EP3194849B1

EP3194849B1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von in einem feuerraum einer müllverbrennungsanlage anfallender schlacke

Info

Publication number: EP3194849B1
Application number: EP15734167.8A
Authority: EP
Inventors: Werner Brennwald; Volker WIESENDORF
Original assignee: Hitachi Zosen Innova AG
Current assignee: Kanadevia Inova AG
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: PL3194849T3; JP2017531148A; JP6449995B2; US20170261205A1; AU2015317247A1; WO2016041652A1; EP3194849A1; ES2686553T3; US10180254B2; CA2961423A1; CA2961423C; AU2015317247B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von in einem Feuerraum einer Müllverbrennungsanlage anfallender Schlacke gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Verbrennungsrost zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiter einen Feuerraum einer Müllverbrennungsanlage enthaltend einen solchen Verbrennungsrost.
Als Schlacke werden auf dem Gebiet der Müllverbrennung die am Ende der im Feuerraum stattfindenden Verbrennung vorliegenden festen Rückstände bezeichnet.
Diese werden aus der Müllverbrennungsanlage mittels einer Entschlackervorrichtung ausgetragen, welche in der Regel einen Einfallschacht umfasst, über den die Schlacke aus dem Feuerraum in eine mit Wasser gefüllte Wanne fällt. Von dieser wird die gelöschte Schlacke in der Regel mittels eines Schubstössels oder einer Austragskette über eine Ausschubschurre bzw. Ausschubbahn gestossen, von wo sie in deponierfähiger Form weitertransportiert werden kann.
Beispielsweise wird in DE-A-2539615 eine Entschlackervorrichtung beschrieben, welche eine mit Wasser gefüllte Bogenwanne umfasst, in die ein Schlackenabfallschacht einmündet und auf deren gekrümmten Boden ein Austragskolben hin- und herbewegbar ist, der die in der Wanne gelöschte Schlacke über eine ansteigende Ausschubschurre hinausschiebt.
Eine weitere Entschlackervorrichtung, über welche die Schlacke in nassem Zustand nach aussen ausgetragen wird, wird etwa in EP-A-0363645 offenbart.
Zudem wird etwa in der DE-C-959399 ein mit Wasser gefüllter Schlackenabfuhrkanal offenbart, dem durch eine geeignete Vorrichtung Schlacke zugeführt wird und in den zudem zwischen den Rosten durchfallender Staub geleitet wird.
Im Sinne einer erhöhten Wertschöpfung der Müllverbrennungsanlagen werden seit geraumer Zeit grosse Anstrengungen unternommen, weiterverwertbare Materialien aus der Schlacke zurückzugewinnen. Im Fokus liegt dabei nicht nur die Rückgewinnung von Eisen, sondern auch die Rückgewinnung von Nichteisen-Metallen, insbesondere Aluminium oder Kupfer, aber auch Edelmetallen wie Silber, Gold oder Platin.
Für die Rückgewinnung wird in erster Linie eine Feinfraktion der Schlacke einer geeigneten Separation unterworfen. Im Falle von Eisen kann dieses etwa mittels magnetischer Separation zurückgewonnen werden.
Eine effiziente Separation kann allerdings nur an trockener Schlacke vorgenommen werden.
Die mittels der oben genannten Entschlackervorrichtungen des Standes der Technik ausgetragene Nassschlacke muss somit unter kontinuierlichem Umschichten über mehrere Wochen getrocknet werden, bevor die Wertstoffe zurückgewonnen werden können. Gerade hinsichtlich der Rückgewinnung von Aluminium kann schon allein bei der Trocknung ein bedeutender Anteil des Wertstoffs verloren gehen. Das Problem wird dadurch verstärkt, dass Aluminium in Wasser sehr rasch oxidiert, womit es einer möglichen Rückgewinnung verloren geht. Im Falle, dass die Rückgewinnung mineralischer Wertstoffe angestrebt wird, kommt hinzu, dass in der Nassschlacke bereits Abbindereaktionen stattfinden können, die eine Rückgewinnung aus technischer oder wirtschaftlicher Sicht sinnlos machen oder gar verunmöglichen.
Ausgehend von diesen Nachteilen der Nassentschlackung wurden Vorrichtungen zur Austragung von trockener Schlacke vorgeschlagen.
So wird etwa in EP-A-2128279 ein Verfahren vorgeschlagen, im welchem Schlacke in Fraktionen aufgeteilt wird, worauf eine Vor-Separation durchgeführt wird, in der eisenhaltige Fraktionen abgetrennt werden, und eine weitere Separation, in der nicht-eisenhaltige metallische Fraktionen abgetrennt werden, wobei die Schlacke in trockenem Zustand gehalten wird. Um eine starke Staubentwicklung zu unterbinden, wird in EP-A-2 128 279 vorgeschlagen, die entsprechende Separationsvorrichtung in unmittelbarer Nähe zum Auslass des Feuerraumes anzuordnen.
Weiter wird etwa in EP-A-1882529 ein Verfahren zum Trennen von Reststoffen aus einer thermischen Abfallbehandlung beschrieben, bei der die Reststoffe unter Aufbringung einer Rüttelbewegung kaskadenförmig in Bahnen und dazwischenliegenden freien Fallstrecken über mindestens eine Stufe nach unten gefördert werden, wobei die Feinfraktion durch eine Gasströmung ausgetragen wird. Aufgrund der für diese Windsichtung erforderlichen Gasströmung wird dabei eine relativ grosse Menge an Gas, insbesondere Luft, in den Innenraum der entsprechenden Trennvorrichtung eingebracht. Um eine für den Ausbrand und die Energiebilanz ungünstige Temperaturerniedrigung im Feuerraum zu verhindern, muss aber gewährleistet werden, dass möglichst wenig Luft mit zu tiefer Temperatur in den Feuerraum, und insbesondere in dessen Hauptverbrennungs- und Ausbrandzone, gelangt. Des Weiteren bedingt das gemäss EP-A-1882529 beschriebene Verfahren, dass der der Trennvorrichtung zugeführte Reststoff insgesamt eine relativ hohe Fallstrecke durchlaufen muss. Somit muss gewährleistet sein, dass der Reststoff in relativ grosser Höhe aufgegeben wird. Dies wiederum bedingt eine relativ aufwändige Bauweise der thermischen Abfallbehandlungsanlage oder aber, dass Mittel vorgesehen werden, um den zu trennenden Feststoffs auf die besagte Höhe zu fördern. Im Weiteren sind für die Abscheidung der Feinfraktion aus dem Gasstrom relativ aufwändige und wartungsintensive Vorrichtungen erforderlich, wie etwa ein Zyklon oder Filter.
Ganz allgemein ergibt sich sowohl bei dem in EP-A-2128279 als auch dem in EP-A-1882529 beschriebenen Verfahren der Nachteil, dass aus dem Transport des Materials bzw. dem zwangsläufig entstehenden Gas-Feststoff-Gemisch eine erhebliche Staubentwicklung resultiert, welcher mit aufwändigen Massnahmen begegnet werden muss.
Ein Verfahren zum Sammeln von Aschebestandteilen mit hohem Wertstoffgehalt wird in JP 2003286522 beschrieben. Dabei wird ein Verbrennungsrost verwendet, welcher Verbrennungsluftmündungen aufweist, durch die Asche durchfallen kann und in einem Füllschacht gesammelt wird. Durch die gemäss JP 2003286522 für den Aschedurchfall gewünschte "Porosität" des Verbrennungsrosts wird somit die Menge der in den Feuerraum gelangenden Luft vorgegeben, was hinsichtlich einer optimalen Energiebilanz nachteilig ist. Im Übrigen wird gemäss der in JP 2003286522 beschriebenen Technologie der Abwurf der Asche durch die über die Verbrennungsluftmündungen in entgegengesetzter Richtung in den Feuerraum einströmende Luft behindert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein einfaches und wartungsarmes Verfahren zur Aufbereitung von Schlacke zur Verfügung zu stellen, welches eine Auftrennung der Schlacke in mindestens eine trocken auszutragende Feinfraktion und eine Grobfraktion ermöglicht, ohne dass die genannten Nachteile des Standes der Technik, insbesondere eine starke Staubentwicklung und eine verschlechterte Energiebilanz, auftreten. Insbesondere soll das Verfahren mit der Bauweise üblicher Rostsysteme kompatibel sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch das Verfahren gemäss Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Gemäss Anspruch 1 betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zum Aufbereiten von in einem Feuerraum einer Müllverbrennungsanlage anfallender Schlacke, welche dadurch entsteht, dass der zu verbrennende Müll auf einem Verbrennungsrost verbrannt und dabei in Richtung zu einer Entschlackervorrichtung hin gefördert wird. Erfindungsgemäss ist der Verbrennungsrost nun mindestens in seinem der Entschlackervorrichtung zugewandten Endbereich, d.h. noch vor der Entschlackervorrichtung, als Trennrost ausgebildet. Dieser Trennrost weist Öffnungen auf, über die der Feuerraum mit einem Feinschlackeaustragsraum verbunden ist. Mindestens eine Feinfraktion der Schlacke wird durch die Öffnungen hindurch in den Feinschlackeaustragsraum abgeworfen und in im Wesentlichen trockenem Zustand nach aussen ausgetragen. Die verbleibende Grobfraktion wird der Entschlackervorrichtung zugeführt. Dabei ist die mittlere Teilchengrösse der mindestens einen Feinfraktion geringer als die mittlere Teilchengrösse der Grobfraktion.
