DE102006015261B4

DE102006015261B4 - Treppenbettofen

Info

Publication number: DE102006015261B4
Application number: DE102006015261.1A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Grimm Bernhard
Original assignee: Michaelis & Co KG GmbH
Current assignee: GRIMM, BERNHARD, DE
Priority date: 2006-04-01
Filing date: 2006-04-01
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2026-04-02
Also published as: DE102006015261A1

Abstract

Treppenbettofen zur Verbrennung kontinuierlich durchlaufender Abfälle, bestehend aus einer mit Keramik ausgekleideten, länglichen, horizontal ausgerichteten Brennkammer 1 mit etwa rechteckigem Querschnitt und mit wenigstens einem Brenner 8, die an der Eintrittsstirnseite durch eine Ofentüre 11 verschließbar ist und an der Ausgangsstirnseite durch eine Aschenöffnung 12 durchbrochen ist und die an ihrer Seitenwand 15 und/oder an Oberseite 13 wenigstens eine Zuluftöffnung 17 mit Anschluss an das Zuluftgebläse 2 aufweist und die nahe der Ausgangsstirnseite an eine Abluftleitung 3 angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, dass – das Ofenbett 14 in seiner gesamten Fläche geschlossen und frei von Öffnungen ausgebildet ist und – nahe der Ofentür 11 seinen höchsten Punkt und – nahe der Aschenöffnung 12 seinen niedrigsten Punkt erreicht und – die Fläche dazwischen entweder gleichmäßig geneigt und/oder – als Treppe mit wenigstens zwei Stufen geformt ist und wenigstens ein Drehmitnehmer 4 quer zur Längsachse der Brennkammer 1 ausgerichtet ist und in deren Seitenwänden 15 drehbar gelagert ist, wobei der Drehkreis des Drehmitnehmers 4 nahe an die Oberfläche des Ofenbettes 14 heranreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Treppenbettofen zur Verbrennung kontinuierlich durchlaufender Abfälle, bestehend aus einer mit Keramik ausgekleideten, länglichen, horizontal ausgerichteten Brennkammer mit etwa rechteckigem Querschnitt und mit wenigstens einem Brenner, die an der Eintrittstirnseite durch eine Ofentüre verschließbar ist und an der Ausgangsstirnseite durch eine Aschenöffnung durchbrochen ist und die an ihrer Seitenwand und/oder an Oberseite wenigstens eine Zuluftöffnung mit Anschluss an das Zuluftgebläse aufweist und die nahe der Ausgangsstirnseite an eine Abluftleitung angeschlossen ist.
Anstelle der seit langem üblichen Deponierung von Abfällen hat sich in den letzten Jahren mehr und mehr durchgesetzt, dass die Abfälle verbrannt werden, was gegenüber der Deponierung zahlreiche Vorteile bringt. Es wird nicht nur der zur Deponierung benötigte Raum erspart, sondern auch die Ausdünstungen und Ausscheidungen vermieden, die direkt aus dem Abfall austreten und die indirekt durch Fäulnisprozesse und/oder chemische Reaktionen der Abfallbestandteile untereinander auftreten können.
Nach aktuellem Stand der Technik werden zwei grundlegend verschiedene Typen von Öfen zur Abfallverbrennung unterschieden: Zum einen der Festbettofen und zum anderen Öfen mit Rosten. Der Festbettofen ist durch eine feste Auskleidung des Brennraumes aus keramischem Material gekennzeichnet. Vorteile sind die vollständige und sterile Verbrennung, sowie die Unempfindlichkeit gegenüber Schlacken, die sich z. B. aus den modernen Verbundwerkstoffen mit darin enthaltenen Aluminiumbestandteile schon bei relativ niedrigen Temperaturen bilden und noch unverbrannten Abfall und/oder Asche umschließen können und dadurch für große Festkörpern erzeugen können. Diese Festkörper werden jedoch im Festbettofen mit fortschreitendem Abbrennen durch den übrigen Abfall und/oder die Brennstoffzuführung von außen wieder vollständig erhitzt, dadurch wieder geschmolzen und anschließend vollständig verbrannt.
Im Brennraum des Festbettofens sind keine metallischen Einrichtungen vorhanden, womit die Gefahr einer punktuellen Überhitzung vermieden ist.
