DE3924074C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen
Behandlung eines sich aus thermisch abbaubaren und ther
misch beständigen Stoffen zusammensetzenden Materials nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 35 24 902 ist eine Vorrichtung zur thermi
schen Aufbereitung von mit organischen Verbindungen verun
reinigten mineralischen Stoffen bekannt, mit der die zu
regenerierenden Stoffe von thermisch abbaubaren Verbindun
gen befreit und als Rohstoff der Produktion wieder zuge
führt werden.
Die bekannte Vorrichtung weist einen Sinterbandofen auf,
der in einem geschlossenen Ofenkasten eine Vorwärmezone,
eine Brennzone und eine Kühlzone enthält, durch die der
aufzubereitende mineralische Stoff mittels eines Sinter
bandes transportiert wird. Die vorher zerkleinerten Stoffe
werden in dem Sinterbandofen erhitzt und gezündet, wodurch
die organischen Verunreinigungsbestandteile oxidativ zer
stört werden. Dazu wird das Aufgabegut in der Vorwärmezone
aufgeheizt und in die Brennzone transportiert, in der es
in einer Zündzone mit zwei Brennern gezündet wird, wobei
die organischen Inhaltstoffe ausgebrannt werden.
In der sich anschließenden Kühlzone wird das Aufgabegut
abgekühlt und verläßt als von organischen Verunreinigungen
gereinigter mineralischer Stoff den Sinterbandofen.
Aus der Brennzone sowie der Kühlzone wird heiße Abluft ab
gezogen und zur Vorwärmung in der Vorwärmezone verwendet,
wobei die Vorwärmluft in der Vorwärmezone das Aufgabegut
von oben nach unten durchströmt. Im unteren Bereich der
Vorwärmezone wird die Abluft abgezogen und über ein Geblä
se einem ersten Wärmetauscher zugeführt und daran an
schließend an eine Einrichtung zur thermischen Nachverbren
nung abgegeben, wo die aufgeheizten Abgase von organi
schen, vorwiegend gasförmigen Bestandteilen befreit wer
den.
Der Abluftstrom aus der thermischen Nachverbrennung wird
erneut über den ersten Wärmetauscher zu einem Filter und
einem Wäscher geführt, bevor er über einen Ventilator an
einen Kamin abgegeben wird, so daß gasförmige saure Be
standteile mit Hilfe von Natronlauge oder Kalkhydrat redu
ziert werden, bevor sie an die Umgebungsluft abgegeben
werden.
Ein zweiter vom Abluftstrom aus der thermischen Nachver
brennung erwärmter Wärmetauscher ist mit einem Gebläse
verbunden, das Frischluft durch den Wärmetauscher führt
und über Klappen gesteuert zu den Brennern in der Brennzo
ne sowie zur Vorwärmzone leitet. Um die Sinterbandanlage
hermetisch gegen die Umgebung abzudichten, wird die Luft
führung im Sinterbandofen so durchgeführt, daß in der An
lage ein geringer Unterdruck herrscht.
Bei der bekannten Vorrichtung wird zwar durch entsprechen
de Luftführung und durch Wärmerückgewinnung der Energiebe
darf der Anlage verringert, jedoch dienen die aus der
Brennzone und der Kühlzone abgesaugten Rauch-Heißgase aus
schließlich zur Erwärmung der Vorwärmzone, während die
Brennzone mit vorgewärmter Brenner-Zuluft versorgt wird,
die ausschließlich aus Frischluft besteht, die über einen
aus dem Abluftstrom der thermischen Nachverbrennung gelei
teten Wärmetauscher erwärmt wird. Da der die Frischluft
erwärmende Wärmetauscher dem Wärmetauscher nachgeschaltet
ist, der die der thermischen Nachverbrennung zugeführten
Abgase erwärmt, ist nur ein verhältnismäßig geringer Wär
meeintrag in die Brennerzuluft möglich.
Aus der DE-AS 11 67 317 ist ein Sinterbandofen zur thermi
schen Behandlung von aus Rohphosphaten bestehenden Form
lingen bekannt, der mehrere oberhalb des Sinterbandes ver
teilt angeordnete Brenner aufweist. Unterhalb des Sinter
bandes sind in gleichen Abständen zueinander mehrere Ab
saugeinrichtungen in Saugkammern vorgesehen, die über eine
Sammelleitung mit einem Sauggebläse verbunden sind, das
die heißen Verbrennungsgase in Trockenkammern zum Vor
trocknen des Materials leitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zu
grunde, durch intensive Nutzung der im Sinterbandofen an
fallenden Rauch-Heißgase und durch gezielte thermische
Steuerung bei der Erwärmung des zu behandelnden Materials
einen optimalen Wirkungsgrad und eine hohe Durchsatzrate
bei optimaler thermischer Behandlung des Materials mit
gleichmäßigem Ausbrand und minimalen Staubemissionen zu
erzielen, so daß der Aufbau einer kompakten und vorzugs
weise transportablen Anlage möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des
Anspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Absaugeinrichtun
gen wird der Heißluftstrom durch das auf dem Sinterband
befindliche Material gedrückt und die mit organischen Ver
unreinigungen versehenen Rauch- oder Schadstoff-Heißgase
werden unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb der Brenner
flamme, also am Ort höchster Temperatur erfaßt und zur
Weiterverwendung abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, die
Rauch- oder Schadgase am Entstehungsort zur Wärmeabfuhr in
jeder Brennereinstellzone abzusaugen und somit die im Sin
terbandofen vorhandene Prallhitze gezielt zu verwenden.