Der Trennrost weist mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen auf, über die kontrolliert Luft zur Schlacke zugeführt wird. Dabei sind die Luftzuführungen von den für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen entkoppelt und separat ausgebildet.
Der Begriff "nach aussen" bezeichnet in diesem Zusammenhang den Aussenraum des Verbrennungsofens der Müllverbrennungsanlage umfassend den Feuerraum, den Feinschlackeaustragsraum und die Entschlackervorrichtung sowie die Müllzufuhr und die Primärluftzufuhr.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass der Verbrennungsrost im Ofen der Müllverbrennungsanlage nicht nur zur Verbrennung und Förderung des Feststoffs benutzt werden kann, sondern bei Vorliegen entsprechender Öffnungen auch als Trennrost wirken kann, über welchen bereits im Stadium des Ausbrandes mindestens eine Feinfraktion der Schlacke abgetrennt werden kann. Der Trennrost hat somit die Funktion eines Siebes, mittels welchem eine Vor-Separation mindestens einer Feinfraktion vorgenommen wird, welche dann in einem späteren Schritt einer weiteren Separation zur Gewinnung weiterverwertbarer Materialien unterworfen werden kann.
Dadurch, dass im Verbrennungsrost Öffnungen zum Abwurf mindestens einer Feinfraktion der Schlacke vorliegen, welche somit eine gewisse Grösse aufweisen, unterscheidet er sich grundlegend von einem gängigen Verbrennungsrost, wie er etwa in DE-C-959399 offenbart wird, da in Letzterem ein Durchfallen von Material soweit wie technisch möglich verhindert werden soll und somit keine Öffnungen zum gezielten Abwurf einer Fraktion des sich auf dem Rost befindlichen Guts vorhanden sind.
Erfindungsgemäss fallen somit mindestens in besagtem Endbereich des Verbrennungsrosts Schlacketeile mit entsprechender Grösse, d.h. mindestens eine Feinfraktion, über die beschriebenen Öffnungen aus dem Feuerraum in den Feinschlackeaustragsraum, während die verbleibenden Schlacketeile grösserer Dimensionen, d.h. die Grobfraktion, zur Entschlackervorrichtung gelangen. Mithin werden sperrige Schlackebestandteile von den weiter zu separierenden, in der Feinfraktionen enthaltenen Bestandteilen getrennt, welche somit direkt, d.h. ohne weiteren Verfahrensschritt, den entsprechenden Separationsvorrichtungen - wie etwa einer Wirbelstromtrennungsvorrichtung oder einem Trenntisch - zugeführt werden können.
Das sich in den Verfahren gemäss EP-A-2128279 und EP-A-1882529 ergebende Problem der Staubentwicklung, welche ihre Ursache darin hat, dass die Auftrennung in Grob- und Feinfraktion erst nach der Ausschleusung aus dem Feuerraum stattfindet, kann somit erfindungsgemäss umgangen werden.
Dass der Verbrennungsrost mindestens in seinem der Entschlackervorrichtung zugewandten Endbereich als Trennrost ausgebildet ist, schliesst Ausführungsformen mit ein, in denen der Verbrennungsrost über seine gesamte Ausdehnung bzw. Länge als Trennrost ausgebildet ist.
Durch das Vorliegen eines Feinschlackeaustragsraums und eines Grobschlackeaustragsraums und die dadurch ermöglichte Trennung der entsprechenden Schlackebestandteile unterscheidet sich die vorliegende Schlackeaustragsvorrichtung grundlegend von bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren, in denen die gesamte Schlacke einem einzigen Schlackenabfuhrkanal oder einer einzigen Schlackenwanne zugeführt wird, wie dies etwa in den in DE-C-959399 bzw. EP-A-0363645 , EP-A-0446888 oder US 4,838,183 offenbarten Vorrichtungen der Fall ist.
Wie erwähnt ist die erfindungsgemäss erhältliche Feinfraktion im Hinblick auf eine Rückgewinnung von weiterverwendbaren Materialien von besonderer Relevanz. Da sie lediglich Schlackebestandteile mit relativ geringer Teilchengrösse umfasst, ist die Feinfraktion in der Regel nahezu vollständig ausgebrannt.
Hingegen kann der Entschlackervorrichtung, welcher eine Grobfraktion zugeführt wird, etwa ein Schlackeaufbereitungsrost zum weiteren Aufbereiten der darin enthaltenen Schlackebestandteile zugeordnet sein, was hinsichtlich des Umstands, dass in der Grobfraktion noch Klumpen von verbrennbarem Material enthalten sein können, von besonderer Relevanz ist. Ein entsprechender Schlackeaufbereitungsrost bzw. eine entsprechende Schlackeaufbereitungsvorrichtung wird in der europäischen Patentanmeldung Nr. 14 000 796.4 (Veröffentlichung Nr. EP-A-2778523 ) beschrieben, deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme miteingeschlossen wird.
Indem die Feinfraktion trocken ausgetragen wird, sind vor der weiteren Verarbeitung, insbesondere der weiteren Separation, etwa auf einer Wirbelstromtrennungsvorrichtung oder einem Trenntisch, keine zeit- und energieaufwändigen Trocknungsschritte notwendig, was in offensichtlicher Weise zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beiträgt. Im Übrigen kann durch das Verfahren eine höhere Ausbeute an zurückgewonnenem, weiterverwertbarem Material erzielt werden, da Abbindereaktionen, wie sie in einer nassen Schlacke auftreten können, umgangen werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es somit, ausgehend von der Bauweise bestehender Müllverbrennungsanlagen mittels relativ einfacher Anpassungen eine Feinfraktion abzutrennen, aus welcher in der Folge weiterverwertbare Materialien zurückgewonnen werden können, ohne dass hierzu vorgängig aufwändige Schritte zur Trocknung unternommen werden müssen. Da die Feinfraktion abgeworfen wird und somit in der Regel allein aufgrund der Schwerkraft von der auf dem Trennrost verbleibenden Grobfraktion getrennt wird, sind keine zusätzlichen Trennschritte, wie z.B. ein zusätzliches Sieben, erforderlich, was weiter zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beiträgt.
Um eine besonders effiziente Kühlung zu gewährleisten, umfasst der Verbrennungsrost, und insbesondere der Trennrost, gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mittels Wasser oder Luft gekühlte Rostelemente. Entsprechende wasser- oder luftgekühlte Rostelemente sind dem Fachmann bekannt.
Luftgekühlte Rostelemente sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.
Erfindungsgemäss weist der Trennrost mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen auf, über die kontrolliert Luft zur Schlacke zugeführt wird. Somit kann gewährleistet werden, dass die Schlacke auf die gewünschte Temperatur gekühlt wird, unabhängig von der Kühlung des Trennrostes, und allfällig noch vorhandene brennbare Bestandteile in der Schlacke angefacht werden, ohne dass unkontrolliert (Falsch-)Luft mit zu tiefer Temperatur in den Feuerraum gelangen und dadurch die Energiebilanz im Feuerraum beeinträchtigt würde.
Erfindungsgemäss erfolgt dabei die Regelung und Verteilung der Luftmenge nicht über die für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen. Vielmehr sind die Luftzuführungen von den für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen entkoppelt und separat ausgebildet. Sofern entsprechende Verteileinrichtungen für die Luftzuführungen vorliegen, sind auch diese in der Regel von den für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen entkoppelt und separat ausgebildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren und der erfindungsgemässe Verbrennungsrost unterscheiden sich somit grundsätzlich vom Verfahren bzw. vom Rost gemäss EP-A-0446888 , in welchem die Luftzuführung gleichzeitig als Sammelrinne für die durch den Rost hindurchfallende Asche dient. Eine erfindungsgemässe Entkopplung bzw. separate Ausbildung der Luftzuführungen von den für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen liegt auch in den in der US 4,838,183 und JP 2003286522 offenbarten Vorrichtungen und Verfahren nicht vor.
Durch die Entkopplung kann gewährleistet werden, dass die Anzahl und Ausgestaltung der Öffnungen für den Abwurf der Feinfraktion je nach vorliegender Situation optimiert werden kann, ohne dass dadurch die über die Luftzufuhr kontrollierten Zielgrössen, insbesondere die Schlackekühlung und der Schlackeausbrand, beeinträchtigt würden. Desweiteren wird dadurch, dass die Luftzufuhr zur Schlacke kontrolliert erfolgt, die Energiebilanz im Feuerraum optimal gehalten, was bei einer unkontrollierten, durch die Wahl der Öffnungen vorgegebenen Luftzufuhr nicht der Fall wäre.
Das Merkmal, dass "der Trennrost mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen aufweist" bedeutet dabei, dass der Trennrost über seine gesamte Länge (d.h. über seine gesamte Ausdehnung in Förderrichtung) Luftzuführungen aufweisen kann oder lediglich in einem Bereich davon.
Wie erwähnt ist erfindungsgemäss die mittlere Teilchengrösse der mindestens einen Feinfraktion geringer als die mittlere Teilchengrösse der Grobfraktion. Als "mittlere Teilchengrösse" wird dabei die jeweils geringste Ausdehnung der einzelnen Teilchen im Durchschnitt bezeichnet.
Wie weiter unten ausgeführt kann die maximale Teilchengrösse der in der Feinfraktion enthaltenen Schlackebestandteile durch die Ausdehnung der Öffnungen angepasst werden. Typischerweise unterscheidet sich die Grobfraktion von der Feinfraktion dadurch, dass die Grobfraktion Schlackebestandteile mit einer Teilchengrösse grösser als 5 mm, bevorzugt grösser als 8 mm, weiter bevorzugt grösser als 10 mm und am meisten bevorzugt grösser als 12 mm aufweist. Auch in diesem Zusammenhang wird als "Teilchengrösse" die jeweils geringste Ausdehnung der einzelnen Teilchen bezeichnet.
Selbstverständlich kann die Grobfraktion nebst den Schlackebestandteilen mit den genannten Teilchengrössen auch Schlackebestandteile mit geringerer Teilchengrösse mitumfassen. Allerdings ist gemäss der genannten Ausführungsform die Feinfraktion frei von Schlackebestandteilen mit einer Teilchengrösse grösser als 12 mm, bevorzugt frei von Schlackebestandteilen mit einer Teilchengrösse grösser als 10 mm, bevorzugter frei von Schlackebestandteilen mit einer Teilchengrösse grösser als 8 mm und am meisten bevorzugt frei von Schlackebestandteilen grösser als 5 mm.
Insbesondere für den Fall, dass mehrere Feinfraktionen getrennt - d.h. von unterschiedlichen Bereichen des Trennrostes - aus dem Feuerraum in den Feinschlackeaustragsraum gelangen, kann der Feinschlackeaustragsraum in separate, nacheinander angeordnete Feinschlackeaustragsraumabteile unterteilt sein. In der Regel sind dabei die jeweiligen Feinschlackeaustragsraumabteile in Förderrichtung betrachtet sukzessive für eine Feinfraktion mit einer grösseren mittleren Teilchengrösse bestimmt als das jeweils vorhergehende Feinschlackeaustragsraumabteil. Besagte Feinschlackeaustragsraumabteile können etwa in Form von in Förderrichtung nacheinander angeordneten Trichtern vorliegen. Denkbar ist insbesondere, dass die einzelnen dadurch erhaltenen Unterfraktionen bzw. "Siebschnitte" separat ausgetragen und/oder weiteren Trennschritten zugeführt werden. Die Ausbildung von Feinschlackeaustragsraumabteilen ist im Übrigen auch aus konstruktiver Sicht sinnvoll, unabhängig davon, ob mehrere Feinfraktionen getrennt werden sollen oder nicht.
Weiter ist bevorzugt, dass dem Feinschlackeaustragsraum Feinschlackeaustragsmittel zugeordnet sind, welche derart ausgebildet sind, die Feinfraktion der Schlacke, d.h. die Feinschlacke, im Wesentlichen luftdicht nach aussen, d.h. aus dem Feinschlackeaustragsraum, auszutragen. Mithin wird gewährleistet, dass ausser der über die Luftzuführungen kontrolliert zugeführten Luft keine (Falsch-)Luft in die Schlackeaufbereitungsvorrichtung bzw. in den Feuerraum gelangen kann.
Wie erwähnt wird gemäss der vorliegenden Erfindung die in den Feinschlackeaustragsraum gelangende Feinfraktion in im Wesentlichen trockenen Zustand nach aussen ausgetragen. Mithin sind mindestens die Feinschlackeaustragsmittel derart ausgebildet, die Feinfraktion in im Wesentlichen trockenem Zustand auszutragen. Damit unterscheidet sich der Feinschlackeaustrag grundlegend von den etwa in der DE-A-2539615 , der EP-A-0363645 und der DE-C-959399 offenbarten Schlackeaustragssystemen, bei denen die Schlacke in einer Wasserfüllung aufgenommen, gelöscht und anschliessend ausgetragen wird.
Zusätzlich zu den Feinschlackeaustragsmitteln können auch die Grobschlackeaustragsmittel derart ausgebildet sein, die Grobfraktion in im Wesentlichen trockenem Zustand auszutragen. Alternativ ist aber auch denkbar und je nach den gegebenen technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen bevorzugt, dass der Austrag der Grobfraktion nass erfolgt.
Bevorzugt bilden die Feinschlackeaustragsmittel eine Schleuse. Denkbar ist etwa, dass die Feinschlackeaustragsmittel in Form von Absperrvorrichtungen, wie etwa Absperrschiebern oder Absperrklappen vorliegen, die sich zu unterschiedlichen Zeiten betätigen lassen. Mittels dieser Absperrvorrichtungen kann ein Schleusenraum eingeschlossen werden, in den die Feinschlacke aus dem Feinschlackeaustragsraum bei geöffneter erster Absperrvorrichtung und geschlossener zweiter Absperrvorrichtung eingeführt wird und bei geschlossener erster Absperrvorrichtung und geöffneter zweiter Absperrvorrichtung ausgeführt werden kann. Denkbar ist diesbezüglich, Evakuierungsmittel zur mindestens teilweisen Evakuierung des Schleusenraums bei gleichzeitig geschlossenen Absperrvorrichtungen anzuordnen. Dies erlaubt es, die bei Öffnung der entsprechenden Absperrvorrichtung von aussen in besagten Schleusenraum gelangende Luft zu entfernen und somit zu verhindern, dass diese in den Feuerraum gelangen kann.
Mithin kann, was den erfindungsgemässen Feinschlackeaustrag betrifft, gewährleistet werden, dass das Innere des Ofens gegenüber aussen luftdicht abgeschlossen ist. Somit kann die zum Feuerraum für die Primärverbrennung zugeführte Luftmenge und die Temperatur besser kontrolliert werden; das Problem von Falschluft, welche über den erfindungsgemässen Feinschlackeaustrag in den Feuerraum gelangen könnte, stellt sich somit nicht.
Für die konstruktive Ausbildung des Trennrostes bzw. der Rostelemente des Trennrosts gibt es mehrere Möglichkeiten, die auch miteinander kombiniert werden können: bei der Verwendung von Roststäben als Rostelemente die Ausbildung von Öffnungen durch Löcher in den Roststäben und/oder durch Spalten zwischen den Roststäben, alternativ oder zusätzlich dazu die Verwendung von Sieben als Rostelemente, ausgebildet als Walzensieb, Scheibensieb, Sternsieb o.ä.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Verbrennungsrost mit bekannten Rostblöcken verwendet werden. Erfindungsgemäss umfasst der Begriff "Rostblock" auch Roststäbe. Denkbar sind diesbezüglich aber auch Rostplatten, z.B. sich über die gesamte Breite des Verbrennungsrostes erstreckende Rostplatten.
Vorzugsweise sind die Öffnungen in der oberen Wand der Rostelemente angeordnet oder zwischen den oberen Wänden von jeweils zwei in Breitenrichtung benachbarten Rostelementen ausgebildet.
Gemäss einer aus herstellungstechnischer Sicht besonders einfachen Ausführungsform sind die Öffnungen in Form von Löchern in den Rostelementen ausgebildet. Diese Löcher können in ihrer Ausdehnung und Form beliebig an die jeweilige Zielsetzung angepasst werden. Sie können insbesondere einen kreisrunden, ovalen oder eckigen, insbesondere viereckigen, Querschnitt aufweisen. Sofern Öffnungen durch Spalten zwischen den Rostelementen ausgebildet werden, erfolgt dies dadurch, dass die Spalten jeweils durch zwei in Breitenrichtung voneinander beabstandeten Rostelementen gebildet werden.
Dies schliesst Ausführungsformen mit ein, in denen der Trennrost Rostbalken mit einer sich in Förderrichtung des Trennrosts erstreckenden Längsachse aufweist und Rostblöcke seitlich an jeweils einem Rostbalken befestigt sind, derart, dass die an einem ersten Rostbalken befestigten Rostblöcke auf ihrer dem ersten Rostbalken abgewandten Seite von einem in Breitenrichtung auf den ersten Rostbalken folgenden zweiten Rostbalken beabstandet sind, sodass zwischen dem jeweiligen Rostblock und dem zweiten Rostbalken ein Spalt ausgebildet wird. In dieser Ausführungsform liegt ein erster Teil der Rostelemente somit als Rostblöcke und ein zweiter Teil der Rostelemente als Rostbalken vor.
Die in dieser Ausführungsform vorliegenden Rostbalken können gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform zudem die Funktion der Verteileinrichtung für die Luftzuführungen übernehmen. In diesem Fall sind die Rostbalken in der Regel als Hohlkörper ausgestaltet, von denen Luftleitungen zu den jeweiligen Rostblöcken bzw. den Luftzuführungen der Rostblöcke abzweigen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform liegt mindestens der Trennrost, vorzugsweise aber der gesamte Verbrennungsrost, in Form eines Vorschubrosts oder Rückschubrosts vor. In einem solchen Vorschubrost bzw. Rückschubrost sind die Rostelemente derart ausgestaltet, die Schlacke mittels relativ zueinander ausgeführter Schubbewegungen umzuschichten und/oder zu fördern. Dabei sind die die Öffnungen für den Abwurf der Feinfraktion bildenden Spalten besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass ihr Querschnitt während einer Schubbewegung verändert wird. Dies erlaubt es einerseits, die Siebwirkung des Trennrosts zu erhöhen. Andererseits kann dadurch, dass sich die Spaltenwände relativ zueinander bewegen, einem Einklemmen von sperrigen Schlackebestandteilen wirksam entgegengewirkt werden, indem diese aus dem Spalt herausgestossen oder zwischen den Spaltenwänden zerrieben werden, um schliesslich als Feinfraktion durch die Öffnungen hindurchzufallen.
Erfindungsgemäss sind die Rostelemente in Förderrichtung des zu verbrennenden Feststoffs treppenartig aufeinander aufliegend angeordnet. Mit anderen Worten liegen sie frontseitig auf dem jeweils in Förderrichtung stromabwärts angeordneten Rostelement auf. Ein solcher Trennrost unterscheidet sich somit grundlegend von der in EP-A-1882529 offenbarten Vorrichtung, bei welcher Reststoffe unter Aufbringung einer Rüttelbewegung kaskadenförmig nach unten gefördert werden.
Wie erwähnt kann zudem mindestens ein Teil des Trennrosts in Form eines Siebes, z.B. als Walzensieb, Scheibensieb oder Sternsieb ausgebildet sein. Insbesondere denkbar ist es, einzelne Trennrostsegmente, in welchen die Öffnungen unterschiedlich ausgebildet sind, miteinander zu kombinieren, also in einem ersten Bereich z.B. ein Trennrostsegment vorzusehen, in dem die Öffnungen in Form von Löchern in den Roststäben und/oder als Spalten zwischen den Roststäben vorliegen, und in einem weiteren ein Trennrostsegment in Form eines Scheibensiebs.
Unter "Breitenrichtung" wird im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung die Richtung quer zur Förderrichtung des Verbrennungsrostes bzw. Trennrostes verstanden. Entsprechend bezeichnet die "Breite des Trennrostes" die Ausdehnung des Trennrostes quer zur Förderungsrichtung.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Feinfraktion lediglich Teilchen auf, deren maximale Teilchengrösse höchstens 12 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, bevorzugter höchstens 8 mm, am meisten bevorzugt höchstens 5 mm beträgt. Entsprechend sind die Öffnungen des Trennrostes bevorzugt derart ausgestaltet, lediglich Teilchen mit einer maximalen Teilchengrösse von höchstens 12 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, weiter bevorzugt höchstens 8 mm, und am meisten bevorzugt höchstens 5 mm durchzulassen.
Bevorzugt liegt die maximale Teilchengrösse der in der Feinfraktion enthaltenen Teilchen im Bereich von 5 mm bis 12 mm, bevorzugt 5 mm bis 10 mm.
Liegen die Öffnungen des Trennrostes als Spalten zwischen den Rostelementen vor, so sind die Rostelemente entsprechend bevorzugt um höchstens 12 mm, bevorzugter um höchstens 10 mm, weiter bevorzugt um höchstens 8 mm, und am meisten bevorzugt um höchstens 5 mm voneinander beabstandet. Je nach Art bzw. Teilchengrössenverteilung der Grobfraktion und der Feinfraktion sind aber auch andere Abstände bzw. andere Spaltbreiten denkbar. Besonders bevorzugt weisen die Rostelemente, insbesondere die Rostblöcke, jeweils ein Verschleissblech auf, welches auf einem als Gussteil ausgebildeten Basiskörper des jeweiligen Rostelementes aufgebracht ist. Indem die Dimensionen des Verschleissblechs derart gewählt werden, dass es seitlich über den Basiskörper hinausragt, kann mit sehr einfachen Mitteln die Spaltenbreite und somit der Querschnitt der Öffnungen angepasst werden.
Für die obige Ausführungsform, in der zwischen den Rostelementen bzw. zwischen Rostblock und Rostbalken ein Abstand von höchstens 12 mm vorliegt, wird vorzugsweise ein Abstand von 12 mm zwischen den jeweiligen Rostelementbasiskörpern bzw. zwischen Rostblockbasiskörper und Rostbalken gewählt. Dieser Abstand kann wie erwähnt je nach Bedarf mit Verschleissblechen vermindert werden kann. Für den Fall, dass Rostblöcke und Rostbalken vorliegen, ist denkbar, dass ein Verschleissblech jeweils auf dem Basiskörper eines Rostblocks, auf dem Basiskörper eines Rostbalkens oder auf beiden angeordnet ist.
Die Zahl und Anordnung der Rostelemente ist beliebig wählbar und kann je nach Bedürfnissen entsprechend angepasst werden. Für die Ausführungsform, in denen der Trennrost Rostbalken und Rostblöcke aufweist, ist bevorzugt, dass jeweils eine Reihe von treppenartig übereinander angeordneten Rostblöcken zwischen zwei Rostbalken angeordnet ist. Denkbar ist aber auch, dass mehrere Reihen, z.B. zwei, drei oder vier Reihen, von treppenartig übereinander angeordneten Rostblöcken zwischen zwei Rostbalken angeordnet sind.
Für den Fall, dass die Öffnungen als Löcher ausgebildet sind, beträgt die im Querschnitt geringste Ausdehnung der Öffnung höchstens 12 mm, bevorzugter höchstens 10 mm, weiter bevorzugt höchstens 8 mm, und am meisten bevorzugt höchstens 5 mm, in Analogie zu obigen Ausführungen.
