DE4429897A1 - Drehbare Heizkammer für Festgut - Google Patents
Drehbare Heizkammer für FestgutInfo
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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.
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |