DE4429897A1 - Drehbare Heizkammer für Festgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine um ihre Längsachse dreh­ bare Heizkammer für Festgut, insbesondere auf eine Schwel­ trommel für Abfall, mit einer Anzahl im Innenraum unterge­ brachter, etwa parallel zueinander ausgerichteter Heizrohre.

Die Heizkammer wird insbesondere als Schweltrommel für Abfall zum Zwecke der thermischen Abfallentsorgung eingesetzt, be­ vorzugt nach dem Schwel-Brenn-Verfahren.

Auf dem Gebiet der Abfallbeseitigung ist das sogenannte Schwel-Brenn-Verfahren bekannt geworden. Das Verfahren und eine danach arbeitende Anlage zur thermischen Abfallentsor­ gung sind beispielsweise in der EP-A-0 302 310 beschrieben. Die Anlage zur thermischen Abfallentsorgung nach dem Schwel- Brenn-Verfahren enthält als wesentliche Komponenten eine Schwelkammer (Pyrolysereaktor) und eine Hochtemperatur-Brenn­ kammer. Die Schwelkammer setzt den über eine Abfall-Trans­ porteinrichtung aufgegebenen Abfall in Schwelgase und Pyroly­ sereststoff um. Die Schwelgase und der Pyrolysereststoff wer­ den sodann nach geeigneter Aufarbeitung dem Brenner der Hoch­ temperatur-Brennkammer zugeführt. In der Hochtemperatur- Brennkammer entsteht schmelzflüssige Schlacke, die über einen Abzug entnommen wird und die nach Abkühlung in glasartiger Form vorliegt. Das entstehende Rauchgas wird über eine Rauch­ gasleitung einem Kamin als Auslaß zugeführt. In diese Rauch­ gasleitung sind insbesondere ein Abhitzedampferzeuger als Kühleinrichtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgasrei­ nigungsanlage eingebaut.

Als Schwelkammer (Pyrolysereaktor) wird in der Regel eine sich drehende, relativ lange Schweltrommel eingesetzt, die innen eine Vielzahl von parallelen Heizrohren aufweist, an denen der Abfall weitgehend unter Luftabschluß aufgeheizt wird. Die Schweltrommel dreht sich dabei um ihre Längsachse. Vorzugsweise ist die Längsachse etwas gegenüber der Horizon­ talen geneigt, so daß sich das feste Schwelgut am Ausgang der Schweltrommel ansammeln und von dort über ein Austragsrohr ausgetragen werden kann. Beim Drehen wird der Abfall durch die Heizrohre emporgehoben und fällt wieder herab. Hierdurch und durch nachrückenden Abfall wird der Transport des Fest­ guts (Staub, Brocken aus Kohlenstoff (Koks), Steine, Fla­ schen-, Metall-, Keramik-Teile, etc.) in Richtung auf die Austragsöffnung der Schweltrommel bewerkstelligt.

Wichtig bei einer solchen Heizkammer, insbesondere beim Ver­ schwelen von Abfall, ist es, daß durch die einzelnen Heizroh­ re möglichst viel Heizfläche zur Verfügung gestellt wird. Um dieses zu bewirken, waren bisher im Stand der Technik Reihen von einzelnen Heizrohren vorgesehen, die sich - im Quer­ schnitt der Schweltrommel gesehen - insbesondere geradlinig von der Innenwand der Schweltrommel in Richtung auf den In­ nenraum erstreckten. Zusätzlich waren im Stand der Technik gelegentlich auf und entlang der Innenwand Heizrohre ("periphere Heizrohre") angeordnet, allerdings nur nach Be­ darf. Auf keinen Fall war bisher ein praktisch geschlossener Rohrkreis, das heißt ein Rohrkreis ohne Lücken, vorgesehen. Die periphere Anordnung der - unter Umständen unregelmäßig beabstandeten - Heizrohre konnte beispielsweise eine Lücke aufweisen an der Stelle, an der eine Möglichkeit zur Begehung der Schweltrommel bestand, beispielsweise durch Anordnung ei­ nes Mannloches. Außerdem ist anzumerken, daß der Abstand zwi­ schen zwei benachbarten Heizrohren an der Innenwand bisher praktisch beliebig war. Das heißt dieser Abstand war kon­ struktiv bedingt und eine Funktion der erforderlichen Heiz­ fläche.

