AT393378B - Verfahren zur vergasung von klaerschlamm - Google Patents

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Description

AT 393 378 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von Klärschlamm oder anderen kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen in einem Vergaser, in den zusätzlich ein fester Brennstoff und sauerstoffhaltiges Gas eingegeben werden, wobei im Bodenbeieich des Vergasers ein Schlackebad gebildet wird.
Die bisherigen Maßnahmen zur Beseitigung oder Nutzung von Klärschlamm bestanden darin, daß er nach 5 seiner Trocknung deponiert oder verbrannt oder in der Landwirtschaft als Dünger verwendet wurde. Die Deponie des Klärschlamms führt zu einem erheblichen Raumbedarf und erfordert zusätzlich hohe Kosten. Die Verbrennung ist insbesondere insoweit problematisch, als bei einer unvollkommenen Verbrennung Dioxine entstehen können und die unerwünschten Schwermetalle in der Asche teilweise mit Wasser auslaugbar sind. Der Einsatz des Klärschlamms als Dünger stößt wegen der in ihm enthaltenen Schwametalle auf erhebliche Bedenken und ist 10 auch weitgehend nicht mehr zulässig.
Eine weitere Nutzung von Klärschlamm ist in der DE-PS 29 23 726 beschrieben. Hierbei wird der getrocknete Klärschlamm als Reduktionsmittel zur Reduktion von Eisenoxyden verwendet. Der getrocknete Klärschlamm und trockenes Eisenoxyd werden gemischt und gegebenenfalls pelletisiert und dann längere Zeit erhitzt, wobei eine partielle Reduktion des Eisenoxyds zu Eisenschwamm stattfindet Dieses Verfahren ist jedoch IS für eine wirtschaftliche industrielle Anwendung ungeeignet Außerdem wird hier das Problem der Entsorgung da
Schwermetalle nicht gelöst
Aus der DE-OS 32 03 435 ist ein Verfahren zur Gaserzeugung und Metallgewinnung in einem Schmelzbadreaktor, insbesondae Eisenbadreaktor, bekannt in dem einerseits Gas dadurch, daß ein kohlenstoff-haltiger Brennstoff und Sauerstoff in ein schmelzfähiges Badmaterial, insbesondae ein Eisenbad, des Schmelzbad-reaktors 20 eingeleitet werden, erzeugt wird, und andererseits Metall dadurch, daß Metallträger in das Schmelzbad eingegeben werden, gewonnen wird. Das erzeugte Gas ist im wesentlichen aus CO und H2 bestehendes Kohlegas. Da in das schmelzflüssige Badmaterial eingeleitete Brennstoff hat einen geringen Anteil an dem zu gewinnenden Metall, das sich in der Schmelze löst und sich in dieser anreichert und nach Erreichen einer bestimmten Konzentration abgezogen wird. Der Brennstoff kann teilweise aus Produkten mit mäßigen Anteilen an brennbarer Substanz wie 25 Klärschlamm und Industriemüll bestehen, aus denen einerseits sich neben der Wärme auch Metalle gewinnen lassen und andererseits umweltproblematische Schwermetalle abgetrennt waden können, so daß die Umweltbelastung entsprechend verringert wird. Ziel dieses Verfahrens ist jedoch neben da Wärmeerzeugung primär die Metallgewinnung und nicht die Klärschlammbeseitigung. Da Klärschlammanteil am gesamten Brennstoff ist auch zwangsläufig sehr begrenzt, denn er kühlt durch endothome Reaktionen das Schmelzbad stark ab und 30 außerdem bewirken die in ihm enthaltenen flüchtigen Bestandteile eine erhebliche Badbewegung, die jedoch unerwünscht ist.
Es ist daher die Aufgabe da vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren zur Vergasung von Klärschlamm oder anderen kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen in einem Vagasa, in den zusätzlich ein fester Brennstoff und sauerstoffhaltiges Gas eingegeben werden, wobei im Bodenbereich des Vogasers ein Schlackebad gebildet wird, 35 in der Weise zu verbesson, daß bei voller Ausnutzung da im Klärschlamm bzw. den Abfallstoffen enthaltenen Verbrennungsenergie und eina Aussonderung da Schwermetalle für eine problemlose Entsagung da Anteil des Klärschlamms bzw. der Abfallstoffe am gesamten Brennstoff so erhöht werden kann, daß eine wirtschaftlich sinnvolle Klärschlamm- bzw. Abfallbeseitigung möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren da eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die 40 Vergasung in einer sich obahalb des Schlackebades befindenden, aus dem Klärschlamm oder den Abfallstoffen, dem festen Brennstoff, dem sauerstoffhaltigen Gas und Vagasungsgas bestehenden Wirbelschicht durchgeführt wird.
Der Klärschlamm wird hierbei bei hoher Temperatur und ausreichenda Verweilzeit vollständig umgesetzt, so daß die Gefahr der Entstehung von Dioxinen oder anderen umweltbelastenden Gasen nicht gegeben ist Die im 45 Schlamm befindlichen Schwermetalle werden in die Schlacke angebunden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßai Verfahrens besteht darin, daß da Klärschlamm oder die Abfallstoffe im mittleren bis obaen Bereich da Wirbelschicht zugeführt waden.
Klärschlamm oder Abfallstoffe werden vorteilhaft zusammen mit dem festen Brennstoff von oben in die Wirbelschicht gegeben, wobei als fester Brennstoff am besten Kohle oder Petrolkoks vowendet wird. 50 Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das sauerstoffhaltige Gas vor der Zuführung zur Wirbelschicht erwärmt wird.
Eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mindestens ein Teil da aus dem im Vagasa erzeugten Gas gewonnenen Wärme zur Trocknung des Klärschlamms να da Zuführung zur Wirbelschicht verwendet wird. 55 Das Verfahren läßt sich vorzugsweise auch mit der Erzeugung von Roheisen kombinieren, wobei im Vergaser zusätzlich Eisenschwamm geschmolzen und zu Roheisen reduziert wird. Das im Vergaser erzeugte Gas wird hierbei vorteilhaft zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm, der anschließend im Vergaser aufgeschmolzen wird, verwendet
Es hat sich gezeigt, daß Klärschlamm mit eina Restfeuchte von 10 % bis zu einem Anteil von 15 % dem 60 Brennstoff zugemischt waden kann, ohne daß da Reduktions- und Schmelzprozeß beeinträchtigt wird. Bei Verwendung niederflüchtiger Kohle als zusätzlicher Brennstoff kann nach theoretischen Ergebnissen der -2-

