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.
Eine solche Einrichtung ist aus der Presse bekannt geworden, beispielsweise aus der "Berliner Morgenpost" vom 6. Juni 1993. 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 Entgasungs- oder Schwelkanal. Hier wird er bei ca. 600 DEG C unter Luftabschluss getrocknet und zu Pyrolyse-Koks verschwelt. Die Abfallballen werden anschliessend in einem Hochtemperatur-Reaktor oder Hochtemperatur-Vergaser unter Zufuhr reinen Sauerstoffs bei etwa 2000 DEG C vergast. Bei dieser Temperatur schmelzen mineralische und metallische Bestandteile, und Kohlenwasserstoff und andere organische Bestandteile zersetzen sich. Die Schmelze wird abgetrennt.
Sie enthält einen glasigen mineralischen Rückstand und einen hauptsächlich aus Eisen bestehenden metallischen Anteil. Die Schwel- oder Verbrennungsgase werden von 1200 DEG C schockartig in einer Schockkühleinrichtung auf eine Temperatur von etwa 90 DEG C abgekühlt. Dadurch soll die Bildung von Dioxinen und Furanen verhindert werden. Anschliessend durchlaufen die Verbrennungsgase ein mehrstufiges Reinigungssystem aus Filtern und Wäschern, bis sie als brennbares Synthesegas in den Prozess zurückgeführt oder anderweitig, etwa zur Stromerzeugung, verwendet werden. Das hier angewandte Verfahren ist auch unter dem Namen "Thermoselect"-Verfahren bekannt geworden.
Überlegungen haben nun gezeigt, dass der Hochtemperatur-Reaktor relativ gross dimensioniert werden muss. Er muss nämlich nicht nur imstande sein, die zu vergasenden organischen Bestandteile, sondern auch die nicht-vergasbaren Bestandteile, wie zum Beispiel Steine, Keramik, Metalle, aufzunehmen. Die Dimensionierung stellt somit einen erheblichen Kostenfaktor dar, was auch für Unterhaltungsarbeiten gilt. Ausserdem besteht die Möglichkeit, dass der Hochtemperatur-Reaktor nicht überall gleichmässig beheizt wird, so dass beim Vergasungsvorgang organische Stoffe übrig bleiben, was einer nicht ausgenutzten chemischen Energie entspricht. Darüber hinaus muss beachtet werden, dass hierdurch die Reinigungsanlage belastet wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass der Hochtemperatur-Reaktor oder Vergaser kleiner ausgebildet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Entgasungskanal und dem Hochtemperatur-Reaktor eine Austragseinrichtung für Feststoffe angeordnet ist.
Im Gegensatz zu der bekannten Einrichtung fällt hierbei also der Abfallballen nicht direkt in den Hochtemperatur-Reaktor. Vielmehr werden zuvor Feststoffe abgetrennt, die im Hochtemperatur-Reaktor ohnehin zu keiner oder nur zu einer unzureichenden Vergasung gelangen. Insbesondere ist man bestrebt, hierbei die nicht-organischen Feststoffe abzutrennen und von der weiteren Verarbeitung fernzuhalten. Dies beruht auf der zuvor erwähnten Überlegung, dass im Hochtemperatur-Reaktor nur die organischen Bestandteile des Abfalls vergast werden können. Man wird also insbesondere Steine, Glas, Keramik einerseits sowie Nicht-Eisenmetalle und Eisenmetalle andererseits abtrennen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Feststoff-Ausgang der Austragseinrichtung mit einer Trennvorrichtung verbunden ist, die den Feststoff in Grossanteile mit grösserer Kantenlänge und in Kleinanteile mit kleinerer Kantenlänge trennt. Von Vorteil ist hierbei, dass sich die Grossanteile relativ einfach in die erwähnten Kategorien von Nichtmetallen, Nicht-Eisenmetallen und Eisenmetallen separieren lassen. Sie können aus dem Verarbeitungsprozess herausgenommen und einer besonderen Verwendung (vollständige, sortenreine Rückführung in den Rohstoffkreislauf) zugeführt werden. Die Kleinanteile werden dagegen mit oder ohne Passieren einer Mahlvorrichtung dem Hochtemperatur-Reaktor zugeleitet.
Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur näher erläutert.
In der Figur 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 zusammengepresst wird. Die verdichteten Abfallballen 6 gelangen sodann in einen Schwel- oder Entgasungskanal 8. Die Aussenheizung dieses Entgasungskanals 8 ist mit 10 bezeichnet. Vom Entgasungskanal 8 gelangen die Abfallballen 6 als Fest- oder Schwelgut F und die entstandenen Schwelgase G in eine Austragseinrichtung 12. Der Weg der Schwelgase G ist dabei durch einen Pfeil 14 und der Weg des festen Schwelgutes F durch einen Pfeil 16 verdeutlicht. Die Austragseinrichtung 12 ist im wesentlichen ein Gehäuse, aus dem die Schwelgase G und die Feststoffe F getrennt entnommen werden können.
