DE60128337T2

DE60128337T2 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von festen brennstoffen

Info

Publication number: DE60128337T2
Application number: DE60128337T
Authority: DE
Inventors: Sigvart Kasin
Original assignee: Inc ENGINEERING AS
Current assignee: Inc ENGINEERING AS
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: WO2001071253A2; CN1430714A; KR100823747B1; DK1269077T3; AU2001244880B2; CN100476293C; EP1269077B1; PL200498B1; PL356601A1; PT1269077E; HUP0300545A2; NO312260B1; JP4889176B2; DE60128337D1; MXPA02009341A; EP1269077A2; ATE362079T1; US20040035339A1; CA2404299C; JP2003528284A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Energie durch die Verbrennung von festem Brennstoff, insbesondere die Verbrennung von bioorganischen Brennstoffen und kommunalem festem Abfall um Wärmeenergie zu erzeugen und welche mit sehr geringen Pegeln an NO_x, CO und Flugasche betrieben werden können.
Hintergrund
Die industrialisierte Form des Lebens erzeugt enorme Mengen an festem kommunalem Abfall und anderen Formen an festen Abfällen, wie z.B. Gummireifen, Konstruktionsmaterialien etc. Die enormen Mengen dieser festen Abfälle sind in vielen stark bevölkerten Gegenden zu einem ernsten Umweltverschmutzungsproblem geworden, einfach aufgrund des Volumens, welches große Teile der zur Verfügung stehenden Ablagerungskapazitäten in dem Bereich einnimmt. Zusätzlich gibt es häufig starke Beschränkungen bezüglich der Ablagerungsorte, da große Teile dieses Abfalls biologisch nur langsam abbaubar sind und häufig toxische Substanzen enthalten.
Eine sehr wirkungsvolle Weise das Volumen und die Höhe der festen kommunalen Abfälle zu reduzieren und welche auch viele toxische Substanzen zerstört, ist es, diese in Müllverbrennungsanlagen zu verbrennen. Dies kann das Volumen des nichtkompaktierten Abfalls um bis zu 90% reduzieren, wobei ein inerter Rückstand, Asche, Glas, Metall und andere feste Materialien zurückbleiben, die als Bodenasche bezeichnet werden und welche in einer Deponie abgelagert werden können. Wenn das Verbrennungsverfahren sorgfältig gesteuert wird, wird der verbrennbare Teil des Abfalls hauptsächlich in CO₂, H₂O und Wärme umgewandelt.
Kommunaler Abfall ist eine Mischung aus vielen unterschiedlichen Materialien mit einer großen Vielfalt an Verbrennungseigenschaften. Daher tritt in der Praxis immer zu einem gewissen Maße eine unvollständige Verbrennung in den Müllverbrennungsanlagen für festen Abfall auf, welche gasförmige Nebenprodukte erzeugt, wie z.B. CO und feinverteiltes teilchenförmiges Material, welches Flugasche genannt wird. Flugasche umfasst Schlacke, Staub und Russ. Zusätzlich gibt es auch Schwierigkeiten beim so vorsichtigen Steuern der Temperatur in der Müllverbrennungsanlage, dass eine ausreichend hohe Temperatur erzielt wird, um ein ausreichendes Maß an Verbrennung des Abfalls zu erzielen, jedoch niedrig genug, um die Bildung von NO_x zu vermeiden.
Um zu vermeiden, dass diese Verbindungen die Atmosphäre erreichen, müssen moderne Müllverbrennungsanlagen mit umfangreichen Einrichtungen zur Abgasreinigung ausgestattet werden, einschließlich industrieller Gewebefilter, Säuregaswäscher, elektrostatische Ausfäller etc. Diese Einrichtungen zur Abgasreinigung tragen zu erheblichen Zusatzkosten des Verfahrens bei, und als ein Ergebnis werden Müllverbrennungsanlagen mit Abgasreinigungen des Standes der Technik normalerweise auf Bereitstellungskapazitäten von 30 bis 300 MW Wärmeenergie in Form von heißem Wasser oder Dampf heraufgesetzt. Solche enormen Anlagen erfordern sehr große Mengen an kommunalen Abfällen (oder anderen Brennstoffen) und umfassen häufig zusätzlich sehr lange Leitungen, um die Wärmenergie zu einer Vielzahl von Verbrauchern zu befördern, die über einen weiten Bereich verteilt sind. Daher ist diese Lösung nur für große Städte und andere stark bevölkerte Gebiete geeignet.
Für kleinere Anlagen war es bisher nicht möglich, dass gleiche Maß an Abgasreinigung zu erzielen, aufgrund der Investitions- und Betriebskosten der Einrichtungen zur Abgasreinigung. Zur Zeit hat dies zu sehr großzügigen Abgasgenehmigungen für kleinere Müllverbrennungsanlagen geführt, welche weniger als 30 MW Wärmeenergie erzeugen und daher in kleineren Städten und bevölkerten Gebieten eingesetzt werden können.
Dies ist natürlich keine befriedigende Lösung für die Umwelt. Die konstant zunehmende Bevölkerung und der Energieverbrauch der modernen Gesellschaft übt einen wachsenden Umweltverschmutzungsdruck auf die Umwelt aus. Eines der unmittelbarsten Verunreinigungsprobleme in stark bevölkerten Gebieten ist die Luftqualität. Aufgrund der erheblichen Verwendung von motorisiertem Verkehr, dem Heizen mit Holz und fossilen Brennstoffen, der Industrie, etc., ist die Luft in stark bevölkerten Gebieten häufig mit kleinen Teilchen aus teilweise oder vollständig unverbrannten karzinogenen Rückständen von Brennstoffen verunreinigt, wie Ruß, PAH; sauren Gasen, wie NO_x , SO₂; toxischen Verbindungen, wie CO, Dioxin, Ozon etc. In jüngster Zeit ist man sich bewusst geworden, dass diese Art der Luftverschmutzung einen viel größeren Einfluss auf die Gesundheit der Menschen ausübt, wie zuvor angenommen, und führt zu vielen üblichen Krankheiten, einschließlich Krebs, Autoimmunkrankheiten und Krankheiten des Respirationssystems. Die letzten Abschätzungen für die Stadt Oslo, mit einer Population von unge fähr 500.000, ist das jedes Jahr 400 Personen aufgrund von Krankheiten sterben, die auf die schlechte Luftqualität zurückgeführt werden können, und die Häufigkeit von z.B. Asthma ist in stark bevölkerten Gebieten deutlich höher als in kaum bevölkerten Gebieten. Als ein Ergebnis dieser Erkenntnis, gibt es Forderungen zur Verringerung der Abgasgenehmigungen der o.g. Verbindungen.
Es gibt daher einen Bedarf nach Müllverbrennungsanlagen, welche mit geringeren Abfallvolumen betrieben werden können, die von kleineren Gemeinden und bevölkerten Gebieten erzeugt werden, mit dem gleichen Maß der Abgasreinigung wie größere Müllverbrennungsanlagen (> 30 MW) mit einer vollständig reinigenden Kapazität, ohne dass der Preis der Wärmeenergie erhöht wird. Typische Größen der kleineren Anlagen liegen in dem Bereich von 250 kW bis 5 MW.
Technologie des Standes der Technik
Die meisten Müllverbrennungsanlagen setzen zwei Verbrennungskammern ein, eine primäre Verbrennungskammer, in welcher die Feuchtigkeit ausgetrieben wird und der Abfall gezündet und verdampft wird, und eine zweite Verbrennungskammer, in welcher die übrigbleibenden, nicht verbrannten Gase und teilchenförmigen Partikel oxidiert werden, Gerüche eliminiert werden und die Menge der Flugasche in dem Abgas reduziert wird. Um sowohl für die primäre als auch sekundäre Verbrennungskammer genug Sauerstoff bereitzustellen, wird häufig Luft zugeführt und mit den brennenden Abfällen durch Öffnungen vermischt, welche sich unterhalb der Gitter befinden und/oder die Luft wird dem Bereich von oben zugeführt. Es gibt bekannte Lösungen, bei welchen der Luftstrom durch den natürlichen Abzug in Kaminen beibehalten wird und durch mechanisch betriebene Gebläse.
Es ist gut bekannt, dass die Temperaturbedingungen in der Verbrennungszone der wesentliche Faktor sind, welche das Verbrennungsverfahren steuern. Sie sind Voraussetzung um eine stabile und gleichmäßige Temperatur in der gesamten Verbrennungszone mit einem ausreichenden hohen Maß zu erzielen. Wenn die Temperatur zu niedrig wird, verringert sich die Verbrennung des Abfalls und das Maß der unvollständigen Verbrennung erhöht sich, wodurch sich wiederum das Maß der nicht verbrannten Rückstände (CO, PAH, VOC, Ruß, Dioxin etc.) in den Abgasen erhöht, während eine zu hohe Temperatur die Menge an NO_x erhöht. Daher sollte die Temperatur in der Verbrennungszone auf einer stabilen und gleichmäßigen Temperatur von etwas unter 1200°C gehalten werden.
Trotz vieler ausgedehnter Versuche eine gute Steuerung des Luftflusses in den Verbrennungszonen zu erzielen, erzeugen die Müllverbrennungsanlagen des Standes der Technik noch ausreichend hohe Maße an Flugasche und der anderen o.g. Verunreinigungen, so dass das Abgas einer intensiven Reinigung durch verschiedene Arten von Einrichtungen zur Abgasreinigung unterworfen werden muss, um für die Umwelt akzeptierbare Maße zu erzielen. Zusätzlich müssen die meisten herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen des weiteren teure Vorbehandlungen des Brennstoffes aus Abfall einsetzen, um den Brennstoff zu verbessern und hierdurch die sofortige Bildung von Flugasche zu verringern.
WO 96/24804 offenbart ein verbessertes geschlossenes Verbrennungskreisverfahren.
GB 1535 330 offenbart ein Verfahren und einen Ofen zur Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff.
Gegenstand der Erfindung
Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Energieumwandlungsanlage für festen Abfall bereitzustellen, welche unterhalb der Abgasvorschriften betrieben wird, die für größere Müllverbrennungsanlagen als 30 MW bestehen, wobei nur moderate Einrichtungen zur Abgasreinigung an dem Abgasauslass eingesetzt werden.
Es ist des Weiteren eine Aufgabe dieser Erfindung eine Energieumwandlungsanlage für festen kommunalen Abfall bereitzustellen, welche in einem kontinuierlichen Verfahren in kleinem Maßstab betrieben wird, in dem Bereich von 250 kW bis 5 M, und welche Wärmeenergie in der Form von heißem Wasser und/oder Dampf mit dem gleichen Preis wie große Müllverbrennungsanlage mit oberhalb 30 MW erzeugen kann.
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist es, eine Energieumwandlungsanlage für festen Abfall bereitzustellen, welche auf einem kleinen Maßstab in dem Bereich von 250 kW bis 5 MW betrieben werden kann und alle Arten an festem kommunalen Abfall, Gummiabfall, Papierabfall etc. einsetzen kann, mit Wasseranteilen von bis zu ungefähr 60%, und welche mit einer sehr billigen und einfachen Vorbehandlung des Brennstoffes betrieben werden kann.
Des Weiteren zielt die vorliegende Erfindung auf das Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens zur Umwandlung des Energiegehaltes in festem Abfall durch Verbrennung ab.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Müllverbrennungsanlage gemäß der Erfindung, dargestellt in einer Perspektive von oben.
2 zeigt ein schematisches Diagramm der Müllverbrennungsanlage, welche in 1 dargestellt ist.
3 zeigt eine vergrößerte Abbildung der primären Verbrennungskammer der Müllverbrennungsanlage, welche in 1 dargestellt ist.
3 zeigt eine vergrößerte Abbildung der primären Verbrennungsanlage.
4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des unteren Teils der primären Verbrennungskammer, dargestellt von einer Richtung A in 3.
5 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des unteren Teils der primären Verbrennungskammer, dargestellt von der Richtung B in 3.
6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt der geneigten Seitenwand, bezeichnet als Box C in 4. Der Querschnitt ist von der Richtung A aus dargestellt und zeigt eine vergrößerte Ansicht der Einlässe für Luft und Abgas.
7 zeigt eine Seitenansicht der sekundären Verbrennungskammer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche für Brennstoffe mit niedrigen Wärmewerten geeignet ist.
8 zeigt eine Explosionsdarstellung, welche die inneren Teile der sekundären Verbrennungskammer darstellt, die in 7 gezeigt ist.
9 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der sekundären Verbrennungskammer, welche für Brennstoffe mit hohen Wärmewerten geeignet ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Ziele der Erfindung können durch eine Energieumwandlungsanlage gemäß Anspruch 11 und durch das Verfahren, wie in Anspruch 1 beschrieben, erzielt werden. Bevorzugte Ausführungsformen sind innen unter Ansprüchen offenbart.
Das Ziel der Erfindung kann durch einen Energieumwandler erzielt werden, z.B. einer Müllverbrennungsanlage für feste Brennstoffe, welche gemäß der folgenden Prinzipien betrieben wird:

1) Sicherstellen einer guten Steuerung des Sauerstoffflusses in die Verbrennungskammer durch das Regulieren des Flusses der frischen Luft, welche in die Kammer in wenigstens einerabgetrennte Zone eingeführt wird, und Abdichten der gesamten Verbrennungskammer um das Eindringen von Falschluft in die Kammer zu eliminieren,
2) Sicherstellen einer guten Kontrolle der Temperatur in der Verbrennungskammer durch Zumischen einer regulierten Menge an rezykliertem Abgas zusammen mit der Frischluft, die in die Kammer in jeder der wenigstens einen getrennten Zone eingeführt wird, und
3) Filtern sowohl des rezyklierten Abgases als auch der frischen Verbrennungsgase in unverbrannten festen Abfall in der ersten Verbrennungskammer, indem der unverbrannte feste Abfall und die Gase in einem Gegenstrom bzw. einer Gegenflussrichtung geleitet werden, bevor die Gase in die zweite Verbrennungskammer eintreten.

Die Verbrennungsrate und Temperaturbedingungen in der Verbrennungskammer werden im wesentlichen durch den Sauerstofffluss im Inneren der Kammer kontrolliert. Es ist daher entscheiden eine ausgezeichnete Kontrolle der Einspritzrate zu erzielen, oder der Luftflussgeschwindigkeit der Frischluft, welche in die Verbrennungskammer geführt wird, an allen Einspritzpunkten. Es ist des weiteren ein Vorteil in der Lage zu sein, die Einspritzpunkte unabhängig voneinander zu regulieren, um lokale Fluktuationen des Verbrennungsverfahrens zu berücksichtigen. Es ist gleichermaßen entscheidend, dass Eindringen von Falschluft in die Kammer zu vermeiden, da Falschluft einen nicht kontrollierten Beitrag zu dem Verbrennungsverfahren leistet, und normalerweise zu einer weniger vollständigen Verbrennung und daher zu einer Steigerung der Verunreinigungen in den Abgasen führt. Das Eindringen der Falschluft ist ein übliches und ernstes Problem im Stand der Technik. In dieser Erfindung wird die Kontrolle der Falschluft gelöst, indem die gesamte Verbrennungskammer gegen die umgebende Atmosphäre abgedichtet wird und fester Brennstoff in den oberen Teil der Verbrennungskammer und Bodenasche aus dem unteren Teil der Verbrennungskammer geschleust wird.
In herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen findet man häufig, dass wenn der Gehalt an CO in dem Abgas niedrig ist, der Gehalt an NO_x zu hoch ist und umgekehrt, dass wenn der Gehalt an NO_x niedrig ist, ist der Gehalt an CO hoch. Dies stellt die Schwierigkeiten dar, welche mit dem Regulieren der Temperaturen der Verbrennungszonen in herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen verbunden sind. Wie zuvor erwähnt, führt eine zu niedrige Verbrennungstemperatur zu einem geringeren Grad der vollständigen Verbrennung und größeren CO-Anteilen in den Abgasen, während zu hohe Verbrennungstemperaturen zu der Erzeugung von NO_x führen. Wenn daher die Temperatur nur durch das Regulieren der Menge an Sauerstoff (Luft) gesteuert wird, die in die Verbrennungszone eintritt, hat es sich als schwierig erwiesen, eine adäquate und gleichzeitige Temperatursteuerung beider Bereiche in der Nähe des Sauerstoffeinlasses und der Verbrennungszone zu erzielen. Dass heißt, es ist schwierig eine ausreichend niedrige Temperatur in dem Bereich in der Nähe der Einlässe zu erzielen, um die NO_x-Bildung zu vermeiden, und eine ausreichend hohe Temperatur (d.h. Verbrennungsrate) in den Feststoffbereichen, um die CO-Bildung zu vermeiden. Im Stand der Technik ist die Temperatur der Einlassbereiche in der Praxis zu hoch, wenn die Temperatur der Feststoffbereiche geeignet ist, und wenn die Temperatur der Einlassbereiche geeignet ist, wird die Temperatur der Feststoffbereiche zu niedrig. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem rezykliertes inertes Abgas zugemischt wird, welches teilweise als ein Kühlfluid dient und teilweise als ein Verdünner, welcher die Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungskammer reduziert. Hierdurch wird es möglich eine ausreichend hohe Zufuhrrate an Sauerstoff beizubehalten, um eine ausreichend hohe Temperatur in dem Feststoffbereich beizubehalten, ohne die Einlasszonen zu überhitzen. Dies führt zu einem weiteren Vorteil, da es die Zumischung von rezykliertem Abgas und Frischluft in der Verbrennungszone möglich macht, eine schnelle gesamte Verbrennungsrate beizubehalten, d.h. eine größere Verbrennungskapazität, ohne Gefahr des Überhitzens der Verbrennungszone.
Ein Problem, dass Müllverbrennungsanlagen gemeinsam ist, ist dass der Luftfluss im Inneren der Verbrennungskammer häufig ausreichend schnell ist, um große Mengen an teilchenförmiger Materie mitzureißen und mitzubefördern, wie Flugasche und Staub. Dies führt, wie bereits erwähnt, zu einem nicht akzeptierbaren hohen Anteil an Flugasche und Staub in dem Gasfluss in der gesamten Müllverbrennungsanlage und macht es notwendig, aufwendige Reinigungsanlagen an dem Ablass anzuordnen. Das Problem bei Flugasche wird deutlich reduziert/eliminiert, indem das Abgas filtriert wird und die nicht verbrannten Verbrennungsgase in der ersten Verbrennungszone, indem sie in einem Gegenfluss durch wenigstens einen Teil des nicht verbrannten festen Abfalls im Inneren der primären Verbrennungskammer geleitet werden. Dies entfernt einen großen Teil der Flugasche und anderer fester Teilchen, die von dem Gas mitgerissen werden, welches die erste Verbrennungskammer verlässt, und daher aus allen nachfolgenden Verbrennungskammern der Müllverbrennungsanlage, und reduziert/eliminiert daher einen Großteil der Notwendigkeit das Abgas zu reinigen. Dies bietet eine sehr wirksame und billige Lösung des Problems der Flugasche und anderer fester teilchenförmiger Materialien in dem Abgas von Müllverbrennungsanlagen.
Ein weiterer Vorteil ist, da das meiste der Flugasche in der primären Kammer zurückgehalten wird, die Anlage mit weniger strengen Forderungen bezüglich der Vorbehandlung des festen Abfalls betrieben werden kann. Müllverbrennungsanlagen des Standes der Technik hatten häufig das Problem der Flugasche durch Bemühungen überwunden weniger Flugasche zu erzeugen, z.B. durch Vorbehandlung und/oder Verbessern des Abfalls durch Sortierung, chemische Behandlung, Zugabe von Kohlenwasserstoffen, Pelletisieren etc. Für Müllverbrennungsanlagen gemäß der Erfindung müssen diese Maßnahmen nicht länger durchgeführt werden. Daher kann die Handhabung des festen Abfalls einfach und kostenwirksam durchgeführt werden. Eine bevorzugte Weise ist es, den Abfall in große Klumpen zu packen oder zusammenzuballen, welche von einer Kunststofffolie umwickelt werden, wie eine Polyethylen (PE) Folie. Dies führt zu einfach zu handhabenden und geruchslosen Verpackungen, welche einfach in die Verbrennungskammer eingeführt werden können.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen.
Wie aus 1 und 2 deutlich wird, umfasst die bevorzugte Ausführungsform einer Müllverbrennungsanlage gemäß der Erfindung eine primäre Verbrennungskammer 1, eine sekundäre Verbrennungskammer 30 mit einem Zyklon (nicht dargestellt), einen Boiler 40, einen Filter 40, ein Rohrsystem zum Rezyklieren und Beförderung von Abgas, Rohrsystem zum Zuführen von Frischluft und Mittel zur Beförderung und Einführen der Ballen kompaktierten festen Abfalls 80.
Primäre Verbrennungskammer
Der Hauptkörper der primären Verbrennungskammer 1 (siehe 1 bis 3) ist als ein vertikaler Schacht mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Der Schacht weist in der nach unten gerichteten Richtung etwas zunehmende Abmessungen auf, um ein Blockieren des Brennstoffes zu vermeiden. Der obere Teil des Schachts bildet eine luftdichte und feuerfeste Schleuse 2 zum Einführen des Brennstoffes in Form von Ballen 80 aus festem kommunalem Abfall, und wird gebildet indem ein Bereich 5 des oberen Teils des Schachts durch Einführen einer enffernbaren Luke 7 abgetrennt wird. Der Bereich 5 formt daher eine obere Schleusenkammer, welche durch Seitenwände, die obere Klappe 6 und die untere Klappe 7 begrenzt wird. Die Schleusenkammer 5 ist mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4 für rezykliertes Abgas ausgerüstet. Zusätzlich gibt es eine Seitenklappe 8, welche als ein Sicherheitsauslass in dem Fall einer unbeabsichtigten heftigen ungesteuerten Gaserzeugung oder Explosion in der Verbrennungskammer dient. Das rezyklierte Abgas, welches in den Einlass 3 eintritt, stammt aus dem Abgasrohr 50 und wird durch das Rohr 51 (siehe 2) befördert. Das Rohr 51 ist mit einem Ventil 52 ausgestattet. Der Auslass 4 ist mit einem Verzweigungsrohr 54 verbunden, welches das Gas zu einer Abzweigung 66 richtet, in welcher es mit rezykliertem Abgas und Frischluft vermischt wird, um in die primäre Verbrennungskammer eingeführt zu werden. Die Funktion der Brennstoffschleuse 5 kann wie folgt beschrieben werden: Zunächst werden die Bodenklappe 7 und die Ventile 52 und 53 geschlossen. Anschließend wird die obere Klappe 6 geöffnet und ein Ballen 80 aus festem Abfall eingewickelt in PS-Folie durch die obere Klappenöffnung abgesenkt. Der Ballen weist einen etwas geringeren Querschnittsbereich als der Schacht auf (sowohl in der Schleusenkammer 5 als auch in der Verbrennungskammer 1). Nachdem der Ballen 80 in die Schleusenkammer 5 eingeführt wurde, wird die obere Klappe 6 geschlossen und Ventile 52 und 53 werden geöffnet (Bodenklappe 7 ist noch geschlossen). Anschließend fließt das rezyklierte Abgas in den leeren Raum in der Schleusenkammer und entlüftet die Frischluft, die während des Einführens des Brennstoffballens 80 in die Kammer eingetreten ist. Schließlich wird die Bodenklappe 7 geöffnet, so dass der Brennstoffballen nach unten in die Verbrennungskammer 1 gleitet kann und das Auslassventil 53 wird geschlossen, so dass das rezyklierte Abgas, welches durch den Einlass 52 eingetreten ist, nach unten in die Verbrennungskammer gerichtet wird. Die Bodenklappe 7 wird kontinuierlich versuchen, die Öffnung zu schließen, ist jedoch mit Drucksensoren (nicht dargestellt) ausgestattet, die unmittelbar die Anwesenheit eines Abfallballens in der Öffnung bemerken und die Bodenklappe 7 in die geöffnete Position zurückziehen. Sobald der Brennstoffballen nach unten unter die Bodenklappe gerutscht ist, wird die Bodenklappe geschlossen und das Schleusenverfahren kann wiederholt werden. Auf diese Weise wird der Brennstoff ordentlich und vorsichtig in die Verbrennungskammer geschleust, mit sehr geringer Störung des Verbrennungsverfahrens, da die Verbrennungskammer 1 zu jedem Zeitpunkt mit einem kontinuierlichen Brennstoffhaufen gefüllt ist, bei praktisch 100% Kontrolle der Falschluft. Dieses reduziert die Wahrscheinlichkeit von unkontrollierten Gasexplosionen auf ein Minimum. Um eine mögliche Verstopfung des festen Abfalls in der primären Verbrennungskammer aufzubrechen, kann das Brennstoffschleusenverfahren verzögert werden, bis eine spezifische Menge des festen Brennstoffes im Inneren der primären Verbrennungskammer 1 verbrannt ist, so dass sich eine ausreichende Spalte bildet. Anschließend fällt der nächste Ballen des festen Abfalls auf die Brücke/Verstopfung und zerbricht diese. Dies ist eine sehr praktische Lösung, welche während des vollen Betriebs der Anlage durchgeführt werden kann, mit tolerierbaren Einfluss auf das Verbrennungsverfahren.
Der untere Teil der Verbrennungskammer 1 verjüngt sich indem die länglichen Seitenwände 9 aufeinander zugeneigt sind, wodurch der untere Teil der Verbrennungskammer eine kegelstumpfartige V-Form (siehe 3 und 4) erhält. Eine längliche, horizontale und rotierbare zylindrische Ascheschleuse 10 ist an dem Boden der Verbrennungskammer 1 in einem Abstand oberhalb der Schnittlinie angeordnet, welche von den Ebenen der geneigten Seitenwände 9 gebildet wird. Ein längliches dreieckiges Element 12 ist an der geneigten Seitenwand 9 an jeder Seite der zylindrischen Ascheschleuse 10 befestigt. Die dreieckigen Elemente 12 und die zylindrische Ascheschleuse 10 bildet so den Boden der Verbrennungskammer 1 und verhindert das Asche oder andere feste Materie aus der Verbrennungskammer fällt oder geschleust wird. Feste, nicht verbrennbare Rückstände (Bodenasche) werden sich daher in dem Bereich oberhalb der dreieckigen Elemente 12 und der Ascheschleuse 10 aufbauen. Die zylindrische Aschenschleuse 10 ist mit einer Anzahl an Nuten bzw. Furchen 11 (5) ausgestattet, welche über deren Umfang verteilt sind. Wenn der Ascheschleusenzylinder 10 in Rotation gebracht wird, können die Nuten 11 mit der Bodenasche angefüllt werden, wenn sie zur Verbrennungskammer zeigen und werden anschließend geleert, wenn sie nach unten gerichtet sind. Auf diese Weise wird die Bodenasche ausgeschleust und fällt nach unten in eine vibrierende Längswanne 13, welche in einem parallelen Abstand unterhalb des Ascheschleusenzylinders 10 angeordnet ist. Um eine absolute Kontrolle der Falschluft sicherzustel len, sind die Aschenschleuse 10 und die vibrierende Wanne 13 von einer Mantelkonstruktion 14 umhüllt, welche luftdicht an dem unteren Teil der Seitenwände der primären Verbrennungskammer 1 befestigt ist.