Claims (9)

  1. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 AT 393 378 B Klärschlammanteil bis auf 40 % erhöht werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Diese zeigt ein schematisches Bild einer Anlage zur Klärschlammvergasung. In einen Wirbelschicht-Vergaser (1) wird von oben über einen Einlaß (2) Kohle mit einer Körnung im Bereich zwischen 0 und 50 mm zusammen mit Zuschlagstoffen eingegeben. Anstelle von Kohle können beispielsweise auch Petrolkokse Verwendung finden. Über eine Leitung (3) wird Klärschlamm zu einer Zentrifuge (4) geführt, in der er teilweise entwässert wird. Der noch pumpfähige Klärschlamm gelangt dann üb» eine Leitung (5) zu einem Trockner (6). Diesem wird über eine Leitung (7) Dampf zugeführt, mit dessen Hilfe der Klärschlamm bis auf eine Restfeuchte von 10 % getrocknet wird. Der so auf bereitete Klärschlamm wird dann pneumatisch über eine Leitung (8) zum Wirbelschicht-Vergaser (1) befördert und in diesen in Höhe des mittleren bis oberen Bereichs einer Wirbelschicht (9) eingegeben. Ein Teilstrom des zur Vergasung in der Wirbelschicht benötigten sauerstoffhaltigen Gases wird über eine Leitung (10) in den unteren Bereich der Wirbelschicht (9) geführt, setzt sich zu CO2 bzw. CO um und steigt in dies» nach oben, wodurch die Wirbelschicht aufrechterhalten wird. Ein weiter» Teilstrom des sauerstoffhaltigen Gases gelangt über eine Leitung (11) in die Leitung (8) und wird mit dem getrockneten Klärschlamm in den Wirbelschicht-Vergaser (1) eingegeben. Die bei der Vergasung der Kohle und des Klärschlamms entstehende Wärme erzeugt eine so hohe Temperatur in der Wirbelschicht (9), daß keine Dioxine aufgrund unvollständig» Verbrennung des Klärschlamms entstehen können. Die Temperatur ist auch ausreichend hoch, um im Bodenbereich des Wirbelschicht-Vergasers ein Bad (12) aus flüssiger Schlacke, die bei der Vergasung der Kohle und des Klärschlamms gebildet wird, entstehen zu lassen. Die Schlacke, die auch die im Klärschlamm befindlichen Schwermetalle enthält, wird in geeigneten Zeitabständen über eine Leitung (13) abgestochen. Es ist auch möglich, den Klärschlamm zusammen mit der Kohle über den Einlaß (2) von oben in den Wirbelschicht-Vergaser (1) einzugeben. Weiterhin kann das sauerstoffhaltige Gas vor der Zuführung über die Leitungen (10 und 11) in den Wirbelschicht-Vergaser (1) erwärmt werden, wodurch der Anteil des Klärschlamms am Gesamtbrennstoff »höht werden kann. Soll im Wirbelschicht-V»gas» (1) zusätzlich Eisenschwamm eingeschmolzen werden, so wird dieser oberhalb d» Wirbelschicht (9), vorzugsweise im Kopfb»eich des V»gasers, eingegeben, in d» Wirbelschicht (9) aufgeschmolzen und reduziert und sammelt sich als flüssiges Eisenbad am Boden des V»gasers (1). Die flüssige Schlacke sammelt sich dann aufgrund ihres geringeren spezifischen Gewichts auf dem Eisenbad. In der Wirbelschicht (9) wird durch die Vergasung CO- und gegebenenfalls ^-haltiges Gas »zeugt, das üb» eine Leitung (14) aus dem Wirbelschicht-V»gaser (1) zu einem Zyklon (15) geleitet wird. In diesem wird das Gas beispielsweise von mitgerissenen Kohle- und