DE19723911A1

DE19723911A1 - Low temperature pyrolysis of e.g. lumpy scrap containing low-melting alloy, composites and harmful substances

Info

Publication number: DE19723911A1
Application number: DE1997123911
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wuth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-10

Abstract

A new unit proposed for low temperature coking, burns off the gas it produces. The novel feature of this design, is a hot gas channel containing a strongly-oxidising pilot burner, which burns off the gas liberated. This gas is burned in counterflow against the pilot and at high temperature. The radiation produced, heats the material being carbonised (the bed) directly. This heating liberates more gas, in a process recycling heat by radiation.

Description

field of use

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

State of the art

Beim Schwelen wird einem brennfähigen Feststoff gerade soviel Wärme zugeführt, daß er nicht schmilzt oder verbrennt; die Wärme wird dabei mit der Sauerstoffzufuhr in das Schwelgut hinein dosiert. Die dabei entstehenden Schwelgase sind unvollständig oxidiert und umweltschädlich, wenn sie nicht nachverbrannt und gereinigt werden. Wenn, wie im alten Meilerverfahren, Schwelgas- und Wärmestrom gleichgerichtet sind, kann nur langsam verschwelt werden, damit der Feststoff nicht überhitzt (verbrannt) wird. Hohe Schwelgeschwindigkeiten erreicht man dagegen in moderneren (Schwel-Brenn)-Verfahren, indem Wärme im Gegenstrom zu den abziehenden Schwelgasen und gezielt Sauerstoff auf das Schwelgut aufgebracht wird. Dazu wird die bei der Nachverbrennung entstehende Wärme für die Verschwelung genutzt, in dem der Gasstrom (Schwelgas + Sauerstoff = Heißgas) dem Feststoffstrom entgegengeführt wird, um die Wärme des Heißgases (Wärmequelle) zur Verschwelung des Feststoffs (Wärmesenke) einzusetzen. Durch Wärmeaustauscher wird die Energie des Heißgases auf den Feststoff übertragen, damit sich Schwelgas und Heißgas nicht vermischen und die Sauerstoffzufuhr für die Verschwelung gezielt erfolgen kann. Apparativer Aufwand und Wärmeverluste sind damit vorgegeben.When smoldering, so much heat is added to a combustible solid that it does not melt or burns; the heat is metered into the carbonization with the supply of oxygen. The resulting Smoldering gases are incompletely oxidized and harmful to the environment if they are not burned and cleaned. If, as in the old Meiler process, carbonization and heat flow are rectified, it can only be slow be charred so that the solid is not overheated (burned). High smoldering speeds achieved one, on the other hand, in more modern (smoldering and burning) processes, in which heat is countercurrent to the stripping Carbonization gases and targeted oxygen is applied to the carbonization material. This will be the afterburning The heat generated is used for the smoldering in which the gas flow (carbonization gas + oxygen = hot gas) Solid flow is counter-directed to the heat of the hot gas (heat source) for smoldering the Solid (heat sink) to use. The energy of the hot gas is transferred to the solid by heat exchangers transmitted so that carbonization gas and hot gas do not mix and the oxygen supply for the carbonization can be targeted. Equipment expenditure and heat losses are thus predetermined.

Wärmeübertragung durch Strahlung wird im täglichen Gebrauch und in der Technik vielfach angewendet. Bekannt ist jedoch nicht, daß aus der Wärmestrahlung nachverbrannter Schwelgase ein Schwelprozeß autogen betrieben werden kann. Ein solches Verfahren wäre zwar energiesparend und wirtschaftlich, jedoch schwierig zu realisieren, weil für die Nachverbrennung hohe aber für die Verschwelung niedrige Temperaturen und Sauerstoffangebote erforderlich sind.Heat transfer by radiation is widely used in daily use and in technology. However, it is not known that a smoldering process is autogenous from the thermal radiation of afterburned smoldering gases can be operated. Such a process would be energy efficient and economical, but difficult to do Realize because high temperatures for afterburning but low for charring Oxygen offers are required.

Disadvantages of the prior art

Die Verwendung von Zwischenwänden (Wärmeaustausch durch Flächen oder Rohrwände) bedingt Kosten bei Investitionen und Betrieb im Vergleich zur erfindungsgemäßen Anordnung, wo ein Wärmeaustausch zwischen Nachverbrennungszone und zu verschwelendem Feststoff ohne Zwischenwände erfolgen kann. Insbesondere für relativ kleine Mengen von zu verschwelenden Feststoffen sind einfache Konstruktionen ohne Wärmeaustauscher wirtschaftlicher.The use of partitions (heat exchange through surfaces or pipe walls) entails costs Investment and operation compared to the arrangement according to the invention, where a heat exchange between Afterburning zone and solid to be smoldered can be done without partition walls. Especially for Relatively small amounts of solids to be smoldered are simple constructions without a heat exchanger more economical.

Object of the invention

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen Kunstoff-Keramik-Metallverbunde mit gefährlichen Inhaltstoffen und niedrigschmelzenden Metallegierungen sowohl energiesparend als auch umweltsicher verschwelt werden. Es ist deshalb für solche Einsatzstoffe erforderlich, den zu verschwelenden Feststoff bei nicht zu hohen und die Schwelabgase bei nicht zu niedrigen Temperaturen zu oxidieren. Die Wärme der Schwelgasnachverbrennung soll für den Wärmebedarf beim Schwelen auf einfache Weise ohne Wärmeaustauscher-Zwischenwände genutzt werden.With the method according to the invention, plastic-ceramic-metal composites with dangerous ingredients are said to be and low-melting metal alloys are both energy-saving and environmentally safe. It is therefore necessary for such feedstocks, the solid to be smoldered at not too high and the Oxidize smoldering gases at not too low temperatures. The heat of the smoldering gas post-combustion should used for the heat demand when smoldering in a simple way without heat exchanger partitions will.

