DE19741409A1 - Ofen zur Verschwelung von Feststoffen, bspw. Müll - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur Verschwelung von Feststoffen, bspw. Müll, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen aus der DE 44 08 654 A1 bekannten Ofen verläuft die aus konzentrischen Rohren bestehende Wirbelkammeranordnung über die gesamte Länge und Breite der Behandlungskammer. Die Wirbelkammeranordnung ist derart, daß ihr Innenraum im Bereich des der Brennkammer abgewandten Endes ihres Außenraumes mit diesem in Verbindung steht. Bei diesem bekannten Ofen ist der Wärmeübergang zwischen der Wirbelkammeranordnung und der Behandlungskammer nicht optimal und auf einen bestimmten Brennergasvolumenstrom begrenzt. Durch die konzentrisch zylindrische Anordnung der Wirbelkammeranordnung ist auch die Breite der Fördervorrichtung für die zu verschwelenden Feststoffe begrenzt. Außerdem ist durch den zylindrischen Querschnitt der Abstand vom Außenraum der Wirbelkammeranordnung zum zu verschwelenden Gut auf der Fördervorrichtung unterschiedlich, so daß auch der Wärmeübergang über die Breite der Fördervorrichtung stark differiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ofen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die in den Brennergasen enthaltene Wärme soweit wie möglich an die Behandlungskammer bzw. das zu verschwelende Gut abgegeben werden kann und eine sich über die Breite der Behandlungskammer gleichmäßige Erwärmung auch langgestreckter Behandlungskammern erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Ofen der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, daß einerseits ein erheblich vergrößerter Brennergasvolumenstrom durch die Wirbelkammeranordnung führbar ist und daß die Kapazität durch eine entsprechende Verbreiterung der Fördervorrichtung im Ofen erhöht werden kann. Der ovale bzw. elliptische Querschnitt ergibt über eine relativ größere Breite der Fördervorrichtung einen konstanteren Wärmeübergang in die Behandlungskammer und damit auf das zu verschwelende Gut. Die Brennergase werden in der relativ kurzen Wirbelkammeranordnung intensiv erwärmt und durchmischt und können sich in der Flachkammer für einen besonders flächenkonstanten Wärmeübergang ausbreiten.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2 ist eine Intensivierung des Wärmeübergangs von der Flachkammer auf die Behandlungskammer erreicht. Dabei ist es zweckmäßig, die Merkmale gemäß Anspruch 8 vorzusehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wirbelkammeranordnung ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 7. Dabei ist es insbesondere wesentlich, daß die Brenngase zu einem besonders guten Wärmeübergang verwirbelt werden und/oder daß im Außenraum und/oder im Innenraum die Brennergase über eine verlängerte Bahn und ggf. auch im Gegenstrom geführt werden. Diese Merkmale verbessern jeweils einzeln den Wärmeübergang von einströmenden Brennergasen und als Abgase ausströmenden Brennergasen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Längsschnitt und teilweise in Seitenansicht schematisch einen Ofen zur Verschwelung von Feststoffen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene schematische Draufsicht gemäß Pfeil II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3.

Der in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellte Ofen 10 besitzt ein langgestrecktes Ofengehäuse 11, das in üblicher Weise längs sämtlicher Wände mit feuerfestem Material, bspw. Beton ausgemauert ist. Der Ofen 10 dient zum Verschwelen von Feststoffen, bspw. Müll, in insbesondere zerkleinerter Form.

Im Ofengehäuse ist eine Behandlungskammer 12, die auch als Schwelkammer bezeichnet wird, für die Verschwelung von zugeführten zerkleinerten Feststoffen angeordnet. Die Behandlungskammer 12 ist obenseitig von einer Decke 13 des Ofengehäuses 11 und untenseitig von einer Fördereinrichtung 14 begrenzt. Die Fördereinrichtung 14, die nahe einem Boden 15 des Ofengehäuses 11 angeordnet ist, besitzt die Form eines umlaufenden, nicht im einzelnen dargestellten Bandes 16, dessen eine Umlenkwalze 17 im Bereich der Behandlungskammer 12 und dessen andere Umlenkwalze 18 außerhalb der Behandlungskammer 12, bspw. unterhalb einer Zuführung für die zu verschwelenden Feststoffe vorgesehen ist. Innerhalb der Behandlungskammer 12 ist zwischen der Fördereinrichtung 14 und der Decke 13 des Ofengehäuses 11 eine Einrichtung 50 zum Führen der Brennergase im Ofen 10 vorgesehen.