Um eine ausreichend hohe Ausbeute an abgeworfener Feinfraktion zu erzielen, beträgt der Abstand zwischen zwei einen Spalt bildenden Rostelementen bzw. die im Querschnitt geringste Ausdehnung der Öffnung in der Regel mindestens 1 mm, bevorzugt mindestens 2 mm, bevorzugter mindestens 3 mm und am meisten bevorzugt mindestens 4 mm.
Unter Umständen kann es erwünscht sein, dass die Verbrennung des Mülls sowie dessen Förderung gerade in den der Ausbrandzone vorgelagerten Zonen des Verbrennungsrostes so wenig wie möglich beeinträchtigt wird. Vor diesem Hintergrund kann es gemäss einer spezifischen Ausführungsform bevorzugt sein, dass der Verbrennungsrost lediglich in seinem der Entschlackervorrichtung zugewandten Endbereich, vorzugsweise lediglich in der Ausbrandzone als Trennrost ausgebildet ist. Mithin wird gemäss dieser Ausführungsform lediglich in der Ausbrandzone die mindestens eine Feinfraktion der Schlacke in den Feinschlackeaustragsraum abgeworfen. Dies hat im Übrigen den weiteren Vorteil, dass die aus dieser Zone abgeworfene Feinfraktion im Wesentlichen frei von noch verbrennbarem Material ist, insbesondere frei von Kunststoff und organischem Material, da besagte Materialien bereits vor Eintritt des Brennguts in die Ausbrandzone vollständig verbrannt werden. Insbesondere dann, wenn die Öffnungen in Form von Löchern in den Rostelementen ausgebildet sind, kann es bevorzugt sein, dass der Trennrost Öffnungen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen aufweist, wobei in Förderrichtung betrachtet die Ausdehnung der Querschnittsfläche der Öffnungen zunimmt.
Diese Ausführungsform erlaubt es in besonderem Masse, mehrere Feinfraktionen mit aufsteigender mittlerer Teilchengrösse sukzessive in den Feinschlackeaustragsraum zu überführen. Insbesondere kann durch diese Ausführungsform gewährleistet werden, dass Partikel mit besonders geringer mittlerer Teilchengrösse frühzeitig vom Trennrost entfernt werden.
Wie oben erwähnt ist es für diese Ausführungsform besonders vorteilhaft, wenn der Feinschlackeaustragsraum in separate Feinschlackeaustragsraumabteile unterteilt ist, wobei die jeweiligen Feinschlackeaustragsraumsabteile in Förderrichtung betrachtet sukzessive für eine Feinfraktion mit einer grösseren mittleren Teilchengrösse bestimmt sind als das jeweils vorhergehende Feinschlackeaustragsraumsabteil. Somit kann auch der abgeworfene Sand von der/den Feinfraktion(en) mit grösserer mittlerer Teilchengrösse separat aus dem Feuerraum ausgetragen werden.
Sofern der Verbrennungsrost als Vorschubrost oder als Rückschubrost ausgebildet ist, ist auch der Trennrost in der Regel als Vorschubrost bzw. als Rückschubrost ausgebildet. Allerdings können je nach Zielsetzung dem Trennrost weitere Mittel für die Längs-, Quer- und/oder Vertikalbewegung zugeordnet werden, z.B. Vibrationselemente. Aufgrund der dadurch erhältlichen Umschichtung bzw. sogar Durchwirbelung des sich auf dem Trennrost befindlichen Material wird die Trennwirkung unterstützt.
Gemäss einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem einen Verbrennungsrost zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Dieser umfasst eine Mehrzahl an in Förderrichtung des zu verbrennenden Mülls treppenartig aufeinander aufliegenden und damit Roststufen bildenden Rostelementen. Wie oben beschrieben ist der Verbrennungsrost erfindungsgemäss mindestens in seinem in Förderrichtung stromabwärts liegenden Endbereich als Trennrost ausgebildet, welcher Öffnungen zum Abwurf mindestens einer Feinfraktion der Schlacke aufweist. Dabei weist der Trennrost mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen zur kontrollierten Zufuhr von Luft zur Schlacke auf, wobei die Luftzuführungen von den für den Abwurf der Feinfraktion vorgesehenen Öffnungen entkoppelt und separat ausgebildet sind.
Wie erwähnt sind vom erfindungsgemässen Verbrennungsrost auch Ausführungsformen mitumfasst, in denen der Verbrennungsrost über seine gesamte Ausdehnung bzw. über seine gesamte Länge als Trennrost ausgebildet ist, gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Verbrennungsrost aber lediglich in demjenigen Endbereich als Trennrost ausgebildet, der dazu bestimmt ist, der Entschlackervorrichtung zugewandt zu sein, vorzugsweise lediglich in der Ausbrandzone.
Wie ebenfalls erwähnt liegen die Öffnungen vorzugsweise als Spalten zwischen den Rostelementen vor und werden insbesondere jeweils durch zwei in Breitenrichtung voneinander beabstandete Rostelemente gebildet.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen stellen gleichermassen bevorzugte Ausführungsformen des Verbrennungsrosts dar. Vice versa stellen alle im Zusammenhang mit dem Verbrennungsrost beschriebenen erfindungsgemässen und bevorzugten Merkmale bevorzugte Merkmale des Verfahrens dar.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren erwähnt kann der Verbrennungsrost insbesondere als Vorschubrost oder Rückschubrost ausgestaltet sein. Somit sind in dieser Ausführungsform die Rostelemente derart ausgestaltet, die Schlacke mittels relativ zueinander ausgeführter Schubbewegungen umzuschichten und/oder zu fördern. Diesbezüglich ist weiter bevorzugt, dass der Querschnitt der für den Abwurf der Feinfraktion der Schlacke vorgesehenen Öffnungen, insbesondere der Spalten, während der Schubbewegung verändert wird.
Wie zudem bereits erwähnt ist im Übrigen denkbar, dass der Trennrost Rostbalken mit einer sich in Förderrichtung des Trennrosts erstreckenden Längsachse aufweist und Rostblöcke seitlich an jeweils einem Rostbalken befestigt sind. Dabei sind die an einem ersten Rostbalken befestigten Rostblöcke auf ihrer dem ersten Rostbalken abgewandten Seite von einem in Breitenrichtung auf den ersten Rostbalken folgenden zweiten Rostbalken beabstandet, sodass zwischen dem jeweiligen Rostblock und dem zweiten Rostbalken ein Spalt ausgebildet wird. In dieser Ausführungsform liegt ein erster Teil der Rostelemente somit als Rostblöcke und ein zweiter Teil der Rostelemente als Rostbalken vor.
Um eine gezielte Förderung der Schlacke über die Öffnungen und somit eine optimale Siebwirkung zu gewährleisten, kann mindestens ein Teil der Rostbalken auf seiner oberen, der Schlacke zugewandten Seite entsprechende Umlenkelemente (oder "Schikanen") aufweisen. Diese können etwa keilförmig ausgestaltet sein.
Bei entsprechender Anordnung dieser Umlenkelemente kann insbesondere ein mäandrierender Verlauf unterschiedlicher Schlacketeilströme erhalten werden, was im Hinblick auf eine gute Siebwirkung besonders vorteilhaft ist. Denkbar ist etwa, dass die Umlenkelemente von in Breitenrichtung des Verbrennungsrosts aufeinanderfolgenden Rostbalken hinsichtlich der Förderrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, insbesondere, dass die Umlenkelemente von in Breitenrichtung aufeinanderfolgenden Rostbalken entlang einer Zick-Zack-Linie angeordnet sind.
Weiter ist bevorzugt, dass der Anteil der Summe der Querschnittsfläche der Öffnungen und der Luftzuführungen bezogen auf die gesamte der Schlacke zugewandten Fläche des Trennrosts mehr als 5%, bevorzugter mehr als 6%, am meisten bevorzugt mehr als 7% beträgt. Dadurch kann eine sehr hohe Ausbeute derjenigen Feinfraktion erzielt werden, die hinsichtlich Wertstoffzurückgewinnung von besonderem Interesse ist, insbesondere einer Feinfraktion mit einer maximalen Teilchengrösse von höchstens 12 mm.
