DE2442122C2

DE2442122C2 - Pyrolyse-Behälter

Info

Publication number: DE2442122C2
Application number: DE2442122A
Authority: DE
Inventors: Edward Welwyn Hertfordshire Douglas; Terence Hitchin Hertfordshire Walsh
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1974-09-03
Publication date: 1984-02-23
Also published as: HK70079A; GB1485760A; JPS5915953B2; JPS5076868A; US3962045A; DE2442122A1; IT1020732B; FR2243405A1; FR2243405B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Pyrolysebehälter mit einem vertikalen Pfad zum Durchtritt eines Abfallmaterials zwischen einem Einlaß oben und einem Auslaß unten an dem Behälter und mit einem den vertikalen Pfad kreuzenden horizontalen Pfad zum Durchtritt von heißem Gas mit einem Einlaß in einer Seitenwand und einem Auslaß in der gegenüberliegenden Seitenwand des vertikalen Pfades.

Ein derartiger Pyrolysebehälter ist aus der DE-PS 40 571 bekannt. Dieser bekannte Behälter wird zum Spülgasschwelen und Vergasen aschereicher Brennstoffe wie ölschiefer, Waschberge oder Mittelprodukte der Steinkohlenwäsche verwendet Das Spülgas strömt dort durch eine Reihe von Schrägschlitzen, welche in der Wandung des Behälters angeordnet sind und wird durch Schlitze in der gegenüberliegenden Wandung des Behälters abgezogen. Die Art der Brennstoffe gewährleistet, daß eine Verstopfung des vertikalen Pfades nicht auftreten kann. Dazu kann auch beitragen, daß der Durchmesser des vertikalen Pfades vom Einlaßende zum Auslaßende hin zunimmt.

Bei einer Behandlung von Haushalts- oder anderen Abfallmaterialien können bei dieser bekannten Vorrichtung Schwierigkeiten auftrete/i, da diese Materialien eine starke Neigung zum Verklumpen und daraus sich ergebendem Verstopfen des vertikalen Pfades haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pyrolysebehälter der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß eine ungewollte Ansammlung von Rohmaterial insbesondere im Kreuzungsbereich von Material- und Gaspfad vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß entweder am Einlaß oder am Auslaß des Gaspfades ein um eine horizontale Achse schwenkbarer Rost vorgesehen ist.
■ Durch Verschwenken des Rostes bzw. der Roste können Ansammlungen des zu behandelnden Materials, welche ein Fließen des Materials verhindern, durch Rütteln oder Zusammendrücken aus dem gefährdeten Kreuzungsbereich der Pfade entfernt werden. Außer·

ίο dem kann durch das Einwirken der Roste auf das in dem Kreuzungsbereich angesammelte Material die Ausbildung von Hohlräumen oder von Kanälen vermieden werden, durch welche das Behandlungsgas aufgrund des geringeren Widerstandes vorzugsweise strömen würde.

ι ^r> In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Höhe des Rostes oder der Roste etwa gleich ist der Höhe des Gaspfades. Der Rost am Auslaß des Gaspfader. ist vorzugsweise über ein Gestänge zu betätigen.

.¹O Ferner kann vorgesehen sein, daß der Rost und/oder der Rost an der Ober- und Unterseite exzentrisch gelagert ist Ferner ist vorzugsweise eine Begrenzungs-

■ stange für den Rost am Einlaß des Gaspfades angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Roste aus Stahlguß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Strömungsdiagramm einer Pyrolyseanlage mit dem Pyrolysebehälter in schematischem, senkrech-

jo tem Schnitt; und

F i g. 2 den Pyrolysebehälter in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil II in F i g. 1.

Mit 1 ist der Pyrolyse-Behälter bezeichnet, und die Bezugsziffern 2, 3 und 4 kennzeichnen Pfeile, die den Dimensionen des Behälters, das heißt der Tiefe, Breite und Höhe entsprechen. Die Flansche 5 verbinden die Oberseite des Behälters mit dem Rohr 6, das seinerseits mit einem Trichter 7 verbunden ist. Rohmaterialien für die Pyrolyse werden in den Trichter eingefüllt und

w erreichen den Behälter 1 durch das Rohr 6, wobei Ventilklappen 8 und 9 sicherstellen, daß nur ein Minimum an Luft oder anderen oxidierenden Gasen in den Behälter durch den Trichter und das Rohr eintritt

