DE3101973C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage für schwer
brennbare Gummi- und Kunststoff-Abfälle zum Zwecke der
Dampferzeugung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Gattung.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß die Beseitigung und/oder
Verwertung von abgefahrenen Autoreifen, sog. Altrei
fen, erhebliche Probleme aufwirft, weil sich bei zentralen
Großanlagen Transportprobleme ergeben und kleine bzw.
mittelgroße Verbrennungsanlagen zur vollständigen sauberen
Verbrennung der u. U. voluminösen Altreifen nicht geeignet
sind. Bei den bekannten Verbrennungsverfahren entwickeln
sich große Rauchgasmengen mit unverbrannten Kohlenwasser
stoffen, Ruß und auch Schwermetallen, deren Beseitigung
nur in speziellen Aufbereitungsanlagen erfolgen kann.
Aus der DE-OS 22 20 998 ist eine gattungsgemäße Verbren
nungsanlage bekannt, die speziell zur Verbrennung von Gummi
und ähnlichen Abfallstoffen ausgelegt ist. Die Alt
reifen werden bis zu Stückgrößen von maximal 50 mm zer
kleinert und in einem Wirbelbett aus inertem Material,
z. B. aus feinkörnigem Sand, bei Temperaturen von ca.
900°C ausgebrannt. Die Bemessung des thermischen Reaktors
und die Dosierung des relativ grobstückigen Gummiabfalls
sowie der Verbrennungsluft werden so gesteuert, daß eine
vollständige Verbrennung gewährleistet werden soll und
keine gasförmigen Zersetzungsprodukte zusammen mit den
Rauchgasen austreten. Zur Vermeidung von höheren Tempe
raturen im Reaktor sind besondere Kühlmaßnahmen, z. B. der
partielle Austausch des Inertmaterials, vorgesehen.
Aus der DE-OS 23 45 640 ist eine Vorrichtung zum Verbren
nen von festem Abfall aus Industrie und Haushalten ver
schiedenster Art, wie Papier, Müll, Holzabfall, usw. sowie
daneben auch von Öl, Farbabfällen, Tankreinigungsabfällen
und anderen Flüssigkeiten bekannt, bei welcher das Abfall
material zerkleinert wird und mittels eines Gebläses zu
sammen mit Luft in eine zylindrische Verbrennungskammer
tangential eingeführt wird. Die von einem Gebläse zur Ver
brennungskammer führende Einlaßleitung versetzt die von
der Luft mitgerissenen Abfälle in der Verbrennungskammer
in eine Wirbelbewegung, wobei ein gekühltes Ventil vor
gesehen ist, um einen Rückschlag der Flammen und/oder von
heißen Verbrennungsgasen durch die Einlaßleitung hindurch
zu verhindern. Diese Anlage ist zur effektiven Verbrennung
von kleineren Mengen von ausschließlich Gummigranulat nicht
ohne weiteres geeignet, weil in dem Verbrennungsofen allein
ein vollständiges Ausbrennen der vergleichsweise
schwer brennbaren Gummipartikel nicht sichergestellt wer
den kann.
Aus der GB-PS 11 85 361 ist eine Verbrennungsanlage für
kommunalen oder industriellen Müll bekannt, bei welcher
der ggfs. vorzerkleinerte Müll über ein Gebläse in einen
trichterförmigen Sammelbehälter gefördert und aus diesem
über eine Zellenradschleuse und ein weiteres Gebläse tan
gential in einen Ofen eingeführt wird. Der zylindrische
Verbrennungsofen ist gleichachsig an einen ebenfalls
zylindrischen Kessel zur Dampferzeugung angeschlossen. Im
Bedarfsfall kann im Verbrennungsofen Öl oder Brenngas zu
sätzlich verbrannt werden, das über einen in der Stirnwand
zentral angeordneten Zusatzbrenner zugeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungsanlage für
schwer brennbare Gummi- und Kunststoffabfälle zu schaffen,
mit der kleinere Mengen derartiger Abfälle beseitigt und
in verwertbare Energie umgesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan
spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsanlage ist für die Ver
wertung von Altreifen in Runderneuerungswerkstätten o. dgl.
ausgelegt, in denen Gummiabfälle in Mengen von 50 bis
einigen 100 kg/h in Form von feinem Gummipulver und etwa 1
bis 2 cm langen Gummistreifen anfallen. In der erfindungs
gemäßen Verbrennungsanlage wird der Gummiabfall zu einem
Granulat mit einer maximalen Teilchengröße von 1,5 bis
2 mm vermahlen und über ein Gebläse in den Verbrennungs
ofen eingeblasen, in welchem das feinzerkleinerte Granulat
durch im Kreislauf rückgeführte Verbrennungsluft gezündet
und verbrannt wird. Die Verbrennung des Granulats erfolgt
bei starker Verwirbelung und relativ hoher Temperatur von
1200 bis 1300°C, wobei die Zugabe der Verbrennungsluft
über eine Luftklappeneinheit gesteuert wird, die auch eine
Rückführung von heißem Verbrennungsgas zur Primärzone er
laubt, um dadurch eine wirksame Zündung und die Endver
brennung des Granulats zu beschleunigen. Da der Verbren
nungsofen tangential an den Unterabschnitt des Kessels an
geschlossen ist, werden die aus dem Verbrennungsofen in
den Kessel eingeführten Verbrennungsgase in eine Rota
tions- bzw. Wirbelbewegung versetzt, durch die eine End
verbrennung von verbliebenem Ruß und größeren Granulat
teilchen sichergestellt wird. Infolge der hohen Verbren
nungstemperatur kann ein kleinerer Kessel als in einer
herkömmlichen Gummiverbrennungsanlage für die gleiche ef
fektive Ausgangsleistung eingesetzt werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er
findung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die
Ausbildung des Mischsiebes in Form einer Sanduhr kann der
Zusatzbrenner und das vom gemahlenen Abfallgut und der
Förderluft beaufschlagte Verteilerrohr in die obere Sieb
öffnung ausmünden. Die mittige Einschnürung des sand
uhrförmig ausgebildeten Mischsiebes 18 verhindert, daß die
in seinem Innenraum eingetragenen Gummipartikel durch die
wirkenden Zentrifugalkräfte abgeschleudert werden. Die
tangential eingeführte Verbrennungsluft kann durch die
Leitelemente in einer gewünschten Weise nach radial ein
wärts gelenkt werden, so daß ein durch das Mischsieb hin
durchgehender Luftwirbel entsteht, welcher für eine innige
Vermischung der feingemahlenen Gummiabfälle mit der vorge
wärmten Verbrennungsluft sorgt. Die Suspension aus Abfall
partikeln, Förderluft und Verbrennungsluft strömt durch
die untere Öffnung des Siebes in den Verbrennungsofen,
wobei sich in diesem ein wendelförmiger Flugstrom aus
bildet. Die Zündung dieser Suspension erfolgt beim
Einströmen durch den Brenner bzw. nach längerem Betrieb
durch Selbstzündung. Die wendelförmige Flugbahn der ein
zelnen Abfallpartikeln im Verbrennungsofen ist ausreichend
lang, um eine nahezu vollständige Verbrennung sicherzu
stellen. Wesentlich beim erfindungsgemäßen Vorgehen ist
die direkte Abführung der noch gewisse Anteile an unver
brannten Substanzen enthaltenden Verbrennungsgase bei
Temperaturen von 1200°C in den Dampferzeuger, und zwar in
tangentialer Einströmrichtung, was die Ausbildung eines
wendelförmigen Gasstroms auch in dem Dampferzeuger zur
Folge hat. Dieser Dampferzeuger fungiert somit einmal als
Nachbrenner und zum anderen zur Energieumsetzung mit
gleichzeitiger Abkühlung der Verbrennungsgase.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung an Hand der Zeichnung ausführlich erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 eine Verbrennungsanlage für Abfallgummi in perspek
tivischer Darstellung und
Fig. 2 einen Verbrennungsofen im Axialschnitt.
Bei der Anlage nach Fig. 1 werden Gummiabfälle von einem
Gebläse aus einem - nicht dargestellten - Zerkleinerer
durch eine Leitung 1 in einen Zyklon 2 gefördert und in
einem Silo 3 gesammelt. Der von einem Schneckenförderer 4
partienweise zu einem Mahlwerk 5 geförderte vorzerklei
nerte Gummiabfall wird auf eine Korngröße von höchstens
1,5-2 mm feinzerkleinert.
Das Gummigranulat wird aus dem Mahlwerk 5 durch ein Ge
bläse 6 in einen Verbrennungsofen 7 gefördert. Das Gum
migranulat wird in dem Ofen 7 entzündet und dort gehalten,
bis die Endverbrennung bevorsteht. Der Ofen 7 ist
tangential am Unterende eines Dampfkessels 9 angeordnet,
in welchem die heißen Verbrennungsprodukte in einem rotie
renden Wirbel vollständig ausbrennen. Eine Steuereinheit
11 kontrolliert ein Primär- und ein Sekundärbrenn
stoffsystem 10 sowie die Veraschung des Gummigranulats.
Die heißen Abgase erzeugten Dampf und werden mit einer
Temperatur von 200°C in eine Abgasaufbereitungseinheit 12
abgeführt.
In der Abgasaufbereitungseinheit 12 wird das Abgas von
einem Gebläse 13 durch einen Staubabscheider gesaugt. Die
Verbrennungsgase werden mittels einer saugseitigen Klappe
dosiert, und das entstaubte Verbrennungsgas wird durch
einen Schornstein 14 abgeführt.
In den in Fig. 2 dargestellten Verbrennungsofen 7 wird das
Gummigranulat durch einen Verteiler 15 eingeblasen, und in
einem Kühlmantel 21 des Ofens 7 vorgewärmte Verbrennungs
luft wird mit einem Druck von ca. 1400 mm WS tangential
durch eine Leitung 16 zugeführt. Die Luft wird von Leit
elementen 17 in eine rotierende Bewegung um ein sanduhr
förmig ausgebildetes Mischsieb 18 versetzt. Das Gummi
granulat und die zugeführte Verbrennungsluft werden in dem
Sieb 18 vermischt, und das Gemisch durchströmt den Ver
brennungsofen 7 in einer wendelförmigen Bahn 19. Da der
Verteiler 15 nahe der Ofenachse angeordnet ist, werden die
leichteren Teilchen in die wendelförmige Bewegung mitge
nommen, während die schwereren Teilchen direkt zur Rück
flußzone gelangen. Dadurch werden sie entzündet und ver
brennen auf eine solche Größe, daß sie ebenfalls in die
wendelförmige Bewegung mitgenommen werden können. Somit
wird eine selektive Verteilung des Pulvers erzielt. Ein
Ölbrenner 8, ein Zündbrenner und ein Flammenwächter führen
in das Mischsieb 18. Die Gummiabfälle werden von der
heißen Flamme unmittelbar unterhalb des Rands des Siebs
entzündet und verbleiben auf Grund ihres wendelförmigen
Bewegungsablaufs relativ lang im Verbrennungsofen 7. Das
Verbrennungsgas wird durch die Öffnung 20 ausgeblasen und
tangential in den Unterabschnitt des Kessels 9 eingeführt,
in welchem die Endverbrennung der noch unverbrannten Ma
terialanteile in einer wendelförmigen Strömungsbahn er
folgt.
Eine in der Praxis eingesetzte Anlage hatte folgende Da
ten:
Abfallsilo|2,7 m³ | |
Mahlwerk | 100 kg/h, 4 kW |
Transportgebläse | 600 mm WS, 4 kW |
Gummipulver | 9500 kcal/kg; ca. 40 kg/h nom wurden bei Vollast als Brennstoff in dem Ofen eingesetzt. |
Das in den Kessel einströmende Verbrennungsgas hatte eine
Eintrittstemperatur von 1200°C und eine Austrittstempe
ratur von 200°C, einen Überdruck von 6 bar, und erzeugte
500 kg/h Sattdampf.
Das Gebläse lieferte einen Druck von ca. 1400 mm WS mit
einer Leistung von 800 m³/h. Das Verbrennungsgas wurde in
der Filtereinrichtung 12 mit acht Zyklonen aufbereitet und
konnte dann durch den ca. 15 m hohen Schornstein 14 abge
führt werden.
Bei der Verbrennung von Gummigranutal werden zuerst das
Verbrennungsgas-Gebläse und anschließend die Primär- und
Sekundär-Ölbrenner angefahren. Nach einer kurzen Aufheiz
periode werden der Silo-Vibrator, der Schneckenförderer 4
und das Mahlwerk 5 zusammen mit dem Gebläse 6 eingeschal
tet. Mit dem Beginn der Granulateinspeisung in den Ver
brennungsofen 7 kann der Ölbrenner abgeschaltet werden.