Vorliegend enthält die Austragseinrichtung 12 noch eine Einrichtung 18 zur Abscheidung von Staub P. Eine solche Einrichtung 18 ist zwar vorteilhaft, muss aber nicht unbedingt vorge sehen sein. Im vorliegenden Fall wird als Einrichtung 18 ein Zyklon verwendet. Dieser nimmt am oberen seitlichen Ende die Schwelgase G auf, und er gibt entstaubte Schwelgase G über einen Verbindungskanal 20 an einen nachgeschalteten Hochtemperatur-Reaktor 22 ab. Der im Zyklon 18 abgeschiedene Staub P wird über eine Schleuse 24 in den unteren Teil der Austragseinrichtung 12 entlassen. Bei der Schleuse 24 kann es sich beispielsweise, wie dargestellt, um zwei hintereinander geschaltete Absperrventile (Doppelventil) handeln. Statt dessen kann auch eine Zellradschleuse verwendet werden. Der Zyklonstaub P wird mit den Feststoffen F über den Ausgang 26 der Austragseinrichtung 12 abgegeben.
Vom Ausgang 26 werden die Feststoffe F einschliesslich des Zyklonstaubs P einer Trennvorrichtung 28 zugeführt. Diese Trennvorrichtung 28 ist dazu vorgesehen, die zugeleiteten Stoffe F, P in Grossanteile mit grösserem Durchmesser oder grösserer Kantenlänge und in Kleinanteile mit kleinerem Durchmesser oder kleinerer Kantenlänge zu trennen. Als Trennvorrichtung 28 kann somit insbesondere ein Sieb oder eine Siebkombination verwendet werden. Die Grossanteile mit dem grösseren Durchmesser (Kantenlänge) werden einer nachgeschalteten Aufteileinrichtung 30 zugeleitet. Hier wird eine Unterteilung der Feststoffe in Glas, Steine, Keramik und/oder Nicht-Eisenmetalle und/oder Eisenmetalle vorgenommen. Dies ist durch drei Pfeile 32 gekennzeichnet. Die Kleinanteile mit dem kleineren Durchmesser (Kantenlänge) werden dagegen einer Mahlvorrichtung 34, also einer Mühle oder Walzenbrecher, zugeleitet.
Je nach Abfallart kann diese Mahlvorrichtung 34 entfallen oder nur mit einem Teilstrom des Feststoffes P, F beschickt werden. Ihr Ausgang ist mit einem Eingang 36 des Hochtemperatur-Reaktors 22 verbunden. Die gemahlenen Substanzen, die dem Eingang 36 zugeleitet werden, bestehen zu einem grossen Anteil aus kohlenstoffhaltigem Staub. Dieser Staub wird im unteren Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 bei einer Temperatur von etwa 2000 DEG C vergast. Über einen Eingang 38 wird dazu dem Hochtemperatur-Reaktor 22 reiner Sauerstoff O2 zugeleitet.
Der Hochtemperatur-Reaktor 22 arbeitet somit nach Art eines Flugstromvergasers. Die 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 erfahren die entstaubten Schwelgase G infolge turbulenter Strömung eine gute Durchmischung. Die Temperatur beträgt hier etwa 1200 DEG C.
Von besonderem Vorteil ist es, dass der Hochtemperatur-Reaktor 22, der zur unterstöchiometrischen Verbrennung oder Vergasung dient, relativ klein ausgeführt sein kann. Dies führt zu einer weitgehend gleichmässigen Beheizung und zu Kosteneinsparungen.
Die einem Gasabzug 44 entnommenen Schwelgase G werden in einen Quencher oder eine Schockkühleinrichtung 46 geleitet, wo sie beispielsweise auf eine Temperatur von unter 90 DEG C abgekühlt werden. Dieser Schockkühleinrichtung 46 ist eine Reinigungseinrichtung 48 nachgeschaltet. Ein Saugzuggebläse 50 sorgt für eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Schwelgase G. Nach der Reinigung können die Schwel- oder Synthesegase G zur Beheizung der Aussenheizung 10 des Entgasungskanals 8 oder aber zur Energiegewinnung herangezogen werden.
The invention relates to a device for thermal waste disposal with a press for waste, with a heated degassing channel, with a high-temperature reactor from which a melt and carbonization gases can be discharged, with a blast chiller and with a cleaning device for the carbonization gases.
Such a facility has become known from the press, for example from the "Berliner Morgenpost" dated June 6, 1993. After that, the waste is compressed without pretreatment and presorting in a press under high pressure to about a tenth of the original volume. The dense waste bale then enters an indirectly heated degassing or smoldering channel. Here it is dried at approx. 600 ° C in the absence of air and carbonized to pyrolysis coke. The waste bales are then gasified in a high-temperature reactor or high-temperature gasifier with the supply of pure oxygen at about 2000 ° C. At this temperature, mineral and metallic components melt, and hydrocarbon and other organic components decompose. The melt is separated off.
It contains a glassy mineral residue and a metallic part consisting mainly of iron. The smoldering or combustion gases are shock-cooled from 1200 ° C. in a blast chiller to a temperature of approximately 90 ° C. This is to prevent the formation of dioxins and furans. The combustion gases then pass through a multi-stage cleaning system consisting of filters and scrubbers until they are returned to the process as flammable synthesis gas or used for other purposes, such as power generation. The process used here is also known under the name "Thermoselect" process.