Dadurch wird zum einen der Wirkungsgrad der Anlage weiter
verbessert und es besteht gleichzeitig die Möglichkeit,
die Durchsatzrate von zu behandelndem Material zu erhöhen,
da eine gezielte Temperatursteuerung geschaffen wird, die
Voraussetzung dafür ist, daß das thermisch zu behandelnde
Material einerseits nicht verbrennt und andererseits ther
misch so intensiv behandelt wird, daß die zu beseitigenden
organischen Verbindungen in kürzestmöglicher Zeit vom Ma
terial abgelöst werden.
Dadurch werden minimale Staub- und Schadgasemissionen aus
dem Sinterbandofen sichergestellt, was eine Entlastung der
nachgeschalteten Filter bzw. eine erhebliche Verringerung
von Schadstoffen mit sich bringt.
Die hohe Durchsatzrate in Verbindung mit einem optimalen
Wirkungsgrad schafft die Voraussetzung dafür, daß eine
kompakte Anlage zur thermischen Behandlung bspw. von kon
taminierten Böden geschaffen werden kann, die in einer
Containerbauweise transportabel ist und somit die Aufstel
lung an Orten zuläßt, wo derartige kontaminierte Böden
entsorgt werden müssen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Lösung werden die über die Absaugeinrichtung abgeleiteten
Rauch-Heißgase mit über einen Wärmetauscher erhitzter
Frischluft vermischt den Brennern als erhitzte primäre
und/oder sekundäre Verbrennungsluft zugeführt.
Auf diese Weise werden die am Entstehungsort abgesaugten
Rauch-Heißgase unmittelbar wieder den Brennern als Sekun
där- und/oder Primärluft zugeführt, so daß kurze Wege ge
währleistet sind, die den Aufbau einer kompakten Anlage
ermöglichen und darüber hinaus geringe Wärmeverluste be
dingen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht
darin, daß ein hoher Anteil an Rauch-Heißgasen im Sinter
bandofen eingehalten wird, so daß der Sauerstoffanteil
insgesamt gering ist, wodurch ein Ausbrennen des thermisch
zu behandelnden Materials verhindert wird. Dadurch ergibt
sich gleichzeitig die Möglichkeit einer Temperatursteue
rung auf hohem Temperaturniveau, so daß die Intensität bei
der Behandlung des thermisch zu behandelnden Materials er
höht wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lö
sung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft den
Brennern unmittelbar und die Sekundärluft über einen vor
der Flammen-Austrittsöffnung der Brenner angeordneten
Mischkorb zugeführt wird, der einen von der Flammen-Aus
trittsöffnung der Brenner sich kontinuierlich zur Brenn
kammer erweiternden Querschnitt aufweist, wobei die Wand
des Mischkorbs Öffnungen enthält, durch die die Sekundär
luft geführt wird.
Dadurch wird eine gezielte Zufuhr von Sekundärluft in die
Brennkammer der Brenner möglich, während die Flammensteue
rung über die zugeführte Primärluft/Brennstoffmischung er
folgt. Damit wird ein äußerst gleichmäßiger Ausbrand er
zielt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeich
net, daß die den Brennern zugeführte Primärluft sowie der
den Brennern zugeführte Brennstoff über einen Verbundreg
ler den Brennern geregelt zugeführt werden, wobei die zum
Mischkorb geführte Sekundärluftmenge mit einem Klappenven
til gesteuert wird, dessen Öffnung in Abhängigkeit von dem
in der Ofenkammer des Sinterbandofens erfaßten Sauerstoff
wert geregelt wird.
Die Hauptfunktion der Brennkammer besteht darin, daß bei
unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu be
handelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt
oder vermindert zugeführt wird, was über die O2-Steuerung
an der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung
hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brenn
stoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für ei
nen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden
Materials erwiesen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lö
sung ist dadurch gekennzeichnet, daß die über die Absaug
einrichtungen abgeleiteten Rauch-Heißgase über einen er
sten Rauchgasventilator in den in Laufrichtung eines Dü
senbandes hinteren Teil eines Düsenbandtrockners geleitet
werden, dort erneut abgesaugt und über eine zweiten Rauch
gasventilator in den vorderen Teil des Düsenbandtrockners
geleitet, dort erneut abgesaugt und an mindestens ein Zy
klon abgegeben werden, in dem Feststoffe von Gasen ge
trennt und letztere über einen Haupt-Rauchgasventilator
sowie einen Wärmetauscher an die Einrichtung zur thermi
schen Nachverbrennung abgegeben werden, während die Fest
stoffe auf das Sinterband des Sinterbandofens zurückge
führt werden.
Durch die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird
die Vorwärmung des zu behandelnden Materials ausschließ
lich in den Düsenbandtrockner verlagert, der durch eine
Mischung aus Rauch-Heißgasen und erhitzter Frischluft ge
speist wird, während im Sinterbandofen in der Ausbrenn-,
Nachbrenn- und Abkühlzone die eigentliche thermische Be
handlung mit hoher Intensität erfolgt. Gleichzeitig wird
die in den am Entstehungsort abgesaugten Rauch-Heißgasen
noch enthaltene Wärmeenergie intensiv genutzt bevor die
Rauch-Heißgase über Wärmetauscher geleitet zur thermischen
Nachverbrennung geführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsge
mäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich
tung zur thermischen Nachverbrennung mit der Rauchabgas
leitung des Zyklons verbunden ist und über einen Frisch
luftventilator, einen Frischluft-Wärmetauscher und einen
Verbrennungsluftventilator gesteuert mit Frischluft ver
sorgt wird, und daß die Abgase der Einrichtung zur thermi
schen Nachverbrennung über den Frischluft-Wärmetauscher
zur Erwärmung der Frischluft und einen Rauchgas-Wärmetau
scher an einen Filter abgegeben werden, dessen Ausgang
über einen Reingasventilator und eine Venturidüse mit ei
nem Wäscher verbunden ist, dessen Ausgang gereinigtes Gas
über einen statischen Mischer an einen Emissionskamin ab
gibt.