Die Verbrennung wird fortgesetzt, bis der maximale Be
triebsdruck des Dampfs erreicht ist, wonach die auto
matische Steuerung den Vibrator, den Schneckenförderer und
das Mahlwerk abschaltet und den Ölbrenner einschaltet, so
daß der Druck aufrechterhalten wird. Wenn kein Dampf ver
braucht wird, wird der Brenner vollständig abgeschaltet.
Damit der Ölbrenner beim Betrieb der Werkstatt einsetzbar
ist und entweder ausschließlich oder hauptsächlich mit
Heizöl arbeiten kann, wenn die Abfallgummimenge nicht aus
reicht, hat der Ölbrenner zwei einstellbare Positionen,
die durch elektrische Absperrorgane in Abhängigkeit vom
Dampfdruck bestimmt werden. Die Anlage weist sowohl
manuelle als auch automatische Steuermittel auf, die
sämtlich von einem Steuerkasten aus aktivierbar sind, der
Leistungsschalter, Schaltschütze, Signalleuchten, Warn
leuchten und Notschalter enthält.
Die Umschaltung zwischen Vollast und Teillast erfolgt mit
Druckwächtern an dem Kessel, die ein Magnetventil öffnen
und schließen, woraufhin eine Drosselung der Ölzufuhr
stattfindet. Eine Zweigleitung mit einer Teillastdrossel
ist parallel mit dem Magnetventil gekoppelt. Eine luft
geregelte Ein-Aus-Klappe mit verstellbaren Endlagen be
stimmt die Verbrennungsluftmenge für Vollast- bzw. Teil
lastbetrieb.
Die Umschaltung zwischen reiner Ölverbrennung und Ver
brennung mit Abfallgummi erfolgt durch einen Schalter im
Steuerkasten. Der Kesseldruck bestimmt den Vollast- und
den Teillastbetrieb des Ofens, wobei für den Vollastbe
trieb die Gummiverarbeitungsanlage angefahren wird.
Claims (5)
1. Verbrennungsanlage für schwer brennbare Gummi- und
Kunststoff-Abfälle zum Zwecke der Dampferzeugung, be
stehend
aus einem Vorzerkleinerer für die grobstückigen Ab fälle,
aus einem Verbrennungsofen mit Einrichtungen zur Ver wirbelung der zerkleinerten Abfälle mit der Verbren nungsluft und
aus einem von den heißen Verbrennungsgasen beheizten Dampferzeuger,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit dem vorzerkleinerten Abfallgranulat be schicktes Mahlwerk (5) austragsseitig über ein Förder gebläse (6) mit einem in einer Stirnwand des Verbren nungsofens (7) angeordneten Verteiler (15) verbunden ist, dem ein tangential einmündender Verbrennungs luftstutzen (16), ein zentraler Zusatzbrenner (8) und ein Mischsieb (18) zugeordnet sind,
daß der zentrale Auslaß (20) in der gegenüberliegenden Ofenstirnwand tangential an dem Dampferzeuger (9) ange schlossen ist und
daß dem Dampferzeuger (9) eine Rauchgasreinigung (12) mit einem Rauchgasgebläse (13) nachgeordnet sind.
aus einem Vorzerkleinerer für die grobstückigen Ab fälle,
aus einem Verbrennungsofen mit Einrichtungen zur Ver wirbelung der zerkleinerten Abfälle mit der Verbren nungsluft und
aus einem von den heißen Verbrennungsgasen beheizten Dampferzeuger,
dadurch gekennzeichnet,
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daß dem Dampferzeuger (9) eine Rauchgasreinigung (12) mit einem Rauchgasgebläse (13) nachgeordnet sind.
2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischsieb (18) sanduhrförmig ausgebildet und
von Leitelementen (17) zur Erzeugung eines rotierenden
Verbrennungsluftstroms umgeben ist.
3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in das Mischsieb (18) der Zusatzbrenner (8), ein
Zündbrenner sowie ein Flammenwächter eingeführt sind.
4. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsofen (7) von einem von der Verbren
nungsluft durchströmten Mantel (21) umgeben ist.
5. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsofen an seinem Auslaß (20) eine
Drosselvorrichtung aufweist.
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