DE2345585C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzverbrennung von Abfallstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmelzverbrennung von im wesentlichen festen Abfallstoffen, insbesondere Müll, bei welchem man diese in einen sich nach oben konisch verengenden Verbrennungsraum einführt, in diesen mindestens eine Flamme und vorgewärmte Luft im wesentlichen tangential einbläst, die Abfallstoffe darin bei Temperaturen zwischen 1300 und 2000°C vollständig zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrennt, das Rauchgas nach oben abzieht, die flüssige Schlacke unten zu einem Schmelzbad sammelt, aus diesem kontinuierlich oder in Abständen ablaufen läßt und das Rauchgas über dem Schmelzbad kreisend schraubenförmig aufwärts herumführt.

Die aus der US-PS 34 82 533 bekannte Vorrichtung dieser Art besitzt eine zylindrische Hauptverbrennungskammer mit einem nach unten konisch konvergierenden Unterteil, das durch eine Öffnung mit einer darunter angeordneten, weiteren Verbrennungskammer verbunden ist, wobei die zu verbrennenden Abfallstoffe nach starker Vorzerkleinerung über pneumatische Einführkannäle in die Hauptverbrennungskammer eingeblasen werden. Die zerkleinerten Abfallstoffe werden in der Hauptverbrennungskammer tangential herumgewirbelt, wobei die geschmolzenen Verbrennungsrückstände am Boden der unteren Verbrennungskammer abströmen. Diese bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht zur Verbrennung von unzerkleinerten Abfallstoffen und kann auch nicht als Kleinanlage für geringe Durchsatzkapazität ausgelegt werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 27 606 ist eine Verbrennungsvorrichtung zur Veraschung von Abfallstoffen bekannt mit einem drehbaren Ringherd mit einem zentralen Auslaß für die Veraschungsrückstände, einem den Ringherd übergreifenden Einführrad mit einer Vielzahl von außerhalb des Ofens beschickten Abteilen, welche ihren Inhalt auf den Ringherd überführen, wobei eine pflugartige Ablenkvorrichtung zur radialen Verschiebung der Abfallstoffe auf den Ringherd vorgesehen ist. Diese bekannte Vorrichtung gestattet jedoch keine vollständige Schmelzverbrennung zu Rauchgas und flüssiger Schlacke, da die hierzu erforderlichen hohen Temperaturen das Einführrad und die pflugartige Ablenkvorrichtung sowie den Ringherd in kürzester Zeit zerstören würden.

Es besteht nun insbesondere bei Krankenhäusern und ähnlichen Institutionen ein starkes Bedürfnis nach Kleinanlagen zur Verbrennung von Abfallstoffen, bei denen im Hinblick auf den in Krankenhäusern anfallenden klinischen und pathogenen Müll ein völlig steriler Ausbrand wichtig ist, was praktisch nur bei feuerflüssigem Schlackenabzug garantiert werden kann. Darüber hinaus werden im Hinblick auf die Probleme der Umweltverschmutzung auch in Industriebetrieben zunehmend Verbrennungsanlagen kleiner Abmessungen zur ι ο unaufweiidigen und schadlosen Vernichtung von Industrieabfällen benötigt Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Schmelzverbrennung lassen sich nicht hinreichend klein dimensionieren und sind auch wegen ihrer Störanfälligkeit für die vorgenannten Zwecke nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Verfahren und Vorrichtungen zur Schmelzverbrennung von Abfallstoffen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln einen völlig sterilen Ausbrand auch pathogener Abfallstoffe garantieren, ohne aufwendige Rauchgasreinigung ein sauberes, geruchloses Rauchgas abgeben und dabei in Anlage und Betrieb unaufwendig sind und ohne Schwierigkeiten für geringe Durchsatzkapazitäten ausgelegt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zur Schmelzverbrennung von Abfallstoffen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Abfallstoffe als geschlossenen Strang dicht oberhalb des Schmelzbades in den Verbrennungsraum einpreßt,

b) im Verbrennungsraum eine quer zum Strang im wesentlichen horizontal gerichtete, den Strangkopf bestreichende Flamme erzeugt,

c) neben der Flamme gleichsinnig mit dieser vorgewärmte Luft und/oder sauerstoff reicheres Gas im wesentlichen horizontal gegen den Strangkopf einbläst und

d) die sich vom Strangkopf ablösenden Abfallstoffe auf dem Schmelzbad schwimmend zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrennt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform führt man den Strang der Abfallstoffe tangential in den Verbrennungsraum ein.

Die Vorrichtung zur Schmelzverbrennung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) dicht oberhalb des Schmelzbades ist ein im Betrieb mit Abfallstoffen gefüllter Strangpreßkanal angeordnet,

b) im Strangpreßkanal ist ein Schieber zum Einpressen eines geschlossenen Stranges der Abfallstoffe verschiebbar geführt,

c) seitlich neben der Mündung des Strangpreßkanals ist ein quer zu diesem im wesentlichen horizontal gerichteter den Strangkopf bestreichender Brenner angeordnet,

d) zwischen dem Brenner und der Mündung des Strangprcßkanals ist mindestens eine auf den «o Strangkopf gerichtete Einblasöffnung für vorgewärmte Luft und/oder sauerstoffreicheres Gas vorgesehen.

Je nach der Größe des Verbrennungsraumes kann der Schmelzofen zusätzlich weitere über den Umfang verteilt angeordnete, jeweils gleichsinnig im wesentlichen horizontal und nahezu tangential gerichtete Brenner aufweisen. Die Austrittsöffnung für die flüssige Schlacke kann als Überlauföffnung ausgebildet sein. Zusätzlich kann am Boden des Schmelzofens eine Abstichöffnung für flüssiges Metall vorgesehen sein. Zur Beheizung des Schmelzbades kann der Schmelzofen elektrische Heizvorrichtungen, beispielsweise in das Schmelzbad hineinragende Elektroden, aufweisen.

Um die Vorrichtung auch ohne Zufuhr von Abfallstoffen betreiben zu können, kann der Schieber feuerfest ausgebildet sein und in eine die Mündung des Strangpreßkanals verschließende Stellung bewegbar sein. Je nach den Anforderungen, insbesondere je nach der Art der zu verbrennenden Abfallstoffe, kann der Schmelzofen in seinen Wandungen zusätzlich Vorwärmkanäle für die durch die Einblasöffnungen in den Verbrennungsraum eingeblasene Luft sowie gegebenenfalls auch Kühlkanäle aufweisen.

Die Vorrichtung kann insbesondere als Kleinanlage für Krankenhäuser od. dgl. errichtet werden, ist im Aufbau und im Betrieb einfach und unaufwendig und verbrennt die Abfalistoffe zu sauberem, ohne Nachreinigung in die Atmosphäre abführbarem Rauchgas und völlig steriler, feuerflüssiger Schlacke, die je nach den Anforderungen unmittelbar zu Formkörpern, beispielsweise Schlackensteinen vergossen oder in einem Wasserbad granuliert werden kann. Die Energie der zur Verbrennung der Abfallstoffe zugeführten Brennstoffe kann durch Wärmetausch mit dem heißen Rauchgas zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und/oder zur Erzeugung von Dampf oder Warmwasser ausgenutzt werden. Wenn aus irgendwelchen Gründen zeitweise keine Abfalistoffe zur Verbrennung anfallen, kann die Anlage auch als normale Heizanlage betrieben werden. Kleinanlagen der erfindungsgemäßen Art mit einem Durchmesser des Verbrennungsraumes unter zwei Metern können bei leichtgewichtiger Konstruktion auch auf einem Fahrzeug montiert und mit diesem zum Einsatzort verfahren werden. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere günstig zur Verbrennung von landwirtschaftlichen oder industriellen Abfallstoffen oder dem in kleinen Gemeinden anfallenden Haushaltsmüll, wobei die fahrbare Schmelzverbrennungsanlage jeweils in geeigneten Zeitabständen zum Anfallsort der Abfallstoffe gebracht wird und dort die angesammelten Abfallstoffe an Ort und Stelle verbrennt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich nungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine Schmelzverbrennungsvorrichtung längs der Linie Il der F ig. 2,

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt längs der Linie 11-11 der F i g. 1 und

F i g. 3 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine abgewandelte Schmelzverbrennungsvorrichtung.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Schmelzverbrennungsanlage besitzt einen feuerfesten Schmelzofen I mit im Horizontalschnitt kreisförmigem Querschnitt, dessen Verbrennungsraum 14 sich nach oben zur Rauchgasöffnung konisch verjüngt. Der Boden des Schmelzofens 1 ist schwach geneigt ausgebildet und dient zur Aufnahme eines Schmeb.bades 11 aus flüssiger Schlacke und/oder flüssigem Metall. Zur Einführung der Abfallstoffe 15 ist ein horizontal und tangential in den Verbrennungsraum 14 mündender Strangpreßkanal 2 vorgesehen, in welchem ein Schieber 3 verschiebbar geführt ist. Durch den Schieber 3 werden die Abfallstoffe 15 in Form eines geschlossenen Stranges tangential in den Verbrennungsraum 14 eingeführt.

