Innenberohrte, drehbare Heiz a mer für Abfall

Die Erfindung bezieht sich auf eine um ihre Längsrichtung drehbare Heizkammer für Festgut, insbesondere auf eine Schweltrommel für Abfall, mit einer Anzahl im Innenraum lie¬ gender Heizrohre, die jeweils mit dem einen Ende an einer er¬ sten Endplatte und mit dem anderen Ende an einer zweiten End- platte befestigt sind.

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 Abfallbeεeitigung 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- teirperatur-Brennkam er 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 Abhitzeerzeuger als Kühlein¬ richtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgasreinigungs¬ anlage eingebaut. Eine solche Anlage hat weite Anerkennung gefunden ("Stuttgarter Zeitung" vom 18.08.1993, Artikel mit der Oberschrift "Schwel-Brenn-Verfahren bringt Recycling-Re¬ kord") .

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 Aus- tragsöffnung der Schweltrommel bewerkstelligt.

Es hat sich nun gezeigt, daß aus Rentabilitätsgründen, aber auch aus Gründen einer ausreichenden Pyrolyse und eines hohen Durchsatzes die Schweltrommel relativ lang gebaut sein soll- te. Das bedeutet, daß auch die im Innenraum liegenden Heiz¬ rohre eine entsprechende Länge besitzen müssen. Je nach Mate¬ rial dieser Heizrohre und ihrer Länge kann es nun vorkommen, daß diese - sofern nicht Abhilfe geschaffen wird - im Innen¬ raum durchhängen. Bei der Drehbewegung der Schweltrommel führt dies zu Wechselbelastungen, so daß die Gefahr bestehen kann, daß die Heizrohre aus ihrer endseitigen Halterung her¬ ausgerissen werden. Insbesondere bei Heizrohren, die eine Länge von 20 bis 30 Metern oder noch mehr besitzen, kann eine solche Gefahr bestehen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß man zum Stützen der Heizrohre mindestens eine einfache Stützstelle, bevorzugt aber mindestens zwei Stützstellen im Innenraum vorsehen soll¬ te. Eine solche Stützstelle wird in Form einer Halterung oder

Rohrdurchführung ausgeführt werden können. Dies bedeutet aber unweigerlich, daß der freie Querschnitt an der Stützstelle,

der für die Passage des Festguts und des Schwelgases erfor¬ derlich ist, verringert wird. Dadurch wird der Transport des Festguts und der Schwelgase - unter Umständen bedeutend - be¬ hindert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine um ihre Längsrich¬ tung drehbare Heizkammer für Festgut der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Abstützung der Heizrohre ge¬ währleistet ist, ohne daß der Durchgang des Festguts und der Schwelgase nennenswert behindert wird.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Endplatten mindestens eine Stützstelle zum Stüt¬ zen der Heizrohre vorgesehen ist, wobei an dieser Stützstelle mindestens n = 2 in Längsrichtung beabstandete Stützkonsolen vorgesehen sind, die an der Innenwand befestigt sind und je¬ weils eine unterschiedliche Gruppe der Heizrohre abstützen.

Man kann dies auch so ausdrücken: In Längsrichtung der Heiz- kammer gesehen gibt es mindestens eine Stützstelle, die in mindestens zwei Teil-Stützstellen aufgeteilt ist. An jeder dieser Teil-Stützstellen ist mindestens eine Stützkonsole für eine Gruppe der Heizrohre angeordnet, und die Stützkonsolen der ersten Teil-Stützstelle sind gegenüber den Stützkonsolen der zweiten Teil-Stützstelle drehversetzt und gestaffelt (be¬ abstandet), so daß ausreichend Zwischenraum zum Transport des Festguts und der Schwelgase verbleibt.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Heizkammer zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß jede Stützstelle unterteilt ist in p > 2 beabstandete Teil-Abstützungen mit je einem Kon¬ solen-Arrangement, wobei jedes Konsolen-Arrangement mehrere in derselben Ebene liegende Stützkonsolen umfaßt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü- chen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von 9 Figuren näher erläutert. Gleiche oder einander entspre¬ chende Bauelemente sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Figur 1 eine Schwelanlage mit einer Schwelkammer für Abfall, die im Rahmen des Schwel-Brenn-Verfahrens eingesetzt werden kann, in einer prinzipiellen Schnittdarstel lung;

Figur 2 einen Blick in Richtung V-V auf eine erste vorgege¬ bene Konfiguration von Heizrohren in der Schweltrom¬ mel von Figur 1 mit Zuordnung von Gruppen der Heiz¬ rohre zu Konsölen-Arrang ents I, II und III, wobei p = 3 gilt, und wobei die einzelnen Stützkonsolen weggelassen sind;