Die Folge dieser unregelmäßigen Anordnung der Heizrohre an der Innenwand war eine Belastung des Schweltrommel-Mantels durch herabfallende Abfall-Teile. Darüber hinaus konnten sich Metallteile oder andere Festkörper-Brocken zwischen der Trom­ melwand und den unmittelbar benachbarten Heizrohren festklem­ men. Damit war die zur Verfügung stehende Heizfläche redu­ ziert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizkammer der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß im Be­ reich der Innenwand der Heizkammer eine ausreichend große Heizfläche in Form von Heizrohren für die Beheizung oder Py­ rolyse des aufgegebenen Abfalls zur Verfügung steht. Mit an­ deren Worten: Die Gefahr des Festklemmens von Metallteilen und anderen Festkörper-Brocken soll stark vermindert werden, so daß die der Innenwand der Heizkammer zugewandte Seite der einzelnen Heizrohre für die Wärmeübertragung optimal genutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizrohre - im Querschnitt gesehen - in einer praktisch ge­ schlossenen Reihe entlang der Wand des Innenraums angeordnet sind.

Die Erfindung beruht somit auf der Überlegung, daß sich die Verfügbarkeit einer hohen Heizfläche dadurch gewährleisten läßt, daß die einzelnen Heizrohre an der Innenwand möglichst dicht angeordnet werden. Mit anderen Worten: Um zu verhin­ dern, daß sich die genannten Brocken im Zwischenraum fest­ klemmen können, sollen die Heizrohre an der Trommelinnenwand einen praktisch geschlossenen Mantel, bei einer zylindrischen Schweltrommel also einen Rohrkreis bilden. Die Abstände zwi­ schen den einzelnen Heizrohren sollen dabei so eng wie mög­ lich gewählt werden.

Es soll noch einmal betont werden: Durch die Anordnung eines praktisch geschlossenen, zum Beispiel kreisförmigen, Bündels wird erreicht, daß kein grobes Material durch die Zwischen­ räume zwischen den einzelnen Heizrohren auf die Innenwand der Heizkammer fallen und diese erodieren oder belasten kann. Es wird dadurch also sichergestellt, daß lediglich das feine Ab­ fall-Material zwischen diesen Lücken hindurch auf die Innen­ wand der Heizkammer fällt. Dadurch ist auch erreicht, daß sich keine Metall-Abfallteile oder andere Festkörper-Brocken zwischen den einzelnen Heizrohren und der Innenwand verklem­ men können. Somit steht lediglich das Feingut und das im In­ nenraum befindliche Gas in einem thermischen Kontakt mit der dem Innenmantel zugewandten Seite der einzelnen Heizrohre.

Zusammenfassend sind also die wesentlichen Vorteile darin zu sehen, daß lediglich feines Abfall-Material auf die Innenwand der Heizkammer fallen kann, und daß diese Innenwand mecha­ nisch praktisch nicht belastet wird. Weiterhin ergibt sich bei einem Pyrolysereaktor oder einer Schweltrommel ein guter Wärmeaustausch von den Heizrohren in die Gasatmosphäre und in die Feingutschicht. Die Wärme, die von den Heizrohren radial nach außen abgestrahlt wird, wird somit sehr gut ausgenutzt.

Gemäß einer Weiterbildung können die an der Innenwand der Heizkammer sich befindenden Heizrohre geschützt werden gegen herabfallendes Grobgut durch sogenannte Prall-Schalen aus ei­ nem resistenten Material. Hierbei handelt es sich insbeson­ dere um halbzylindrische Schalen. Ein solcher Schutz kann auch für Heizrohre vorgesehen sein, die sich - auf geraden oder gekrümmten Linien (im Querschnitt gesehen) - in das In­ nere der Heizkammer hinein erstrecken.