Diese Ausgestaltung verbessert weiterhin den Wirkungsgrad,
da die aus der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung
austretenden Rein-Heißgase zunächst über den Frischluft-
Wärmetauscher geleitet werden, so daß ein hoher Wärmeein
trag in die zu erhitzende Frischluft gewährleistet ist.
Erst anschließend erfolgt eine Wärmeabgabe an das zur
thermischen Nachverbrennung geleitete Rauch- oder Schad
gas.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtungen mit einem Sam
melkanal verbunden sind, der an dem Ausgang des Frisch
luft-Wärmetauschers angeschlossen und mit einem Sekundär
luft-Sammelkanal verbunden ist, von dem einzelne Sekundär
luftleitungen zu den Brennern führen und der über den Ver
brennungsluftventilator mit dem Brenner der Einrichtung
zur thermischen Nachverbrennung verbunden ist, wobei hin
ter dem Verbrennungsluftventilator eine Primärluft-Sammel
leitung abzweigt, die unmittelbar zu den einzelnen Bren
nern führt und daß der Düsenbandtrockner oberhalb des Sin
terbandofens angeordnet ist und vom Sammelkanal ein senk
rechter Schacht abzweigt, von dem eine Rauch-Heißgaslei
tung über den ersten Rauchgasventilator zum hinteren Teil
des Düsenbandtrockners führt.
Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ermög
licht einen extrem kompakten Aufbau der gesamten Anlage
bei gleichzeitiger optimaler Energieausnutzung, da die
Sammelkanäle eine verbesserte Isolation ermöglichen und
eine Durchmischung von Frischluft und Rauch-Heißgasen un
mittelbar in den Sammelkanälen erfolgt. Auf diese Art und
Weise kann ein gedrängter Aufbau bewerkstelligt werden und
dabei infolge der optimalen thermischen Luftführung ein
hoher Durchsatz erzielt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine kompakte
Anlage zur thermischen Behandlung von Materialien;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Sinter
bandofens mit mehreren Brennern und Absaugein
richtungen;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Seitenwand des Sinter
bandofens gemäß Fig. 2 entlang der Linie A-A;
Fig. 4 und 5 ein detaillierter Anlagenplan einer Vorrichtung
zur thermischen Behandlung von kontaminierten Materialien.
Die in Fig. 1 dargestellte schematische Draufsicht auf
eine Kompaktanlage zur thermischen Behandlung eines aus
thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zu
sammengesetzten Materials ist auf die wesentlichen Funk
tionsteile zur thermischen Behandlung beschränkt und zeigt
nicht die zum Einbringen des zusammengesetzten Materials
sowie zum Austragen der gereinigten Stoffe notwendigen
Fördereinrichtungen.
Ein zur thermischen Behandlung des Materials vorgesehener
Sinterbandofen 10 ist unterhalb eines Düsenbandtrockners
50 angeordnet, in den das zu behandelnde Material eingege
ben wird und nach der Vortrocknung und Vorwärmung in den
Sinterbandofen 10 fällt, dem das thermisch behandelte und
von organischen Verbindungen befreite Material entnommen
werden kann.
Der Sinterbandofen 10 weist ein in Längserstreckung des
Sinterbandofens 10 umlaufendes Sinterband auf, quer zu
dessen Laufrichtung mehrere Brenner verteilt angeordnet
sind, die über eine Primär- und Sekundärleitung mit einem
Primärluftschacht 60 und einem Sekundärluftschacht 61 ver
bunden sind. Im unmittelbaren Bereich der Brenner sind Ab
saugeinrichtungen 41 bis 49 angeordnet, die über Zuleitun
gen mit einem Sammelschacht 40 verbunden sind, der an ei
nen senkrechten Schacht 80 angeschlossen ist.
Der senkrechte Schacht 80 ist einerseits über eine Rauch
gaszuleitung 63 mit dem Düsenbandtrockner 50 und anderer
seits über eine Frischluftleitung 70 mit einem Frischluft
wärmetauscher 91 verbunden, dem Frischluft über einen
Frischluftventilator 105 zugeführt wird.
Der senkrechte Schacht 80 bzw. Sammelkanal 40 ist über
eine Verbrennungsluftleitung 62 mit einem Verbrennungs
luftventilator 103 verbunden, der Verbrennungsluft einer
Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 zuführt.
Von der Verbrennungsluftleitung 62 zweigt eine Zuleitung
zum Primärluft-Sammelschacht 60 ab.
Die vom Düsenbandtrockner 50 abgesaugten Rauchgase oder
Schadgase werden über eine Leitung 64 einem Zyklon 150 zu
geführt, in dem Feststoffe von gasförmigen Stoffen ge
trennt und die Feststoffe über eine Leitung 65 erneut dem
Sinterbandofen 10 zugeführt werden, während die gasförmi
gen Stoffe über eine Leitung 67 und einen Rauchgasventila
tor 104 einem Rauchgaswärmetauscher 93 zugeführt werden,
von dem aus sie über einen weiteren Rauchgaswärmetauscher
92 und eine Rauchgasleitung 69 der Einrichtung zur thermi
schen Nachverbrennung 94 zugeführt werden.