Prinzipbedingte Unterscheidungsmerkmale des Festbettofens gegenüber anderen Ofentypen ist eine Begrenzung der Größe, da das zu verbrennende Material nicht in beliebiger Menge angehäuft werden kann, weil andernfalls in der Mitte dieser Anhäufung keine ausreichend hohe Brenntemperatur mehr erreicht werden würde. Auch durch die Zuführung von Verbrennungsluft kann die Größe nicht beliebig erhöht werden, da die Luftzuführung nur von oben und/oder von der Seite her möglich ist, nicht jedoch von unten durch das Bett hindurch.
Sowie in der Brennfläche Öffnungen nach unten hin eingebracht werden, muss der Ofen dem Prinzip der auf Rosten befeuerten Ofen zugerechnet werden. Ein Vorteil der Roste ist, dass auch von unten her Verbrennungsluft zugeführt werden kann, wodurch die Verbrennung schneller erfolgt und wodurch die Abmessung der Brennfläche nahezu beliebig vergrößerbar ist. Ein prinzipieller Nachteil der Roste ist jedoch, dass durch die für die Luftzuführung vorgesehenen Öffnungen unverbranntes Brennmaterial hindurch nach unten fallen kann und sich dort mit der Asche vermischt. Dadurch gerät es entweder mit der Asche unverbrannt wieder aus dem Ofen heraus, was die Verbrennung von kontaminiertem Abfall ausschließt, oder die gesamte Asche muss in aufwendiger Weise nach verbrannt werden, was deshalb aufwendig ist, weil die Asche durch eingedrungenes Material verunreinigt sein kann und daher in ihrer Toxizität und in ihrem Heizwert stark schwanken kann.
Zum Transport des zu verbrennenden Materials müssen die Roste relativ zueinander bewegt werden. Diese Relativbewegungen können durch Schlacken behindert werden. Das sind Gemische aus geschmolzenen Bestandteilen des Abfalls und/oder anderen, höher schmelzenden, festen Bestandteilen, die in ihrer flüssigen Phase in die Lagerung der Schwenkachsen zum Antrieb der Roste eindringen und dort ein erhöhtes Drehmoment im Antrieb, einen beschleunigten Verschleiß oder einen frühzeitigen Ausfall der Lager bewirken. Auf den Rosten umschließen die flüssigen Schmelzen dort liegende oder anhaftende Aschebestandteile und/oder unverbrannte Abfälle und bilden beim Abkühlen große Festkörper, die mit benachbarten Rosten kollidieren und dadurch aufgebrochen oder abgebrochen werden. Durch die Trennung der auf den Rosten anhaftenden, erstarrten Schmelze werden nicht nur die darin eingeschlossenen Aschebestandteile mitgerissen, sondern auch die obersten Metalloxidschichten der Roste. Dadurch bildet sich an dieser Stelle eine oxidationsarme oder oxidationsfreie Zone, die für einen neuerlichen Oxidationsprozess offen liegt. Auf diese Weise kontinuierlich ablaufende Zyklen erodieren das Material der Roste gleichmäßig und reduzieren die Lebensdauer mitunter drastisch, sodass die Roste zu einem häufig zu wechselnden Verschleißteil werden. Der Nachteil daraus ist nicht nur die Aufwendung für das Ersetzen der Roste, sondern auch die dazu erforderliche Stillstandszeit.
Im Vergleich dazu ist der Festbettofen erheblich unempfindlicher, da er keine Roste aufweist, die in direktem Kontakt mit der Flamme stehen, sondern aus einem festen keramischen Bett besteht.
Auf aktuellem Stand der Technik ist die WO 85/01 096 A1 zu nennen, welche eine Vorrichtung zur Verbrennung von biologischen Brennstoffen offenbart. Die Vorrichtung weist nahe der Ofentür ihren höchsten Punkt und nahe der Aschenöffnung ihren niedrigsten Punkt auf, wobei die Fläche dazwischen als stufenförmige Treppe ausgeformt ist.
Die DE 29 50 526 A1 offenbart einen Kleinverbrennungsofen zur Verbrennung von Abfallmaterial, welcher einen durch eine Tür abschließbaren Verbrennungsraum und eine an der gegenüberliegenden Seite zur Tür befindliche schwenkbare Klappe aufweist. Die Fläche dazwischen ist gleichmäßig mit einem Neigungswinkel von etwa 30° geneigt.
In der DE 39 18 508 C1 ist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mit Öl kontaminierten Stoffen mit einer teilweisen keramischen Auskleidung des Brennraumes offenbart.
Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Ofen zu schaffen, dessen Brennraum keine Roste zum Weitertransport des Abfalls benötigt, dessen Brennfläche keine Öffnungen für bewegte Teile enthält, der innerhalb der Brennkammer keine Bauteile aus Metall erfordert, der einen kontinuierlichen Strom des Abfalls durch den Ofen hindurch ermöglicht, der das rückstandsfreie Verbrennen auch von toxischen und/oder anderweitig kontaminierten Abfällen ermöglicht, der auf seiner Brennoberfläche selbsttätig durch den Brennprozess eine stationäre Schutzschicht aus Asche und/oder Schlacken bildet und erhält, der wartungsarm und ohne vorschnell verschleißende Komponenten betrieben werden kann, der sich vom Prinzip her für eine vollautomatische Beschickung, Überwachung und Entsorgung eignet und der nur die Abdichtung von sehr schlanken, drehenden Komponenten zwischen Brennkammer und Außenluft erfordert.
Als Lösung schlägt die Erfindung einen Treppenbettofen vor, wobei das Ofenbett in seiner gesamten Fläche geschlossen und frei von Öffnungen ausgebildet ist und nahe der Ofentür seinen höchsten Punkt und nahe der Aschenöffnung seinen niedrigsten Punkt erreicht und die Fläche dazwischen entweder gleichmäßig geneigt und/oder – als Treppe mit wenigstens zwei Stufen geformt ist und wenigstens ein Drehmitnehmer quer zur Längsachse der Brennkammer ausgerichtet ist und in deren Seitenwänden drehbar gelagert ist, wobei der Drehkreis des Drehmitnehmers nahe an die Oberfläche des Ofenbettes heranreicht.
Dieser als solcher bezeichneter Treppenbettofen verbindet von seinem Funktionsprinzip her die Vorzüge des Festbettofens mit zahlreichen Vorzügen von Feuerungsanlagen mit Rosten. Anders als bei einem stationären Festbrennofen wird der zu verbrennende Abfall an einer Seite in die Brennkammer hineingeführt, durchläuft die gesamte Brennkammer und tritt an der anderen Stirnseite der Brennkammer als Asche wieder aus. Der insgesamt kontinuierliche Verbrennungsprozess besteht aus mehreren, aneinandergereihten Einzelschüben mit Phasen einer stationären Verbrennung auf jeder Stufe der Treppe innerhalb der Brennkammer.
Wenn der Drehmitnehmer nicht in das Brennmaterial eintaucht, sondern außerhalb des Brennmateriales oder sogar außerhalb der Flammen steht, ist der Verbrennungsprozess zu einem Festbettofen absolut identisch. Dabei ist durch die Drehzahl und/oder die Drehpausen des Mitnehmers die Verweilzeit auf einer Treppenstufe frei wählbar und kann auf das Brennmaterial, die Länge des Ofens, und den gewünschten Reinheitsgrad der Asche abgestimmt werden.
Deshalb wird die Verbrennung in mehrere Phasen aufgeteilt, die jeweils auf einer anderen Stufe der Treppe ablaufen. Bei z. B. drei Stufen findet eine Vorverbrennung, eine Hauptverbrennung und eine Nachverbrennung statt. Die Länge dieser drei Phasen ist durch die Drehzahl und/oder die Drehpausen der Drehmitnehmer frei einstellbar. Beim Wechsel von der einen auf die nächste Treppenstufe entfernt der Mitnehmer sämtliches, in seinem Flugkreis befindliches Brennmaterial, indem er es über die Kante der Stufe hinausschiebt, von wo es auf die nächste Stufe fällt. Während des Schiebens und während des freien Falles wird das Brennmaterial durchmischt und zusätzlich mit Verbrennungsluft angereichert. Jedes Partikel wird stets alle Stufen durchlaufen. Anders als bei einem Feuerungsrost kann kein Partikel vorschnell durch die Öffnungen des Rostes hindurch in die Asche fallen.