Die Ascheschleuse ist mit einer Befehlslogik (nicht dargestellt) ausgestattet, welche die Rotation automatisch reguliert. Ein Thermoelement 15 ist an den schrägen Seitenwänden in einem Abstand oberhalb der Ascheschleuse 10 befestigt (siehe 4). Das Thermoelement misst kontinuierlich die Temperatur der Bodenasche, welche sich auf dem Boden der Verbrennungskammer 1 aufbaut und führt die Temperaturen der Befehlslogik der Ascheschleuse 10 zu. Der Ascheschleusezylinder 10 wird von einem elektrischen Motor (nicht dargestellt) angetrieben, welcher mit Sensoren ausgestattet ist, um die Rotation des Zylinders 10 aufzuzeichnen. Wenn sich die Temperatur in der Asche auf 200°C abgekühlt, startet die Befehlslogik den Motor und setzt die Ascheschleuse 10 in Rotation in eine beliebige Richtung. Da die alte abgekühlte Bodenasche entfernt wird und durch Frischluft ersetzt wird, erhöht sich die Temperatur der Bodenasche solange die Ascheschleuse rotiert. Die Befehlslogik stoppt die Rotation, wenn die Aschetemperatur 300°C erreicht. In dem Fall das der Ascheschleusezylinder 10 unterbrochen wird, z.B. durch Klumpen fester Rückstände in der Bodenasche, welche zwischen dem Schleusenzylinder 10 und dem dreieckigen Element 12 klemmen, kehrt die Befehlslogik die Rotation des Ascheschleuse 10 um. Der Klumpen wird dann häufig der Rotation des Zylinders 10 folgen, bis er auf das andere dreieckige Element 12 an der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 10 trifft. Wenn der Klumpen auch auf dieser Seite eingeklemmt wird, kehrt die Befehlslogik die Rotationsrichtung noch mal um. Diese sich hin und her bewegende Rotation der Ascheschleuse 10 setzt sich solange wie notwendig fort. In den meisten Fällen sind die Klumpen in der Bodenasche, welche zu groß sind um ausgeschleust zu werden, die Rückstände großer metallischer Gegenstände in dem Abfall, welche aufgrund der hohen Temperaturen in der Verbrennungszone brüchig und zerbrechlich geworden. Daher wird die Hin-und-Her-Bewegung der Ascheschleuse 10 häufig die Klumpen in kleiner Stücke mahlen, welche aus der Verbrennungskammer ausgeschleust werden. Dies ist z.B. eine wirksame Weise mit den Stahlbandrückständen fertig zu werden, wenn Fahrzeugreifen verbrannt werden. In einigen Fällen sind die metallischen Rückstände so massiv, dass sie der Mahlbewegung des Ascheschleusenzylinders 10 widerstehen. Solche Gegenstände müssen in regelmäßigen Intervallen aus der Kammer herausgenommen werden, um ein Anfüllen der Verbrennungskammer mit nicht verbrennbaren Materialien zu vermeiden. Der Ascheschleusenzylinder 10 wird da her nachgiebig befestigt, so dass er entweder manuell oder automatisch durch die Befehlslogik abgesenkt werden kann, um diese festen Gegenstände auf eine wirksame und schnelle Weise zu entfernen, ohne den normalen Betrieb der Verbrennungskammer zu unterbrechen. Die Mittel zum Absenken (nicht dargestellt) des Ascheschleusezylinders 10 sind herkömmlich ausgebildet, und sind einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt und brauchen keine weitere Beschreibung. Es sollte festgehalten werden, dass wenn der Ascheschleusenzylinder 10 abgesenkt wird, die Kontrolle der Falschluft noch beibehalten wird, da alle Hilfsmittel zur Absenkung und Rotierung des Zylinders innerhalb der abdichtenden Mantelkonstruktion 14 angeordnet sind. Daher gibt es kein Eindringen von Falschluft solange die Mantelkonstruktion 14 geschlossen ist. Auf diese Weise wurde das Problem der Falschluft praktisch in der Energieumwandlungsanlage gemäß der Erfindung eliminiert, da sowohl der Brennstoffeinlass als auch der Ascheauslass gegen die umgebende Atmosphäre abgedichtet sind.
Die Frischluft und das rezyklierte Abgas, welches in die Verbrennungszone eingeführt wird, werden durch ein oder mehrere Einlässe 16 eingeführt, welche an den geneigten Längsseitenwänden 9 angeordnet sind (siehe 4 bis 6). In der bevorzugten Ausführungsform sind acht Reihen mit zwölf Einlässen 16 an jeder Seitenwand 9 eingesetzt, siehe 5. Das Abgas wird aus dem Abgasrohr 50 entnommen und über das Rohr 55 transportiert, welches in eine Abzweigung 56 zur Versorgung der zweiten Verbrennungskammer 30 unterteilt wird und eine Abzweigung 57 zur Versorgung der primären Verbrennungskammer 1 (siehe 2). Die Frischluft wird mittels eines Wärmetauschers 71 vorgewärmt, welcher die Wärme von dem Abgas, welches den Boiler 40 verlässt, austauscht, und durch ein Rohr 60 befördert, welches sich in eine Abzweigung 61 zur Versorgung der sekundären Verbrennungskammer 30 und eine Abzweigung 62 zur Versorgung der primären Verbrennungskammer 1 unterteilt. Die Abzweigungen 56 und 51 werden an der Verbindung 65 verbunden und die Abzweigungen 57 und 62 werden an der Verbindung 66 verbunden. Des Weiteren ist die Abzweigung 56 mit einem Ventil 58 ausgestattet, die Abzweigung mit einem Ventil 59, die Abzweigung 61 mit dem Ventil 63, und die Abzweigung 62 mit dem Ventil 64. Diese Anordnung ermöglicht es, die Menge und das Verhältnis der Frischluft und des Abgases, welche sowohl in die Verbrennungskammer 1 und 30 eingeführt werden, durch das Regulieren/Kontrollieren der Ventile 58, 59, 63 und 64 unabhängig voneinander zu regulieren. Nachdem die vorgewärmte Frischluft und das Abgas an den Verbindungen 65 und 66 vermischt wurden, werden sie über das Rohr 69 zu den Einlässen 31 der sekundären Verbrennungskam mer 30 und über das Rohr 70 zu den Einlässen 16 der primären Verbrennungskammer 1 geführt. Die Rohre 59 und 70 sind mit Ventilatoren 67 und 68 ausgestattet, um die Gasmischung vor dem Einführen in die Verbrennungskammern unter Druck zu setzen. Beide Ventilatoren 67, 68 sind mit Reguliermitteln ausgestattet (nicht dargestellt), um den Einfuhrdruck der Gasmischung zu regulieren/steuern und sie können unabhängig voneinander reguliert werden. Auf diese Weise kann das Verhältnis Frischluft/Abgas einfach auf jedes Verhältnis zwischen 0 bis 100 % Frischluft reguliert werden, und die Menge der Gasmischung, welche sowohl in die Verbrennungskammer 1 als auch 30 eingeführt wird, kann einfach auf jede Menge in dem Bereich von 0 bis einige 1000 nm³/h reguliert werden.
Nachfolgend wird zu der primären Verbrennungskammer 1 zurückgekehrt. Wie oben erwähnt, wird aus 5 deutlich, dass die geneigten Längsseitenwände 9 mit acht Reihen ausgestattet sind, die jeweils zwölf Einlässe 16 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten. Bezugnehmend auf 4 bis 6 umfasst jeder Einlass 16 einen ringförmigen Kanal 17 mit einem Durchmesser von 32 mm und ein koaxiales Stahlrohr 18 mit einem Innendurchmesser von 3 mm. Dies führt zu einem Querschnitt des ringförmigen Kanals 17, welcher ungefähr 100mal größer als der des Stahlrohres 18 ist. Daher fällt der Druck um einen Faktor 100. Der relativ große Querschnitt des ringförmigen Kanals 17 führt zu einem Einlassstrom mit geringem Druck mit geringerer Fließgeschwindigkeit, während das enge Stahlrohr 18 zu einem stark unter Druck gesetzten Gasstrom mit hohen Fließgeschwindigkeiten führt. Des weiteren sind alle ringförmigen Kanäle 17 in einer Reihe mit einem länglichen hohlen Bereich 20 verbunden und erstrecken sich in diesen (durch die geneigte Seitenwand 9), welcher horizontal an der Außenseite der geneigten Längsseitenwand 9 verläuft. Jeder ringförmige Kanal wird von einem kreisförmigen Loch in der feuerbeständigen Auskleidung 21 und dem Stahlrohr 18 ausgebildet, welches aus in den Mittelpunkt des Lochs herausragt. Daher läuft das Gas, welches in den hohlen Bereich 20 eingeführt wird, durch die ringförmigen Kanäle 17 in einer Reihe. Zusätzlich sind zwei und zwei Reihen (hohler Bereich 20) auf jeder Seitenwand 9 miteinander verbunden, so dass jede Doppelreihe eine Regulierungszone bildet. Des weiteren ist jede Regulierungszone mit Reguliermitteln ausgestattet (nicht dargestellt), um den Gasfluss und -druck in beiden hohlen Bereichen 20 in jeder Zone zu regulieren/steuern. Die Stahlrohre 18 jeder Reihe sind mit einem hohlen Bereich 19 verbunden und erstrecken sich in diesen, wobei der hohle Bereich an der Außenseite des hohlen Bereiches 20 angeordnet ist, auf die gleiche Weise wie bei den ringförmigen Kanälen 17 (das Stahlrohr erstreckt sich durch den hohlen Bereich 20). Die Stahlrohre 18 sind auch in vier Regulierungszonen organisiert, welche jeweils aus zwei benachbarten Reihen auf jeder Seitenwand 9 bestehen. Jede Regulierungszone für die Stahlrohre sind auch mit Mitteln ausgestattet (nicht dargestellt) um den Gasstrom und -druck im Inneren der zwei hohlen Bereiche 19 jeder Zone zu regulieren und zu steuern. Das Verhältnis des Gases, welches in die Verbrennungskammer 1 durch den ringförmigen Kanal 17 und das Stahlrohr 18 eintritt, kann auf jedes Verhältnis von 0 bis 100% durch das Stahlrohr 18 für jede Regulierzone unabhängig voneinander reguliert werden. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Gasfluss in die primäre Verbrennungskammer in vier unabhängigen Zonen frei reguliert wird (die Regulierung des Gasstromes ist symmetrisch oberhalb der vertikalen Mittelebene in Richtung A, welche in 3 gezeigt ist), bei jeder Flussrate und mit jedem Verhältnis der Gasmischung von 100% Frischluft bis 100% Abgas. Wenn z.B. die Verbrennungsanlage gestartet wird, kann man eine kontrollierte und stabile Verbrennungszone sobald wie möglich einstellen. Dies kann erzielt werden, indem eine Gasmischung verwendet wird, welche hauptsächlich aus reiner Luft besteht und welche durch die Stahlrohre 18 geführt wird, um einen relativ heftigen Gasstrom in dem festen Abfall zu erzielen, um eine maximale Glühwirkung zu erzielen. Nach dem Auslösen des Verbrennungsverfahrens wird die notwendige Wärmeenergie von einem herkömmlichen Öl- oder Gasbrenner 22 zugeführt, welcher unter einem Abstand oberhalb des Thermoelementes 15 auf der lateralen Seitenwand 23 angeordnet ist (siehe 4). Der Brenner 22 nur mit der Einleitung beschäftigt und wird beim normalen Betrieb der Anlage abgeschaltet. In einer späteren Stufe, wenn die Verbrennungszone fast vollständig aufgebaut ist und die Temperaturen relativ hohe Maße erzielt haben, sollte die Glüh- bzw. Schmiedewirkung reduziert werden, um eine lokale Überhitzung zu vermeiden. Dies kann erzielt werden, indem das Gas durch die ringförmigen Kanäle eingeführt wird und dieses mit Abgas vermischt wird, um die Gasflussgeschwindigkeiten zu reduzieren und um den Sauerstoffgehalt in dem Gas zu verringern. Diese Merkmale kombiniert mit den Merkmalen des Einschleusens des Brennstoffes und Ausschleusens der Asche aus der Verbrennungskammer führen zu einer ausgezeichneten Kontrolle des Sauerstoffflusses in der gesamten Verbrennungszone und eliminieren praktisch das Problem der Falschluft. Zusätzlich ermöglicht das Merkmal der Zumischung des Abgases in die Frischluft die Möglichkeit, die Verbrennungsanlage mit hoher Verbrennungskapazität zu betreiben und relativ hohen Temperaturen der Feststoffzone während eine Überhitzung jedes Teils der Verbrennungszone vermieden wird. Daher ist es möglich die Verbrennungsanlage mit hoher Kapazität mit niedrigen Emissionsmaßen sowohl an CO als auch an NO_x zu betreiben, im Gegensatz zu Verbrennungsanlagen des Standes der Technik. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist das die Kapazität der Verbrennungsanlage schnell und einfach eingestellt werden kann, auf Änderung der Forderung nach Energie, indem die Gesamtmenge des zugeführten Abgases und der Frischluft reguliert wird, und durch Regulieren der relativen Mengen des Gases, welches in die Verbrennungskammer 1 durch jede Regulierzone eingeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich die optimalen Temperaturbedingungen in der Verbrennungszone beizubehalten, indem die Energieerzeugung eingestellt wird, durch Regulieren der „Größe" der Verbrennungszone.
