DE4323456B4

DE4323456B4 - Drehrohrofen zur Müllverbrennung

Info

Publication number: DE4323456B4
Application number: DE19934323456
Authority: DE
Inventors: Wolfgang E Wiedermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2013-07-15
Also published as: DE4323456A1

Abstract

Drehrohrofen zur Müllverbrennung, der waagerecht und im Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200° C betreibbar ist, mit einer Innenausmauerung aus feuerfesten Steinen, einem Stahlmantel und mit Wärmedämmsegmenten, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlmantel (2) an der Innenseite mit der Innenausmauerung (3) aus feuerfesten Steinen ausgekleidet und an der Außenseite von den Wärmedämmsegmenten (6) umschlossen ist, die an der Außenseite mit einer Blechabdeckung (7) verkleidet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen zur Müllverbrennung, der waagerecht und im Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200° C mit einer Innenausmauerung aus feuerfesten Steinen, einem Stahlmantel und mit Wärmedämmsegmenten.
Drehrohröfen der gattungsgemäßen Art werden neben Verbrennungsöfen mit Rostfeuerungen in Kommunal- und in industriellen Bereichen zur thermischen Behandlung von Abfällen eingesetzt. Aufgrund der Zusammensetzung von Abfällen, insbesondere des steigenden Kunststoffanteiles am zu entsorgenden Müllgesamtvolumen kann es bei der thermischen Behandlung der Abfälle zur Entstehung von unerwünschten schädlichen Gasen sowie zu einer unbefriedigenden Inertisierung der beim Verbrennungsprozess entstehenden Schlacken kommen, wenn die Öfen mit Verbrennungstemperaturen von 700° bis 900° C betrieben werden. Es werden deshalb Öfen im Hochtemperaturbereich bevorzugt.

Aus der US 4 289 479 ist ein gattungsgemäßer Drehrohrofen bekannt. Innenseitig ist die Innenauskleidung noch mit einer Lage aus einem abstrahlenden Material versehen. Der Stahlmantel bildet die äußere Lage des Ofens. Zwischen dem Stahlmantel und der Innenausmauerung sind Isolierblöcke angeordnet, die jedoch ge genüber der Innenausmauerung einen deutlich geringeren Querschnitt haben. Die innere Lage aus dem abstrahlenden Material soll bewirken, dass die Innenausmauerung nicht direkt beflammt wird, wodurch die Zerstörung begünstigt würde.

In der US 3 994 669 ist ein weiterer Drehrohrofen beschrieben, der eine innere Schicht aufweist, an die sich außen die Innenausmauerung anschließt. Der Stahlmantel liegt ebenfalls außen. Zwischen der Innenausmauerung und dem Stahlmantel ist noch eine Luftzirkulationskammer angeordnet, um die heiße Luft abzuführen. Eine Wärmedämmung enthält dieser vorbekannte Drehrohrofen nicht.

Da die Öfen mit den besagten Temperaturen betrieben werden, ist die Wärmeabstrahlung an die Umgebung äußerst hoch, auch bei dem Drehrohrofen gemäß der US 4 289 479 , da die Wärmedämmelemente relativ dünn sind. Durch die hohe Wärmeabstrahlung erwärmt sich die Umgebung der Öfen extrem, so dass es unzumutbar ist, dass in unmittelbarer Nähe noch Personen arbeiten. Außerdem ist es aufgrund der hohen Wärmeabstrahlung äußerst fraglich, ob die benötigten Temperaturen überhaupt erreicht werden. Die Energiebilanz derartiger Anlagen ist äußerst negativ, so dass diese Anlagen betriebswirtschaftlich nicht optimal betrieben werden können. Der Prozess verläuft ungleichmäßig, so dass auch die entstehende Restschlacke für eine Weiterverarbeitung nicht geeignet ist.

Aus der DE 36 15 027 A1 ist noch ein Verfahren zur Zerstörung organischer Halogenverbindungen, insbesondere von chlorierten Biphenylen, polychlorierten Dioxinen und polychlorierten Furanen bekannt. Auch solche Verfahren werden in Müllverbrennungsanlagen angewendet, um eine Reinigung der Rauchgase und Filterstäube von den halogenhaltigen Umsetzungsprodukten in einfacher und wirtschaftlicher Weise durchzuführen. Dabei soll auf aufwendige chemische Reinigungsprozesse, zum Beispiel des zur Abgasreinigung verwendeten Wassers, verzichtet werden. Auch dieses Verfahren wird mittels Drehöfen umgesetzt. Allerdings werden bei dem vorbekannten Verfahren die Rauchgase einer Nachbrennkammer zugeführt, in der durch Eindüsen von Heizöl und Luft die Temperatur auf Werte bis etwa 1400° C erhöht wird.