Die Einrichtung 50 zum Führen der Brennergase in dem Verschwelungsofen 10 besitzt eine Wirbelkammeranordnung 51 und eine damit verbundene Flachkammer 21, die beide innerhalb der Behandlungskammer 12 angeordnet sind. Sowohl die Wirbelkammeranordnung 51 als auch die Flachkammer 21 verlaufen über im Wesentlichen die gesamte Breite der Behandlungskammer 12 bzw. der Fördereinrichtung 14. In Richtung der Längserstreckung der Behandlungskammer 12 nimmt die Wirbelkammeranordnung 51 einen geringeren Längenabschnitt ein als die Flachkammer 21. Bspw. nimmt die Wirbelkammeranordnung 51 etwa 1/4 bis 1/3 der Länge der Behandlungskammer 12 ein, während die restliche Länge der Behandlungskammer 12 durch die Flachkammer 21 belegt ist. Außerdem besitzt die Wirbelkammeranordnung 51 etwa die drei bis vierfache Höhe der Flachkammer 21. Insoweit ist auch das Ofengehäuse 11 an diese unterschiedlichen Höhen angepaßt. Mit anderen Worten, das Ofengehäuse 11 besitzt im Bereich der Wirbelkammeranordnung 51 eine stufenartige Erhöhung.

Die Wirbelkammeranordnung 51 ist im Wesentlichen aus einem im Querschnitt ovalen Außenmantel 52 und einem dazu konzentrischen ebenfalls im Wesentlichen ovalen Innenmantel 53 gebildet. Gemäß einer Variante können der Außenmantel 52 und der Innenmantel 53 statt der ovalen eine elliptische Form aufweisen und/oder exzentrisch zueinander angeordnet sein. Zwischen dem Außenmantel 52 und dem Innenmantel 53 ist ein die Brennergase führender im Wesentliche etwa oval (oder elliptisch) ringförmiger Außenraum 54 und innerhalb des Innenmantels 53 ein im Wesentlichen im Querschnitt ovaler (oder elliptischer) Innenraum 55 gebildet. Der umfangsseitig geschlossene Außenmantel 52 und der umfangsseitig geschlossene Innenmantel 53 sind an einem axialen Ende mit einer Wand 56 verschlossen. Diese Abschlußwand 56 besitzt an einem radialen Bereich eine zylindrische Öffnung, an die sich axial nach außen ein das Ofengehäuse 11 durchdringendes Abgasrohr 57 anschließt, das ausschließlich mit dem Innenraum 55 in Verbindung steht. Das andere axiale Ende von Außenmantel 52 und Innenmantel 53 ist ebenfalls von einer Wand 58 abgedeckt, die an zwei im Abstand voneinander angeordneten radialen Bereichen mit jeweils einer zylindrischen Öffnung 61 bzw. 62 versehen ist, von denen die eine in den Innenraum 55 und die andere in den Außenraum 54 der Wirbelkammeranordnung 51 mündet. Beide zylindrische Öffnungen 61 und 62 sind an ihrer der Wirbelkammeranordnung 51 abgewandten Seite mit der Flachkammer 21 verbunden.

Desweiteren mündet tangential in den Außenmantel 52 nahe der einen Wand 56 eine Brennerkammer 63, die in nicht dargestellter Weise mit einem Brenner für Öl oder Gas bestückt ist. An ihrem mit dem Brenner bestückten Ende besitzt die Brennerkammer 53 eine Zuführöffnung 65 für von der Behandlungskammer 12 kommende Brenn- oder Schwelgase. Die tangentiale Anordnung der Zuführung der Brennkammer 63 in den Außenraum 54 der Wirbelkammeranordnung 51 liegt gemäß Fig. 3 im unteren Bereich zwischen ovalem Außenmantel 52 und Innenmantel 53. In einem axialen Abstand von der Brennerkammer 63, vorzugsweise in einem Mittenbereich zwischen dieser und der anderen Wand 58 mündet ein Brennerrohr 66, das in nicht im einzelnen darstellter Weise ebenfalls mit einem Brenner für Öl oder Gas bestückt ist.