Der Behälter 1 hat auf der gesamten Höhe einen rechtwinkeligen Querschnitt und umfaßt einen oberen Abschnitt 10, dessen Tiefenabmessung von oben nach unten zunimmt, einen mittleren Ofenabschnitt 11 konstanter Tiefe, in dem die Pyrolysebehandlung erfolgt, und einen offenendigen unteren Abschnitt 12 mit konstanter Tiefe. Der miniere Ofenabschnitt 11 weist einen Einlaß 13 und einen Auslaß 14 auf, die in waagerechter Richtung miteinander ausgerichtet sind und jeweils mit einem Flansch 15 versehen sind, die mit entsprechenden Flanschen angrenzender Teile in Verbindung stehen, wie später erläutert werden soll.

Innerhalb des Ofenabschnitts 11 hängt ein Einlaßrost 16 frei an einer waagerechten Schwenkachse 17. Der Einlaßrost wird durch eine Begrenzungsstange 18 gehindert, frei in eine stärker senkrechte Stellung zu schwingen, als sie in F i g. 1 gezeigt ist Ein ähnlicher Ausiaßrost 19 schwingt frei an einer Schwenkachse 20 und ist mit einem Gestänge 21 verbunden. Druckfühler 21a befinden sich an dem Ofenabschnitt 11 in Stellungen, die eine Bestimmung des Gasdruckes unmittelbar stromaufwärts des Einlaßrosts 16 und stromabwärts des Auslaßrosts 19 gestatten. Beim Betrieb der Anlage gelangen die Rohmaterialien durch die Ventilklappe 8 in den Trichter 7, sodann durch die

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Ventilklappe 9 'η das Rohr 6 und anschließend durch den oberen Abschnitl 10 in den Raum zwischen den Rosten 16 und 19 in dem mittleren Ofenabschnilt 11. Dort werden sie pyrolysebehandelt, indem sie einem Si'om heißen Gases ausgesetzt werden, der in den OfenabEchnitt 11 durch den Einlaß 13 eintritt und durch den Auslaß 14 aus diesem austritt. Dir festen Produkte der Pyrolyse verlassen den Pyrolysebehälter 1 durch den offenen Boden des unteren Abschnitts 12. Auf diese Weise bewegen sich die Materialien und das Gas durch den Pyrolysebehälter entlang sich schneidenden Bahnen, die in rechten Winkeln zueinander verlaufen, wobei sich jede Bahn zwischen einem Einlaß und einem Auslaß erstreckt, der ir den Wän.ien des Behälters ausgebildet ist. Das Material bewegt sich entlang einer abwärtsgerichteten, senkrechten Bahn zwischen der Einlaß-Ventilklappe 9 und dem Auslaß, der durch den offenen Boden des unteren Abschnitts 12 auf der gegenüberliegenden Seite des Pyrolysebehälters gebildet wird. Das Gas strömt entlang einer waagerechten Bahn zwischen dem Einlaß 13 und dem Auslaß 14, die einander gegenüber in Ϋ» Teilen der Wand des Behälters liegen, die den *' gegenüberliegenden Seiten des rechteckigen Querschnitts entsprechen.

^ Der Flansch 15 an dem Einlaß 13 ist mit einem '* entsprechenden Flansch eines luftdichten, trichterförmigen Endes 22 eines gewundenen Gasrohres 23 verbunden, das durch einen Wärmetauscher 24 hindurchführt, der durch einen Brenner 25 beheizt wird und einen oberen Auslaß 26 für die Verbrennungsprodukte des Brenners aufweist.