Auch im Vergleich zu einem Drehrohrofen bietet ein erfindungsgemäßer Treppenbettofen Vorteile: Anders als der Drehrohrofen ist die gesamte Wandung des Ofens ortsfest aufgebaut und kann deshalb primär nach thermischen Überlegungen konstruiert werden. Beim Drehrohrofen ist für die Zuführung des Brennmateriales und für die Entsorgung der Asche jeweils eine stationäre Öffnung erforderlich, die in der Regel an den beiden Stirnseiten um die Ofentür herum sowie um die Aschenentnahmeöffnung herum eingebaut sind. Die Zugabe der Verbrennungsluft und die Anordnung der Brenner sind ebenfalls nur an den stationären Stirnseiten möglich, wodurch ein ungünstiges Verbrennungsprofil bewirkt werden kann. Ein weiteres Problem ist die Abdichtung im Rotationsbereich gegen Gase, die beim Verbrennungsprozess entstehen und zum Teil giftige Bestandteile und/oder Feinstäube enthalten.
Diese Probleme stellen sich beim erfindungsgemäßen Treppenbettofen nur in deutlich vermindertem Umfang: Hier müssen lediglich die drehenden Wellen der Drehmitnehmer durch die Seitenwand hindurch nach außen geführt werden, gegen Gasaustritt isoliert und thermisch auf das für Drehlager geeignete Niveau heruntergekühlt werden. Der Durchmesser dieser Lager muss nur so groß gewählt werden, dass die Kühlflüssigkeit für das Kühlen der Innenkonstruktion der Drehmitnehmer hindurchgeführt werden kann. Dieser Durchmesser ist erheblich geringer als der Durchmesser der Öffnung zur Brennmaterialbeschickung beim Drehrohrofen. Daher ist die Konstruktion von Lagern und Abdichtungen erheblich einfacher und damit kostengünstiger.
Für die Drehmitnehmer ist die Kühlung dadurch vereinfacht, dass sich die Mitnehmer anders als z. B. die Feuerroste nur vorübergehend direkt in der Flamme und/oder dem brennenden Material befinden. Während des größeren Zeitanteiles befinden sich die Mitnehmer jedoch außerhalb von Flamme und Brennmaterial.
Dadurch wird es möglich, die Mitnehmer mit einer keramischen Beschichtung zu versehen, die nicht der verschärften Erosion durch die direkte und dauernde Einwirkung der Flamme ausgesetzt ist. Daher ist auch die Lebensdauer der Drehmitnehmer um Größenordnungen länger als die der Feuerroste.
Ein weiterer konstruktiver Vorteil eines erfindungsgemäßen Treppenbettofens ist die Ascheschicht, welche zwischen dem Flugkreis des Drehmitnehmers und dem Ofenbett ausgebildet wird. Auf der Oberfläche dieser Schicht findet die Reibung zwischen der von jeder Treppenstufe abgestreiften Menge des Brennmateriales und dem festen Untergrund statt. Dadurch wird ein erhöhter Abrieb des Ofenbettes vermieden. Bei der Verbrennung von Abfällen mit Giften und/oder Keimen wirkt diese Ascheschicht nicht als Speicher, da sie derart dünn ist, dass sie während der Verbrennung kontinuierlich auf eine sehr hohe Temperatur gebracht wird, die von der Temperatur des eigentlichen Brennprozesses nicht weit entfernt ist.
Ein weiterer Vorteil ist die nahezu beliebige Anordnung der Verbrennungsluftzufuhr an den für den jeweiligen Prozess optimalen Ort.
Für die Formgebung der Drehmitnehmer liegt es nahe, dass sie den Querschnitt der Brennkammer vollständig überstreichen, sodass das abgebrannte Material mit Ausnahme der dünnen Ascheschicht zwischen Flugkreis und Ofenbett stets vollständig und gründlich weitertransportiert wird. Eine denkbare Alternative ist es jedoch, die Drehmitnehmer jeweils paarweise zusammenzufassen, wobei ein erster Drehmitnehmer nur einen Teil des Querschnittes der Brennkammer überstreicht und ein benachbarter Drehmitnehmer den vom ersten Drehmitnehmer freigelassenen Bereich überstreicht. Diese Konfiguration ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Flugkreise der beiden Drehmitnehmer ineinander greifen, weil dadurch nicht nur ein Weitertransport und eine Weitervermischung des Brennmaterials in Richtung des Durchganges durch die Brennkammer erreicht wird, sondern zusätzlich noch eine seitliche Vermischungsbewegung. Dadurch werden die auf einer Treppenstufe und in einer Verbrennungsphase weiter unten befindlichen Partikel in der nächsten Verbrennungsstufe mit erhöhter Wahrscheinlichkeit an einem anderem Ort wie z. B. nahe der Oberseite zu liegen kommen und daher noch gründlicher verbrannt werden.
