DE2345585C3 - Process and device for the melt incineration of waste materials - Google Patents
Process and device for the melt incineration of waste materialsInfo
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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. The invention relates to a method and an apparatus for the melt combustion of essentially solid waste materials, especially rubbish, in which these are conically narrowing towards the top Introduces combustion chamber, in this at least one flame and preheated air essentially tangentially blows in, the waste materials in it completely to flue gas at temperatures between 1300 and 2000 ° C and liquid slag burns, the flue gas withdraws upwards, the liquid slag below to one The melt pool collects, can run off continuously or at intervals from this and the flue gas over the Runs the molten pool upwards in a circular motion.
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.The known from US-PS 34 82 533 device of this type has a cylindrical main combustion chamber with a downwardly conically converging lower part, which through an opening with a arranged below, further combustion chamber is connected, wherein the waste materials to be incinerated after strong pre-shredding through pneumatic inlet channels into the main combustion chamber be blown in. The shredded waste becomes tangential in the main combustion chamber whirled around, with the molten combustion residue at the bottom of the lower combustion chamber flow away. However, this known device is not suitable for the incineration of non-comminuted Waste materials and cannot be designed as a small system for low throughput capacity.
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.From the German Offenlegungsschrift 19 27 606 a combustion device for incineration of Waste materials known with a rotating ring hearth with a central outlet for the incineration residues, one of the ring hearth overlapping infeed wheel with a large number of outside of the furnace Compartments, which transfer their contents to the ring hearth, with a plow-like deflector for radial displacement of the waste material is provided on the ring hearth. This known device allows however, there is no complete smelting combustion to form flue gas and liquid slag, as the required for this high temperatures the insertion wheel and the plow-like deflector and the ring hearth in would destroy in a very short time.
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.There is now a strong need for, particularly in hospitals and similar institutions Small plants for the incineration of waste materials, with regard to those in hospitals clinical and pathogenic garbage a completely sterile one Burnout is important, which is only practical with hot liquid Slag removal can be guaranteed. In addition, in view of the pollution problems Incineration plants of small dimensions are also increasingly being used in industrial companies uncompromising and harmless destruction of industrial waste The previously known devices for smelting combustion can not be adequately dimension small and are also not because of their susceptibility for the aforementioned purposes suitable.
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.The object of the invention is now to provide methods and devices for the melt incineration of waste materials of the type mentioned to create which with simple means a completely sterile burnout pathogenic waste materials, too, guarantee a clean, odorless one without costly flue gas cleaning Emit flue gas and are inexpensive in plant and operation and without difficulties for small Throughput capacities can be designed.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zur Schmelzverbrennung von Abfallstoffen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß manTo solve this problem, the method for the melt incineration of waste materials is the one at the beginning mentioned type according to the invention characterized in that one
a) die Abfallstoffe als geschlossenen Strang dicht oberhalb des Schmelzbades in den Verbrennungsraum einpreßt,a) the waste materials as a closed string just above the melt pool in the combustion chamber press in,
b) im Verbrennungsraum eine quer zum Strang im wesentlichen horizontal gerichtete, den Strangkopf bestreichende Flamme erzeugt,b) in the combustion chamber an essentially horizontally oriented transverse to the strand, the strand head creating a brushing flame,
c) neben der Flamme gleichsinnig mit dieser vorgewärmte Luft und/oder sauerstoff reicheres Gas im wesentlichen horizontal gegen den Strangkopf einbläst undc) next to the flame in the same direction as this preheated air and / or oxygen-rich gas in the essentially blows horizontally against the strand head and
d) die sich vom Strangkopf ablösenden Abfallstoffe auf dem Schmelzbad schwimmend zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrennt.d) the waste materials detached from the strand head floating on the molten bath to form flue gas and liquid slag burns.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform führt man den Strang der Abfallstoffe tangential in den Verbrennungsraum ein.According to a preferred embodiment, the strand of waste materials is guided tangentially into the combustion chamber one.
Die Vorrichtung zur Schmelzverbrennung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:The device for melt combustion of the type mentioned at the beginning is characterized according to the invention by combining the features:
a) dicht oberhalb des Schmelzbades ist ein im Betrieb mit Abfallstoffen gefüllter Strangpreßkanal angeordnet, a) an extrusion channel filled with waste materials during operation is arranged just above the melt pool,
b) im Strangpreßkanal ist ein Schieber zum Einpressen eines geschlossenen Stranges der Abfallstoffe verschiebbar geführt,b) in the extrusion channel is a slide for pressing in a closed strand of waste materials slidably guided,
c) seitlich neben der Mündung des Strangpreßkanals ist ein quer zu diesem im wesentlichen horizontal gerichteter den Strangkopf bestreichender Brenner angeordnet,c) to the side of the mouth of the extrusion channel is a transverse to this essentially horizontal arranged directed torch brushing the strand head,
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.d) between the burner and the mouth of the extrusion channel is at least one on the "o Injection opening directed towards the strand head for preheated air and / or oxygen-rich gas intended.
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.Depending on the size of the combustion chamber, the furnace can also have additional ones around the circumference distributed, each in the same direction, substantially horizontally and almost tangentially directed burners exhibit. The outlet opening for the liquid slag can be designed as an overflow opening. In addition, a tap opening for liquid metal can be provided at the bottom of the melting furnace. To the The melting furnace can heat the melt pool with electrical heating devices, for example in the Have electrodes protruding into the melt pool.
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.In order to be able to operate the device without the supply of waste materials, the slide can be fireproof be designed and movable into a position closing the mouth of the extrusion channel being. Depending on the requirements, in particular depending on the type of waste to be incinerated, the Melting furnace in its walls additional preheating channels for through the injection openings in the Combustion chamber have blown air and possibly also cooling channels.