In der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 wer
den die Rauchgase einer thermischen Nachverbrennung unter
zogen und zur Aufwärmung der über den Frischluftventilator
105 angesaugten Frischluft über den Frischluftwärmetau
scher 91 sowie zur Erwärmung der Rauchgase über die Rauch
gaswärmetauscher 92 und 93 geleitet. Der Rauchgaswärmetau
scher 93 ist ausgangsseitig mit einer Reingasleitung 68
verbunden, die über einen Filter 160, einen Reingasventi
lator 106 und einen Wäscher 170 zu einem Abgaskamin 180
führt, an den ein weiterer Frischluftventilator 109 zur
Durchlüftung des Abgaskamins 180 angeschlossen ist.
An die Reingasleitung 68 kann zusätzlich eine Notklappe
161 zur Notlüftung eingesetzt werden, für den Fall, daß
bei einer Betriebsunterbrechung die Anlage durchlüftet
werden muß.
Wie Fig. 1 zeigt, kann durch die intensive Ausnutzung der
Rauch-Heißgase sowie durch die Anordnung eines Düsenband
trockners 50 unmittelbar im Bereich eines Sinterbandofens
10 und durch eine entsprechende Hintereinanderschaltung
der einzelnen Aggregate zur thermischen Behandlung des Ma
terials und der gelösten Rauchgase sehr kompakt aufgebaut
werden, so daß bspw. entsprechend der Darstellung gemäß
Fig. 1 drei Bereiche I, II, III zusammengefaßt werden
können, die jeweils einer Bau- und Transporteinheit zuge
ordnet sind. Dadurch läßt sich eine mobile Anlage erstel
len, bei der die drei transportfähigen Anlagenteile I, II,
III an den Ort des Anfalls zu behandelnden Materials
transportiert werden können.
In Ergänzung zu diesen drei Transporteinheiten ist ledig
lich ein zusätzlicher Container zur Aufnahme der Steuer-
und Regeleinrichtungen als Warte erforderlich und gegeben
enfalls ein zusätzliches Notstromaggregat, das jedoch mit
einer der drei Anlageteile verbunden werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Sinterbandofens 10 im
Bereich der Brenneranordnung und verdeutlicht die Anord
nung der einzelnen Brenner 1 bis 8 und der Absaugeinrich
tungen 41 bis 49 unterhalb und oberhalb eines Sinterbandes
20, das zwischen zwei Umlenkrollen umläuft und auf der
oberen Bandseite das zu behandelnde Material trägt, das
über eine Öffnung in der Oberseite des Sinterbandofens 10
vom Düsenbandtrockner bzw. von einer mit dem Zyklon 150
gemäß Fig. 1 verbundenen Austragsschnecke auf das Sinter
band 20 gelangt.
Die Brenner 1 bis 8 sind in einer Ausbrennzone AU, einer
Nachbrennzone N und einer Abkühlzone AB oberhalb und un
terhalb des Sinterbandes 20 angeordnet. In der Ausbrennzo
ne ist ein erster Brenner 1 oberhalb des Sinterbandes 20
angeordnet, dem in Laufrichtung des Sinterbandes 20, die
durch einen Pfeil angezeigt ist, ein Brenner 2 unterhalb
des Sinterbandes 20 folgt. Es folgen in der Ausbrennzone
AU zwei oberhalb des Sinterbandes 20 angeordnete Brenner
3, 4, denen in der Nachbrennzone N ein Brenner 5 unterhalb
des Sinterbandes folgt, dem sich ein Brenner 6 oberhalb
des Sinterbandes 20 anschließt.
In der Abkühlzone sind ebenfalls in Laufrichtung des Sin
terbandes 20 unterhalb und oberhalb des Sinterbandes Bren
ner 7, 8 angeordnet.
Im unmittelbaren Bereich der Brenner 1 bis 8 jeweils un
terhalb oder oberhalb des Sinterbandes 20 sind - je nach
dem, ob die Brenner 1 bis 8 unterhalb oder oberhalb des
Sinterbandes 20 angeordnet sind - die Öffnungen von Ab
saugeinrichtungen 41 bis 49 vorgesehen, wobei die in
Transportrichtung letzte Absaugeinrichtung in der Abkühl
zone des Sinterbandofens 10 oberhalb des Sinterbandes 20
angeordnet ist.
Die Anordnung der Absaugeinrichtung 41 bis 49 im unmittel
baren Bereich der Brenner 1 bis 8 gestattet es, die von
den Brennern 1 bis 8 abgegebene thermische Energie nach
der thermischen Behandlung des auf dem Sinterband 20 be
findlichen Materials unmittelbar am Ort des Entstehens
wieder zu erfassen und damit die Prallhitze optimal auszu
nutzen und weiterzuverwenden.
Der in Fig. 3 dargestellte Schnitt durch eine Seitenwand
des Sinterbandofens 10 entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2
verdeutlicht die Anordnung und Konfiguration der Brenner
sowie der Absaugeinrichtungen.
Der unterhalb des Sinterbandes 20 angeordnete Brenner 2
ist mit einer Brennstoffleitung 81 und einer Primärluft-
Leitung 602 verbunden. In der Brennstoffleitung 81 ist ein
Regelventil 35 und in der Primärluftleitung 602 ein Klap
penventil 39 angeordnet, die beide mit einem Verbundregler
36 verbunden sind, der das Brennstoff-Primärluft-Gemisch
für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behan
delnden Materials regelt.
Die Sekundärluft wird in einem unterhalb des Sinterband
ofens 10 angeordneten Sammelschacht 61 gesammelt und über
eine Sekundärluftleitung 612 zu einem Mischkorb 32 ge
führt, der vor der Austrittsöffnung des Brenners 2 ange
ordnet ist. Der Mischkorb 32 weist einen sich kontinuier
lich von der Brenneraustrittsöffnung zur Brennkammer 31
erweiternden Querschnitt, d. h. im Längsschnitt eine kegel
stumpfförmige Form auf.