Die primäre Verbrennungskammer ist mit wenigstens einer, normalerweise jedoch normalerweise wenigstens zwei Gasauslässen ausgestattet. Der erste Auslass 24 ist mit einem Abstand oberhalb des Gasbrenners 22 auf der vertikalen Mittellinie der lateralten Seitenwand 23 angeordnet, und der zweite Auslass 25 ist auf der gleichen lateralen Seitenwand 23 mit einem relativ großen Abstand oberhalb des ersten Auslasses 24 angeordnet (siehe 3 oder 4). Der erste Auslass 4 weist einen relativ großen Durchmesser auf, um die Verbrennungsgase aus der primären Verbrennungskammer 1 mit niedrigen Flussgeschwindigkeiten zu führen. Die niedrigen Flussgeschwindigkeiten sind ein wertvoller Beitrag zur Verringerung der in den Verbrennungsgasen mitgerissenen Flugasche. Zusätzlich wird die Flugasche auch aus dem Verbrennungsgas gefiltert, während dessen Durchführung durch den festen Abfall, welcher zwischen der Verbrennungszone und dem Auslass 24 liegt. Diese Wirkungen sind ausreichend um den Gehalt an Flugasche in den Verbrennungsgasen auf geeignete Maße zu reduzieren, welche die primäre Verbrennungskammer verlassen, wenn die Anlage mit festem Abfall mit niedrigen Wärmewerten bestückt wird, obwohl der Auslass 24 an einer relativ niedrigen Position der Verbrennungskammer angeordnet ist, wodurch die Verbrennungsgase durch relativ geringe Mengen an festem Abfall gefiltert werden. Der obere Gasauslass 25 ist geschlossen, wenn der untere Auslass 24 während der Verbrennung des Abfalls mit niedrigen Wärmewerten eingesetzt wird. Der Auslass 24 ist mit dem Rohr 26 verbunden, welches die Verbrennungsgase zu dem Einlass 31 der sekundären Verbrennungskammer 20 führt. In diesem Fall sollte die Temperatur der Verbrennungsgase, welche die primäre Verbrennungszone verlassen, in dem Bereich von 700 bis 800°C gehalten werden. Diese Temperatur wird an dem Auslass 24 gemessen und der Befehlslogik zugeführt (nicht dargestellt), welche die Regulierung des Gasflusses in der primären Verbrennungskammer durchführt.
In dem Fall das Abfall mit hohen Wärmewerten verbrannt wird, findet eine viel größere Gaserzeugung in der primären Verbrennungskammer statt, was zu größeren Flussgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase führt. Dies erhöht die Notwendigkeit der Filterkapazität der mitgerissenen Flugasche in den Verbrennungsgasen. In diesem Fall wird der Auslass 24 geschlossen, indem eine Klappe (nicht dargestellt) eingeführt wird und der obere Auslass 25 wird geöffnet, so dass die Verbrennungsgase nach oben durch einen Hauptteil der primären Verbrennungskammer 1 geleitet werden, wodurch die Verbrennungsgase mit einem viel größeren Anteil des festen Abfalls in der Kammer filtriert werden. Der Auslass 25 ist mit dem Rohr 27 verbunden, welcher die Verbrennungsgase zu dem Rohr 26 richtet. Aufgrund der verlängerten Filtration in einem größeren Anteil des festen Abfalls, werden die Verbrennungsgase zu einem größeren Maß dem Abkühlen durch den festen Abfall unterworfen. Daher kann es notwendig sein, die Verbrennungsgase, die in dem Rohr 27 fließen, zu zünden, bevor sie in die sekundäre Verbrennungskammer 30 eintreten. Dies kann einfach durchgeführt werden, indem die Klappe, welche den Auslass 24 abdichtet, mit einem kleinen Loch ausgestattet wird. Dann dringt eine Flammenzunge von der primären Verbrennungskammer 1 in das Rohr 26 ein, zündet die Verbrennungsgase, während sie sich auf ihrem Weg zum Einlass 31 der zweiten Verbrennungskammer 30 befinden.
Wie erwähnt, werden die heißen Verbrennungsgase aus der Verbrennungszone auf ihrem Weg aus der primären Verbrennungskammer durch nicht verbrannten festen Abfall in der primären Verbrennungskammer 1 geleitet. Anschließend geben die Verbrennungsgase dem festen Abfall Wärme ab und wärmen diesen vor. Das Maß der Vorwärme variiert von sehr hoch in dem Abfall, welcher in der Nähe der Verbrennungszone liegt, bis zu viel geringer, für den Abfall, der weiter oben in der Verbrennungskammer liegt. Daher ist das Verbrennungsverfahren in der primären Verbrennungskammer eine Mischung aus Verbrennung, Pyrolyse und Vergasung.
Die Innenwände der primären Verbrennungskammer 1, mit Ausnahme des Ascheschleusenzylinders 10, sind mit ungefähr 10 cm eines wärme- und schockbeständigen Materials bedeckt. Es ist bevorzugt ein Material einzusetzen, welches unter dem Namen BorgCast 85 verwenden, welches eine Zusammensetzung von 82–84% Al₂O₃, 10–12% SiO₂ und 1–2% Fe₂O₃ aufweist.
Auch wenn die Erfindung als ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurden, enthaltend einen unteren Auslass 24, welcher in der gleichen Höhe wie die oberen Einlässe 16 angeordnet sind, kann die Erfindung natürlich auch durch Verbrennungsanlagen realisiert werden, bei welchen die Auslässe mit anderen Durchmessern an anderen Höhen, und mit mehr als einem Auslass ausgebildet ist. Es wird vorhergesehen, dass in dem Fall von Brennstoffen mit sehr hohen Wärmewerten, wie z.B. Fahrzeugreifen, der Gasfluss im Inneren der Anlage so hoch wird, dass die sekundäre Verbrennungskammer 30 keine notwendige Kapazität besitzt, um die Verbrennung der Gase zu vervollständigen, welche die primäre Verbrennungskammer verlassen. In diesem Fall muss die Anlage mit zwei sekundären Verbrennungskammern betrieben werden, welche horizontal Seite an Seite befestigt sind, und die primäre Verbrennungskammer weist zwei Auslässe 24 auf, welche auch Seite an Seite angeordnet sind, dass diese Auslässe 24 mit Klappen geschlossen sind, die jeweils ein kleines Loch aufweisen und dass das Verbrennungsgas, welches durch den Auslass 25 herausgeführt wird, welcher sich in eine Zuführleitung 26 für jede sekundäre Verbrennungskammer 30 verzweigt.
Die sekundäre Verbrennungskammer
In dem Fall der Verbrennung von Brennstoffen mit niedrigen Wärmewerten ist es bevorzugt, eine sekundäre Verbrennungskammer 30 einzusetzen, wie in den 7 und 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die sekundäre Kammer 30 in einem Stück mit dem Rohr 26 ausgebildet, welches die Verbrennungsgase aus dem Auslass 24 der primären Verbrennungskammer 1 führt. Das Innere des Rohres 26 ist mit einem wärmebeständigen Material 28 ausgekleidet. Die Auskleidung weist eine Dicke von ungefähr 10 cm auf und eine Zusammensetzung aus 35–39% Al₂O₃ _, 35–39% SiO₂ und 6–8% Fe₂O₃. Der Einlass der Verbrennungsgase in die sekundäre Verbrennungskammer wird durch den Flansch 33 in 7 markiert, während die andere Seite des Rohrs 26 mit einem Flansch 29 ausgestattet ist, der die gleichen Abmessungen wie der Flansch 29a an dem Auslass 24 der primären Verbrennungskammer aufweist (siehe 3). Daher werden das Rohr 26 und die sekundäre Verbrennungskammer an die primäre Verbrennungskammer 1 durch Aufschrauben des Flansches 29 auf den Flansch 29a befestigt.