Für eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Treppenbettofens wird vorgeschlagen, im vorderen Bereich der Brennkammer noch eine flammfreie Vorlaufstrecke einzufügen. Sie dient als zusätzlicher Sicherheitsabstand zwischen der Flamme und dem vor der Ofentüre zum Nachschieben bereitgehaltenen weiteren Brennmaterial. Wenn die Ofentüre geöffnet wird und neues Brennmaterial in den Ofen nachgeschoben wird, wird durch die Vorlaufstrecke verhindert, dass Flammen aus der Ofentür heraus schlagen und dort lagerndes Brennmaterial bereits außerhalb des Ofens entzünden. Für die Automatisierung des Brennmaterialnachschubes durch z. B. einem Stößel ist eine solche Vorlaufstrecke ein unerlässliches Sicherheitsmerkmal.
Ein Treppenbettofen wandelt durch das beschriebene Prinzip mit gründlicher Verbrennung auf den Stufen des Ofenbettes den eingebrachten Abfall rückstandsfrei in Asche um. Von der letzten Stufe des Ofenbettes schiebt der darüber angeordnete Drehmitnehmer nach der letzten Brennphase die dort lagernde Asche über die Stufe hinweg und in die Aschenöffnung hinein.
Zur Entnahme der Asche gibt es mehrere Alternativen: Die einfachste Möglichkeit ist, einen Aschensammelraum vorzusehen, der durch eine Tür von außen her für eine manuelle Entnahme zugänglich ist oder mit einem Aschenkasten ausgestattet werden kann. Für eine weitere Automatisierung ist es sinnvoll, unterhalb der Aschenöffnung einen Aschenkanal anzuordnen. Dieser Aschenkanal kann wiederum für eine rein manuelle Entnahme benutzt werden. Alternativ kann zur Automatisierung in den Aschenkanal eine mechanische Entnahmevorrichtung montiert werden, z. B. quer zum Aschenkanal angeordnete Mitnehmer, die von beidseits der Wandung des Aschenkanals entlanglaufenden Ketten und einem entsprechenden Antrieb weiterbewegt wird. Ein solcher mechanischer Aschentransporteur kann auch im Wasserbad betrieben werden, um dadurch die Aschenöffnung gegen das Austreten von Gasen abzusichern. Eine Alternative ist es, die Asche durch einen Umlauf der im Aschenkanal strömenden Flüssigkeit abzutransportieren.
Im Unterschied zu einem Ofen mit Feuerrosten oder einem Drehrohrofen ist in einem Festbettofen auch die Verbrennung von giftigen und/oder ansteckenden Abfällen möglich. Dazu sind größere Türen in den Seitenwänden jeweils oberhalb der Treppenstufen geeignet. Durch diese verschließbaren Türen wird der Behälter mit dem zu verbrennenden Abfall eingeworfen, die Tür wieder gasdicht verschlossen und der Behälter im Brennraum zusammen mit dem Abfall verbrannt. Darin enthaltene Keime und/oder Gifte können wegen der Gasdichtigkeit der Brennkammer nicht nach außen gelangen, sondern werden vollständig in eine sterile Asche umgewandelt. Diese Anordnung ist z. B. bei der Bekämpfung von Seuchen im Tierbereich zur Entsorgung der Kadaver befallener Tiere ein sehr wichtiges Hilfsmittel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden an der Oberseite der Brennkammer Wasserdüsen angeordnet, die zu einem Schnellstop des Brennprozesses dienen. Die Funktion kann insbesondere dann erforderlich werden, wenn niederkalorig und hochkalorig vermischte Abfälle verbrannt werden und ein hochkaloriger Abfallbestandteil, wie z. B. ein Tierkadaver, schlagartig in Flammen gerät. Durch die reaktionsschnelle Einsetzung der Beregnung aus den Wasserdüsen kann in vielen Fällen die Ausbildung einer Druckwelle in der Brennkammer mit der daraus resultierenden Beschädigung von Filtern im Abluftleitung vermieden werden. Solche Düsen sind deshalb unverzichtbarer Bestandteil einer vollautomatisierten Verbrennungsanlage.
