DE10051246A1

DE10051246A1 - In Arbeitszyklen arbeitende Anlage zur Verwertung von Polymerverbindungen enthaltenden Abfällen

Info

Publication number: DE10051246A1
Application number: DE10051246A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Tigonen
Original assignee: BELLAKEM OUE TALLINN
Current assignee: BELLAKEM OUE TALLINN
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2001-05-23
Also published as: CA2329312A1; FI20001978A0; SE0003830L; RU2186295C2; US6321666B1; SE0003830D0; FI20001978A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verwendung von Polymerverbindungen enthaltenden Abfällen, insbesondere Reifen. DOLLAR A Die Erfindung stellt eine in Arbeitszyklen arbeitende Einrichtung dar, die zwei Haupteinheiten aufweist: Einen Vergasungsblock und eine Einheit zur Nachverbrennung von organischem Gas, umfassend ein Rohr von vorzugsweise etwa 400 bis 600 mm Durchmesser, innen mit hitzebeständigem Beton ausgekleidet, eine Gasleitung von vorzugsweise etwa 130 bis 160 mm Durchmesser, ein Sekundärluftgebläse, eine Sekundärluftdrossel von vorzugsweise etwa 100 bis 250 mm Durchmesser und eine Zünd- und Nachverbrennungs-Düse. DOLLAR A Der Gasgenerator ist mit einem Tank (Außenschuss) von vorzugsweise etwa 3 bis 4 m Durchmesser und 4 bis 5 m Höhe, enthaltend Lade und Entladeluke, und einem Reaktor mit sphärischer oberer Wandung (Deckel), enthaltend einen Kamin von vorzugsweise etwa 150 bis 300 mm Durchmesser und 4 bis 8 m Höhe, gebildet; der Reaktorboden enthält etwa 80 bis 120 Düsen zur Zuführung der Primärluft in den Reaktor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Einrichtungen zur Verwertung von Polymerverbindungen enthaltenden Abfällen, insbesondere von gebrauchten Autoreifen.

Nicht mehr gebrauchte Reifen verschiedener Typen und Bestim mungen stellen in der ganzen Welt ein ernsthaftes ökologi sches Problem dar. Bei der ziemlich niedrigen Lagerungsdichte (etwa 160 kg/m³) erfordern sie beträchtliche Flächen zur La gerung und können ein Entflammen und Unstabilität in einer Masse anderer Abfälle hervorrufen. Der gesamte Anfall an al ten Autoreifen beträgt in den entwickelten Ländern nach ver schiedenen Schätzungen 10 bis 20 kg pro Einwohner. Hauptbe standteil der Gummimasse ist synthetischer oder natürlicher Kautschuk, der nach seiner chemischen Zusammensetzung ein Produkt der Polymerisation von ungesättigten Kohlenstoffen ist.

In diesem Zusammenhang ist das Patent EE-02943-B1, Int. Cl.⁶ C08J 11/2; C10G 1/10, "Verwertung von Gummiabfällen durch ein Verfahren einer destruktiven thermischen Bearbeitung des fe sten Wärmeträgers Schiefer", Inhaber und Erfinder: K. Sentschugov, V. Tschikul, A. Kajdalov, L. Schaparenko, A. Popov, B. Kindorkin, A. Elenurm, M. Marguste, J. Luschnjak, Veröffentli chungsdatum der Patentanmeldung 15.12.1995, bekannt.

Die bekannte Erfindung betrifft die Verwertung von polymeren Abfällen, in erster Linie von gebrauchten Autoreifen, durch eine termische Bearbeitung (Verschwelung) zum Zwecke der Herstellung von Öl und Gas für die chemische Industrie und Ener getik.

Die komplexe Verwertung der Gummiabfälle erfolgt nach der Me thode eines festen Wärmeträgers bei destruktiver thermischer Bearbeitung eines Gemisches von zerkleinertem Gummi und Schiefer.

Dieser ziemlich komplizierte technologische Prozeß, der eine zusätzliche Bearbeitung - nämlich eine Zerkleinerung - der Autoreifen erfordert, läuft bei niedrigen Temperaturbedingun gen (nicht über +800°C) ab und sieht die obligatorische Zu gabe von Schiefer vor.

Bekannt ist ferner das Gebrauchsmuster EE-9800195-U1, Int. Cl.⁶ C08J 11/12; C10G 1/10, "Linie zur komplexen Verwer tung von unbrauchbaren Gummireifen" der Erfinder: A. Reiner, M. Marguste, J. Pjarnits, J. Kann, J. Krijs, Veröffentli chungsdatum der Anmeldung 15.04.1999.