Zum Einstieg in die Heizkammer wird man in der Regel ein Mannloch vorsehen. Bevorzugt ist nun gemäß einer weiteren Ausbildung vorgesehen, daß - gegebenenfalls im Bereich eines solchen Mannloches - Blindrohre (Dummies) in die Reihe der Heizrohre eingesetzt sind. Diese Blindrohre sind Rohre, die nicht von einem Heizgas durchströmt sind. Sie werden bevor­ zugt leicht demontierbar angeordnet. Damit ist erreicht, daß bei Betrieb der Heizkammer die Reihe der Heizrohre an der In­ nenwand geschlossen ist, während sie bei Begehung durch das Personal im Bereich des Mannloches durch Demontage der Blind­ rohre unterbrochen ist.

Bevorzugt sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten peri­ pheren Heizrohren und/oder Blindrohren weniger als der halbe Rohrdurchmesser sein. In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein Abstand im Bereich von 20 bis 40 mm konstruktiv möglich und gut geeignet ist.

Die voranstehend erwähnten Blindrohre sollten denselben Durchmesser haben wie die an der Innenwand angeordneten peri­ pheren Heizrohre.

Der Abstand des (bevorzugt geschlossenen) Rohrkreises von der Innenwand der Heizkammer sollte möglichst gering sein. Er wird in der Regel durch konstruktive Vorgaben bestimmt sein, beispielsweise durch die Befestigung der Heiz- und/oder Blindrohre an Endplatten. Üblicherweise kann dieser Abstand im Bereich zwischen 20 bis 40 mm liegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schwelanlage mit einer Schwelkammer für Abfall, die im Rahmen des Schwel-Brenn-Verfahrens eingesetzt werden kann, in einer prinzipiellen Schnittdarstellung;

Fig. 2 einen Blick auf den Querschnitt einer ersten Konfigu­ ration von Heizrohren in der Schweltrommel von Fig. 1 und

Fig. 3 einen Blick auf den Querschnitt einer zweiten Konfi­ guration von Heizrohren in der Schweltrommel von Fig. 1.

Nach Fig. 1 wird fester Abfall A über eine Zufuhr- oder Auf­ gabeeinrichtung 2 mit Fallschacht 3 und über eine Schnecke 4, die von einem Motor 6 angetrieben wird und in einem Aufgabe­ rohr 7 angeordnet ist, zentral in einen Pyrolysereaktor oder eine Schwelkammer 8 eingebracht. Die Schwelkammer 8 ist im Ausführungsbeispiel eine innenbeheizbare, um ihre Längsachse 10 drehbare Schwel- oder Pyrolysetrommel, die eine Länge von 15 bis 30 m besitzen kann, die bei 300 bis 600°C arbeitet, die weitgehend unter Sauerstoffabschluß betrieben wird und die neben flüchtigem Schwelgas s einen weitgehend festen Py­ rolysereststoff f erzeugt. Es handelt sich dabei um eine in­ nenberohrte Schweltrommel 8 mit einer Vielzahl (zum Beispiel 50 bis 200) von parallel zueinander ausgerichteten Heizrohren 12, von denen in Fig. 1 nur vier gezeigt sind, die im Innen­ raum 13 angeordnet sind. Am rechten oder "heißen" Ende ist ein Einlaß für Heizgas h in Form einer ruhenden, abgedichte­ ten Heizgas-Einlaßkammer 14 vorgesehen, und am linken oder "kalten" Ende ist ein Auslaß für das Heizgas h in Form einer ruhenden, abgedichteten Heizgas-Auslaßkammer 16 angeordnet. Die Längsachse 10 der Schweltrommel 8 ist bevorzugt gegenüber der Horizontalen geneigt, so daß der Auslaß am rechts gelege­ nen "heißen" Ende tiefer liegt als der links gezeigte Einlaß für den Abfall A. Die Schweltrommel 8 ist bevorzugt auf leichten Unterdruck gegenüber der Umgebung gehalten.

Die Pyrolysetrommel 8 ist ausgangs- oder austragsseitig über ein sich mitdrehendes zentrales Austragsrohr 17 eine Aus­ tragsvorrichtung 18 nachgeschaltet, die mit einem Schwelgas- Abzugsstutzen 20 für den Abgang des Schwelgases s und mit ei­ nem Pyrolysereststoffausgang 22 für die Abgabe des festen Py­ rolysereststoffes f versehen ist. Eine an den Schwelgas-Ab­ zugsstutzen 20 angeschlossene Schwelgasleitung ist mit dem Brenner einer (nicht gezeigten) Hochtemperatur-Brennkammer verbunden.