Solution of the task

Die Nachverbrennungszone wird so nahe am Schwelgut angeordnet und die Zündflamme so klein eingestellt, daß die erforderliche Schwelwärme nur durch Strahlung aus der Nachverbrennungszone auf dieses und dem Schwelgasstrom entgegengerichtet übertragen werden kann.The afterburning zone is arranged so close to the smoldering material and the pilot light is set so small that the required smoldering heat only by radiation from the afterburning zone on this and that Smoldering gas flow can be transmitted in the opposite direction.

Advantages of the invention

Da der für eine energetisch günstige Verschwelung erforderliche Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen Nachverbrennungszone und zu verschwelendem Feststoff ausschließlich durch Strahlung stattfindet, können herkömmliche Apparaturen zum Wärmeaustausch entfallen. Indem der Brennstoffgehalt des Einsatzes genutzt wird, können auf diese Weise gleichzeitig ein fester Schwelrückstand bei niedrigen Temperaturen und Sauerstoffpartialdrücke und bei hohen Temperaturen und Sauerstoffpartialdrücken ein vollständig nachverbranntes Heißgas erzeugt werden. Für kleinere Mengen zu verschwelenden Feststoffs ist dies im Vergleich zum Stand der Technik wirtschaftlicher. Because the countercurrent heat exchange required for an energetically favorable carbonization between Afterburning zone and solid to be smoldered can only take place by radiation Conventional heat exchange devices are no longer required. By using the fuel content of the insert a solid smoldering residue at low temperatures and Oxygen partial pressures and at high temperatures and oxygen partial pressures a completely afterburned Hot gas are generated. For smaller amounts of solid to be smoldered, this is compared to the state of the Technology more economical.

description

In einem Kanal (1), durch den Heißgas (2) mit einem Gebläse abgesaugt wird, ist ein Zündbrenner (4) angeordnet, dessen stark oxidierend eingestellte Flamme den Schwelgasen entgegengerichtet ist. Vor den Düsen dieses Brenners bildet sich deshalb eine Nachverbrennungszone (5) mit hohen Temperaturen bis zu ca. 2000°C aus; in ihr werden die entgegenströmenden Schwelgase (6) zusammen mit entweder dem Sauerstoffüberschuß des Brenners oder zusätzlich mit Sauerstoff aus der Zentraldüse (7) des Brenners oder aus Nebendüsen (8) nachverbrannt. Heißgaskanal und Brenner sind so dimensioniert, daß die Schwelgase ausschließlich über die Nachverbrennungszone als vollständig verbranntes Heißgas (2) die Vorrichtung verlassen können. Weder die Zündflamme noch die Nachverbrennungszone berühren das Schwelgut (3) konvektiv, vielmehr wird dieses durch Wärmestrahlung (9) aus der Nachverbrennungszone erhitzt. Da die oben erwähnten Sauerstoffströme dosiert und gerichtet auf das Schwelgut (3) zugegeben werden können, kann die Temperatur dort niedrig, z. B. bei 700°C gehalten werden. Zu Beginn eines Schwelvorganges muß der Brenner kurzzeitig näher an das Schwelgut herangefahren werden, damit sich die Nachverbrennungszone ausbilden kann (Zündung). Danach laufen das Schwelen und die Nachverbrennung bis auf die kleine Zündflamme nahezu autogen ab.A pilot burner ( 4 ) is arranged in a duct ( 1 ) through which hot gas ( 2 ) is drawn off with a blower, the flame of which is strongly oxidizing and is directed towards the carbonization gases. A post-combustion zone ( 5 ) with high temperatures of up to approx. 2000 ° C. therefore forms in front of the nozzles of this burner; in it the countercurrent smoldering gases ( 6 ) are burned together with either the excess oxygen of the burner or additionally with oxygen from the central nozzle ( 7 ) of the burner or from secondary nozzles ( 8 ). The hot gas duct and burner are dimensioned such that the carbonization gases can leave the device only via the afterburning zone as completely burned hot gas ( 2 ). Neither the pilot flame nor the afterburning zone convectively touch the carbonized material ( 3 ); rather, it is heated by thermal radiation ( 9 ) from the afterburning zone. Since the above-mentioned oxygen flows can be metered and directed towards the char ( 3 ), the temperature can be low there, e.g. B. be kept at 700 ° C. At the beginning of a smoldering process, the burner must be briefly moved closer to the smoldering material so that the afterburning zone can form (ignition). After that, the smoldering and the afterburning are almost autogenous except for the small pilot light.

Claims

1. Apparatus for smoldering and for smoldering gas afterburning, characterized in that in a hot gas channel by a strongly oxidizing pilot burner, a counter-flowing smoldering gas is post-combusted at high temperatures, which is produced at a low temperature from the smoldering material by the heat radiation from the post-combustion zone.

2. Central oxygen nozzle according to claim 1, characterized in that the pilot light due to its small diameter and high pressure can penetrate without any noteworthy mixing and can supply oxygen to the char from above.

3. secondary nozzles according to claim 1, characterized in that they are attached in the vicinity of the char, so that bulky use also can be blown laterally or from below with oxygen.

4. Rectangular hot gas duct with several pilot burners according to claims 1 and 2, characterized in that larger carbonization widths are carbonized with these in a parallel arrangement can.

5. Movable pilot burner according to claims 1, 2 and 4, characterized in that one or more such pilot burners are installed in one or more lances that can be moved in the direction of the char and back by approx. 0.5 m.

6. lances according to claims 1, 2, 4, and 5, characterized in that these are provided with water cooling, which the built-in burner and Protect the lances from overheating.