Die sekundäre Verbrennungskammer ist auch mit Einlässen 31 für die unter Druck gesetzte Gasmischung aus Frischluft und rezykliertem Abgas ausgestattet. Die bevorzugte Ausführungsform, welche für Brennstoffe mit niedrigen Wärmewerten geeignet ist, enthält vier Einlässe 31 (siehe 7). Jede diese sind mit Mitteln (nicht dargestellt) ausgestattet, um den Gasfluss, den Druck und das Frischluft/Abgasverhältnis zu regulie ren, auf die gleiche Weise wie jede Regulierungszone der Gaseinlässe 16 der primären Verbrennungskammer 1. Die sekundäre Verbrennungskammer 30 besteht aus einem zylindrischen Verbrennungsgehäuse 32, welches verjüngt ist oder sich zu dem Einlass 33 der Verbrennungsgase verengt. Daher dehnt sich die Verbrennungskammer aus um die Verbrennungsgase zu verlangsamen und hierdurch ein längeres Vermischen und längere Verbrennungszeiten in der Kammer zu erzielen. Im Inneren des Verbrennungsgehäuses 32 ist ein zweiter perforierter zylindrischer Körper 34 angeordnet (siehe 8), welcher in das Verbrennungsgehäuse 32 passt, jedoch mit einem etwas kleineren Durchmesser als der Innendurchmessers des Verbrennungsgehäuses 32. Der zylindrische Körper ist mit sich nach außen erstreckenden Flanschen 35 ausgestattet, welche in das Verbrennungsgehäuse 32 passen, mit exakt dem gleichem Außendurchmesser wie der Innendurchmesser des Gehäuses 32. Daher bilden die Flansche 35 Trennwände, welche den ringförmigen Raum, begrenzt durch das Verbrennungsgehäuse 32 und den perforierten zylindrischen Körper 34 in ringförmige Kanäle unterteilen. In diesem Fall gibt es drei Trennflansche 35, welche den ringförmigen Raum in vier Kammern unterteilen, eine für jeden Gaseinlass 31. Daher wird die unter Druck gesetzte Mischung aus Frischluft und Abgas, welche hier durch den Einlass 31 geschickt wird, in die ringförmige Kammer, welche durch die Trennflansche 35, das Verbrennungsgehäuse 32 und den perforierten zylindrischen Körper 34 begrenzt ist, eintreten und von dort durch die Löcher 36 in die Rohre 37 fließen, welche das Gas durch die Auskleidung 38 führen, welche das Innere des zylindrischen Körpers 34 bedeckt (die Auskleidung ist nicht in der Zeichnung dargestellt), in welcher sie mit heißen Verbrennungsgasen vermischt werden. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige und fein verteilte Mischung der Verbrennungsgase und der sauerstoffhaltigen Gasmischung in vier getrennt regulierten Zonen erzielt. Dies führt zu einer ausgezeichneten Kontrolle der Verbrennung und der Temperaturbedingungen im Inneren der sekundären Verbrennungskammer. Die Temperatur im Inneren der Kammer sollte auf ungefähr 1050°C gehalten werden. Es ist wichtig höhere Temperaturen zu vermeiden, um die Bildung von NO_x zu verhindern.
Ein Gaszyklon ist an dem Flansch 38 befestigt, an dem Auslass der sekundären Verbrennungskammer, um eine turbulente Mischung der Verbrennungsgase und der sauerstoffhaltigen Gase bereitzustellen, um das Verbrennungsverfahren zu erleichtern und zu vervollständigen. Der Zyklon unterstützt auch die Verringerung des Gehalts an Flugasche und anderer mitgerissener festen Teilchen in dem Gasfluss. Der Zyklon weist eine herkömmliche Art auf, welche Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt ist und daher keine weitere Beschreibung erfordert.
In dem Fall der Verbrennung von Brennstoffen mit hohen Wärmewerten, ist es bevorzugt, eine zweite Ausführungsform der sekundären Verbrennungskammer einzusetzen, wie in 9 dargestellt ist. In diesem Fall wird das Verbrennungsgas aus der primären Verbrennungskammer über den Auslass 25 herausgeführt und über das Rohr 27 nach unten zu dem Rohr 26 an der Außenseite des geschlossenen Auslasses 24 befördert. Der Auslass 24 ist durch eine Klappe 39 verschlossen, welche mit einem kleinen Loch in dem unteren Bereich ausgestattet ist, aus welchem sich ein Flammenzunge 39a in das Rohr 26 erstreckt. Die sekundäre Verbrennungskammer 30 ist an dem Rohr 26 befestigt und besteht in diesem Fall aus einem zylindrischen Verbrennungsgehäuse 32, welches sich zu dem Rohr 26 verjüngt. In diesem Fall gibt es keinen inneren zylindrischen Körper, anstelle dessen bestehen die Einlässe 31 aus perforierten Zylindern 31, welche über das Innere des Verbrennungsgehäuses 32 laufen. Aus 8 wird deutlich, dass in der bevorzugten Ausführungsform fünf Einlässe 31 vorhanden sind, der erste ist in dem Rohr 26 angeordnet und versorgt die Verbrennungsgase, welche aus dem Rohr 27 austreten mit sauerstoffhaltiger Gasmischung, zugeführt aus dem Rohr 39, bevor die Gasmischung durch die Flammenzunge 39a gezündet wird. Das Gas wird anschließend durch die vier Einlasszylinder 31 geleitet, welche zueinander ausgerichtet sind und erhält eine zusätzliche Zufuhr der sauerstoffhaltigen Gasmischung. Wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform stellt diese Ausführungsform Mittel (nicht dargestellt) bereit, zur separaten Regulierung der Zusammensetzung der Gasmischung und des Drucks für jeden Einlass 31. Auch in diesem Fall ist ein Gaszyklon an dem Auslass der Verbrennungskammer befestigt, in diesem Fall sind die Gasstromgeschwindigkeiten jedoch ausreichend hoch, um auch zu einer turbulenten Vermischung des Verbrennungsgases und der zugeführten Gasmischung in der sekundären Verbrennungskammer zu führen. Die Temperaturen in der Verbrennungszone sollten auch in dieser Ausführungsform auf ungefähr 1050°C gehalten werden.
Die Regulierung der sekundären Verbrennungszone wird mittels der Befehlslogik (nicht dargestellt) durchgeführt, welche alle drei Einlasszonen 31 reguliert. Die Befehlslogik wird kontinuierlich mit der Temperatur, dem Sauerstoffgehalt und der Gesamtmenge des Gases zugeführt, welche den Gaszyklon verlässt, und setzt die Information ein um die Temperatur des Abgases auf 1050°C und einem Sauerstoffgehalt von 6% zu regulieren.
Hilfsgeräte
Die Verbrennungsgase werden während des Aufenthalts im Gaszyklon in heiße Abgase umgewandelt. Aus dem Gaszyklon werden die Abgase zu einem Boiler 40 geschickt, um ihre Wärmeenergie auf einen anderen Wärmeträger (siehe 2) zu übertragen. Anschließend werden die Abgase zu einem Gasfilter 43 befördert, zu einer zusätzlichen Verringerung der Flugasche und anderer Schadstoffe in dem Abgas, bevor es als Abgas abgegeben wird. Beide der Boiler 40 und der Gasfilter sind mit Verzweigungsrohren für das Abgas ausgestattet, um die Möglichkeit bereitzustellen, den Boiler und/oder Filter während des Betriebes der Verbrennungskammer abzuschalten. Der Gasfluss durch die Anlage wird von Ventilatoren gelenkt, um die Einlässe zu den Verbrennungskammern unter Druck zusetzen und durch den Ventilator 47, welcher an dem Abgasrohr 50 angeordnet ist. Der letztere Ventilator 47 stellt einen guten Zug durch die Anlage sicher, indem ein leichtes Saugen durch Verringern des Gasdrucks bereitgestellt wird. Alle Bestandteile dieser Hilfsgeräte sind üblich und Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt, so dass sie nicht weiter beschrieben werden müssen.
Beispiel 1
Die bevorzugte Ausführungsform wird nun im Folgenden beschrieben, indem ein Beispiel der Verbrennung herkömmlichen kommunalen Abfalls beschrieben wird, welcher in Norwegen als Klasse C klassifiziert wird. Der Abfall wird als ein Brennstoff mit niedrigen Wärmewerten betrachtet. Daher ist es die erste bevorzugte Ausführungsform der sekundären Verbrennungskammer, welche eingesetzt wird, und welche an dem Gasauslass 24 der primären Verbrennungskammer befestigt wird. Der obere Gasauslass 25 ist geschlossen.