Die Drehbewegung der Schweltrommel 8 um ihre Längsachse 10 wird durch einen Antrieb 24 in Form eines Getriebes bewirkt, der an einen Motor 26 angeschlossen ist. Die Antriebsmittel 24, 26 arbeiten zum Beispiel auf einem Zahnkranz, der am Um­ fang der Schweltrommel 8 befestigt ist. Die Lager der Schwel­ trommel 8 sind mit 27 bezeichnet.

Aus Fig. 1 wird deutlich, daß die Heizrohre 12 jeweils mit ihrem einen Ende an einer ersten Endplatte 28 und mit ihrem anderen Ende an einer zweiten Endplatte 30 befestigt sind. Die Befestigung an den Endplatten 28, 30 ist so getroffen, daß sich bevorzugt eine leichte Austauschbarkeit der Heizroh­ re 12 ergibt. Das Ende der Heizrohre 12 ragt jeweils durch eine Öffnung aus dem Innenraum 13 nach links in die Auslaß­ kammer 16 bzw. nach rechts in die Einlaßkammer 14 hinein. Die Achse der Heizrohre 12 ist dabei jeweils senkrecht zur Ober­ fläche der Endplatten 28, 30 ausgerichtet. Bei der gezeigten Konstruktion ist beachtet, daß die einzelnen Heizrohre 12 thermisch und mechanisch hoch beansprucht sind, und daß sich die Endplatten 28, 30, die auch als Rohrplatten oder Trommel­ rohrböden bezeichnet werden könnten, um die Längsachse 10 der Schweltrommel 8 mitdrehen.

Zwischen den Endplatten 28, 30 sind zwei Stützstellen X, Y zum Stützen der (andernfalls möglicherweise durchhängenden) Heizrohre 12 vorgesehen. In Transportrichtung des Abfalls A gesehen liegt die erste Stützstelle X etwa bei einem Drittel (1/3 l) und die zweite Stützstelle Y etwa bei zwei Dritteln (2/3 l) der Gesamtlänge 1 der Schweltrommel 8. Hier sind Trag- oder Stützkonsolen 31, 32 in Form von gerundeten Loch­ platten aus Metall, zum Beispiel aus Stahl, vorgesehen. Sie sind an der Innenwand 33 befestigt.

Die Heizrohre 12 können in einer Konfiguration angeordnet sein, wie sie in Fig. 2 sowie in Fig. 3 dargestellt ist. Danach gibt es eine Vielzahl peripher angeordneter Heizrohre 12b und eine Vielzahl entlang gekrümmter bzw. gerader Linien angeordneter Heizrohre 12a zur Beheizung des mehr zentral liegenden Abfalls. Die Krümmung richtet sich nach der Drehung der Schweltrommel 8, die durch einen Pfeil 35 angedeutet ist.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß sechs kürzere und sechs länge­ re nicht-radiale Reihen von innenliegenden Heizrohren 12a vorgesehen sind. Die peripheren Heizrohre 12b befinden sich auf einem praktisch lückenlosen oder geschlossenen Kreis nahe der Innenwand 33 der Schweltrommel 8.

Die nicht-radialen Reihen beginnen gemäß Fig. 2 und 3 je­ weils im Bereich der Innenwand 33. Sie sind - und das ist von besonderer Bedeutung - entgegen der Drehrichtung 35 gekrümmt (vergleiche Fig. 2) bzw. geneigt (vergleiche Fig. 3). Da­ durch ist gewährleistet, daß bei der Drehung um die Längsach­ se 10 sich auf den Heizrohren 12a, 12b ansammelnder Abfall A frühzeitig herabfallen und damit keine nennenswerte Fallhöhe erreichen kann. Damit wird die Gefahr der Beschädigung durch im Abfall A enthaltener Brocken wirksam reduziert.

