CH686310A5 - Einrichtung und Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall. - Google Patents
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Description
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CH 686 310 A5
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Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung mit einer Presse für den Abfall, mit einem beheizten Entgasungskanal, mit einem Hochtemperatur-Reaktor, aus dem eine Schmelze und Schwelgase austragbar sind, mit einer Schockkühleinrichtung und mit einer Reinigungseinrichtung für die Schwelgase. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Einrichtung.
Eine solche Einrichtung ist aus der EP-A 0 443 596 bekannt. Danach wird der Abfall ohne Vorbehandlung und Vorsortierung in einer Presse unter hohem Druck auf etwa ein Zehntel des ursprünglichen Volumens verdichtet. Der dichte Abfallballen gelangt dann in einen indirekt beheizten Entgasung- oder Schwelkanal. Hier wird er bei ca. 600°C unter Luftabschluss getrocknet und zu Pyro-lyse-Koks und Schwelgas verschwelt. Die Abfallballen werden unmittelbar anschliessend in einem Hochtemperatur-Reaktor oder -Vergaser unter Zufuhr reinen Sauerstoffs bei etwa 2000°C vergast. Bei dieser Temperatur schmelzen mineralische und metallische Bestandteile, und Kohlenwasserstoffe und andere organische Bestandteile zersetzen sich. Es entstehen Synthesegase aus dem Feststoff. Die Schmelze wird abgetrennt. Sie enthält einen glasigen mineralischen Rückstand und einen hauptsächlich aus Eisen bestehenden metallischen Anteil. Die entstandenen Gase werden von 1200°C schockartig in einer Schockkühleinrichtung (Quencher) auf eine Temperatur von etwa 90°C abgekühlt. Dadurch soll die Bildung von Dioxinen und Furanen verhindert werden. Anschliessend durchlaufen die abgekühlten Gase ein mehrstufiges Reinigungssystem aus Filtern und Wäschern, bis sie - da brennbar - in den Prozess zurückgeführt oder anderweitig, etwa zur Stromerzeugung, verwendet werden. Das hier angewandte Verfahren ist auch unter dem Namen «Thermoselect-Verfahren» aus der Presse bekannt geworden, beispielsweise aus der «Berliner Morgenpost» vom 6. Juni 1993. Es steht in einem gewissen Wettbewerb zum Schwelbrenn-Verfahren (EP-C 0 302 310).
Überlegungen haben nun gezeigt, dass die Gas-Reinigung im genannten Reinigungssystem äusserst aufwendig ist. Dies bezieht sich auf die Anschaffung, aber auch auf die laufenden Betriebskosten. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass diese Nachteile weitgehend beseitigt werden können, wenn die im Prozess entstehenen Gase, das sind die Schwelgase und die Synthesegase, nach Möglichkeit weitestgehend verbrannt werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass das Reinigungssystem einen vergleichsweise geringen Aufwand bei Herstellung und Betrieb erfordert. Auch soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass vor der Kühleinrichtung Mittel für die stöchiometrische Verbrennung der Schwelgase und/ oder der Synthesegase vorgesehen sind. Demge-mäss werden erfindungsgemäss die Schwelgase und/oder die Synthesegase vor der Abkühlung in der Kühleinrichtung stöchiometrisch verbrannt.
Bei der stöchiometrischen Verbrennung erfolgt eine Umsetzung der Schwelgase und Synthesegase in Rauchgase, die mit weitgehend konventionellen Verfahren gereinigt werden können.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die genannten Mittel den Hochtemperatur-Reaktor umfassen. Demzufolge kann der Hochtemperatur-Reaktor mit einem Eingang für Luft oder für ein Luft-Sauerstoff-Gemisch versehen sein, wobei dieser Eingang bevorzugt knapp oberhalb des Eintritts des Entsorgungskanals in den Hochtemperatur-Reaktor angeordnet ist.
Alternativ kann nach einer weiteren Ausbildung auch vorgesehen sein, dass die genannten Mittel eine dem Hochtemperatur-Reaktor nachgeschaltete Brennkammer umfassen.
Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn die bei der Verbrennung der Gase entstehende Wärme genutzt wird. Gemäss einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist daher vorgesehen, dass als Kühleinrichtung ein Abhitzekessel vorgesehen ist. Der hier entstehende Wasserdampf kann zur Heizung oder Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden.
Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung zur thermischen Entsorgung von Abfall mit Schwelgas- und Synthesegas-Verbrennung im Hochtemperatur-Reaktor und
Fig. 2 einen Ausschnitt einer entsprechenden Einrichtung mit Schwelgas- und Synthesegas-Ver-brennung in einer gesonderten Brennkammer.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung gezeigt. Der Abfall A wird dabei über eine Eintragseinrichtung 2 einer Presse 4 zugeführt, wo er unter hohem Druck zu Abfallballen 6 zusam-mengepresst wird. Die verdichteten Abfallballen 6 gelangen sodann in einen Schwel- oder Entgasungskanal 8. Die Aussenheizung dieses Entgasungskanals 8 ist mit 10 bezeichnet. Hier wird Wärmeenergie E zugeführt. Vom Entgasungskanal 8 gelangen das Fest- oder Schwelgut F der Abfallballen 6 und die entstandenen Schwelgase G in den Eintritt eines direkt nachgeschalteten Hochtem-peratur-Reaktors 22. Das feste Schwelgut F besteht zu einem Anteil aus kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dieses Festgut F wird im unteren Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 bei einer Temperatur von etwa 1600°C bis 2000°C vergast. Es entstehen Synthesegase P. Über einen Eingang 38 wird dazu dem unteren Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 reiner Sauerstoff O2 zugeleitet. Es kommt zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung oder Vergasung. Die dabei ebenfalls entstehende Schmelze im Hochtemperatur-Reaktor 22 ist mit S bezeichnet. Sie kann über einen Abzug 40 entnommen und in einem Behälter 42 aufgefangen werden.
Im oberen Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22
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erfahren die Schwelgase G und die Synthesegase P eine stöchiometrische Verbrennung, so dass ausgebrannte Gase oder Rauchgase R entstehen. Die Temperatur beträgt hier etwa 1200°C. Die vollständige Verbrennung wird bewirkt durch die Zugabe von Luft L oder - wie gezeigt - durch die Zugabe eines Luft-Sauerstoff-Gemisches L, O2. Hierzu ist knapp oberhalb des Eintritts des Entgasungskanals 8 in den Hochtemperatur-Reaktor 22 ein Eingang 43 angeordnet.
Die einem Gasabzug 44 entnommenen Rauchgase R werden in einen Abhitzekessel 46 geleitet, der die Funktion einer Kühleinrichtung ausübt. Die hier ausgekoppelte Wärmeenergie E wird einer Nutzung zugeführt. Der Abhitzekessel 46 kann dazu über einen Wasser-Dampf-Kreislauf an eine Turbine angeschlossen sein. Die Wärmeenergie E kann auch zum Heizen der Heizung 10 dienen. Dem Abhitzekessel 46 ist ein Reinigungssystem 48 nachgeschaltet. Ein Sauggeblase 50 sorgt für eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase R.
Nach Fig. 2 erfolgt das Ausbrennen oder die stöchiometrische Verbrennung der Schwelgase G und der Synthesegase P nicht im Hochtemperatur-Reaktor 22 selbst, sondern in einer gesonderten nachgeschalteten Brennkammer 55, die relativ klein ausgeführt sein kann. Diese Brennkammer 55 ist hier direkt zwischen den Gasabzug 44 und den Abhitzekessel 46 geschaltet. Sie wird mit Luft L betrieben, die einem Eingang 58 zugeführt wird, und sie gibt Rauchgase R an den Abhitzekessel 46 ab. Am oberen Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 ist hier ein Eingang 57 für reinen Sauerstoff O2 vorgesehen. Unter Umständen kann aber auf diesen Eingang 57 verzichtet werden, da die Sauerstoff-Zufuhr über den Eingang 38 zur unterstöchiometrischen Umsetzung der Schwelgase G ausreicht. Das Gemisch aus verbleibenden Schwelgasen G und Synthesegasen P wird dem Eingang der Brennkammer 55 zugeleitet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird den bei der stöchiometrischen Verbrennung entstehenden Rauchgasen R Wärmeenergie E in einem Abhitzekessel 46 entzogen und anschliessend genutzt, beispielsweise in einer Turbine oder zur Beheizung des Entgasungskanals 8.