Zur Zuführöffnung 65 der Brennerkammer 53 sind zwei ineinander mündende Zuführrohre 22 und 23 geführt, die jeweils mit einem senkrecht über dem Ofengehäuse 11 angeordneten Absaugrohr 24 bzw. 25 verbunden sind, das mit einer Absaugvorrichtung 26 bzw. 27 versehen ist. Die Absaugrohre 24 und 25 münden in einem Abstand voneinander und über die Länge desjenigen Bereichs der Behandlungskammer 12, in der die Flachkammer 21 angeordnet ist, gleichmäßig verteilt oberhalb der Flachkammer 21 in die Behandlungskammer 12.

Der Außenraum 54 der Wirbelkammeranordnung 51 ist mit einer Führungswendel 71 bestückt, die in einem axialen Abstand von der Wand 56 im Bereich der tangentialen Mündung der Brennkammer 63 beginnt und bis hin zur anderen Wand 58 wendelförmig verläuft, so daß die über die Brennkammer 63 tangential einströmenden Gase wendelförmig im Außenraum 54 bis zur zylindrischen Öffnung 62 geführt werden, wobei die Brennergase an dem Brennrohr 66 zur nochmaligen und weiteren Erwärmung vorbeigeführt werden.

Der Außenraum 54 ist innerhalb dieser wendelförmigen Bahn 72 mit vom Außenmantel 52 und/oder vom Innenmantel 53 nach innen abstehenden Wirbelblechen 73 bestückt. Diese Wirbelbleche können so lang sein, daß sie nur teilweise in die Bahn 72 ragen, oder so lang, daß sie sich vom Außenmantel 52 zum Innenmantel 53 erstrecken und dort jeweils befestigt sind. Die Wirbelbleche 73 können in bestimmter geometrischer Anordnung oder auch wahllos vorgesehen sein, wobei sie bevorzugt schräg oder quer zur Strömungsrichtung angeordnet sein können. Der Innenraum 55 innerhalb des Innenmantels 53 ist mit Schikaneblechen 74 bestückt, die sich radial erstrecken und jeweils an eine radiale Seitenwand anschließen. Die einzelne Schikanebleche 74 und 75 sind im Abstand zueinander abwechselnd gegenläufig angeordnet, so daß der Abgasstrom gemäß Fig. 4 eine labyrinthartige Bahn 76 durchlaufen muß. Die Schikanebleche 74 und 75 verlaufen über die gesamte Höhe des Innenraum 55 und jeweils über etwa 2/3 der Breite des Innenraums 55. Innerhalb dieser labyrinthartigen Bahn 76 sind ebenfalls Wirbelbleche 77 vorgesehen, die ähnlich den Wirbelblechen 73 ausgebildet und angeordnet sein können.

Die im Querschnitt länglich rechteckförmige Flachkammer 21 besitzt beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei zueinander parallele Kanäle 28, 29, von denen der eine über die zylindrische Öffnung 62 mit dem Außenraum 54 und der andere über die zylindrische Öffnung 61 mit dem Innenraum 55 in Verbindung steht. Beide Kanäle 28 und 29 stehen an ihrem der Wirbelkammeranordnung 51 abgewandten Ende miteinander in Verbindung. Gemäß Fig. 2 sind die Kanäle 28 und 29 durch eine im Wesentlichen ebene aufrechte Trennwand 31 voneinander getrennt. Es versteht sich, daß die Trennwand 31 selbst schikanenartig ausgebildet sein kann oder andere Maßnahmen für eine schikanenartige und damit verlängerte Bahn für die Brennergase in der Flachkammer 21 getroffen sein können.

Der Durchlauf der Gase durch die Einrichtung 50 ist folgende: Die aus der Behandlungskammer 12 in genannter Weise abgesaugten Schwelgase werden in der Brennkammer 63 von einer Temperatur von bspw 450° Celsius auf eine Temperatur von 850° Celsius erwärmt und als Brennergase in den Außenraum 54 der Wirbelkammeranordnung 51 eingeführt. Die Brennergase laufen längs der wendelförmigen Bahn 72, werden dort verwirbelt und im Bereich des Brennerrohres 66 nochmals erwärmt und durch die Öffnung 62 in den einen Kanal 28 der Flachkammer 21 geführt. Die aus dem Kanal 29 der Flachkammer 21 rückgeführten Abgase gelangen durch die zylindrische Öffnung 61 in den Innenraum 55 und werden längs der labyrinthartigen Bahn 76 verwirbelt und im Gegenstrom zu den Brennergasen im Außenraum 54 zum Abgasrohr 57 geführt.