Die Wand des Mischkorbes 32 ist mit zahlreichen, im darge
stellten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnungen 33
versehen, durch die die über die Sekundärluftleitung 612
zugeführte Sekundärluft dem Flammenbereich des Brenners 2
zugeführt wird. Ein in der Sekundärluftleitung 612 ange
ordnetes Stellventil 37 regelt dabei die dem Mischkorb 32
zugeführte Sekundärluft in Abhängigkeit von dem in der
Ofenkammer 100 erfaßten Sauerstoffwert. Je nach erfaßtem
O2-Wert in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 wird
das Stellventil 37 in der Sekundärluftleitung 612 moto
risch verstellt, so daß unterschiedliche Sekundärluftmen
gen in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen in der Ofen
kammer 100 eingestellt werden.
Dabei besteht die Hauptfunktion der Ofenkammer darin, bei
unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu be
handelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt
oder vermindert zuzuführen, was über die O2-Steuerung an
der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat
sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-
Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen
gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Mate
rials erwiesen.
Sowohl die Primärluft als auch die Sekundärluft sind stark
rauchgashaltig und enthalten einen geringen Sauerstoffan
teil, so daß die thermische Behandlung des auf dem Sinter
band 20 befindlichen Materials ohne größere Sauerstoffzu
fuhr möglich ist, was ein Ausbrennen des Materials verhin
dert, so daß hohe Temperaturen möglich sind, ohne daß das
Material so verändert wird, daß eine Wiederverwendung aus
geschlossen ist.
Unmittelbar oberhalb des Förderbandes 20 und des Brenners
2 ist eine Öffnung für eine Absaugeinrichtung 42 angeord
net, die an ihrem anderen Ende mit einem Sammelschacht 40
verbunden ist, in den sämtliche weiteren Absaugeinrichtun
gen gemäß Fig. 2 einmünden.
Wie Fig. 3 verdeutlicht, ist eine unmittelbare thermische
Verbindung zwischen der von dem Brenner 2 abgegebenen
thermischen Energie und der Absaugeinrichtung 42 gegeben,
so daß die durch das Aufgabegut gelangte Prallhitze unmit
telbar am Entstehungsort abgesaugt wird, und in jeder
Brennereinstellzone zur Vorwärmung genutzt werden kann.
Eine komplette Detaildarstellung einer Anlage zur thermi
schen Behandlung eines sich aus thermisch abbaubaren und
thermisch beständigen Stoffen zusammensetzenden Materials,
bspw. zur thermischen Behandlung kontaminierter Böden, ist
in den Fig. 4 und 5 dargestellt. An Hand dieser Detail
darstellung soll die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß
den Fig. 1 bis 3 näher erläutert werden.
Der in Fig. 4 dargestellte Längsschnitt durch eine Sin
terbandanlage mit einem Düsenbandtrockner 50, einem Sinter
bandofen 10, zwei Zyklonen 150, 151 und einem Mischer 120
zeigt eine Aufgabevorrichtung 111, auf die das thermisch
zu behandelnde Material bspw. mittels eines Schaufelladers
über eine Haspel 110 gegeben wird, in der es bspw. mittels
Schneidemesser zerkleinert wird. Das zerkleinerte Material
gelangt mittels des Förderbandes 111 in eine Eintragsöff
nung auf der Oberseite des Düsenbandtrockners 50.
Im Düsenbandtrockner 50 befindet sich ein Förderband 51,
auf dem das thermisch zu bearbeitende Material in Pfeil
richtung an zwei Haspeln 54, 55 vorbei bis zu einer Aus
tragsöffnung transportiert wird. Der Düsenbandtrockner 50
wird mit vorerhitzer Luft und Rauch-Heißgasen durchströmt,
die mittels eines ersten Rauchgasventilators 101 in den
Düsenbandtrockner 50 gedrückt und nach erneuter Umwälzung
mittels eines zweiten Rauchgasventilators 102 zu einer Ab
gasöffnung geleitet werden. Vom Förderband 51 fallendes
Material wird mittels einer Austragsschnecke 52 ebenfalls
in Richtung auf die Austragsöffnung des Düsenbandtrockners
50 geleitet.
Die aus der Absaugöffnung an die Leitung 64 abgegebenen
Gase bzw. Staubteile und Schwebstoffe werden zu zwei hin
tereinandergeschalteten Zyklonen 150, 151 geleitet, in de
nen die gasförmigen Bestandteile der Abgase von den Fest
stoffteilen getrennt werden, wobei letztere über Leitungen
65, 66 zu Austragsschnecken 114 geführt und von dort in
die Eintragsöffnung des Sinterbandofens 10 geleitet wer
den.
Die von den Feststoffteilen getrennten gasförmigen Bestand
teile verlassen die Zyklone 150, 151 über eine Rauch-Ab
gasleitung 67.
Das durch die Eintragsöffnung des Sinterbandofens 10 ge
langende, thermisch vorbehandelte Material gelangt auf ein
Sinterband 20, mit dem es in Pfeilrichtung durch mehrere
thermische Zonen gemäß Fig. 1 zu einer Austragsöffnung
transportiert wird. In den verschiedenen thermischen Zonen
befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel acht Brenner 1
bis 8, die jeweils oberhalb oder unterhalb des Obergurtes
des Sinterbandes 20 angeordnet sind, auf dem sich das zu
behandelnde Material befindet, während der Untergurt den
Bandrücklauf bildet.