Der Vorteil der Einrichtungen nach Fig. 1 und 2 besteht darin, dass infolge der vollständigen Verbrennung der Schwelgase G und Synthesegase P die Reinigungseinrichtung 48 nur für (wenig belade-ne) Rauchgase R und damit vergleichsweise wenig aufwendig auszulegen ist. Ausserdem entfallen Probleme mit der Entsorgung für die bei der üblichen Schwelgas-Reinigung anfallenden Substanzen. Zudem kann die erhaltene Wärmeenergie E einer Nutzung zugeführt werden. Der Energiegehalt des Abfalls A trägt somit zur Reduzierung der Abfallbeseitigungskosten bei.
Claims (8)
1. Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung mit einer Presse (4) für den Abfall (A), mit einem beheizten Entgasungskanal (8), aus dem der Abfall (A) als Feststoff (F) und als Schwelgas (G) austragbar ist, mit einem nachgeschalteten Hochtemperatur-Reaktor (22) zur Vergasung des Feststoffs (F) in Synthesegase (P), wobei aus dem Hochtemperatur-Reaktor (22) eine Schmelze (S) und Gase (R; G, P) austragbar sind, mit einer Kühleinrichtung (46) und mit einer Reinigungseinrichtung (48) für die Gase (R; G, P), dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kühleinrichtung (46) Mittel (22, 43; 55, 58) für die stöchiometrische Verbrennung der Schwelgase (G) und der Synthesegase (P) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel (22, 43; 55, 58) den Hochtemperatur-Reaktor (22) umfassen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Reaktor (22) mit einem Eingang (43) für Luft (L) oder für ein Luft-Sauerstoff-Gemisch (L, O2) versehen ist, wobei dieser Eingang (43) bevorzugt oberhalb des Eintritts des Entgasungskanals (8) in den Hochtemperatur-Reaktor (22) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel (22, 43; 55, 58) eine dem Hochtemperatur-Reaktor (22) nachgeschaltete Brennkammer (55) umfassen, die mit einem Eingang (58) für Luft (L) oder fur ein Luft-Sauerstoff-Gemisch (L, O2) versehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühleinrichtung (46) ein Abhitzekessel vorgesehen ist.
6. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung mit einer Presse (4) für den Abfall (A), mit einem beheizten Entgasungskanal (8), aus dem der Abfall (A) als Feststoff (F) und als Schwelgas (G) austragbar ist, mit einem nachgeschalteten Hochtemperatur-Reaktor (22) zur Vergasung des Feststoffs (F) in Synthesegase (P), wobei aus dem Hochtemperatur-Reaktor (22) eine Schmelze (S) und Gase (R; G, P) austragbar sind, mit einer Kühleinrichtung (46) und mit einer Reinigungseinrichtung (48) für die Gase (R; G, P), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelgase (G) und/oder die Synthesegase (P) vor der Abkühlung in der Kühleinrichtung (44) stöchiometrisch verbrannt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den bei der stöchiometrischen Verbrennung entstehenden Rauchgasen (R) Wärmeenergie (E) entzogen und genutzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die entzogene Wärmeenergie (E) zur Beheizung des Entgasungskanals (8) verwendet wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PUE | Assignment |
Owner name: MITSUI ENGINEERING & SHIPBUILDING CO., LTD. Free format text: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT#WITTELSBACHERPLATZ 2#D-80333 MUENCHEN (DE) -TRANSFER TO- MITSUI ENGINEERING & SHIPBUILDING CO., LTD.#64, TSUKIJI 5-CHOME, CHUO-KU#TOKYO 104-8439 (JP) $ TAKUMA CO., LTD.#1-3-23 DOJIMAHAMA , KITA -KU#OSAKA 530-004 (JP) |
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| PL | Patent ceased |