Gemäss einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung im Übrigen einen Feuerraum einer Müllverbrennungsanlage enthaltend den oben beschriebenen Verbrennungsrost inkl. Trennrost.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren weiter veranschaulicht. Von diesen zeigt:

Fig. 1: eine technische Zeichnung eines Verbrennungsofens einer Müllverbrennungsanlage umfassend einen Feuerraum, einen Verbrennungsrost, eine Müllzufuhr und eine Primärluftzufuhr, eine Entschlackervorrichtung und einen in zwei Feinschlackeaustragsraumabschnitte unterteilten Feinschlackeaustragsraum zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2: eine technische Zeichnung eines weiteren Verbrennungsofens zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 3: eine technische Zeichnung eines Teils eines Verbrennungsrostes gemäss der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht mit mehreren Varianten für die Ausbildung der Öffnungen;
Fig. 4: eine vergrösserte Ansicht eines drei Roststufen umfassenden Rostsegments des in Fig. 3 gezeigten Verbrennungsrostes mit Öffnungen, die durch Löcher in den Roststäben gebildet werden, welche sich pro Roststufe jeweils in ihrer Geometrie unterscheiden;
Fig. 5: eine vergrösserte Ansicht des vordersten Rostsegments des in Fig. 3 gezeigten Verbrennungsrostes mit Öffnungen, die durch Spalten zwischen den Roststäben gebildet werden;
Fig. 6: eine technische Zeichnung eines in Form eines Scheibensiebes vorliegenden Trennrostes eines erfindungsgemässen Verbrennungsrostes; und
Fig. 7: eine technische Zeichnung eines Trennrosts eines weiteren erfindungsgemässen Verbrennungsrosts, wobei die Rostelemente in Form von Rostblöcken und Rostbalken vorliegen.

Wie in Fig. 1 gezeigt umfasst die Müllverbrennungsanlage einen Feuerraum 2, welchem ein Mülleinfülltrichter 4 mit einem daran anschliessenden Müllschacht 6 vorgelagert ist, der über einen Einlass 8 mit dem Feuerraum 2 verbunden ist.
Der Feuerraum 2 umfasst einen dessen untere Begrenzung bildenden Verbrennungsrost 10 in Form eines Vorschubrostes. Der Verbrennungsrost 10 ist in der gezeigten Ausführungsform in sechs Verbrennungsrostabschnitte 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f unterteilt, denen jeweils zwei im Gegentakt betätigbare Antriebe 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f zugeordnet sind. (Von diesen jeweils zwei Antrieben ist in Fig. 1 nur jeweils ein einzelner gezeigt.)
Unterhalb der ersten vier Verbrennungsrostabschnitte 10a, 10b, 10c, 10d ist jeweils eine Unterwindkammer 14a, 14b, 14c, 14d angeordnet, in welche jeweils eine separate Primärluftleitung 16a, 16b, 16c, 16d mündet und welche dazu bestimmt ist, Primärluft über entsprechende Primärluftkanäle in den Verbrennungsrostabschnitten 10a-d dem Brennbett zuführen.
An das in Förderrichtung F betrachtet stromabwärtsliegende Ende des Verbrennungsrostes 10 schliesst eine Entschlackervorrichtung 17 an. Diese umfasst einen Grobschlackeabwurfschacht 66 und eine Grobschlackesammelwanne 70.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Verbrennungsrost 10 in den in Förderrichtung F betrachtet vordersten, d.h. in den der Entschlackervorrichtung 17 zugewandten fünften und sechsten Verbrennungsrostabschnitten 10e, 10f in Form eines Trennrostes 11 ausgebildet. Dieser weist Öffnungen auf, über welche der Feuerraum 2 mit einem Feinschlackeaustragsraum 34 verbunden ist. (In Fig. 1 sind die Öffnungen nicht sichtbar.)
Der Feinschlackeaustragsraum 34 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform in zwei Feinschlackeaustragsraumabteile 34e, 34f unterteilt, welche in Form von Trichtern 52 ausgebildet sind, die jeweils unterhalb der entsprechenden Verbrennungsrostabschnitte 10e, 10f angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt keine Trennung in mehrere Feinfraktionen; die Feinfraktionen aus den Feinschlackeaustragsräumen werden nach Passieren der Feinschlackeaustragsraumabteile 34e, 34f über ein Förderband 58 gemeinsam abtransportiert.
Dem fünften und sechsten Verbrennungsrostabschnitt 10e, 10f sind zudem Luftzuführungen 36e, 36f zum kontrollierten Zuführen von Luft zugeordnet. Die jeweils einem Verbrennungsrostabschnitt 10e bzw. 10f zugeteilten Luftzuführungen 36e bzw. 36f sind mit jeweils einem Luftgebläse 38e bzw. 38f verbunden. Wie in Fig. 3 gezeigt, erfolgt die Verbindung zwischen dem Luftgebläse 38 und den Luftzuführungen 36 bzw. 36a, 36b in der Regel über entsprechende Luftleitungen 40a, 40b und Luftverteilerleisten 42a, 42b.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 dadurch, dass der gesamte Verbrennungsrost 10 als Trennrost 11 ausgebildet ist. Mithin weist er in all seinen Verbrennungsrostabschnitten 10a-f Öffnungen auf, über die der Feuerraum 2 mit Feinschlackeaustragsraumabteilen 34a-f verbunden ist. Die unterhalb der ersten vier Verbrennungsrostabschnitte 10a-d angeordneten Feinschlackeaustragsraumabteile 34a, 34b, 34c bzw. 34d werden dabei durch die jeweiligen Unterwindkammern 14a, 14b, 14c bzw. 14d gebildet. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt keine Trennung in mehrere Feinfraktionen; die Feinfraktionen aus den Feinschlackeaustragsräumen werden nach Passieren der Feinschlackeaustragsraumabteile 34a-f über ein Förderband 58 gemeinsam abtransportiert.
Wie erwähnt ist in der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Ausführungsform der Feinschlackeaustragsraum 34 in Feinschlackeaustragsabteile 34e-f bzw. 34a-f unterteilt, welche jeweils in Form eines Trichters 52 ausgebildet sind. Im Trichterhals 54, also dem engsten Bereich des Trichters 52, liegen Feinschlackeaustragsmittel 50 in Form von zwei übereinander angeordneten Feinschlackeabsperrschiebern 51a, 51b vor, die jeweils abwechslungsweise den durch den Trichterhals 54 definierten Durchlass 56 freigeben bzw. luftdicht verschliessen und derart eine Schleuse bilden. Unterhalb des unteren Feinschlackeabsperrschiebers 51b und in Verlängerung des Trichterhalses 54 ist ein Förderband 58 angeordnet, welches in Fig. 2 dadurch, dass der gesamte Verbrennungsrost als Trennrost ausgebildet ist, wesentlich länger ausgestaltet ist, als das Förderband 58 gemäss Fig. 1.
Die erfindungsgemäss in dem als Trennrost 11 ausgebildeten Bereich des Verbrennungsrosts 10 vorliegenden Öffnungen sowie die Luftzuführungen werden anhand der Fig. 3 weiter veranschaulicht.
Der in Fig. 3 gezeigte Teil eines Verbrennungsrostes 10 weist ein erstes Rostsegment 10i auf, in welchem der Verbrennungsrost 10 über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen 36 aufweist.
An das erste Rostsegment 10i schliesst in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform in Förderrichtung F ein zweites Rostsegment 10ii an. Dieses weist in der gezeigten Ausführungsform keine Luftzuführungen auf, wird aber - wie in der Figur schematisch dargestellt - mittels Wasser gekühlt. Dabei wird das Wasser in einem Kreislauf zirkuliert, in welchem ein Wärmetauscher 43 und ein diesem zugeordneter Ventilator 45 zur Kühlung des Wassers vorliegt und das gekühlte Wasser mittels einer Pumpe 47 durch entsprechende Hohlräume im Verbrennungsrost und von diesen wieder zurück zum Wärmetauscher 43 geleitet wird. Obwohl in der Figur nicht explizit gezeigt, ist bevorzugt, dass - nebst dem zweiten Rostsegment 10ii - auch andere Rostsegmente, insbesondere das erste Rostsegment 10a, wassergekühlte Rostelemente aufweisen. Weiter ist denkbar, dass Luftzuführungen - nebst dem ersten Rostsegment 10i - auch in anderen Rostsegmenten, insbesondere im zweiten Rostsegment 10ii, vorliegen.