In der Darstellung gemäß Fig. 4 sind die Brenner 1 bis 8
aus Gründen der besseren Darstellbarkeit in einer Linie
angeordnet, ihre Konfiguration innerhalb des Sinterband
ofens 10 entspricht jedoch einer der Fig. 1 entsprechen
den Anordnung. Vom Sinterband 20 fallendes Material wird
mittels einer am Boden des Sinterbandofens 10 angeordneten
Schnecke 9 ebenfalls in Richtung zur Austragsöffnung ge
fördert, wo das thermisch behandelte Material mittels
zweier Austragsschnecken 112 zu einem Mischer 120 geför
dert wird, in dem das Material abgekühlt und befeuchtet
wird.
Der Mischer 120 ist zusätzlich mit einer Frischwasserlei
tung 84 und einer Leitung 83 für erwärmtes Brauchwasser
sowie über eine Kondensatpumpe 121 mit einem Kondensatbe
hälter 122 verbunden, in den aus dem Mischer 120 abgesaug
tes Kondensat geleitet wird. Das durch den Mischer 120 ge
förderte, abgekühlte und befeuchtete Material wird
schließlich über ein Förderband 113 als gereinigtes, wie
derverwendbares Material abgegeben.
Die Brenner 1 bis 8 werden über eine Brennstoffleitung 81
bspw. mit Flüssiggas aus einem Gasbehälter 130 über einen
Verdampfer 131 versorgt.
Die Primärluftleitungen der Brenner 1 bis 8 sind in einer
Sammelleitung 60 zusammengefaßt, während die Sekundärluft
leitungen über Stellorgane mit einer Sammelleitung 61 ver
bunden sind. Die Sekundärluftleitung 61 zweigt von einer
Sammelleitung 70 ab, die über ein Stellorgan zum ersten
Rauchgasventilator 101 führt.
Die Rauch-Heißgase innerhalb des Sinterbandofens 10 werden
gemäß Fig. 1 am Entstehungsort, d. h. an den jeweils zuge
ordneten Brennern 1 bis 8 erfaßt und über eine Sammellei
tung 40 zum ersten Rauchgasventilator 101 geleitet. Auf
diese Weise werden die aus der Prallhitze abgeleiteten
Rauch-Heißgase unmittelbar über den Rauchgasventilator 101
in den Düsenbandtrockner 50 zum Vorwärmen des thermisch zu
behandelnden Materials eingeleitet und mit einem einstell
baren Anteil an erhitzter Frischluft über die Leitung 70
vermischt. Die Bildung der Primär- und Sekundärluft, die
über die Sammelleitungen 60 und 61 zugeführt werden, wird
nachstehend an Hand der Darstellung gemäß Fig. 4 näher
erläutert.
Gemäß Fig. 5 gelangt das von Schweb- und Feststoffen be
freite Abgas über die Rauchgasleitung 69 zu einem Rauch
gasventilator 104, der das Abgas aus dem Düsenbandtrockner
50 über die Zyklone 150, 151 absaugt und über zwei hinter
einandergeschaltete Rauchgas-Wärmetauscher 92, 93 zu der
Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 führt. In
den Rauchgas-Wärmetauschern 92, 93 wird das Rauch- oder
Schadgas vor der Eingabe in die Einrichtung zur thermi
schen Nachverbrennung 94 erhitzt, so daß in der Einrich
tung zur thermischen Nachverbrennnung 94 eine vollständige
Verbrennung der Rauch- oder Schadgase erfolgen kann.
Über einen Frischluftventilator 105 wird Frischluft aus
der Umgebung angesaugt und über einen Frischluft-Wärmetau
scher 91 geleitet, in dem die angesaugte Frischluft durch
die aus der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94
gelangenden Rein-Heißgase erhitzt wird.
Die erhitzte Frischluft wird über eine Leitung 70 einer
seits zur Sekundärluft-Sammelleitung 61 und andererseits
über einen Verbrennungsluftventilator 103 zur Einrichtung
zur thermischen Nachverbrennung 94 und zur Primärluft-Sam
melleitung 60 geleitet, so daß die Primärluft über die
Sammelleitung 60 mit erhöhtem Druck den Brennern 1 bis 8
zugeführt wird.
Gleichzeitig gelangt die Verbrennungsluft zum Brenner der
thermischen Nachverbrennung 94, dem zusätzlich über die
Leitung 81 Flüssiggas als Brennstoff zugeführt wird.
Die die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94
verlassenden Rein-Heißgase werden zunächst über den
Frischluftwärmetauscher 91 zur Abgabe von hoher thermi
scher Energie an die über den Frischluftventilator 105 an
gesaugte Frischluft sowie zur Erwärmung der Rauch- oder
Schadgase vor der Zufuhr zur Einrichtung zur thermischen
Nachverbrennung 94 durch die Rauchgas-Wärmetauscher 92, 93
geleitet.
Über einen Filter 160, in dem die Abluft mechanisch gerei
nigt wird, gelangt die Abluft über einen Reingasventilator
106 und eine Venturidüse 107 zu einem Wäscher 170, in dem
die in der Abluft hinter dem Filter 160 verbleibenden gas
förmigen, sauren Bestandteile wie SOx, MOx, HFl, HCl mit
tels dosierter Natronlauge oder Kalkhydrat reduziert wer
den.
Der anfallende Waschwasserschlamm kann mit Hilfe des Wär
meinhalts des Abgasstromes über einen Wärmetauscher 95 ge
trocknet werden, so daß nur eine Trockensubstanz zur wei
teren Entsorgung anfällt. Über einen statischen Mischer
171, der zusätzlich mit einem großen Frischluftventilator
109 verbunden ist, gelangt der gereinigte Abgasstrom an
den Kamin 180, von wo aus der vernachlässigbar mit Schad
stoffen versehene Abgasstrom an die Umgebungsluft abgege
ben wird.