Die bekannte Linie besteht aus einer Schweleinrichtung, einem Mischer, einem Herd und einer Einrichtung zur Zerkleinerung der Gummimasse.

Der Prozeß der Verwertung der unbrauchbaren Gummireifen er folgt in zwei Stufen, schliesst eine vorherige Zerkleinerung ein, ist kompliziert und arbeitsaufwendig, was die Selbstko sten der Verwertung wesentlich erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in Arbeitszy klen arbeitende Anlage zur Verwertung von Polymerverbindungen enthaltenden Abfällen, insbesondere von gebrauchten Autorei fen, mit einem hohen Verwertungsgrad (mehr als 90%) anzuge ben.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe unter Berücksichtigung des Erfordernisses des Umweltschutzes weist die in Arbeitszyklen arbeitende Anlage zur Verwertung von Polymerverbindungen ent haltenden Abfällen, insbesondere von gebrauchten Autoreifen, zwei Haupteinheiten auf, nämlich

- einen Vergasungsblock, der einen Gasgenerator und ein Pri märluftgebläse umfasst, und
- eine damit verbundene Verwertungseinheit zur Verwertung von organischem Gas, die eine Zünd- und Nachverbrennungsdüse, eine Gasleitung, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 130 bis 160 mm, eine Sekundärluftdrossel, vorzugsweise mit ei nem Durchmesser von 100 bis 250 mm, ein Sekundärluftgebläse und ein von innen hitzebeständig, vorzugsweise mit hitzebe ständigem Beton, ausgekleidetes Rohr, vorzugsweise mit ei nem Durchmesser von 400 bis 600 mm, umfasst.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Gasgenerator mit einem Tank [Außenschuß], vorzugsweise mit einem Durchmes ser von 3 bis 4 m und einer Höhe von 4 bis 5 m, enthaltend Luken zum Laden von Autoreifen und Entladen von Asche, einem Reaktor mit einer sphärischen oberen Wandung [Deckel], und einem auf ihm angeordneten Kamin, vorzugsweise von 150 bis 300 mm Durchmesser und 1 bis 2 m Höhe, gebildet sein.

Der Boden des Reaktors kann in weiterer Ausgestaltung der Er findung etwa 80 bis 120 Düsen zur Zufuhr der Primärluft in den Reaktor enthalten.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, den Verwertungsgrad des Prozesses auf Grund einer mit ihr verbundenen Erhöhung der Temperatur der verbrennenden Gase auf bis zu etwa +1400°C wesentlich auf bis zu etwa 90% und mehr zu erhöhen und gleichzeitig die Selbstkosten des Verwertungsprozesses we sentlich zu senken.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1a und 1b ein Ausführungsbeispiel einer in Arbeitszyklen arbeitenden Anlage zur Verwertung von Polymer verbindungen enthaltenden Abfällen gemäß der Erfindung in einer Gesamtansicht (Fig. 1a) und einer Seitenansicht (Fig. 1b);

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Gasgenerators einer solchen Anlage gemäß der Erfindung in einem Schnitt A-A (in Fig. 1a);

Fig. 3a und 3b ein Ausführungsbeispiel einer Verwertungsein heit einer solchen Anlage gemäß der Erfindung in einer Gesamtansicht (Fig. 3a) und in Drauf sicht (Fig. 3b);

Fig. 4 ein technologisches Arbeitsschema einer sol chen in Arbeitszyklen arbeitenden Anlage gemäß der Erfindung zur Verwertung von Polymerver bindungen enthaltenden Abfällen.

Die Anlage gemäß der Erfindung weist zwei Haupteinheiten auf: einen Vergasungsblock und eine Verwertungseinheit.

In dem in Fig. 1a und Fig. 1b in Verbindung mit Fig. 2 skiz zierten Ausführungsbeispiel weist der Vergasungsblock einen Gasgenerator 1 (in Fig. 1b) mit einem Primärluftgebläse 2 (in Fig. 1a) auf.

Wie dies aus Fig. 2 näher ersichtlich ist, kann der Gasgene rator mit einem Tank [Außenschuß] 3 und einem von diesem um gebenen Reaktor 4 gebildet sein, wobei der Reaktor 4 mit bei spielsweise 80 bis 120 Düsen 6 zur Zufuhr von Primärluft ver sehen sein kann. Die Primärluft wird mittels eines Gebläses 2 über ein Drosselventil 7 (in Fig. 2) durch eine Rohrleitung 8 (in Fig. 1a) in den unteren Teil des Gasgenerators 1 gelei tet.

Der Tank [Außenschuß] 3 kann aus Baustahl St 3 von im Ausfüh rungsbeispiel etwa 8 mm Stärke hergestellt sein.