Im ersten und zweiten Rostsegment 10i, 10ii wird in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Verbrennungsrost 10 durch Rostplatten 44 gebildet, welche sich über die gesamte Breite des Verbrennungsrosts 10 erstrecken. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass diese Rostsegmente aus Rostblöcken aufgebaut sind.
Die Rostplatten 44 weisen eine eine Auflagefläche bildende obere Wand 53 und eine in Förderrichtung F des Rostes betrachtet vordere Wand 55 auf, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Luftzuführungen 36 in der oberen Wand 53 angeordnet sind bzw. über die obere Wand in den Feuerraum 2 münden. Denkbar ist aber auch, dass die Luftzuführungen 36 in der vorderen Wand 55 angeordnet sind bzw. über die vordere Wand in den Feuerraum 2 münden.
Das zweite Rostsegment 10ii weist Öffnungen 46 auf, die in der gezeigten Ausführungsform in jeder der drei Rostplatten dieses Segments unterschiedliche Querschnittsgeometrien aufweisen, wie im übrigen auch aus Fig. 4 ersichtlich ist. Selbstverständlich ist auch denkbar, für jede Roststufe die gleiche Querschnittsgeometrie zu wählen. Insofern dienen die Fig. 3 und 4 lediglich dazu, möglich Öffnungen aufzuzeigen, ohne dass diese alle in ein und derselben Ausführungsform des Verbrennungsrostes verwirklicht sein müssen.
Konkret sind in der rein beispielhaften Darstellung gemäss Fig. 3 und 4 die Öffnungen 46a der in Förderrichtung F betrachtet ersten Rostplatte 44a des zweiten Verbrennungsrostsegments 10ii in Form von Löchern bzw. Schlitzen ausgebildet, welche im Querschnitt konkret die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken aufweisen. Die Öffnungen 46b der zweiten Rostplatte 44b des zweiten Verbrennungsrostsegments 10ii sind hingegen in Form von Löchern mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet, während die Öffnungen 46c der dritten Rostplatte 44c des zweiten Verbrennungsrostsegments 10ii im Form von Löchern mit einem quadratischen Querschnitt ausgebildet sind. Selbstverständlich sind nebst den gezeigten auch beliebige andere Geometrien denkbar.
An das zweite Rostsegment 10ii schliesst in Förderrichtung F ein drittes Rostsegment 10iii an, welches in Fig. 5 vergrössert dargestellt ist. In diesem dritten Rostsegment 10iii sind die einzelnen Rostelemente in Form von (ebenfalls jeweils eine obere Wand 53' und eine vordere Wand 55' aufweisenden) Rostblöcken 49 ausgebildet, welche in Breitenrichtung, d.h. quer zur Förderrichtung F, voneinander beabstandet angeordnet sind, sodass zwischen zwei Rostblöcken jeweils ein Spalt vorliegt, wie insbesondere auch aus Fig. 5 ersichtlich ist. Diese Spalten bilden weitere Öffnungen 46d, über die der Feuerraum 2 mit dem Feinschlackeaustragsraum 34 verbunden ist.
In der gezeigten Ausführungsform sind in einer ersten Roststufe 48a die Spaltbreiten grösser ausgebildet als die Spaltbreiten einer in Förderrichtung F stromabwärts zur ersten Roststufe angeordneten zweiten Roststufe 48b. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass mindestens ein Teil der die Öffnungen bildenden Spalte durch die Weglassung lediglich eines Teils des jeweiligen Rostblocks gebildet wird.
Durch das Vorhandensein entsprechender Öffnungen 46a-d bilden das zweite und das dritte Rostsegment 10ii und 10iii einen Trennrost 11 zum Abwurf einer Feinfraktion der Schlacke.
Wie erwähnt, dient die in Fig. 3 dargestellte Anordnung der Öffnungen lediglich der Veranschaulichung, dass beliebige Geometrien der Öffnungen in beliebiger Anordnung möglich sind. Insbesondere ist denkbar, in allen als Trennrost 11 ausgebildeten Rostsegmenten lediglich Löcher 46a-c bzw. lediglich Spalte 46d als Öffnungen vorzusehen.
Weiter ist denkbar, mindestens einen Teil des Trennrosts als Scheibensieb 64 auszubilden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Dabei werden die Öffnungen 46 durch die zwischen den Scheiben 65 vorliegenden Zwischenräume gebildet. Selbstverständlich sind auch andere Siebtypen denkbar.
In Betrieb wird der zu verbrennende Müll mittels eines Krans, von dem in Fig. 1 und Fig. 2 lediglich der Müllgreifer 76 gezeigt ist, in den Mülleinfülltrichter 4 und den daran anschliessenden Müllschacht 6 abgeworfen.
Am Ausgang des Müllschachts 6 wird der Müll mittels entsprechender Beschickungsstössel 9 durch den Einlass 8 in den Feuerraum 2 bzw. auf den Verbrennungsrost 10 geschoben, von wo der Müll in Form eines Brennbetts in Richtung zur Entschlackervorrichtung 17 gefördert wird. Dabei durchläuft der Müll mehrere Verbrennungsphasen, namentlich eine Trocknungsphase, eine Zündphase, eine Hauptverbrennungsphase und eine Ausbrandphase. Diesen Phasen werden entsprechende Zonen auf dem Verbrennungsrost 10 zugeordnet, d.h. eine Trocknungszone, eine Zündzone, eine Hauptverbrennungszone und eine Ausbrandzone.
Sobald der Müll bzw. die Schlacke über den Trennrost 11 gefördert wird, fallen Schlacketeile mit entsprechender Grösse, d.h. die Feinfraktion oder Feinschlacke, aus dem Feuerraum 2 durch die Öffnungen 46 hindurch in den Feinschlackeaustragsraum 34. Die verbleibende Grobfraktion oder Grobschlacke, welche Schlacketeile grösserer Dimensionen umfasst, gelangt über eine Grobschlackeabwurfkante 60 in den Grobschlackeabwurfschacht 66 und über diesen in die Grobschlackesammelwanne 70 der Entschlackervorrichtung 17, von wo sie nach aussen ausgetragen wird.
Mithin werden sperrige Schlackebestandteile von den weiter zu separierenden Feinbestandteilen getrennt, welche somit direkt den entsprechenden Separationsvorrichtungen zugeführt werden können, um weiterverwertbare Materialien aus der Schlacke zurückzugewinnen.
Das Verfahren wird im Folgenden mit Verweis auf Fig. 7 weiter veranschaulicht:
In dem in Fig. 7 gezeigten Trennrost 11 liegt ein erster Teil der Rostelemente als Rostblöcke 49 mit entsprechenden Luftzuführungen 36 und ein zweiter Teil der Rostelemente als Rostbalken 78 vor. Dabei weisen die Rostbalken 78 eine in Förderrichtung F verlaufende Längsachse L auf und erstrecken sich über die gesamte Länge des Trennrosts 11.
Der Trennrost 11 wird in der konkret gezeigten Ausführungsform seitlich von jeweils einem stationären Rostbalken 78b' bzw. 78b" begrenzt, wobei zwischen den seitlichen Rostbalken 78b', 78b" in Breitenrichtung alternierend vier bewegliche Rostbalken 78a und drei stationäre Rostbalken 78b angeordnet sind. Zwischen den Rostbalken sind in der gezeigten Ausführungsform acht Rostblöcke 49 treppenartig übereinander angeordnet.
Konkret sind an jeweils einem ersten, beweglichen Rostbalken 781a seitlich Rostblöcke 491a befestigt, derart, sie auf ihrer dem ersten Rostbalken 781a abgewandten Seite von einem benachbarten zweiten, stationären Rostbalken 782b beabstandet sind, sodass ein Spalt 461 ausgebildet wird, durch den Feinfraktionsbestandteile der Schlacke in den Feinschlackeaustragsraum abgeworfen werden.
Die in Förderrichtung F treppenartig übereinander angeordneten Rostblöcke 49 sind alternierend an einem beweglichen Rostbalken 78a und einem diesem benachbarten stationären Rostbalken 78b befestigt.