Die Führung der zu verschwelenden Feststoffe auf der Fördervorrichtung 14 erfolgt vom Zuführort 19 oberhalb des Endes der Fördereinrichtung 14 im Bereich der Umlaufwalze 18, so daß das zu verschwelende Gut im Bereich der Verbindung der beiden Kanäle 28 und 29 der Flachkammer 21 in das Ofengehäuse 11, als an einem Bereich minimaler Temperatur eintritt. Die Fördereinrichtung 14 gelangt mit dem zu verschwelenden Gut unterhalb und längs der Flachkammer 21 in mit stetig steigender Temperatur versehene Bereiche der Behandlungskammer 12, zunächst unterhalb der Flachkammer 21 und dann unterhalb der Wirbelkammeranordnung 51, an deren in Durchlaufrichtung gesehenem Ende die maximale Temperatur erreicht ist. Zweckmäßiger Weise werden die verschwelten Feststoffe über die Umlenkwalze 17 unterhalb der Fördereinrichtung 14 zum Eintragsende rückgeführt und dort in nicht dargestellter Weise in eine Transportvorrichtung gebracht.

Claims (12)

1. Ofen (10) zur Verschwelung von Feststoffen, bspw. Müll, mit einem Ofengehäuse (11), mit einer eine Fördervorrichtung (14) für die Feststoffe enthaltenden Behandlungskammer (12), mit einer Brennkammer (63), der Schwelgase aus der Behandlungskammer (12) zuführbar sind und die eine mit voneinander getrenntem Außenraum (54) und Innenraum (55) versehene Wirbelkammeranordnung (51) mündet, in der die Brennergase im Gegenstrom geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammeranordnung (51) im Querschnitt etwa oval oder elliptisch ausgebildet ist und sich über einen kleinen Bereich der Längserstreckung der Behandlungskammer (12) erstreckt, daß die Wirbelkammeranordnung (51) mit einer sich über den weiteren größeren Bereich der Längserstreckung der Behandlungskammer (12) ausdehnenden Flachkammer (21), die im Querschnitt etwa länglich rechteckförmig ausgebildet ist, strömungsmäßig verbunden ist, und daß die Breite von Wirbelkammeranordnung (51) und Flachkammer (21) einerseits etwa der Breite der Fördervorrichtung (14) andererseits entspricht.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachkammer (21) wesentlich niedriger als die Wirbelkammeranordnung (51) ist, vorzugsweise etwa 1/3 bis 1/4 der Höhe der Wirbelkammeranordnung besitzt.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Führungswendel (71) versehene Außenraum (54) der Wirbelkammeranordnung (51) von einem im Querschnitt etwa ovalen oder elliptischen Außenmantel (52) und einem dazu vorzugsweise konzentrischen Innenmantel (53) begrenzt ist.

4. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum (54) der Wirbelkammeranordnung (51) mit Wirbelblechen (73) versehen ist.

5. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (55) der Wirbelkammeranordnung (51) mit Wirbelblechen (77) versehen ist.

6. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (55) der Wirbelkammeranordnung (51) mit gegeneinander gerichteten radialen Schikanen (74, 75) versehen ist.

7. Ofen nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswendel (71) und die Schikanen (74, 75) etwa gegenläufig angeordnet sind.

8. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachkammer (21) mit zwei quer zur Längserstreckung nebeneinander verlaufenden, getrennten Strömungskanälen (28, 29), die an dem der Wirbelkammeranordnung (51) abgewandten Ende ineinander übergehen, versehen ist.

9. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Brenner vorgesehen ist, der an einem axialen Zwischenbereich des Außenraums (54) der Wirbelkammeranordnung (51) angesetzt ist.

10. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt ovale bzw. elliptische Innenraum (55) der Wirbelkammeranordnung (51) an seinem ausgangsseitigen Ende in ein zylindrisches Rohr (57) übergeht.

11. Ofen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Behandlungskammer (51) Schwelgasabzugsrohre (24 bis 27) münden, die mit der Brennkammer (63) in Verbindung stehen.

12. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgasabsaugrohre (26, 27) oberhalb der Flachkammer (21) angeordnet sind.