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.The device can in particular be set up as a small system for hospitals or the like, is under construction and easy and inexpensive to operate and burns the waste to a clean state, without subsequent cleaning Flue gas that can be discharged into the atmosphere and completely sterile, molten slag, depending on the Requirements directly related to molded bodies, for example cinder blocks cast or in a water bath can be granulated. The energy of the fuels used to burn the waste can through heat exchange with the hot flue gas to preheat the combustion air and / or to Generation of steam or hot water can be used. If for some reason intermittently If no waste materials are incinerated, the system can also be operated as a normal heating system. Small systems of the type according to the invention with a combustion chamber diameter of less than two meters can also be mounted on a vehicle with a lightweight construction and taken to the place of use with it be proceeded. Such a training is particularly favorable for the combustion of agricultural or industrial waste or household waste generated in small communities, where the mobile smelting incineration plant at suitable time intervals to the place where the waste material occurs and burns the accumulated waste on the spot.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich nungen weiter erläutert. Es zeigtIn the following preferred embodiments of the invention with reference to the drawing further explained. It shows
F i g. 1 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine Schmelzverbrennungsvorrichtung längs der Linie Il der F ig. 2,F i g. 1 shows a schematic horizontal section through a melt combustion device along the line Il the fig. 2,
F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt längs der Linie 11-11 der F i g. 1 undF i g. 2 shows a schematic longitudinal section along the line 11-11 of FIG. 1 and
F i g. 3 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine abgewandelte Schmelzverbrennungsvorrichtung.F i g. 3 shows a schematic horizontal section through a modified melt combustion device.
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.The in the F i g. 1 and 2 shown melt incineration plant has a refractory melting furnace I with a circular cross-section in horizontal section, whose combustion chamber 14 tapers conically upwards towards the flue gas opening. The bottom of the Melting furnace 1 is designed to be slightly inclined and serves to accommodate a Schmeb.bades 11 made of liquid Slag and / or liquid metal. To introduce the waste 15 is a horizontal and tangential Extrusion duct 2 opening into combustion chamber 14 is provided, in which a slide 3 is slidably guided. Through the slide 3, the waste materials 15 are in the form of a closed strand introduced tangentially into the combustion chamber 14.
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.In the wall of the melting furnace 1 is a burner 8 for injecting liquid, gaseous or dusty fuels provided. By introducing fuel through the Burner 8 a horizontally and tangentially directed flame 4 is generated, with its hottest area the part of the strand of waste materials protruding into the combustion chamber 14 is coated.
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.Injection openings 6 for preheated air are provided between the burner 8 and the extrusion duct 2, whereby the air jet entering through this is horizontal and in the same direction as the flame 4 against the Strand of waste matter is directed.
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.Somewhat below the extrusion channel 2 is an outlet opening 5 designed as an overflow for the liquid Slag provided. For separating the liquid metal that collects at the bottom of the weld pool a tapping opening 10 is also arranged at the lowest point of the melting furnace 1. In the weld pool 11 Furthermore, electrical heating devices 12 project, with which the molten bath 11 is electrically heated can. The air supplied through the injection openings 6 is in the illustrated embodiment in preheating channels 13 preheated, which are arranged in the refractory wall of the melting furnace 1. In order to avoid, that the heat required to preheat the air is taken from the combustion chamber However, it is sometimes appropriate to heat the combustion air with that from the combustion chamber 14 already flowed flue gas 7, for example in a downstream, with preheating channels to preheat the chimney provided.
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.The waste materials introduced in the form of strands through the extrusion duct 2 into the combustion chamber 14 are brushed by the flame 4 of the burner 8 when they reach the mouth of the extrusion duct 2, with preheated air being supplied at the same time through the injection openings 6. Under these circumstances, the combustible constituents of the waste materials still largely burn on the strand, the residues being detached from the strand under the action of gravity and falling onto the molten bath 11. Because of their lower specific weight, the not yet fully liquefied solids float on the molten bath 11 and are completely burned and liquefied there due to the high temperature of the molten bath 11. Since both the burner 8 and the injection openings 6 are each arranged tangentially in the same direction, the flue gases 7 are first guided in a circle above the molten bath 11 and then further upwards in a helical manner, whereby the fly ash from the on the inner wall of the conical part of the melting furnace 1 ίο forming, fiery slag film 9 is captured like a fly catcher, so that the flue gas 7 is clean and odorless even without downstream flue gas cleaning and can be blown into the atmosphere without harming the environment.
The in F i g. The modified embodiment shown in FIG. 3 is similar to the device according to FIGS. 1 and 2, has a total of four burners 8, which are arranged at equal circumferential distances and each produce essentially horizontally and almost tangentially directed flames 4 for adequate heating of a larger combustion chamber. In this embodiment, the extrusion duct 2 is oriented horizontally and radially to the combustion chamber. The number of burners 8 used in the device according to the invention depends on the dimensions of the combustion chamber 14, the cross section and the arrangement of the extrusion duct 2, the type of waste and the fuel used.
Art und Menge des verwendeten Brennstoffes werden weitgehend von der Zusammensetzung, der Konsistenz und dem Heizwert der Abfallstoffe 15 bestimmt.The type and amount of fuel used largely depend on its composition and consistency and the calorific value of the waste 15 is determined.
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 beeinträchtigtThe cross-sectional shape and the dimensions of the extrusion channel are chosen so that the largest Individual parts occurring in the waste materials from the slide 3 into the combustion chamber without difficulty 14 can be pressed in. To achieve the highest possible combustion temperature expediently driven with no or only a very small excess of air. When the waste materials are bigger The system can also contain quantities of metals that are not worth recovering with an appropriately calculated Air deficit are operated, provided this is there; complete melting of the slag is not affected
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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