In der Wandung des Schmelzofens 1 ist quer zum Strangpreßkanal 2 ein Brenner 8 zum Einblasen flüssiger, gasförmiger oder staubförmiger Brennstoffe vorgesehen. Durch Einführen von Brennstoff durch den Brenner 8 wird eine horizontal und tangential gerichtete Flamme 4 erzeugt, die mit ihrem heißesten Bereich den in den Verbrennungsraum 14 vorstehenden Teil des Stranges der Abfallstoffe bestreicht.

Zwischen dem Brenner 8 und dem Strangpreßkanal 2 sind Einblasöffnungen 6 für vorgewärmte Luft vorgesehen, wobei der durch diese eintretende Luftstrahl horizontal und gleichsinnig mit der Flamme 4 gegen den Strang der Abfallstoffe gerichtet ist.

Etwas unterhalb des Strangpreßkanals 2 ist eine als Überlauf ausgebildete Austrittsöffnung 5 für die flüssige Schlacke vorgesehen. Zum Abtrennen des sich am Boden des Schmelzbades ansammelnden flüssigen Metalls ist ferner eine Abstichöffnung 10 am tiefsten Punkt des Schmelzofens 1 angeordnet. In das Schmelzbad 11 ragen ferner elektrische Heizvorrichtungen 12, mit welchen das Schmelzbad 11 elektrisch aufgeheizt werden kann. Die durch die Einblasöffnungen 6 zugeführte Luft wird bei der dargestellten Ausführungsform in Vorwärmkanälen 13 vorgewärmt, die in der feuerfesten Wand des Schmelzofens 1 angeordnet sind. Um zu vermeiden, daß die zum Vorwärmen der Luft erforderliche Wärme dem Verbrennungsraum entnommen wird, ist es jedoch mitunter angebracht, die Verbrennungsluft durch Wärmetausch mit dem aus dem Verbrennungsraum 14 bereits abgeströmten Rauchgas 7, beispielsweise in einem nachgeschalteten, mit Vorwärmkanälen versehenen Schornstein vorzuwärmen.

Die durch den Strangpreßkanal 2 strangförmig in den Verbrennungsraum 14 eingeführten Abfallstoffe werden beim Erreichen der Mündung des Strangpreßkanals 2 von der Flamme 4 des Brenners 8 bestrichen, wobei gleichzeitig durch die Einblasöffnungen 6 vorgewärmte Luft zugeführt wird. Unter diesen Umständen verbrennen die brennbaren Bestandteile der Abfallstoffe weitgehend noch am Strang, wobei die Rückstände sich unter Schwerkraftwirkung vom Strang ablösen und auf das Schmelzbad 11 fallen. Wegen ihres geringeren spezifischen Gewichtes schwimmen die noch nicht völlig verflüssigten Feststoffe auf dem Schmelzbad 11 und werden dort durch die hohe Temperatur des Schmelzbades 11 völlig verbrannt und verflüssigt. Da sowohl der Brenner 8 als auch die Einblasöffnungen 6 jeweils gleichsinnig tangential angeordnet sind, werden die Rauchgase 7 zunächst über dem Schmelzbad 11 im Kreise herum und dann weiter schraubenförmig aufwärts geführt, wobei die Flugasche von dem sich an der Innenwand des konischen Teiles des Schmelzofens 1 ίο bildenden, feuerflüssigen Schlackenfilm 9 fliegenfängerartig eingefangen wird, so daß das Rauchgas 7 auch ohne nachgeschaltete Rauchgasreinigung sauber und geruchlos ist und ohne Beeinträchtigung der Umwelt in die Atmosphäre abgeblasen werden kann.
Die in F i g. 3 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform ähnelt der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2, besitzt zur hinreichenden Beheizung eines grö ßeren Verbrennungsiaumes insgesamt vier Brenner 8, die in gleichen Umfangsabständen angeordnet sind und jeweils im wesentlichen horizontal und nahezu tangential gerichtete Flammen 4 erzeugen. Der Strangpreßkanal 2 ist bei dieser Ausführungsform horizontal und radial zum Verbrennungsraum ausgerichtet. Die Anzahl der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Brenner 8 richtet sich nach den Abmessungen des Verbrennungsraumes 14, dem Querschnitt und der Anordnung des Strangpreßkanals 2, der Art der Abfallstoffe und des verwendeten Brennstoffes.