Für eine vollständige Automatisierung ist auch die Einrichtung eines Abfallvorschiebers vor der Ofentüre sinnvoll. Nach aktuellem Stand der Technik werden dafür Zylinder mit einem Stößel eingesetzt, die aus dem seitlich bis zur Ofentür geförderten Brennmaterial eine festgesetzte Portion entnehmen und auf die Vorlaufstrecke der Brennkammer befördern. Alternativ kann das Brenngut auch mit Schneckenförderern zugeführt werden. Da während des Einschiebens die Ofentür geöffnet sein muss, ist eine Vorlaufstrecke unerlässlich. Andernfalls würden aus der geöffneten Ofentüre Flammen herausschlagen, die das nachgeschobene Brennmaterial unter Umständen unkontrolliert in Brand setzen könnten.
Aus der Schilderung der möglichen Ausführungsformen einzelner Punkte des Treppenbettofens ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Prinzip des Treppenbettofens für die vollständige Automatisierung geeignet ist. Nach aktuellem Stand der Technik liegt es nahe, für die Steuerung eine elektronische, speicherprogrammierbare Steuerung einzusetzen. Sie muss Eingänge für wenigstens einen Temperatursensor für jede Stufe der Ofenbetttreppe aufweisen. Unbedingt erforderlich ist auch ein Eingang für einen Positionsistwertgeber für jeden Drehmitnehmer, der von außen die Erfassung der Winkelstellung und damit auch der Taktung und der Geschwindigkeit der Drehbewegung ermöglicht. Sinnvoll ist die Erfassung des Zustandes der Ofentür, der Aschentür, und der Seitentüren. Ebenso sinnvoll ist auch eine Positionsistwerterfassung für den Abfallvorschieber und einen Aschentransporteur im Aschenkanal. Als Ausgänge gibt das Regelgerät Steuersignale für das Zuluftgebläse, die Brenner, und/oder die Ofentüre und die Drehmitnehmer und/oder die Aschentür und/oder den Aschentransporteur und/oder die Wasserdüsen und/oder den Abfallvorschieber aus.
Als Verfahren zum Betrieb eines Treppenbettofens ist es, wie bereits erwähnt, sehr sinnvoll, dass die Drehmitnehmer intermittierend weitergedreht werden, wobei sich der Drehmitnehmer während seiner Pausen vorzugsweise außerhalb des brennenden Abfalls befinden sollte. Dadurch wird der Drehmitnehmer selbst nicht der Belastung durch das heiße Brennmaterial und/oder die Flammen ausgesetzt und der Brennprozess kann ungestört ablaufen. Durch die Länge der Drehpausen und/oder die Drehzahl der Drehmitnehmer kann von Hand oder durch das Regelgerät bestimmt werden, mit welcher Geschwindigkeit sich der Abfallstrom durch den Treppenbettofen hindurch bewegt.
Eine weitere sinnvolle Ergänzung beim Betrieb ist ein Unterdruck in der Brennkammer, wofür ein absaugendes Gebläse im Abluftleitung oder ein entsprechender Kaminzug geeignet ist.
Da alle Drehmitnehmer den gleichen Abfallstrom vorwärtsbewegen, ist es sinnvoll, allen den gleichen Bewegungstakt vorzugeben. Dazu ist eine mechanische Verbindung zwischen allen Drehachsen geeignet. Möglich sind auch einzelne Antriebe, die miteinander synchronisiert werden, z. B. elektronisch.
Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
1 Längsschnitt durch einen Treppenbettofen mit drei Drehmitnehmern auf drei Stufen
Im Längsschnitt ist das Ofenbett 14 mit der Vorlaufstrecke 16 und den drei Treppenstufen gezeichnet. Über jeder der drei Treppenstufen ist ein Drehmitnehmer 4 angeordnet. Der flächige Teil des Drehmitnehmers ist an einer Welle befestigt, die mit reduziertem Durchmesser durch die Seitenwand 15 hindurch geführt ist. In der Zeichnung ist die Seitenwand 15 durchsichtig dargestellt, sodass die außerhalb der Brennkammer liegenden Antriebe der Drehmitnehmer 4 zu erkennen sind. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist jede Treppenstufe mit einem Drehmitnehmer 4 ausgerüstet, der jeweils einen eigenen Antrieb aufweist.