Der kommunale Abfall wird zu großen Ballen mit ungefähr 1 m³ Volumen kompaktiert und anschließend in PS-Folie eingewickelt, welche in die Oberseite der primären Verbrennungskammer durch die Schleuse 5 eingeschleust werden, mit solch einer Frequenz, dass die primäre Verbrennungskammer zu jedem Zeitpunkt mit festem Abfall gefüllt ist. Dies ist eine kostenwirksame und sehr einfache Vorbehandlung des Abfalls im Vergleich mit den Vorbehandlungen, welche von herkömmlichen Verbrennungsanlagen gefordert werden. Wenn das Verbrennungsverfahren mit einer stabilen Verbrennungszone eingerichtet wurde, wird die Gasmischung, welche in die primäre Verbrennungskammer eingeführt wird, durch die ringförmigen Kanäle 17 der Einlässe 16 eingeführt, und der Sauerstoffgehalt in der Gasmischung wird auf ungefähr 10% gehalten. Diese Konzentration führt zu einem Sauerstoffmangel in der Verbrennungszone. Die Temperatur der Verbrennungsgase, welche die primäre Verbrennungskammer verlassen, wird auf dem Bereich von 700 bis 800°C gehalten, und der Gasdruck im Inneren der primären Verbrennungskammer wird auf ungefähr 80 Pa unter der umgebenden Atmosphärendruck gehalten. Der Sauerstoffgehalt in der Gasmischung, welcher zu der sekundären Verbrennungskammer 30 durch die Einlässe 31 geführt wird, wird so reguliert, dass der gesamte Gasfluss ungefähr 2600 Nm³/MWh beträgt, und weist eine Temperatur von ungefähr 1050°C und einen Sauerstoffgehalt von ungefähr 6% auf. Der Druck innerhalb der sekundären Verbrennungskammer wird auf ungefähr 30 Pa unter dem Druck in der primären Verbrennungskammer gehalten. Um sicherzustellen, dass die Dioxin- und Furanemissionen auf extrem niedrigen Werten gehalten werden, gibt es eine Möglichkeit, ein Adsorptionsmittel zu dem Abgas zuzugeben, unmittelbar nachdem dasselbe den Boiler 40 verlässt und in den Filter 43 eintritt. Diese Merkmale sind nicht in den Figuren dargestellt oder in der vorangehenden Diskussion erläutert, da das Verfahren und die Mittel zur Durchführung dieser Merkmale herkömmlich sind und Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Ein bevorzugtes Adsorptionsmittel ist eine Mischung aus 80% Kalk und 20% aktiviertem Kohlenstoff und wird in einer Menge von ungefähr 3,5 kg je Tonne Brennstoff zugeführt.
Mit den obigen Parametern wurde die Verbrennungsanlage von der norwegischen Klassifizierungs- und Verifizierungsfirma, Det Norske Veritas, überprüft. Die Energieproduktion betrug ungefähr 2,2 MW. Der Gehalt der Flugasche und anderer Verunreinigungen in dem Fluggas, welche die Anlage verließen, wurde gemessen, und sind in Tabelle 1 angeführt, zusammen mit den offiziellen Emissionsgrenzen für jeden Bestandteil. Die offiziellen Emissionsgrenzen sind sowohl für die z. Zt. für existierenden Verbrennungsanlagen bestehenden Grenzen angegeben, wie auch für die zukünftigen Grenzen, wie in einem EU-Vorschlag „Draft Proposal for a Council Directive an the Incineration of Waste" vom 01. Juni 1999 angegeben.

Aus Tabelle 1 wird deutlich, dass die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Emissionswerte erzielt, welche deutlich unter den meisten offiziellen Grenzen liegen, die für die vorhandenen Verbrennungsanlagen gelten, um einen Faktor von wenigstens 10 unter der Grenze. Auch die meisten der zukünftigen EU-Grenzen, welche als sehr strikt betrachtet werden, werden kein Problem darstellen, mit der möglichen Ausnahme von NO_x, bei welchem der Wert gerade unter der Grenze liegt. Alle anderen Parameter liegen deutlich unter den zukünftigen Grenzen. Tabelle 1. Gemessene Emissionen bei der Verbrennung von Gemeindeabfall der norwegischen Güte C. Die Emission wird mit jetzigen und zukünftigen offiziellen Emissionsgrenzen in der EU verglichen. Alle Einheiten sind in mg/Nm³ v/11% O₂ angegeben, mit der Ausnahme der Dioxone und Furane, welche in ng/Nm³ v/11% O₂ angegeben sind.

Verbindung	Ergebnis	Offizielle Emissionsgrenzen
Verbindung	Ergebnis	Zur Zeit	Zukünftige der EU
Staub	3	30	10
Hg	0,001	0,1	0,05
Cd, Tl	0,004		0,05
Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V	0,03		0,5
Cd	0,001	0,1
Pb, Cr, Cu, Mn	0,03	5
Ni, As	0,002	1
HCl	5	50	10
HF	<0,1	2	1
SO₂	1	300	50
NH₃	2		-
NO_x in Form von NO₂	170	-	200
CO	1	-	50
TOC	1	20	10
Dioxine, Furane	0,0001	2	0,1

Die Anlage wurde in letzter Zeit so modifiziert, dass auch die NO_x-Konzentration in dem Abgas, welches den Gaszyklon verlässt, zusammen mit der Sauerstoffkonzentration, der Temperatur und der Fließgeschwindigkeit gemessen wird und der Befehlslogik geführt wird, welche die Einlässe 31 der sekundären Verbrennungskammer 30 reguliert. Die Befehlslogik kann die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Bereichs von 4–8% variieren. Alle anderen Parameter werden nicht verändert. Mit dieser Modifikation haben Testversuche gezeigt, dass die NO_x-Emission im Allgemeinen ungefähr 100mg/Nm³ v/11% 02 betragen, jedoch Maße von bis zu 50 Nm³ v/11% O₂ erzielen. Die anderen Schadstoffe, die in Tabelle 1 dargestellt sind, wurden von dieser Veränderung nicht beeinflusst.
Es sollte auch festgehalten werden, dass wenn die Abgase ohne Behandlung durch das Adsorptionsmittel emittiert werden, die Emissionsmaße von Dioxinen und Furanen in der Größenordnung von 0,15–0,16 ng/Nm³ v/11% O₂ liegen, welche deutlich unter den jetzigen Emissionsgrenzen liegt. Daher kann die vorliegende Erfindung z. Zt. ohne dieses Merkmal eingesetzt werden.
Beispiel 2
Damit die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wie oben angegeben, zur Handhabung von toxischen und anderen speziellen Formen von Abfall geeignet ist, bei welcher die Asche einer separaten Behandlung unterworfen werden muss, im Gegensatz zu der herkömmlichen Asche aus kommunalem Abfall, wird vorgeschlagen, dass eine Pyrolysekammer in dem Abgasstrom, welcher aus der zweiten Verbrennungskammer 30 austritt, angeordnet wird. Die Abgase weisen eine Temperatur von 1000 bis 1200°C auf, was ausreichend hoch ist, um die meisten organischen und viele anorganische Verbindungen zu zersetzen. Die Pyrolysekammer und der Aufbau des Abgasrohrs 41, enthalten die Pyrolysekammer, ist herkömmlich und Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt, und muss daher nicht weiter beschrieben werden.
Eine getrennte Pyrolysekammer ermöglicht es, speziellen Abfall aus dem festen Abfallstrom auszusortieren und diesen in der Pyrolysekammer zu zersetzen, so dass die Asche des speziellen Abfalls von der Asche des festen Teils des Abfalls getrennt werden kann, und vermeidet dass das feste Volumen der Asche als spezieller Abfall behandelt werden muss. Dies ist vorteilhaft für Fälle, bei denen der spezielle Abfall toxisch ist, für die Einäscherung von Tieren oder anderen Anwendungen, bei welchen die Asche zurückverfolgbar sein muss etc.
Die Dämpfe und Gase aus der Pyrolysekammer können schließlich der primären Verbrennungskammer zugeführt werden und so in den Hauptfluss der Verbrennungsgase eintreten.

Claims

Verfahren für die Umwandlung des Energiegehalts von festem Abfall in andere Energieträger durch Verbrennung, wobei der Verbrennungsofen eine primäre und mindestens eine zusätzliche Verbrennungskammer umfasst, wobei in der primären Verbrennungskammer der feste Abfall verbrannt wird, während in der mindestens einen zusätzlichen Verbrennungskammer der Verbrennungsprozess abgeschlossen wird, durch Verbrennen der Verbrennungsgase, die die erste Verbrennungskammer verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sauerstofffluss in der primären und der mindestens einen zusätzlichen Verbrennungskammer streng kontrolliert wird durch getrenntes Regulieren des Flusses von frischer Luft in jede Verbrennungskammer in mindestens einer getrennt regulierten Zone und durch das Sichern, dass die gesamten Verbrennungskammern gasdicht gegenüber der umgebenden Atmosphäre ausgestaltet sind, um Penetration von Falschluft in die Kammern zu eliminieren, – die Temperaturen in der primären und der mindestens einen zusätzlichen Verbrennungskammer streng kontrolliert sind, zusätzlich zur Regulierung des Sauerstoffflusses, durch Einmischen einer geregelten Menge eines recylierten Abgases, zusammen mit der Frischluft, die in jede der Kammern eingeleitet wird, in jeder der mindestens einen getrennt regulierten Zonen, – die Gase, die die Verbrennungszone in der primären Verbrennungskammer verlassen durch mindestens einen Teil der primären Verbrennungskammer geleitet werden, mit einem Gehalt an festem Abfall, bevor die Gase die primäre Verbrennungskammer verlassen und – die Abgase und die nicht verbrannten Verbrennungsgase aus der Verbrennungszone gefiltert werden, vor dem Eintreten der Gase in die mindestens eine zusätzliche Verbrennungskammer, durch das Führen dieser Gase in einer Gegenflussausrichtung durch mindestens einen Teil des nicht verbrannten festen Abfalls im Inneren der primären Verbrennungskammer.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine primäre Verbrennungskammer 1 und eine sekundäre Verbrennungskammer 30 verwendet werden, wobei weiterhin die Regulierung der Menge an Sauerstoff und der Grad der Vermischung mit recykliertem Abgas in mindestens zwei unabhängigen Einlässen 16 oder 31 stattfindet oder in mindestens zwei unabhängigen Gruppen von Einlässen 16 oder 31 der primären Verbrennungskammer 1 und der sekundären Verbrennungskammer 30.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der Menge an Sauerstoff und des Grades an Vermischung mit recykliertem Abgas in vier unabhängigen Gruppen an Einlässen 16 oder 31 der primären Verbrennungskammer 1 sowie der sekundären Verbrennungskammer 30 durchgeführt wird.