Figur 3 einen Blick auf das Konsolen-Arrangement I von Fi¬ gur 2;

Figur 4 einen Blick auf das Konsolen-Arrangement II von Fi¬ gur 2;

Figur 5 einen Blick auf das Konsolen-Arrangement III von Figur 2;

Figur 6 einen Blick entsprechend Figur 2 auf eine zweite Konfiguration von Heizrohren, wobei p = 3 gilt;

Figur 7 eine dritte Konfiguration entsprechend Figur 2, wobei p = 2 gilt;

Figur 8 eine vierte Konfiguration entsprechend Figur 2, wobei p = 4 gilt; und

Figur 9 eine Heizrohrbefestigung in einer Stützkonsole.

Nach Figur 1 wird fester Abfall A über eine Zufuhr- oder Auf¬ gabeeinrichtung 2 und eine Schnecke 4, die von einem Motor 6 angetrieben wird und in einem Aufgaberohr 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 Pyrolysereststoff f er¬ zeugt. Es handelt sich dabei um eine innenberohrte Schwel¬ trommel 8 mit einer Vielzahl (z. B. 50 bis 200) von parallel zueinander ausgerichteten Heizrohren 12, von denen in Figur 1 nur vier gezeigt sind, die im Innenraum 13 angeordnet sind. Am rechten oder "heißen" Ende ist ein Einlaß für Heizgas h in Form einer ruhenden, abgedichteten Heizgas-Einlaßkammer 14 vorgesehen, und am linken oder "kalten" Ende ist ein Auslaß für das Heizgas h in Form einer ruhenden, abgedichteten Heiz¬ gas-Auslaßkammer 16 angeordnet. Die Längsachse 10 der Schwel- trommel 8 ist bevorzugt gegenüber der Horizontalen geneigt, so daß der Auslaß am rechts gelegenen "heißen" Ende tiefer liegt als der links gezeigte Einlaß für den Abfall A.

Der 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 kann mit dem Brenner einer Hochtemperatur-Brennkammer verbunden sein.

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 einen Zahnkranz, der am Um-

fang der Schweltrommel 8 befestigt ist. Die Lager der Schwel¬ trommel 8 sind mit 27 bezeichnet.

Aus Figur 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 Ausla߬ 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.

Von Bedeutung ist nun, daß zwischen den Endplatten 28, 30 zwei Stützstellen X, Y zum Stützen der (andernfalls mögli¬ cherweise durchhängenden) Heizrohre 12 vorgesehen sind. In Transportrichtung des Abfalls A gesehen liegt die erste Stützstelle X bei einem Drittel (1/3 1) und die zweite Stütz- stelle Y bei zwei Dritteln (2/3 1) der Gesamtlänge 1 der

Schweltrommel 8. Von Bedeutung ist weiterhin, daß jede Stütz¬ stelle X, Y unterteilt ist in p = 3 im Abstand a zueinander beabstandete Teil-Abstützungen, denen jeweils ein Konsolen- Arrangement I, II bzw. III zugeordnet ist. Der Abstand a kann dabei zum Beispiel a = 1 m betragen. Jedes der Konsolen-Ar¬ rangements I, II, III (vergleiche Figuren 3 bis 5) enthält dabei mehrere, in derselben Ebene liegende Trag- oder Stütz- konsolen in Form von gerundeten Lochplatten aus Metall, zum Beispiel aus Stahl. Diese sind in den Figuren 3 bis 5 mit den Bezugszeichen la, Ib, Ic, Id und Ha, Ilb, IIc, Ild sowie lila, Illb, IIIc und Illd bezeichnet. Mit anderen Worten: Das erste Konsolen-Arrangement I nach Figur 3 umfaßt die in eini-

gern Abstand voneinander an der Innenwand 33 drehversetzt be¬ festigten, bevorzugt verschweißten Stützkonsolen la, Ib, Ic und Id. Die beiden Stützkonsolen la, Ic sowie Ib, Id haben jeweils paarweise dieselbe (außen abgerundete) Konfiguration. Es handelt sich dabei, wie dargelegt, insbesondere um mit Lö¬ chern versehene Metallplatten. Entsprechend besitzt das zwei¬ te Konsolen-Arrangement II nach Figur 4 die in derselben Ebene drehversetzten Stützkonsolen Ha, Ilb, IIc und Ild. Auch hier haben wieder jeweils zwei einander gegenüberlie- gende Stützkonsolen Ha, IIc sowie Ilb, Ild dieselbe abgerun¬ dete Konfiguration. Und entsprechend umfaßt nach Figur 5 das dritte Konsolen-Arrangement III die vier in einer Ebene lie¬ genden, gegeneinander drehversetzten und beabstandeten Stützkonsolen lila, Illb, IIIc und Illd. Auch beim dritten Konsolen-Arrangement III nach Figur 5 sind die beiden jeweils gegenüberliegend an der Innenwand 33 festgemachten Stützkon¬ solen lila, IIIc sowie Illb, Illd in gleicher Weise ausge¬ führt.