j Bei einer alternativen Konstruktion können diese Verbrennungsprodukte beispielsweise zum Trocknen der eintretenden Rohmaterialien verwendet werden. !Der offene Boden des unteren Abschnitts 12 ist mit einem Schraubenförderer 27 verbunden. Dieser steht mit einem Behälter 28 für die erhitzten oder verkohlten Produkte in Verbindung. Der Flansch 15 des Auslasses 14 ist mit einem entsprechenden Flansch eines luftdichten Trichters 29 verbunden, der einen Schwerkraft-Ausiaß 30 aufweist, durch den abgelagerter Staub zu dem Schraubenförderer 27 gelangen kann, sowie einen Gasauslaß 31, durch den die gasförmigen Pyrolyseprodukte zu einer Rohrverzweigung 32 gelangen. Von hier aus gelangt eine Fraktion des gasförmigen *^r> , Produktes durch ein Rohr 33 zu einem Heißgas-Gebläse 34 und von dort durch wärmeisolierte Rohre 35 in den Einlaß 36 des Gasrohres 23 innerhalb des Wärmetauschers 24. Die Gase, die von der Rohrverzweigung aus durch das zweite Rohr 37 strömen, gelangen durch ein ~>" Ventil 38 zu einem Kondensator oder Speicher 39. Das kondensierte Gas innerhalb des Speichers 39 kann üblicherweise einen Wärmewert von 3115 bis 4450kcaI/m³ bei der Erzeugung durch Pyrolyse von Haushaltsabfällen aufweisen und abgezogen werden ^r>^r> durch einen mit einem Ventil versehenen Auslaß 40 und anschließend außerhalb des Pyrolyseprozesses verwendet werden. Es kann ebenfalls durch das Ventil 41 abgelassen und dem Brenner 25 zugeführt werden.

Alternativ zu einem geeigneten Reingasprodukt kann w das Brennergas zuvor zu dem Kondensator 39 abgezogen werden, so daß sein hoher Wärmeinhalt aufgenommen und der Gesamtwirkungsgrad erhöht wird. Wenn der Speicher zu diesem Zweck nicht genügend Gas zuführen kann, oder wenn es nicht möglich ist, das notwendige Gas zuzuführen, beispielsweise wenn die Anlage zum ersten Mal angelassen wird, kann dem Brenner Erdgas durch das Ventil 42 zugeleitet

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65 werden. Die zuvor beschriebene Konstruktion erleichtert den Eintritt und Austritt großer Gasmengen zu der Pyrolysierungszone des Pyrolysebehälters 1 durch den Einlaßrost 16 und den Auslaßrost 19, und die Sc'iwerkraftförderung des Abfallmaterials durch den Pyrolysebehälter 1 trägt dazu bei, die Konsistenz des eingebrachten Materials aufrechtzuerhalten.

Durch Bewegung des Gestänges 21 wird den Auslaßrost 19 bewegt, so daß eine Ansammlung an Rohmaterial gelöst wird, v/enn sie das Bestreben hat, sich zwischen den beiden Rosten festzusetzen. Alternativ zu dem Gestänge 21 kann der Auslaßrost 19 an der Ober- und Unterseite exzentrisch gelagert sein, und der Einlaßrost 16 kann ebenfalls beweglich befestigt sein. Eine derartige Lösung kann wirksam dazu beitragen, das Rohmaterial durch den Ofenabschnitt 11 hindurchzuführen. Eine Dampfkühlung oder Wassersprühkühlung kann verwendet werden, wenn es notwendig ist, die festen Produkte, die aus dem unteren Abschnitt 12 austreten, vor dem Eintreffen am Schraubenförderer 27 zu kühlen. Der Schraubenförderer kann unter anderem ersetzt werden durch einen kettengetriebenen Rechenförderer. In diesem Falle kann ein Wassersumpf das beste Mittel zur Kühlung des Materials sein, sofern diese erforderlich ist.

Es wird vorgeschlagen, eine Anlage, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, für einen Betrieb mit einem geringen Druck (12 mm bis 51 mm Wassersäuleüberdruck) bei einer Gaseinlaßtemperatur von etwa 7QO⁰C am Einlaßrost 16 und einer Gasauslaßte¹ peratur von etwa 600⁰C am Auslaßrost 19 auszulegen jn typisches, maximales Gas/Abfailverhältnis liegt bei 10:1 Gewichtsanteilen, das heißt, 10 kg Gas werden für 1 kg zu pyrolisierenden Rohabfall eingeleitet. Für ein System zur Behandlung von 81,6 kg Rohabfall pro Stunde sollte das Gebläse 34 in der Lage sein, bis zu 283 m³ Gas pro Minute zu fördern. Für eine Abgabe bei einer Temperatur von 450°C und einem Überdruck von 406 mm Wassersäule sollte die Größe des Gebläses ausreichen, wenn es einen maximalen Gasstrom von etwa 2040 m³ pro Stunde bei 600⁰C durch die Roste 16 und 19 ermöglicht, wobei der Druckverlust beim Durchgang durch das behandelte Material zwischen beiden nicht größer als 76 mm Wassersäule und im allgemeinen weniger als 2,54 mm Wassersäule beträgt. Zur Anpassung an diese Mengen sollte der Wärmetauscher 24 darauf eingerichtet sein, einen maximalen Wärmeaustausch von 113 400 kcal/h zu gestatten. Dies bedingt eine Rohrfläche des Gasrohres 23 von 41,8 m³. Diese Fläche kann hergestellt werden durch 30 Rohre von jeweils 76 mm Durchmesser und 6 m Länge.