Während des Betriebs werden die beweglichen Rostbalken 78a in Förderrichung hin- und herbewegt, wodurch die an besagten Rostbalken befestigten Rostblöcke 49a über dem jeweils in Förderrichtung folgenden stationären Rostblock 49b vorwärts- und rückwärtsgeschoben werden. Dabei wird auch der Querschnitt des Spalts 461, der zwischen Rostblock 49 und Rostbalken 78 ausgebildet wird, kontinuierlich geändert, d.h. die Spaltlänge wird bei einer Vorwärtsbewegung entweder verkleinert oder vergrössert und bei einer Rückwärtsbewegung entsprechend vergrössert bzw. verkleinert. Dadurch ergibt sich einerseits eine optimale Siebwirkung, andererseits wird einem Einklemmen von sperrigen Schlackebestandteilen wirksam entgegengewirkt.
Auf ihrer oberen, der Schlacke zugewandten Seite weisen die Rostbalken 78 im Übrigen keilförmige Umlenkelemente 80 auf.
Dabei sind die Umlenkelemente 80 von in Breitenrichtung aufeinanderfolgenden Rostbalken 78 hinsichtlich der Förderrichtung F versetzt zueinander angeordnet und beschreiben eine Zick-Zack-Linie.
Durch die Umlenkelemente 80 wird während des Betriebs ein mäandrierender Verlauf unterschiedlicher Schlacketeilströme erhalten, was im Hinblick auf eine gute Siebwirkung besonders vorteilhaft ist.
Weiter ist denkbar, dass die Rostbalken 78 die Funktion der Verteileinrichtung für die Luftzuführungen der am jeweiligen Rostbalken angeordneten Rostblöcke 49 übernehmen.

Referenzzeichenliste

2: Feuerraum
4: Mülleinfülltrichter
6: Müllschacht
8: Einlass
9: Beschickungsstössel
10: Verbrennungsrost
10a-f: Verbrennungsrostabschnitte
10i-iii: Verbrennungsrostsegmente
11: Trennrost
12a-d: Antriebe des Verbrennungsrosts
14a-d: Unterwindkammer
16a-d: Primärluftzuführung
17: Entschlackervorrichtung
34: Feinschlackeaustragsraum
36: Luftzuführungen des Verbrennungsrosts
36a, b: erste bzw. zweite Gruppe der Luftzuführungen
38; 38e-f: Luftgebläse
40a, b: Luftleitungen
42a, b: Luftverteilerleisten
43: Wärmetauscher
44: Rostplatte
45: Ventilator
46; 46a-d: Öffnungen
461: Spalt
47: Pumpe
48a, b: Roststufe
49: Rostblock
50: Feinschlackeaustragsmittel
51a, 51b: Feinschlackeabsperrschieber
52: Trichter
53, 53': obere Wand (Auflagefläche) des Rostelements
54: Trichterhals
55, 55': vordere Wand des Rostelements
56: Durchlass des Trichterhalses
58: Förderband
60: Grobschlackeabwurfkante
64: Scheibensieb
66: Grobschlackeabwurfschacht
70: Grobschlackesammelwanne
76: Müllgreifer
78: Rostbalken
80: Umlenkelemente
F: Förderrichtung
L: Längsachse der Rostbalken

Claims

Verfahren zum Aufbereiten von in einem Feuerraum (2) einer Müllverbrennungsanlage anfallender Schlacke, welche dadurch entsteht, dass der zu verbrennende Müll auf einem Verbrennungsrost (10) verbrannt und dabei in Richtung zu einer Entschlackervorrichtung (17) hin gefördert wird,
wobei der Verbrennungsrost (10) mindestens in seinem der Entschlackervorrichtung (17) zugewandten Endbereich als Trennrost (11) ausgebildet ist, welcher Öffnungen (46a-d) aufweist, über die der Feuerraum (2) mit einem Feinschlackeaustragsraum (34; 34a-f) verbunden ist, und mindestens eine Feinfraktion der Schlacke durch die Öffnungen (46; 46a-d) hindurch in den Feinschlackeaustragsraum (34; 34a-f) abgeworfen und in im Wesentlichen trockenem Zustand nach aussen ausgetragen wird, und
die verbleibende Grobfraktion der Entschlackervorrichtung (17) zugeführt und nach aussen ausgetragen wird, wobei
die mittlere Teilchengrösse der mindestens einen Feinfraktion geringer ist als die mittlere Teilchengrösse der Grobfraktion,
dadurch gekennzeichnet, dass der Trennrost (11) mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen (36) aufweist, über die kontrolliert Luft zur Schlacke zugeführt wird, und die Luftzuführungen (36) von den Öffnungen (46; 46a-d) entkoppelt und separat ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Feinschlackeaustragsraum (34; 34a-f) Feinschlackeaustragsmittel (50; 51a, 51b) zugeordnet sind, welche derart ausgebildet sind, die Feinfraktion der Schlacke im Wesentlichen luftdicht nach aussen auszutragen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinschlackeaustragsmittel (50; 51a, 51b) eine Schleuse bilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion lediglich Teilchen aufweist, deren maximale Teilchengrösse höchstens 12 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, weiter bevorzugt höchstens 8 mm, und am meisten bevorzugt höchstens 5 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsrost (10) lediglich in seinem der Entschlackervorrichtung (17) zugewandten Endbereich, vorzugsweise lediglich in der Ausbrandzone, als Trennrost (11) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennrost (11) Öffnungen (46; 46a-d) mit unterschiedlichen Querschnittsflächen aufweist, wobei in Förderrichtung (F) betrachtet die Ausdehnung der Querschnittsfläche der Öffnungen zunimmt.
Verbrennungsrost zur Durchführung des Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Mehrzahl an in Förderrichtung (F) des zu verbrennenden Mülls treppenartig aufeinander aufliegenden und damit Roststufen (48a, 48b) bildenden Rostelementen (44; 49), wobei der Verbrennungsrost (10) mindestens in seinem in Förderrichtung (F) stromabwärts liegenden Endbereich als Trennrost (11) ausgebildet ist, welcher Öffnungen (46; 46a-d) zum Abwurf mindestens einer Feinfraktion der Schlacke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennrost (11) mindestens bereichsweise über seine gesamte Breite verteilte Luftzuführungen (36) zur kontrollierten Zufuhr von Luft zur Schlacke aufweist und die Luftzuführungen (36) von den Öffnungen (46; 46a-e) entkoppelt und separat ausgebildet sind.
Verbrennungsrost nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Rostelemente (44; 49) einen Körper umfasst, der eine eine Auflagefläche bildende obere Wand (53 bzw. 53') und eine in Förderrichtung (F) des Verbrennungsrostes (10) betrachtet vordere Wand (55 bzw. 55') aufweist.
Verbrennungsrost nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (46d) als Spalten zwischen den Rostelementen (49) vorliegen, und insbesondere jeweils durch zwei in Breitenrichtung voneinander beabstandete Rostelemente (49) gebildet werden.
Verbrennungsrost nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rostelemente (49) derart ausgestaltet sind, die Schlacke mittels relativ zueinander ausgeführter Schubbewegungen umzuschichten und/oder zu fördern.
Verbrennungsrost nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Öffnungen (46; 46a-d), insbesondere der Spalten (46d), während einer Schubbewegung verändert wird.
Verbrennungsrost nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rostelemente Rostblöcke (49) sind und mehrere über die Breite des Rostes nebeneinander angeordnete Rostblöcke jeweils eine Roststufe (48a, 48b) bilden.
Verbrennungsrost nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen des Trennrostes derart ausgestaltet sind, lediglich Teilchen mit einer maximalen Teilchengrösse von höchstens 12 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, weiter bevorzugt höchstens 8 mm, und am meisten bevorzugt höchstens 5 mm durchzulassen.
Verbrennungsrost nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Summe der Querschnittsfläche der Öffnungen (46; 46a-d) und der Luftzuführungen (36) bezogen auf die gesamte der Schlacke zugewandte Fläche des Trennrosts (11) mehr als 5%, bevorzugter mehr als 6%, am meisten bevorzugt mehr als 7% beträgt.
Feuerraum für eine Müllverbrennungsanlage enthaltend einen Verbrennungsrost nach einem der Ansprüche 7 bis 14.