Art und Menge des verwendeten Brennstoffes werden weitgehend von der Zusammensetzung, der Konsistenz und dem Heizwert der Abfallstoffe 15 bestimmt.

Die Querschnittsform und die Abmessungen des Strangpreßkanals werden so gewählt, daß die größten in den Abfallstoffen vorkommenden Einzelteile vom Schieber 3 ohne Schwierigkeit in den Verbrennungsraum 14 eingepreßt werden können. Zur Erzielung einer möglichst hohen Verbrennungstemperatur wird zweckmäßig ohne oder mit nur sehr geringem Luftüberschuß gefahren. Wenn die Abfallstoffe größere Mengen wiedergewinnunswürdige Metalle enthalten kann die Anlage auch mit einem entsprechend berechneten Luftunterschuß betrieben werden, sofern dies da; völlige Aufschmelzen der Schlacke nicht beeinträchtigt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: 23 3 585

1. Verfahren zur Schmelzverbrennung von im wesentlichen festen Abfallstoffen, insbesondere Müll, bei welchem man diese in einen sich nach oben konisch verengenden Verbrennungsraum einführt, in diesen mindestens eine Flamme und vorgewärmte Luft im wesentlichen tangential einbläst, die Abfallstoffe darin bei Temperaturen zwischen 1300 und 2000⁰C vollständig zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrennt, das Rauchgas nach oben abzieht und die flüssige Schlacke unten zu einem Schmelzbad sammelt, aus diesem kontinuierlich oder in Abständen ablaufen läßt und das Rauchgas über dem Schmelzbad kreisend schraubenförmig aufwärts herumführt, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Abfallstoffe als geschlossenen Strang dicht oberhalb des Schmelzbades in den Verbrennungsraum einpreßt,

b) im Verbrennungsraum eine quer zum Strang im wesentlichen horizontal gerichtete, den Strangkopf bestreichende Flamme erzeugt,

c) neben der Flamme gleichsinnig mit dieser vorgewärmte Luft und/oder sauerstoffreicheres Gas im wesentlichen horizontal gegen den Strangkopf einbläst und

d) die sich vom Strangkopf ablösenden Abfallstoffe auf dem Schmelzbad schwimmend zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strang der Abfallstoffe tangential in den Verbrennungsraum einführt.

3. Vorrichtung zur Schmelzverbrennung von im wesentlichen festen Abfallstoffen, insbesondere Müll, zu Rauchgas und flüssiger Schlacke, mit einem feuerfesten, rostlosen Schmelzofen mit einem im Horizontalschnitt im wesentlichen kreisförmigen, sich nach oben konisch verengenden Verbrennungsraum, einem am Boden angeordneten Schmelzbad, Vorrichtungen zum seitlichen Einführen der Abfallstoffe in den Verbrennungsraum, mindestens einem im wesentlichen tangential gerichteten Brenner und mindestens ei:,°r Öffnung zum im wesentlichen tangentialen Einführen von vorgewärmter Luft, einer oberseitigen Rauchgasöffnung und einer Austrittsöffnung für die flüssige Schlacke, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) dicht oberhalb des Schmelzbades (11) ist ein im Betrieb mit Abfallstoffen gefüllter Strangpreßkanal (2) angeordnet,

b) im Strangpreßkanal ist ein Schieber (3) zum Einpressen eines geschlossenen Stranges der Abfallstoffe verschiebbar geführt,

c) seitlich neben der Mündung des Strangpreßkanals (2) ist ein quer zu diesem im wesentlichen horizontal gerichteter den Strangkopf bestreichender Brenner (8) angeordnet,

d) zwischen dem Brenner (8) und der Mündung des Strangpreßkanals (2) ist mindestens eine auf den Strangkopf gerichtete Einblasöffnung (6) für vorgewärmte Luft und/oder sauerstoffreicheres Gas vorgesehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ^f'5 zeichnet, daß der Schmelzofen (1) zusätzlich weitere über den Umfang verteilt angeordnete, jeweils gleichsinnig im wesentlichen horizontal und nahezu

tangential gerichtete Brenner (8) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (1) eine am Boden angeordnete Abstichöffnung (10) für flüssiges Metall aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (1) eine elektrische Heizvorrichtung (12) für das Schmelzbad (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (3) feuerfest ausgebildet ist und in eine die Mündung des Sirangpreßkanals (2) verschließende Stellung bewegbar isL

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (1) in seinen Wandungen Vorwärmkanäle (13) für die durch die Einblasöffnungen (6) in den Verbrennungsraum (14) eingeblasene Luft aufweist.