Alternativ zum Einzelantrieb können die Drehmitnehmer von einem zentralen Antrieb über – hier nicht gezeichnete – mechanische Verbindungen wie Ketten, Stirnräder, Kardanwellen u. ä. bewegt werden.
Für jede Treppenstufe ist eine Zuluftöffnung 17 in der Seitenwand 15 angeordnet, die in die Flamme seitlich Verbrennungsluft hineinführt, die über Rohrleitungen und einen zentralen Kanal von dem Zuluftgebläse 2 zugeführt wird. An der Seitenwand 15 ist ein Brenner 8 eingezeichnet, der zum Starten des Verbrennungsprozesses dient. Auch über der mittleren und der vorderen Stufe des Ofenbettes kann jeweils ein – hier nicht gezeichneter – Brenner 8 angeordnet werden. An der Oberseite 13 der Brennkammer sind die Wasserdüsen 6 zu erkennen, die von einem gemeinsamen Rohr gespeist werden. An der linken Stirnseite der Brennkammer ist die Austrittsöffnung der Rauchgase zu erkennen, die zur Abluftleitung 3 führt.
In 1 ist der Weg des Verbrennungsmateriales durch den Ofen hindurch nachvollziehbar: An der rechten Bildseite wird der zu verbrennende Abfall vom Abfallvorschieber 7 in Richtung Brennkammer 1 geschoben. Wenn die Ofentür 11 durch Anheben geöffnet ist, dringt der Abfall in die Öffnung in der Eintrittsstirnseite ein und wird auf der Vorlaufstrecke 16 der Brennkammer gelagert. Dort wird er vorkonditioniert, indem er durch die hohe Temperatur in der Brennkammer von seinen Wasserbestandteilen befreit, also getrocknet wird. Das Wasser wird in dampfförmiger Form die Brennkammer durch die Abluftleitung 3 hindurch wieder verlassen.
Bei der Zuführung der nächsten Portion von Brennmaterial durch den Abfallvorschieber 7 wird das zuvor auf der Vorlaufstrecke 16 getrocknete Brennmaterial auf der ersten, geneigten Fläche des Ofenbettes 14 auf die erste Stufe des treppenförmigen Ofenbettes 14 rutschen. Dort wird es von einem – hier nicht eingezeichneten – Brenner 8 in Brand gesetzt und die Verbrennung durch Luftzufuhr aus der Zuluftöffnung 17 unterstützt. Wenn die von der Prozesssteuerung vorgesehene Verbrennungszeit abgelaufen ist, dreht sich der Drehmitnehmer 4 im Uhrzeigersinn weiter und schiebt dadurch den bereits teilweise verbrannten Abfall auf die zweite, geneigte Ebene des Ofenbettes 14, von wo er auf die zweite Stufe rutscht. Auch die zweite Stufe ist mit Zuluftöffnung 17, Brenner 8 und Drehmitnehmer 4 ausgestattet und bietet den Platz für die zweite Stufe der Verbrennung. Nach Beendigung dieser Phase wird der mittlere Drehmitnehmer 4 das Brennmaterial von der Stufe herunterschieben und es über die dritte Rampe zur Schlussverbrennung rutschen lassen.
In 1 ist leicht nachvollziehbar, dass die Bewegung der drei gezeichneten Drehmitnehmer 4 jeweils synchron erfolgen kann, sodass mit jedem Takt jeweils eine Abfallportion von einer Treppenstufe zur nächsten Treppenstufe weitergefördert wird und dort mit der nächsten Stufe der Verbrennung behandelt wird, bis der gesamte Abfall zu Asche umgewandelt ist und durch die Aschenöffnung 12 in den Aschenkanal 5 fällt. Diese kann dort entweder manuell entnommen werden oder durch einen – hier nicht gezeichneten – Aschentransporteur und/oder einen Flüssigkeitsstrom weiterbefördert werden.
In 1 wird es ebenfalls plausibel, dass es zur optimalen Anpassung der Verbrennung auf die Abfallart und Zusammensetzung eine voneinander unabhängige Taktung der Drehmitnehmer ein besseres Verbrennungsergebnis ermöglichen kann.