Die aus dem Filter 160 herausgefilterten Feststoffteile
werden über eine Zellradschleuse 116 und eine Förder
schnecke 117 an einen Zwischenlagerbehälter 118 abgegeben,
aus dem sie in bestimmten Zeitintervallen entnommen und an
einen Löschmischer 119 abgegeben werden, der zusätzlich
mit einer Zementschlempe in gleichen Zeitintervallen be
aufschlagt wird. Der den Löschmischer 119 verlassende de
ponierfähige Reststoff kann entweder wiederverwendet oder
deponiert werden.
Der Wäscher 170 weist zusätzlich eine Wäscher-Umwälzpumpe
172 auf, mit der Waschwasser der Venturidüse 107 zugeführt
bzw. als erwärmtes Brauchwasser an den Mischer 120 gemäß
Fig. 4 abgegeben wird. Frischwasser wird dem Wäscher 170
über eine Frischwasser-Sammelleitung 84 zugeführt bzw. an
den Wärmetauscher 95 abgegeben.
Über einen Behälter 140 wird Flüssigkalk über eine Dosier
schnecke 115 in exakt bemessenen Dosen an das Rein-Heißgas
in der Reingasleitung 68 abgegeben, so daß saure Bestand
teile bereits chemisch neutralisiert werden.
In die Verbindung zwischen dem Rauchgas-Wärmetauscher 93
und dem Filter 160 kann zusätzlich eine Sauerstoffklappe
eingeschaltet werden, die für den Fall der Betriebsunter
brechung geöffnet wird, so daß auch im Notfall keine
Schadstoffe über den Kamin 180 an die Umgebungsluft gelan
gen.
Durch die intensive Nutzung der im Sinterbandofen anfal
lenden Rauch-Heißgase auf kürzestem Wege wird der Gesamt
wirkungsgrad der Anlage deutlich erhöht, wobei die Prall
hitze am Ort des Entstehens abgeleitet und unverzüglich
der Ablage wieder auf kürzestem Wege zugeführt wird.
Die Erhitzung der Frischluft an einer Stelle größter ther
mischer Energie, nämlich am Ausgang der Einrichtung zur
thermischen Nachverbrennung 94 wird die zur Verbrennung
verwendete Frischluft stark erhitzt, so daß dadurch der
Gesamtwirkungsgrad weiter angehoben wird.
Die Funktionsfähigkeit der Anlage, d. h. die Intensität der
Behandlung des kontaminierten Materials wird dadurch er
höht, daß in den verschiedenen Brennzonen des Sinterbandofens 10
schwach sauerstoffhaltiges Gas eingeleitet wird,
so daß bei hohen Temperaturen ein Ausbrennen des Materials
verhindert wird. Die überschüssige Heißluft wird über den
Rauchgasventilator an den Düsenbandtrockner abgegeben, so
daß ausreichende Wärmemengen zur Vorerhitzung des zu be
handelnden Materials weitergeleitet werden.
Diese intensive, mit hohen Temperaturen verbundene Behand
lung des thermisch zu behandelnden Materials in Verbindung
mit den kurz gehaltenen Wegen der Sammelleitungen für die
Rauch-Heißgase ermöglicht einen extrem gedrängten Aufbau
bei höchster Wirksamkeit und damit größtmöglichem Durch
satz an zu behandelndem Material und einer optimalen Ener
gieausnutzung, so daß eine insgesamt kleine, auf Tranport
rahmen aufbaubare Anlage möglich ist, die nach Bedarf an
die Orte transportiert werden kann, an denen zu behandeln
de Materialien anfallen. Damit entfallen längere Trans
portwege für das zu behandelnde Material mit dem damit für
die Umwelt verbundenen Gefahren.
Das Einsatzgebiet der Anlage zur thermischen Behandlung
verschiedenartiger Materialien ist im weitesten Sinne zu
sehen. So können kontaminierte Böden zur Beseitigung von
Schadstoffen ebenso thermisch behandelt werden wie Indu
strieabfälle, die sich aus wiederverwendbaren thermisch
beständigen Stoffen und umweltbelastenden thermisch abbau
baren Stoffen zusammensetzen. Derartige Industrieabfälle
fallen bspw. in Form von Autoshredderteilen oder sonsti
gen verschrottbaren Industrieprodukten an.