Zur Verdeutlichung ist in Fig. 3 ein stumpfer Winkel α be­ züglich der Ausrichtung der einzelnen Reihen zur Tangente an die Wand der Schweltrommel 8 eingetragen.

Zur guten Verschwelung des Abfalls A ist auch vorgesehen, daß der gegenseitige Abstand der einzelnen Heizrohre 12a weniger als der halbe Durchmesser eines Heizrohres 12a der betreffen­ den Reihe beträgt. Dies gilt auch für die peripheren Heiz­ rohre 12b.

In Fig. 3 sind an einer einzigen linearen Reihe Schutz- oder Prallschalen 40 eingezeichnet. Die restlichen linearen Reihen werden - ebenso wie die gekrümmten Reihen der Heizrohre 12a in Fig. 2 - der Zentralachse 10 zugewandt ebenfalls mit sol­ chen Prallschalen 40 aus resistentem Material belegt sein. Entsprechenden gilt für Prallschalen 50, die für die periphe­ ren Heizrohre 12b in den Fig. 2 und 3 vorgesehen sein kön­ nen. Von diesen Prallschalen 50 sind der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 3 nur zwei gezeigt.

In Fig. 3 ist noch gezeigt, daß im Bereich eines schematisch dargestellten Mannloches 60, durch das bei Wartungs- oder Re­ paraturarbeiten Personal in den Innenraum 13 einsteigen kann, die kreisringförmige Reihe der Heizrohre 12b durch Blindrohre 12D gleicher Länge und gleichen Außendurchmessers vollständig ergänzt ist. Diese Blindrohre 12D sind an den Endplatten 28, 30 leicht lösbar befestigt. Im Wartungs- oder Reparaturfall werden sie entfernt. Im Betrieb sorgen alle Rohre 12b, 12D dafür, daß nur Feingut an die Innenwand 33 gelangen kann. Insgesamt gesehen sind die Rohre 12a, 12D auf einem praktisch lückenlos geschlossenen Kreisring eng benachbart angeordnet.

Claims (10)

1. Um ihre Längsachse (10) drehbare Heizkammer für Festgut, insbesondere Schweltrommel (8) für Abfall (A), mit einer An­ zahl im Innenraum (13) untergebrachter, etwa parallel zuein­ ander ausgerichteter Heizrohre (12b), dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz­ rohre (12b) - im Querschnitt gesehen - in einer praktisch ge­ schlossenen Reihe entlang der Wand (33) des Innenraums (13) angeordnet sind.

2. Heizkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz­ rohre (12b) kreisförmig und beabstandet von der Wand (33) des Innenraums (13) angeordnet sind.

3. Heizkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ stand der Heizrohre (12b) von der Wand des Innenraums (13) weniger als einen halben Heizrohr-Durchmesser ausmacht.

4. Heizkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ genseitige Abstand der Heizrohre (12b) weniger als einen hal­ ben Heizrohr-Durchmesser ausmacht.

5. Heizkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Reihe Blindrohre (12D) befinden, die bevorzugt leicht demontierbar sind und insbesondere denselben Durchmesser be­ sitzen wie die Heizrohre (12b).

6. Heizkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Innen­ raum (13) zusätzlich Heizrohre (12a) untergebracht sind, die - im Querschnitt gesehen - in nicht-radialen Reihen angeord­ net sind, wobei jede Reihe etwa an der Innenwand (33) beginnt und sich von dort in den Innenraum (13) erstreckt.

7. Heizkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der zusätzlichen Heizrohre (12a) - von der Innenwand (33) ausgehend - entgegen der Drehrichtung (35) gekrümmt ist (Fig. 2).

8. Heizkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der zusätzlichen Heizrohre (12a) gerade ausgerichtet und - von der Innenwand (33) ausgehend - entgegen der Dreh­ richtung (35) geneigt ist (Fig. 3).

9. Heizkammer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im In­ nenraum (13) längere und kürzere nicht-radiale Reihen vorge­ sehen sind.

10. Heizkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die entlang der Wand (33) des Innenraums (13) angeordneten Heizrohre (12b) mit Prallschalen (50) zum Schutz vor Beschä­ digung versehen sind.