Ausgehend von einem durch die US 4 289 479 vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen, solchen Drehrohrofen so zu gestalten, dass er zu einer positiven Energiebilanz der Einrichtung beiträgt, so dass eine Nutzung der Anlage auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr vorteilhaft ist, und dass trotz der hohen Verbrennungstemperatur eine äußerst geringe Wärmeabstrahlung erfolgt beziehungsweise, dass die Wärmeverluste an die Umgebung äußerst gering sind.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem der Stahlmantel an der Innenseite mit einer Innenausmauerung aus feuerfesten Steinen ausgekleidet und an der Außenseiten von den Wärmedämmsegmenten umschlossen ist, die an der Außenseite mit einer Blechabdeckung verkleidet sind. Die Wärmedämmsegmente sind so ausgelegt, dass die im Rahmen der thermischen Verbrennung ablaufenden chemischen Umsetzungsprozesse gleichmäßig ablaufen, und dass eine verglaste, inerte Restschlacke entsteht, die auf übliche Weise deponiert oder gemahlen als Baustoff zum Beispiel für Straßenbauzwecke, verwendet werden kann.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Wärmedämmung des Stahlmantels des Drehrohrofens aus Foamglas herzustellen, dass der Stahlmantel aus einem korrosionsbeständigem Edelstahl besteht, der im Betrieb eine Temperatur von 300° bis 400° C annimmt und von Wärmedämmsegmenten umschlossen ist, an deren Außenflächen sich eine Temperatur von 40° bis 50° C einstellt: Dies bedeutet im Hinblick auf die hohe Verbrennungstemperatur des Drehrohrofens eine äußerst geringe Wärmeabstrahlung. Durch die Verwendung eines korrosionsbeständigen Edelstahles für den Stahlmantel ist eine lange Lebensdauer unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet.

Der Aufbau erfolgt zweckmäßigerweise durch kreisbogenförmige Dämmsegmente, die aufgrund ihrer Baugröße leicht handhabbar und ohne großen Montageaufwand an der Außenfläche des Edelstahlmantels festlegbar sind. Zur Vorbeugung von me chanischen Beschädigungen sind die Wärmedämmsegmente an ihrer Außenseite durch die Blechabdeckung geschützt.

Drehrohröfen werden üblicherweise auf einer Stirnseite mit zu verbrennendem Abfall beschickt, der Müll verbleibt eine gewisse Zeit innerhalb des Drehrohrofens, wobei eine ständige Durchmischung und ein langsamer Transport des Mülls zur entgegengesetzten Stirnseite des Drehrohrofens notwendig ist. An dieser Seite fließen die inzwischen verflüssigten Restbestandteile des Abfalls in ein nachgeschaltetes Wasserbecken, wo sie zur Schlacke erkalten. Die notwendige Durchmischung und der Transport des Abfalls innerhalb des Drehrohrofens geschieht zweckmäßigerweise dadurch, dass die Innenausmauerung Mauersegmente mit mindestens zwei unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei die hohen und niedrigen Mauersegmente in radialer Richtung am Umfang des Stahlzylinders abwechselnd angeordnet sind und sich das Niveau der höheren Mauersegmente von der Eingangsseite des Drehrohrofens bis zur Ausgangsseite in axialer Richtung kontinuierlich auf die Höhe der niedrigeren Mauersegmente verkleinert. Am Ausgang des Drehrohrofens ergibt sich somit ein einheitlicher Innerdurchmesser der Ausmauerung. Die im Innern des Drehrohrofens durch diese Ausgestaltung entstehenden Stufen bewirken in Verbindung mit der kontinuierlichen Drehung des Ofens eine ständige Durchmischung des Abfalls, gleichzeitig entsteht durch die Dickenverkleinerung der Mauersegmente, die einer kontinuierlichen Vergrößerung des Innendurchmessers des Ofens entspricht, ein Gefälle zur Ausgangsseite, das den Abfluss der flüssigen Restbestandteile sowie einen kontinuierlichen Vorwärtstransport des Abfalls zur Ausgangsseite hin gewährleistet.

Je nach Abfallart, mit der der Drehrohrofen beschickt wird, ist es insbesondere bei Stückgutabfall vorteilhaft, die zum Innenraum hin gerichteten Kanten der hohen Mauersegmente abzuschrägen, um einem verfrühten Abschlagen beziehungsweise einer Abnutzung vorzubeugen und somit die Lebensdauer der Innenauskleidung zu erhöhen.

Durch die Tatsache, dass die hohen und niedrigen Mauersegmente in axialer Richtung des Drehrohrofens in ihrer Breite konisch ausgebildet sind, wobei die Breite der hohen Mauersegmente von der Eingangsseite zur Ausgangsseite hin abnimmt, wird insbesondere der Transport der flüssigen Restbestandteile des Abfalls zur Ausgangsseite hin unterstützt.

Insbesondere für Abfälle mit schüttgutartiger Konsistenz sowie bei Industrieschlämmen ist es von besonderem Vorteil, wenn der Drehrohrofen im Gegensatz zur Rotation um 360 Grad in einer Drehrichtung um die Ofenmittellängsachse oszillierende Pendeldrehbewegung, das heißt, hin- und hergehende Drehbewegungen mit einem Winkel von bis zu 180 Grad durchführt, dabei den oben angesprochenen Abfällen diese einer vollen Drehbewegung des Drehofens infolge einer besonders schnellen Verflüssigung nicht folgen würde, wobei die Einstellbarkeit des Winkelbereichs auch für Winkel kleiner als 180 Grad möglich ist.

Der Betrieb eines Drehrohrofens erfordert üblicherweise, wie alle Anlagen zur thermischen Behandlung von Abfall, nachgeschaltete Filter- und Kühlaggregate für die noch anfallenden Abgase. In solchen Anlagen erweist es sich erfindungsgemäß als vorteilhaft, die in den Abgasen enthaltenen zu entsorgenden Anteile, beispielsweise Flugasche oder dergleichen pneumatisch zur Beschickungsseite des Drehrohrofens zu fördern und mit dem übrigen Abfall in den Drehrohrofen einzugeben. Zu den zu entsorgenden Anteilen zählen hierbei auch in den nachgeschalteten Filteranlagen anfallende Aktivkohle.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung zum besseren Verständnis näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematisierte stirnseitige Ansicht der Beschickungsseite eines Drehrohrofens der erfindungsgemäßen Art;

2 Längsschnitt durch den Drehrohrofen aus 1; 3 einen schematisierten Ausschnitt der Stirnansicht eines Drehrohrofens mit anderer Innenausmauerung;

4 eine schematische Darstellung der wesentlichen Baugruppen einer Verbrennungsanlage für Abfälle.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Drehrohrofen besitzt einen Stahlmantel 2 aus einer korrosionssicheren Edelstahllegierung. Der Stahlmantel 2 ist an seiner Innenseite mit einer Innenausmauerung 3 aus feuerfesten Steinen ausgekleidet. An der Außenseite ist der Stahlmantel 2 von Wärmedämmsegmenten 6 umschlossen. Die Wärmedämmsegment 6 sind als Kreissegmente ausgeführt, wobei jedes Segment 6 im Querschnitt des Drehrohrofens 1 gesehen einen Sektor von 45 Grad der runden Außenkontur des Stahlmantels 2 abdeckt, so daß acht Wärmedämmsegmente 6 den Stahlmantel vollständig. umschließen.

Aufgrund der Gesamtlänge des Drehrohrofens 1 von insgesamt ungefähr 10 m sind die Wärmedämmelemente 6, wie aus 2 deutlich wird, in Richtung der Längsachse des Drehrohrofens 1 in einzelne Abschnitte aufgeteilt, um die Handhabbarkeit beim Transport und der Montage der Wärmedämmelemente 6 zu erleichtern. Zur Befestigung der Wärmedämmelemente 6 besitzt der Stahlmantel 2 senkrecht zu seiner Außenfläche vorstehende Stege 8 und 9, an denen die Wärmedämmelemente 6 beispielsweise durch Verschraubung festgelegt sind.