Die Behandlungstemperatur und der zur thermischen Behand
lung notwendige Energieeinsatz kann dabei in weiten Gren
zen je nach Zusammensetzung des Materials variieren. Eine
feinstufige Steuerung und Regelung der Temperatur und der
Gaszusammensetzung im Sinterbandofen sowie ggf. im Düsen
bandtrockner gewährleistet dabei eine optimale Behandlung
unter Berücksichtigung der verschiedensten technischen Pa
rameter.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht
auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei
spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar,
welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines aus
thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zu
sammengesetzten Materials mit einem Sinterbandofen, der
ein umlaufendes Sinterband, mehrere über das Sinterband
verteilt angeordnete Brenner und Absaugeinrichtungen in
unmittelbarer Nähe zumindest eines Teils der Brenner auf
weist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brenner (1 bis 8) oberhalb und unterhalb des Sinter
bandes (20) angeordnet sind und daß bei oberhalb des Sin
terbandes (20) angeordneten Brennern (1, 3, 4, 6, 8) die
zugehörige Absaugeinrichtung (41, 43, 44, 46, 48) unter
halb des Sinterbandes (20) und bei unterhalb des Sinter
bandes (20) angeordneten Brennern (2, 5, 7) die zugehörige
Absaugeinrichtung (42, 45, 47) oberhalb des Sinterbandes
(20) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Absaugeinrichtungen (41
bis 49) in eine senkrechte Wand des Sinterbandofens (10)
einmünden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die über
die Absaugeinrichtungen (41 bis 49) abgeleiteten Rauch-
Heißgase mit über einen Frischluft-Wärmetauscher (91) er
hitzter Frischluft vermischt den Brennern (1 bis 8) als
erhitzte primäre und/oder sekundäre Verbrennungsluft zuge
führt werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pri
märluft den Brennern (1 bis 8) unmittelbar und die Sekun
därluft über einen vor der Flammen-Austrittsöffnung der
Brenner (1 bis 8) angeordneten Mischkorb (32) zugeführt
wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch ge
kennzeichnet, daß der Mischkorb (32) einen
von der Flammen-Austrittsöffnung der Brenner (1 bis 8)
sich kontinuierlich zur Brennkammer (31) erweiternden
Querschnitt aufweist, wobei die Wand des Mischkorbs (32)
Öffnungen (33) enthält, durch die die Sekundärluft geführt
wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Brennern (1 bis
8) zugeführte Primärluft sowie der den Brennern (1 bis 8)
zugeführte Brennstoff über einen Verbundregler (36) den
Brennern (1 bis 8) geregelt zugeführt werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die zum Mischkorb (32) geführte Sekundärluftmenge mit ei
nem Klappenventil (37) gesteuert wird, dessen Öffnung in
Abhängigkeit von dem in der Ofenkammer (100) des Sinter
bandofens (10) erfaßten Sauerstoffwert geregelt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die er
hitzte Verbrennungsluft einer Einrichtung zur thermischen
Nachverbrennung (94) zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die über
die Absaugeinrichtungen (41 bis 49) abgeleiteten Rauch-
Heißgase über einen ersten Rauchgasventilator (101) in den
in Laufrichtung eines Düsenbandes (51) hinteren Teil eines
Düsenbandtrockners (50) geleitet werden, dort erneut abge
saugt und über einen zweiten Rauchgasventilator (102) in
den vorderen Teil des Düsenbandtrockners (50) geleitet,
dort erneut abgesaugt und an mindestens ein Zyklon (150,
151) abgegeben werden, in dem Feststoffe von Gasen ge
trennt und letztere über einen Haupt-Rauchgasventilator
(104) sowie einen Rauchgas-Wärmetauscher (92, 93) an die
Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung (94) abgegeben
werden, während die Feststoffe auf das Sinterband (20) des
Sinterbandofens (10) zurückgeführt werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
thermischen Nachverbrennung (94) mit der Rauch-Abgaslei
tung (67) des Zyklons (150, 151) verbunden ist und über
einen Frischluftventilator (105), den Frischluft-Wärmetau
scher (91) und einen Verbrennungsluftventilator (103) ge
steuert mit Frischluft gespeist wird, und die Abgase der
Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung (94) über den
Frischluft-Wärmetauscher (91) zur Erwärmung der Frischluft
über den Rauchgas-Wärmetauscher (92, 93) an einen Filter
(160) abgegeben werden, dessen Ausgang über einen Reingas
ventilator (106), eine Venturidüse (107) mit einem Wäscher
(170) verbunden ist, dessen Ausgang gereinigtes Gas über
einen statischen Mischer (171) an einen Emissionskamin
(180) abgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ausgang des Wäschers
(170) über einen Wärmetauscher (95) mit dem statischen Mi
scher (171) verbunden ist, durch den dem Wäscher (171) zu
geführtes Frischwässer erwärmt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Boden des Filters
(160) über eine Zellradschleuse (116) und einer Förder
schnecke (117) mit einem Zwischenlager-Behälter (118) ver
bunden ist, von dem in vorgebbaren Zeitintervallen Abfall
stoffe entnommen und einem Löschmischer (119) zugeführt
werden, der zusätzlich mit einer Zementschlempeleitung
verbunden ist und dem ein deponierfähiger Reststoff ent
nehmbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ab
saugeinrichtungen (41 bis 49) mit einem Sammelkanal (40)
verbunden sind, der an den Ausgang des Frischluft-Wärme
tauschers (91) angeschlossen und mit einem Sekundärluft-
Sammelkanal (61) verbunden ist, von dem einzelne Sekundär
luftleitungen zu den Brennern (1 bis 8) führen und der
über den Verbrennungsluftventilator (103) mit dem Brenner
der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung (94) ver
bunden ist, wobei hinter dem Verbrennungsluftventilator
(103) eine Primärluft-Sammelleitung (60) abzweigt, die un
mittelbar zu den einzelnen Brennern (1 bis 8) führt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Düsenbandtrockner (50)
oberhalb des Sinterbandofens (10) angeordnet ist und daß
vom Sammelkanal (40) ein senkrechter Schacht (80) ab
zweigt, von dem eine Rauch-Heißgasleitung (63) über den
ersten Rauchgasventilator (101) zum hinteren Teil des Dü
senbandtrockners (50) führt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die den
Primär- und Sekundärluftleitungen zugeführten, mit ange
wärmter Frischluft vermischten Rauch-Heißgase individuell
für jeden Brenner (1 bis 8) manuell oder automatisch steu
erbar sind und daß die überschüssige Luft als Heißgas über
den ersten Rauchgasventilator (101) zum Düsenbandtrockner
(50) geleitet wird.
Priority Applications (2)
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