In einem Pyrolysebehälter gemäß der Zeichnung, der bereits geprüft worden ist, hatten die Roste 16 und 19 eine Fläche von 30 cm im Quadrat, und die Tiefe des Raumes zwischen diesen Rosten betrug ebenfalls etwa 30 cm. Der obere Abschnitt 10 hatte einen Querschnitt von etwa 28 · 30 cm an der Oberseite und 30 · 30 cm an der Unterseite, und der untere Abschnitt 12 hatte einen konstanten Querschnitt von etwa 30 ■ 50 cm über die gesamte Höhe. Die Gesamthöhe von den Flanschen 5 bis zu dem offenen Boden des unteren Abschnitts 12 betrug etwa 1,2 m. Die Roste 16 und 19 bestanden aus Stahlguß, und die Seitenwände des Ofenabschnitts 11 bestanden aus bearbeitetem Stahlguß und lagen Wangenplatten gegenüber, die mit hitzebeständigem Material ausgekleidet waren. Es zeigte sich, daß ein derartiger Behälter bei der bereits erwähnten Betriebstemperatur von 600°C bis 700'C 45,4 bis 90,7kg

üblichen Abfall pro Stunde behandeln konnte und einen Durchsatz von 245 bis 816 kg Gas erforderte. Selbstverständlich ändern sich die Behandlungsgeschwindigkeiten entsprechend den gewählten Gastemperaturen und dem Gasdurchsatz durch das Gebläse 34 und den Wärmetauscher 24.

Durch Trennung der Bahnen des Gases und des Materials in Kreuzform anstelle eines Zusammentreffens in der üblichen Weise wird der durch das Material auf den Gasstrom ausgeübte Widerstand, abhängig von der Länge der Materialbahn, geringer. In dem zuvor beschriebenen Beispiel beträgt die Länge der Materialbähn Aß m_f jedoch die Lange der Grasbahn, das heißt die Tiefe des Behälters zwischen Einlaß 13 Und Auslaß 14, lediglich etwa 30 cm. Die Gasbahn kann gewünschten-FaIIs auch kürzer sein, ohne daß sich die Materialbahn ändert, obwohl dies ohne kompensierende Änderungen die Querschnittsfläche des Behälters verringert und somit den Materialfluß durch den Behälter beschränkt sowie ferner die von den heißen Gasen auf das Material übertragene Wärmemenge vermindert Der Behälter kann für einen weiten Bereich von Wärmeaustauschprozessen eingesetzt werden, bei denen ein Wärmeaustausch stattfindet zwischen, bewegenden Strömen von Heißem Gas und relativ kaltem Material, die sich innerhalb des 'Behälters im wesentlichen im rechten Winker treffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pyrolysebehälier mit einem vertikalen Pfad zum Durchtrili eines Abfallmaterials zwischen einem Einlaß oben und einem Auslaß unten an dem Behälter und mit einem den vertikalen Pfad kreuzenden horizontalen Pfad zum Durchtritt von heißem Gas mit einem Einlaß in einer Seitenwand und einem Auslaß in der gegenüberliegenden Seitenwand des vertikalen Pfades, dadurch gekennzeichnet, daß entweder am Einlaß (13) oder am Auslaß (14) des Gaspfades ein um eine horizontale Achse (17, 20) schwenkbarer Rost (16, 19) vorgesehen ist.

2. Pyrolysebehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Rostes oder der Roste (16, 19) etwa gleich ist der Höhe des Gaspfades.

3. Pyrolysebehälter nach Anspruch J oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (19) am Auslaß (14) des Gaspfades über ein Gestänge (21) zu betätigen ist.

4. Pyrolysebehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (16) und/oder der Rost (19) an der Ober- und Unterseite exzentrisch gelagert ist.

5. Pyrolysebehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungsstange (18) für den Rost (16) am Einlaß (13) des Gaspfades angeordnet ist.

6. Pyrolysebehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Roste (16,19) aus Stahlguß sind.