Da der Drehrohrofen in einem Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200 Grad Celsius betrieben wird, wobei im Brennraum vorzugsweise eine Temperatur von 1300 Grad Celsius herrscht, und sich infolge der hohen Innentemperatur der Stahlmantel auf ca. 300 bis 400 Grad Celsius aufheizen wird, liegt die Schichtdicke der Wärmedämmsegmente 6 im Bereich von 200 mm bis 300 mm. In der hier dargestellten speziellen Ausgestaltung des Drehrohrofens 1 sind die Wärmedämmsegmente 6 aus Foamglas hergestellt und besitzen eine Schichtdicke von 260 mm, so daß sich an der Außenseite der Wärmedämmsegmente eine Temperatur von 40 bis 50 Grad Celsius einstellt. Als Abdeckung der Wärmedämmsegmente sind diese an der Außenseite mit einer Blechabdeckung 7 verkleidet. Da der erfindungsgemäße Drehrohrofen einen Gesamtdurchmesser von ungefähr 4 m aufweist, werden die Stirnseiten des Ofens selbstverständlich ebenfalls mit Wärmedämmsegmenten versehen, die im Aufbau den am Umfang angeordneten bisher beschriebenen Wärmedämmsegmenten 6 gleichen.

In der hier beschriebenen speziellen Ausgestaltung besteht die Innenausmauerung 3 des Drehrohrofens 1 aus wechselseitig angeordneten Mauersegmenten 4 und 5 aus feuerfesten Steinen. Aus der 1 wird deutlich, daß die Mauersegmente 4 und 5 von der Beschickungsseite des Drehrohrofens betrachtet eine unterschiedliche Höhe besitzen, wobei die Mauersegmente 4 weiter in den Innenraum des Drehrohrofens hineinragen als die Mauersegmente 5. Die Höhenstufe zwischen den Mauersegmenten 4 und 5 liegt im Bereich von 5 bis 10 mm. Die Höhe beider Mauersegmente verringert sich in Längsrichtung des Drehrohrofens kontinuierlich über die axiale Gesamtlänge auf einen gemeinsamen Innendurchmesser, der in 1 anhand der gestrichelten Linie 15 angedeutet ist. Durch diese kontinuierliche Höhenabnahme ist gewährleistet, daß die über die Länge des Drehrohrofens anfallenden flüssigen Restprodukte des zugeführten Abfalls zur Austrittsseite des Drehrohrofens abließen können. Aus 2 wird deutlich, daß die Mauersegmente 4 und 5 aus in Längsrichtung nebeneinander angeordneten Schamottsteinen 50, 51 bzw. 40, 41 bestehen.

Außerdem sieht die spezielle Ausführungsform des Drehrohrofens eine Verringerung der Breite der hohen Mauersegmente 4 über die axiale Länge des Drehrohrofens 1 vor, d.h., daß die Breite der Mauersegmente 4 von der Beschickungsseite des Drehrohrofens zur Austrittsseite hin abnimmt, wohingegen die Breite der niedrigen Mauersegmente 5 von der Beschickungsseite zur Austrittsseite hin zunimmt. Dies gewährleistet, daß die über die Länge des Drehrohrofens ansteigenden flüssigen Restbestandteile des Mülls ohne Schwierigkeiten abließen können, da ihnen breiter werdenden Abflußrinnen zur Verfügung stehen, die durch die niedrigen Mauersegmente 5 gebildet sind. In 2 ist deutlich zu sehen, daß die an der Beschickungsseite angeordneten Schamottsteine 48 und 49 des Mauersegments 4 deutlich breiter sind als die an der Austrittsseite befindlichen Schamottsteine 40 und 41, wohingegen sich die Breite der Schamottsteine 58 des Mauer segmentes 5 von der Beschickungsseite kontinuierlich bis auf die Breite des Schamottsteines 50 des Mauersegmentes 5 auf der Austrittsseite vergrößert.

In dieser speziellen Ausgestaltung des Drehrohrofens sind jeweils sechs hohe Mauersegmente 4 und sechs niedrigere Mauersegmente 5 abwechselnd über den Gesamtumfang des Verbrennungsraumes des Drehrohrofens angeordnet.

Die 3 macht deutlich, daß die in den Innenraum vorstehenden Kanten 45 und 46 eines der hohen Mauersegmente gemäß einer speziellen Gestaltungsvariante abgeschrägt sind. In 4 ist eine Anlage zum Betrieb eines Drehrohrofens schematisch dargestellt, wobei insbesondere verschiedene Aggregate der Abgasnachbehandlung von Interesse sind.