Considerations have now shown that the high-temperature reactor has to be dimensioned relatively large. It not only has to be able to absorb the organic components to be gasified, but also the non-gasifiable components such as stones, ceramics, metals. The dimensioning therefore represents a considerable cost factor, which also applies to maintenance work. In addition, there is the possibility that the high-temperature reactor is not heated uniformly everywhere, so that organic substances remain in the gasification process, which corresponds to an unused chemical energy. In addition, it must be noted that this will put a strain on the cleaning system.
The invention is therefore based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that the high-temperature reactor or gasifier can be made smaller.
This object is achieved according to the invention in that a discharge device for solids is arranged between the degassing channel and the high-temperature reactor.
In contrast to the known device, the waste bale does not fall directly into the high-temperature reactor. Rather, solids are separated beforehand, which in any case do not or only insufficiently gasify in the high-temperature reactor. In particular, efforts are being made to separate the non-organic solids and to keep them from further processing. This is based on the previously mentioned consideration that only the organic components of the waste can be gasified in the high-temperature reactor. In particular, stones, glass, ceramics on the one hand and non-ferrous metals and ferrous metals on the other hand will be separated.
According to a preferred development, it is provided that the solids outlet of the discharge device is connected to a separating device which separates the solids in large proportions with a larger edge length and in small proportions with a smaller edge length. The advantage here is that the large proportions can be separated relatively easily into the categories of non-metals, non-ferrous metals and ferrous metals mentioned. They can be removed from the processing process and put to a special use (complete, single-type recycling into the raw material cycle). The small fractions, however, are fed to the high-temperature reactor with or without passing through a grinding device.
Further preferred embodiments of the invention are characterized in the dependent claims.
An embodiment of the invention is explained below with reference to a figure.
In the figure, a device for thermal waste disposal is shown. The waste A is fed via an entry device 2 to a press 4, where it is compressed under high pressure into waste bales 6. The compressed waste bales 6 then enter a smoldering or degassing duct 8. The external heating of this degassing duct 8 is designated by 10. From the degassing channel 8, the waste bales 6 pass as solid or smoldering material F and the smoldering gases G formed into a discharge device 12. The path of the smoldering gases G is illustrated by an arrow 14 and the path of the solid smoldering material F by an arrow 16. The discharge device 12 is essentially a housing from which the carbonization gases G and the solids F can be removed separately.
In the present case, the discharge device 12 also contains a device 18 for separating dust P. Such a device 18 is advantageous, but does not necessarily have to be provided. In the present case, a cyclone is used as the device 18. This absorbs the carbonization gases G at the upper lateral end, and it releases dedusted carbonization gases G via a connecting channel 20 to a downstream high-temperature reactor 22. The dust P separated in the cyclone 18 is discharged via a lock 24 into the lower part of the discharge device 12. The lock 24 may, for example, as shown, be two shut-off valves (double valve) connected in series. A rotary valve can also be used instead. The cyclone dust P is released with the solids F via the outlet 26 of the discharge device 12.
The solids F, including the cyclone dust P, are fed from the outlet 26 to a separating device 28. This separating device 28 is provided for separating the supplied substances F, P into large parts with a larger diameter or a larger edge length and into small parts with a smaller diameter or a smaller edge length. A sieve or a sieve combination can thus in particular be used as the separating device 28. The large portions with the larger diameter (edge length) are fed to a subsequent dividing device 30. Here the solids are divided into glass, stones, ceramics and / or non-ferrous metals and / or ferrous metals. This is indicated by three arrows 32. The small parts with the smaller diameter (edge length), on the other hand, are fed to a grinding device 34, that is to say a mill or roller crusher.
Depending on the type of waste, this grinding device 34 can be omitted or can only be charged with a partial flow of the solid P, F. Its output is connected to an input 36 of the high-temperature reactor 22. The ground substances, which are fed to the entrance 36, consist largely of carbon-containing dust. This dust is gasified in the lower part of the high-temperature reactor 22 at a temperature of about 2000 ° C. For this purpose, pure oxygen O2 is fed to the high-temperature reactor 22 via an inlet 38.
The high-temperature reactor 22 thus operates in the manner of an entrained-flow gasifier. The melt in the high-temperature reactor 22 is denoted by S. It can be removed via a trigger 40 and collected in a container 42. In the upper part of the high-temperature reactor 22, the dedusted carbonization gases G experience good mixing as a result of turbulent flow. The temperature here is around 1200 ° C.
It is particularly advantageous that the high-temperature reactor 22, which is used for substoichiometric combustion or gasification, can be made relatively small. This leads to largely uniform heating and to cost savings.
The carbonization gases G taken from a gas outlet 44 are passed into a quencher or a shock cooling device 46, where they are cooled, for example, to a temperature below 90 ° C. This shock cooling device 46 is followed by a cleaning device 48. An induced draft fan 50 ensures a sufficient flow rate of the carbonization gases G. After cleaning, the carbonization or synthesis gases G can be used to heat the external heating 10 of the degassing duct 8 or to generate energy.