Bezugszeichenliste

1: Brennkammer, zur Verbrennung des Abfalls
11: Ofentüre, an der Eintrittsstirnseite der Brennkammer 1
12: Aschenöffnung, an der Ausgangsstirnseite der Brennkammer 1
13: Oberseite der Brennkammer 1
14: Ofenbett der Brennkammer 1
15: Seitenwand der Brennkammer 1
16: Vorlaufstrecke der Brennkammer 1
17: Zuluftöffnungen in Seitenwand 15 der Brennkammer 1
2: Zuluftgebläse, an Zuluftöffnungen 17 angeschlossen
3: Abluftleitung nahe Ausgangsstirnseite der Brennkammer 1
4: Drehmitnehmer, zwischen den Seitenwänden 15
5: Aschenkanal
6: Wasserdüsen, an Oberseite 13
7: Abfallvorschieber, vor der Ofentüre 11
8: Brenner, an Seitenwand 15

Claims

Treppenbettofen zur Verbrennung kontinuierlich durchlaufender Abfälle, bestehend aus einer mit Keramik ausgekleideten, länglichen, horizontal ausgerichteten Brennkammer 1 mit etwa rechteckigem Querschnitt und mit wenigstens einem Brenner 8, die an der Eintrittsstirnseite durch eine Ofentüre 11 verschließbar ist und an der Ausgangsstirnseite durch eine Aschenöffnung 12 durchbrochen ist und die an ihrer Seitenwand 15 und/oder an Oberseite 13 wenigstens eine Zuluftöffnung 17 mit Anschluss an das Zuluftgebläse 2 aufweist und die nahe der Ausgangsstirnseite an eine Abluftleitung 3 angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, dass – das Ofenbett 14 in seiner gesamten Fläche geschlossen und frei von Öffnungen ausgebildet ist und – nahe der Ofentür 11 seinen höchsten Punkt und – nahe der Aschenöffnung 12 seinen niedrigsten Punkt erreicht und – die Fläche dazwischen entweder gleichmäßig geneigt und/oder – als Treppe mit wenigstens zwei Stufen geformt ist und wenigstens ein Drehmitnehmer 4 quer zur Längsachse der Brennkammer 1 ausgerichtet ist und in deren Seitenwänden 15 drehbar gelagert ist, wobei der Drehkreis des Drehmitnehmers 4 nahe an die Oberfläche des Ofenbettes 14 heranreicht.
Treppenbettofen nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmitnehmer 4 mit feuerfestem Material, wie z. B. Keramik beschichtet ist.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmitnehmer 4 oder die Drehmitnehmerachse oder andere Teile davon wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet ist, der von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehmitnehmer 4 nur einen Teil des Querschnittes der Brennkammer überstreicht und ein benachbarter Drehmitnehmer 4 nur den vom ersten Drehmitnehmer 4 freigelassenen Bereich überstreicht.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer 1 nahe der Ofentür 11 um eine flammfreie Vorlaufstrecke 16 erweitert ist.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aschenöffnung 12 durch eine Aschentür verschließbar ist.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aschenöffnung 12 in einen Aschenkanal 5 mündet.
Treppenbettofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Aschenkanal 5 ein mechanischer Aschentransporteur bewegbar ist.
Treppenbettofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Aschenkanal 5 Flüssigkeit befindet.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Seitenwänden 15 verschließbare Seiteneinfülltüren vorhanden sind.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite 13 der Brennkammer 1 Wasserdüsen 6 angeordnet sind.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ofentüre 11 ein mechanischer Abfallvorschieber 7 angeordnet ist.
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Regelgerät Eingänge aufweist für – wenigstens einen Temperatursensor in der Brennkammer 1 und Ausgänge für – das Zuluftgebläse 2 – und die Brenner 8 – und/oder die Ofentüre 11 – und die Drehmitnehmer 4 – und/oder die Aschentür – und/oder den Aschentransporteur im Aschenkanal – und/oder die Wasserdüsen 6 – und/oder den Abfallvorschieber 7
Treppenbettofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Verbrennung hochkalorischer Abfälle wie z. B. reinem Kunststoff, mit einem Heizwert über etwa 40.000 kJ/kg ausgelegt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Treppenbettofens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmitnehmer intermittierend gedreht werden, wobei sich der Drehmitnehmer 4 während der Drehpausen vorzugsweise außerhalb des brennenden Abfalls befindet.
Verfahren zum Betrieb eines Treppenbettofens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer 1 ein Unterdruck herrscht.