Die aus dem Drehrohrofen austretenden ca. 1300 Grad Celsius heißen Abgase werden über die Abgasleitung 71 dem Luftvorwärmer 73 zugeleitet, in dem ein Teil der Wärmeenergie der Abgase mittels eine Wärmetauschers an die dem Drehrohrofen zugeleitete Verbrennungsluft abgegeben wird. Danach werden die Abgase zunächst einem Abhitzekessel 74 und danach einem Elektro- oder Schlauchfilter 75 zugeleitet, von wo sie in einen Gas/Gas-Wärmetauscher 76 eintreten. Sowohl im Luftvorwärmer 73 als auch im Abhitzekessel 74 und im Elektro- oder Schlauchfilter 75 fallen als Abfallprodukte Staub und Flugasche an, die zum Drehrohrofen über die Transportleitungen 95, 96 und 97 pneumatisch gefördert werden. Nachdem die Abgas im Gas/Gas-Wärmetauscher 76 auf ca. 120 Grad Celsius abgekühlt worden sind, werden sie in einen Kohlefilter 80 geleitet, von dem sie nach der Filterung über ein Saugzuggebläse und den Kamin 81 an die Umgebung abgegeben werden. Bei der Filterung der Abgase im Kohlefilter 80 fallen gesättigte Aktivkohle an, die über die Leitung 98 ebenfalls zum Drehrohrofen zurücktransportiert und wie der Staub und die Flugasche aus den Leitungen 95, 96 und 97 dem in den Drehrohrofen eingebrachten Abfall beigefügt werden. Durch die pneumatische Druckförderung von Staub, Flugasche und Aktivkohlestäuben wird die üblicherweise notwendige Entsorgung überflüssig.

Claims

Drehrohrofen zur Müllverbrennung, der waagerecht und im Hochtemperaturbereich oberhalb von 1200° C betreibbar ist, mit einer Innenausmauerung aus feuerfesten Steinen, einem Stahlmantel und mit Wärmedämmsegmenten, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlmantel (2) an der Innenseite mit der Innenausmauerung (3) aus feuerfesten Steinen ausgekleidet und an der Außenseite von den Wärmedämmsegmenten (6) umschlossen ist, die an der Außenseite mit einer Blechabdeckung (7) verkleidet sind.
Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmsegmente (6) mindestens eine Isolierschicht aus Foamglas aufweisen, deren Dicke 200 mm bis 300 mm beträgt, dass der Stahlmantel (2) aus einem korrosionssicherem Edelstahl besteht und im Betrieb eine Temperatur von 300° C bis 400° C annimmt, an deren Außenfläche sich eine Temperatur von 40° C bis 50° C einstellt.
Drehrohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmsegmente (6) außen und stirnseitig mit einer Blechabdeckung (7) versehen und am Stahlmantel (2) festgelegt sind.
Drehrohrofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenausmauerung (3) Mauersegmente (5, 6) mit mindestens zwei unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei die hohen (4) und niedrigen (5) Mauersegmente in radialer Richtung am Innenumfang des Stahlmantels (2) abwechselnd angeordnet sind und sich das Niveau der höheren Mauersegmente (4) und der niedrigeren Mauersegmente (5) von der Eingangsseite des Drehrohrofens (1) bis zur Ausgangsseite in axialer Richtung kontinuierlich auf ein gemeinsames niedriges Maß verkleinert, so dass sich am Ausgang des Drehrohrofens ein einheitlicher Innendurchmesser ergibt.
Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hohen Mauersegmente (4) in ihre dem Drehrohrofeninnenraum zugewandten Seite abgeschrägte Kanten (45, 46) aufweisen.
Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hohen (4) und die niedrigen (5) Mauersegmente in axialer Richtung des Drehrohrofens (1) in ihrer Breite konisch ausgebildet sind.
Drehrohrofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Ofenrohrsegmente (4) von der Eingangsseite des Drehrohrofens (1) zur Ausgangsseite hin abnimmt.
Drehrohrofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenunterschied der hohen (4) und niedrigen (5) Mauersegmente an der Eingangsseite des Drehrohrofens (1) 5 mm bis 10 mm beträgt.
Drehrohrofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine oszillierende Pendeldrehbewegung um die Mittellängsachse des Stahlmantels (2) ausführt.
Drehrohrofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendeldrehbewegung einen im Bereich bis zu +/–180 Grad einstellbaren Drehwinkel um eine 0-Grad-Achse umfasst.
Anlage zum Betrieb des Drehrohrofens mit dem Drehrohrofen nachgeschalteten Filter- und Kühlaggregaten für die Abgase, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Aggregaten anfallenden, zu entsorgenden Teile pneumatisch zur Beschickungsseite des Drehrohrofens (1) gefördert und mit dem übrigen Abfall in den Drehrohrofen (1) eingegeben werden.