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Verbrennungskammer mit stätischem, festem Abfall betrieben wird, der kompaktiert und in Plastikfolie eingeschlagen ist, so dass geruchslose Ballen geformt werden.
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Verbrennungskammer mit unbehandeltem, stätischem, festem Abfall betrieben wird.
Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine stabile Verbrennungszone in der primären Verbrennungskammer 1 erreicht wird beim Verbrennen von Abfällen mit geringen Wärmewerten, – die Vermischung und die Menge an Frischluft und recykliertem Abgas, die in die primäre Verbrennungskammer 1 eingeleitet werden, reguliert werden um eine mittlere Konzentration von 10 Vol.-% Sauerstoff im vermischten Einlassgas zu erreichen, sowie eine Temperatur im Bereich von 700 bis 800 °C der Verbrennungsgase, die die primäre Verbrennungskammer verlassen und – die Vermischung und die Menge an Frischluft und recyliertem Abgas, eingeleitet in die sekundäre Verbrennungskammer 30, so reguliert wird, dass ein mittlerer Überschuss an Sauerstoff von 6 Vol.-%, eine Temperatur von 1.050 °C und ein Gesamtgasfluss von ungefähr 2.600 Nm³/MWh des Abgases, welches die sekundäre Verbrennungskammer verlässt, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an NO_x im Abgas, welches die zweite Verbrennungskammer 30 verlässt, überwacht wird, und dass die Vermischung und die Menge an Frischluft und recyliertem Abgas, eingeführt in die sekundäre Verbrennungskammer 30, zusätzlich reguliert wird durch das Erlauben, dass der mittlere Überschuss an Sauerstoff im Abgas, das die sekundäre Verbrennungskammer verlässt, im Bereich von 4 bis 8 Vol.-% variiert, während die Temperatur und der Gesamtgasfluss wie in Anspruch 5 gehalten werden, mit dem Ziel der Minimierung des Gehaltes an NO_x im Abgas.
Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Verbrennungskammer 30 mit mindestens einem Gaszyklon ausgestattet ist, um die Verbrennungsgase mit der eingeführten Gasmischung aus recyliertem Abgas und Frischluft turbulent zu vermischen, um so eine vollständige Verbrennung der Verbrennungsgase zu erreichen.
Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Abfall in der Form von Ballen 80 in einer luftdichten Art und Weise in die primäre Verbrennungskammer 1 durch eine Schleuse 5 eingeschleust wird, und dass die Bodenasche aus der primären Verbrennungskammer durch eine Schleuse 10 ausgeschleust wird, die eingekapselt und durch einen Mantel 14 versiegelt ist.
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfe und Gase der Pyrolysekammer anschließend in die primäre Verbrennungskammer eingeleitet werden, und so dem Hauptfluss der Verbrennungsgase zugeführt werden.
Vorrichtung zur Umwandlung des Energiegehalts von festem Abfall in andere Energieträger durch Verbrennung, wobei die Vorrichtung eine primäre Verbrennungskammer umfasst, verbunden mit mindestens einer zusätzlichen Verbrennungskammer, mindestens einen Zyklonen, einer Einheit zum Transfer der Wärmeenergie der Abgase auf einen anderen Wärmeträger, einen Gasfilter, ein Transportsystem zur Zuführung und Einmischung von Frischluft und recyliertem Abgas in die Verbrennungskammern, dadurch gekennzeichnet, dass – die primäre Verbrennungskammer 1 mit einem vertikalen Schacht ausgerüstet ist mit einer rechteckigen Querschnittsfläche, die verengt wird durch das Neigen des unteren Teils der Längsseitenwände 9 zueinander, um im unte ren Teil des Schachts eine kegelstumpfartige V-Form zu ergeben, wobei der obere Teil des Schachts eine luftdichte Schleuse 5 konstituiert, zum Einschleusen des Brennstoffes in der Form von Ballen 80 aus kompaktiertem, festem Abfall, wobei die kegelstumpfartige V-Form der geneigten Längsseitenwände 9 in einer Ascheschleuse 10 endet, zur Entfernung der Bodenasche, wobei die Aschenschleuse 10 gegenüber der umgebenden Atmosphäre in einer luftdichten Mantelkonstruktion 14 versiegelt ist, verbunden mit dem vertikalen Schacht, wobei die geneigten Längsseitenwände 9 mit mindestens einem Einlass oder verbundenen Gruppen an Einlässen 16 zur Einführung von vermischter Frischluft und recykliertem Abgas ausgerüstet sind und wobei mindestens eine Querseitenwand 23 des vertikalen Schachts ausgerüstet ist mit mindestem einen Auslass 24 oder 25 für die Verbrennungsgase, die in der primären Verbrennungskammer geformt werden, – der mindestens eine Einlass oder verbundene Einlassgruppe an Einlässen 16 mit Mitteln zur getrennten Regulierung des Gesamtgasflusses und des Grades an Vermischung von Frischluft und recyliertem Abgas durch jeden Einlass und jede verbundene Gruppe an Einlässen ausgestattet ist, – der mindestens eine Auslass 24 mit einer zusätzlichen Verbrennungskammer 30 verbunden ist, – die mindestens eine zusätzliche Verbrennungskammer 30 mit mindestens einem Einlass 31 ausgestattet ist, zum Einführen der vermischten Frischluft und recyliertem Abgas, und – jeder der mindestens einen Einlässe 31 mit einem Mittel ausgestattet ist, zur getrennten Regulierung des Gesamtgasflusses und des Grades der Vermischung von Frischluft und recyliertem Abgas.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Verbrennung durch festen Abfall mit geringen Wärmewerten betrieben wird, eine zusätzliche Verbrennungskammer 30 verwendet wird, die direkt mit einem Auslass 24 der primären Verbrennungskammer verbunden ist, wobei die sekundäre Verbrennungskammer eine zylindrische Verbrennungsumhüllung 32 und einen adaptierten perforierten zylindrischen Körper 34 umfasst, eingefügt in die Umhüllung 32, ausgerüstet mit mindestens einem vorstehenden Flansch 35, so dass der zylindrische Körper 34 und die Hülle 32 ringförmige Kanäle formen, verbunden mit den Einlässen 31.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Verbrennung mit festem Abfall mit hohen Wärmewerten betrieben wird, – eine zusätzliche Verbrennungskammer 30 verwendet wird, verbunden mit dem Auslass 24 durch ein Rohr 26, – der Auslass 24 mit einer Absperrvorrichtung 39 verschlossen ist, mit einem kleinen Loch, so dass die Flammenzunge in das Rohr 26 reicht, – die Verbrennungsgase aus der primären Kammer durch den Auslass 25 in den oberen Teil der primären Verbrennungskammer und in Rohr 26 geleitet werden, und – die sekundäre Verbrennungskammer 30 eine zylindrische Hülle 32 umfasst, ausgerüstet mit mindestens einem quer verlaufenden perforiertem Zylinder, der den Einlass 31 konstituiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine sekundäre Verbrennungskammer verwendet wird, die jeweils mit einem Auslass 24 durch ein Rohr 26 verbunden sind, wobei alle Rohre 26 mit dem Auslass 25 verbunden sind.
Vorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ascheschleuse 10 als horizontal ausgerichteter längs liegender Zylinder ausgestaltet ist, vorgesehen zwischen einem triangularen längs ausgerichteten Element 12 am unteren Ende jeder der geneigten Seitenwände 9, und wobei der Zylinder ausgerüstet ist mit mindestens einer Furche 11, so dass die Bodenasche ausgeschleust wird, wenn der Zylinder 10 rotiert.
Vorrichtung in Übereinstimmung mit Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aktive Auslass aus der primären Verbrennungskammer mit Mitteln ausgerüstet ist, zum Messen der Temperatur der die primäre Verbrennungskammer verlassende Verbrennungsgase, und wobei der Auslass aus jeder der mindestens einen zusätzlichen Verbrennungskammer ausgerüstet ist mit einem Mittel zum Messen des Gesamtgasflusses, der Temperatur, dem Sauerstoffgehalt und dem NO_x-Gehalt des Abgases, das die mindestens eine zusätzliche Verbrennungskammer verlässt.
Vorrichtung in Übereinstimmung mit Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass – die Mittel zum Messen der Temperatur der Verbrennungsgase, die die primäre Verbrennungskammer verlassen, verbunden sind mit den Mitteln zum Regulieren der Vermischung des Gasflusses aus eingemischter Frischluft und recyliertem Abgas, eingeführt durch den mindestens einen Einlass 16, und – das Mittel zum Messen der Temperatur des Gasflusses, dem Sauerstoffgehalt und dem NO_x-Gehalt des Abgases, das die sekundäre Verbrennungskammer verlässt, mit Mitteln verbunden ist, zur Regulierung der Vermischung und des Gasflusses der eingemischten Frischluft und der recylierten Abgase, eingeführt durch den mindestens einen Einlass 31.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pyrolysekammer zum Zersetzen von Spezialabfall in einem Rohr 41 vorgesehen ist, zum Leiten von Abgasen, die die zweite Verbrennungskammer 30 verlassen, in Richtung eines Boilers 40.