Schwammteilchen grob entstaubt, wobei die ausgesonderten Feststoffteilchen über eine Leitung (16) wied» in den Wirbelschicht-V»gas» (1) zurückgeführt werden. Das grob entstaubte Gas gelangt dann zu einem Abhitzesystem (17), in dem die im Gas enthaltene thermische Energie zur Erzeugung von Hochdruckdampf verwendet wird, der üb» eine Leitung (18) zu einem Kraftwerk (19) geführt wird. Das auf diese Weise äbgekühlte Gas wird in ein Staubfilter (20) gegeben, in dem feinste Feststoffteilchen abgeschieden und auch gasförmige Schadstoffe, wie Schwefel od» Chlor, absorbiert werden. Das Gas gelangt schließlich üb» eine Leitung (21) zum Kraftwerk (19), in welchem es verbrannt wird. Aus der Verbrennungsenergie und der Energie des Hochdruckdampfes aus der Leitung (18) werden Niederdruckdampf, d» über die Leitung (7) zum Trockn» (6) geführt wird, sowie elektrische Energie, die von einer Leitung (22) abgenommen wird, »zeugt Wird die Anlage gleichzeitig zur Erzeugung von Roheisen verwendet, dann kann das im Wirbelschicht-Vergaser erzeugte Gas auch als Reduktionsgas für die Direktreduktion von Eisenerz in Eisenschwamm eingesetzt werden. Der so gebildete Eisenschwamm wird dann in den Wirbelschicht-Vergaser eingegeben und dort aufgeschmolzen und zu Roheisen reduziert 50 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Vergasung von Klärschlamm oder anderen kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen in einem Vergaser, in den zusätzlich ein fester Brennstoff und sauerstoffhaltiges Gas eingegeben w»den, wobei im Bodenbereich des Vergasers ein Schlackebad gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung in einer sich oberhalb 60 des Schlackebades (12) befindenden, aus dem Klärschlamm od» den Abfallstoffen, dem fest»! Brennstoff, dem sau»stoffhaltigen Gas und Vergasungsgas bestehenden Wirbelschicht (9) durchgefühit wird. -3- AT 393 378 B
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm oder die Abfallstoffe im mittleren bis oberen Bereich der Wirbelschicht (9) zugeführt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm oder die Abfallstoffe zusammen mit dem festen Brennstoff von oben in die Wirbelschicht (9) gegeben werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fester Brennstoff Kohle verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fester Brennstoff Petrolkoks verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas vor da Zuführung zur Wirbelschicht (9) erwärmt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der aus dem im Vergaser (1) erzeugten Gas gewonnenen Wärme zur Trocknung des Klärschlamms vor da Zuführung zur Wirbelschicht (9) verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Vergaser (1) zusätzlich Eisenschwamm geschmolzen und zu Roheisen reduziert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des im Vergaser (1) erzeugten Gases zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm verwendet wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-
AT136/87A 1986-01-30 1987-01-26 Verfahren zur vergasung von klaerschlamm AT393378B (de)

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