsgemässen Reaktor im Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Reaktorbehälter nach der Linie II-II der Fig. 1.
Der veranschaulichte, insgesamt eine Transporteinheit-l-bildende Pyrolysereaktor besitzt einen liegenden, zylindrischen Reaktorbehälter --2--, der eine Aussenisolierung --3-- trägt und einen Doppelmantel --4-- aufweist. Der Reaktorbehälter --2-- wird von einem Zentralrohr --5-- durchsetzt, das beiderends in Lagern --6-- drehbar gehalten und über eine Motor-Getriebeeinheit - 7-- antreibbar ist, so dass mit dem Zentralrohr --5-- auch der Reaktorbehälter --2-- angetrie- ben wird.
Das Zentralrohr --5-- ist durch eine Schottwand --8-- in einen Haupt- und einen Nebenab- schnitt unterteilt, wobei der Hauptabschnitt ein Brennrohr --5a-- für den Ansatz eines Brenners - und der Nebenabschnitt einen Anschlussstutzen --5b-- für einen Rauchgasabzug --10-- bil- den.
Aussen am Brennrohr --5a-- verlaufen axial Hohlrippen --11--, die über Durchtrittsöffnun- gen --12-- im Bereich der Schottwand --8-- an das Brennrohr --5a-- anschiessen und brennersei- tig in durch Hohlräume der Stirnwand --13-- entstehende Radialkanäle --13a-- münden. Diese
Radialkanäle --13a-- führen in den Hohlraum --4a-- des Behälterdoppelmantels --4--, so dass die vom Brenner --9-- erzeugten Heizgase durch das Brennrohr --5a-- strömen und dann über die Hohlrippen --11-- und die Radialkanäle --13a-- in den Doppelmantelhohlraum --4a-- gelan- gen.
Von hier führen in der brennerabgewandten Behälterstirnwand --14-- Radialkanäle --14a-- einwärts zum Anschlussstutzen --5b--, wo Übertrittsöffnungen --15-- den Weg in den Anschluss- stutzen --5b-- und durch diesen zum Rauchgasabzug --10-- öffnen. Innerhalb des Anschluss- stutzens --5b-- verläuft auch die Abzugsleitung --16-- für das im Reaktorbehälter --2-- ent- stehende Pyrolysegas, die über eine zwischen Schottwand --8-- und benachbarter Behälterstirnwand - vorgesehene Einlasskammer-17-- und entsprechende Einlassöffnungen --18-- in das Behälterinnere führt.
Zum Schutz der Einlassöffnungen --18-- ist die Schottwand --8-- über die Hohlrippen --11-- hinaus hochgezogen und weist einen zur Behälterstirnwand --14-- hin umgebogenen Rand --8a-- auf.
Der über einen luftdicht verschliessbaren Deckel --2a-- in den Reaktorbehälter --2-- einge- füllte Abfall wird einer intensiven Wärmebehandlung unterzogen und rationell thermisch zersetzt.
Der Abfall wird nämlich durch die Rauchgasbeaufschlagung des Doppelmantelhohlraumes --4-- im Mantelbereich des Reaktorbehälters --2-- vorgetrocknet und vorgewärmt und dann durch das Drehen des Behälters, das schrittweise erfolgt, auf das Brennrohr --5a-- und die Hohlrippen - abgeworfen, wo auf Grund der herrschenden hohen Temperaturen die eigentlichen Pyrolyse stattfindet. Um das Abwerfen des Abfalls auf die Hohlrippen --11-- gezielt abzuwickeln und ausserdem eine durchgreifende Umschichtung des Abfalls während der Pyrolyse zu gewährleisten, sind Mitnehmerschaufeln --19-- vorgesehen, die axial dem Behältermantel entlang verlaufen und gegen- über den Hohlrippen --11-- versetzt angeordnet sind.
So wird durch das schrittweise Verdrehen des Reaktorbehälters --2-- der Abfall portionsweise von den Mitnehmerschaufeln --19-- dem Brennrohr --5a-- und den Hohlrippen --11-- übergegeben und von dort wieder in den Bodenbereich abgeworfen, so dass insgesamt eine vollständige und gleichmässige Pyrolyse des Abfalls gewährleistet ist. Da auf Grund der Rauchgasführung alle mit dem Abfall in Berührung kommenden Behälterteile beheizt sind, kann die Wandtemperatur auf einen bestimmten Mindestwert gehalten und eine Kondensation und Verfestigung der sich verflüssigenden und zersetzenden Stoffe vermieden werden.
Ausserdem ist durch den intensiven und direkten Wärmeübergang zwischen Heizgasen und Abfall eine feinfühlige Temperaturregelung bei der Pyrolyse möglich und die Pyrolysetemperaturen etwa durch Zumischen von Frischluft od. dgl. auf das gewünschte Mass zu beschränken. Es wird
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eine sehr rationelle Pyrolyse erreicht, wobei die Effektivität des Pyrolysereaktors durch die Zusam- menfassung von Reaktorbehälter und zugehörigen Einrichtungen zu einer Transporteinheit --1--, die einfach durch Aufbau der Lagergestelle --20-- auf einer gemeinsamen Grundplatte --21-- er- reicht werden kann, noch zu steigern ist, da sich so der gesamte Reaktor auf ein Fahrzeug auf- bauen und zum anfallenden Abfall hinbringen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reaktor zur Pyrolyse von organische Substanzen enthaltendem Abfall, mit einem liegen- den, dreh- und antreibbar gelagerten Reaktorbehälter, der eine Abzugsleitung für das Pyrolysegas aufweist und über einen vorzugsweise eigengasbetriebenen Brenner beheizbar ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) einen Doppelmantel (4) besitzt und der Brenner (9) ein in den Reaktorbehälter (2) koaxial hineinragendes Brennrohr (5a) beaufschlagt, das mit dem an einen
Rauchgasabzug (10) angeschlossenen Hohlraum (4a) des Doppelmantels (4) in Leitungsverbindung steht.