Es soll noch einmal hervorgehoben werden: Die Ebene der

Stützkonsolen la bis Id nach Figur 3 ist von der Ebene der Stützkonsolen Ha bis Ild nach Figur 4 um den Abstand a in Längsrichtung versetzt. Entsprechendes gilt für die Ebene der Stützkonsolen lila bis Illd nach Figur 5; auch hier beträgt der Abstand wiederum a.

Die Heizrohre 12 können in einer Konfiguration angeordnet sein, wie sie in Figur 2 sowie in den Figuren 3 bis 5 darge¬ stellt ist. Danach gibt es eine Vielzahl peripher angeordne- ter Heizrohre 12 und eine Vielzahl etwa radial (entlang ge¬ krümmter Linien) angeordneter Heizrohre 12 zur Beheizung des mehr zentral liegenden Abfalls. Die Krümmung richtet sich nach der Drehung der Schweltrommel 8, die durch einen Pfeil 35 angedeutet ist.

In Figur 2 ist angenommen, daß alle Heizrohre 12 an einer Stützstelle X oder Y durch eine einzige (gestrichelt einge-

gungs-Konfiguration von Figur 4 für das Konsolen-Arrangement III und die Befestigungs-Konfiguration von Figur 5 würde für das Konsolen-Arrangement II gelten.

Nach Figur 6 sind wiederum p = 3 beabstandete Teil-Abstützun¬ gen an jeder Stützstelle X, Y vorgesehen. Jedes Konsolen-Ar¬ rangement I, II und III umfaßt wiederum jeweils vier in der¬ selben Ebene liegende Stützkonsolen la bis Id, Ha bis Ild bzw. lila bis Illd. Hier ist jedoch eine andere Konfiguration der Heizrohre 12 als in Figur 2 gewählt. Im vorliegenden Fall folgen aufeinander sechs radial nebeneinanderliegende, drei am Umfang nebeneinanderliegende, drei radial nebeneinander¬ liegende und anschließend wieder drei am Umfang verteilt an¬ geordnete Heizrohre 12, etc. Im vorliegenden Fall zeigt der Blick V-V (vergleiche Figur 1) wiederum die Anordnung sämtli¬ cher Heizrohre 12 sowie Stützkonsolen la bis Illd, die je¬ weils Gruppen dieser Heizrohre 12 zugeordnet sind. In Um- fangεrichtung gesehen benachbarte Stützkonsolen haben auch hier wieder einen unterschiedlichen Außenumfang. Die Stütz- konsolen la bis Illd sind hier eckig ausgeführt. Bemerkens¬ wert ist, daß - in Drehrichtung des Pfeils 35 gesehen - der Stützkonsole la die Stützkonsole lila und dieser die Stütz¬ konsole Ha folgt. Das bedeutet, daß zwischen den beiden Kon¬ solen-Arrangements I und II dem Abfall A ein beträchtlicher Freiraum für den Durchgang zur Verfügung steht. Auch hier wird deutlich, daß die gemäß der Blickrichtung V-V projezier¬ te Fläche an jeder Teil-AbStützung durch Einbringen der ein¬ zelnen Stützkonsolen la bis Illd relativ wenig von ihrer Transportleistungsfähigkeit eingebüßt hat. Auch hier gibt es einen großen freien Querschnitt, und der Abfall A in Form des Festgutes f sowie der Schwelgase s kann sich sozusagen an der in die Teil-Abstützungen aufgeteilten Stützstelle X sowie auch an der Stützstelle Y "durchschlängeln" .

Dasselbe gilt im Ergebnis auch für die Ausführungsform nach Figur 7. Hier sind nur p = 2 beabstandete Teil-Abstützungen pro Stützstelle X und Y vorgesehen. Die Konfiguration der

sich ein unzulässiges Durchbiegen der Heizrohre 12 infolge des Eigengewichts dieser Heizrohre 12 und des aufliegenden Abfalls A ergeben. Um den Transport ohne Rückstau sicherzu¬ stellen, ist jede Stützstelle X und Y gestaffelt ausgeführt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt jede Stützstelle X, Y eine Dreiergruppe an Konsolen-Arrangements I, II, III. Diese Staffelung hält den Widerstand, der sich dem Transport des Abfalls in der Heiztrommel 12 entgegenstellt, in vertret¬ baren Grenzen.