Im Unterschied zur im wesentlichen eben ausgebildeten oberen Wandung [Deckel] 9 des Tanks [Außenschusses] 3 ist die obere Wandung [Deckel] 10 des Reaktors 4 (in Fig. 2) im wesentli chen sphärisch, etwa in Form einer Halbkugel, ausgebildet. Zwischen der Wand des Tanks 3 und der Wand des Reaktors 4 verläuft eine Wasserkühlungsschicht von im bevorzugten Aus führungsbeispiel etwa 60 mm Stärke. Das Kühlwasser wird über einen Einspeisetank 11 (in Fig. 1a) durch einen Einspeise stutzen 12 (in Fig. 1a und 1b sowie Fig. 2) in den unteren Teil des Tanks 3 geleitet.

Vom Deckel 9 des Tanks 3 bzw. dem darauf angeordneten, mit einem Sicherheitsventil 14 (in Fig. 1a) versehenen Kamin 13 führt zur Ausleitung des sich bildenden Gases eine Gasleitung 13' (in Fig. 1a; siehe auch Fig. 3a) von im Ausführungsbei spiel etwa 130 bis 160 mm Durchmesser weg zur Verwertungsein heit hin; ausserdem ist am Deckel 9 des Tanks 3 zur Abführung des Kühlungsdampfkondensats ein Stutzen 15 (in Fig. 1b und Fig. 2) angeordnet. Dabei geht in dem skizzierten Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 1b vom Sicherheitsventil ein Stahl seil 16 von im Beispiel 4 mm Durchmesser mit einem Griff nach unten, mit dessen Hilfe das Ventil manuell zu betreiben ist.

Die Gasleitung 13' kann aber auch mit einem seitlichen An schluß des Gasgenerators verbunden sein, wie dies auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a der Fall ist und wie dies auch in dem Arbeitschema gemäß Fig. 4 angedeutet ist.

Im seitlichen Teil des Tanks 3 sind Luken 17 (in Fig. 1a und 1b) zum Laden von Autoreifen bzw. zum Entladen von Asche an geordnet.

In der unteren Luke 17 ist eine Zündöffnung 18 (in Fig. 2) vorgesehen, durch die der Prozeß in Gang gesetzt wird.

Ganz am Boden des Tanks 3 sind durchmessersymmetrisch vier Luken 19 (in Fig. 1a) zur Reinigung des Gebläsekanals von aus der Verbrennung stammenden Aschenresten angeordnet.

Die Verwertungseinheit weist in dem in Fig. 1a und 1b in Ver bindung mit Fig. 3a und 3b skizzierten Ausführungsbeispiel ein hitzebeständig, vorzugsweise mit hitzebeständigem Beton, ausgekleidetes Rohr 20 (in Fig. 1a und Fig. 3b) mit einem Durchmesser von im Ausführungsbeispiel etwa 400 bis 600 mm und ein Sekundärluftgebläse 21 (in Fig. 1a und Fig. 3a) auf, die miteinander über einen Sekundärluftzufuhrkanal 22 (in Fig. 3a) mit einer Sekundärluftdrossel 23 (in Fig. 1a und Fig. 3a) von im Ausführungsbeispiel etwa 100 bis 250 mm Durchmesser verbunden sind. Eine im Ausführungsbeispiel mit flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Dieselöl, gespeiste Zünd- und Nach verbrennungs-Düse 24 (in Fig. 1a und Fig. 3b) ist an dem Rohr 20 unter einem Winkel von im Ausführungsbeispiel etwa 120° angeordnet.

Die Verwertungseinheit ist mit dem Vergasungsblock über die Gasleitung 13' (in Fig. 1a und Fig. 3a) verbunden.

Die Steuerung des Betriebs der Anlage gemäß der Erfindung wird mit Hilfe von Kontroll- und Messgeräten und -apparaten durchgeführt, die in einem Steuerschrank (bzw. Steuerschalt tafel) 25 (in Fig. 1a) angeordnet sind.

Vor dem Ingangsetzen der Anlage wird ggf. eine Prüfung des Primärgebläses 2, des Sekundärgebläses 21, der Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 durchgeführt; danach wird der Reak tor 4 durch die Lade-Entlade-Luke 17 mit gebrauchten Reifen beladen, in dem dem Arbeitsschema gemäß Fig. 4 zugrundelie genden Ausführungsbeispiel mit etwa 2200 bis 2500 kg Reifen. Nachdem im Gasgenerator der Reaktor 4 beladen ist, wird in der Verwertungseinheit die Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 angeschaltet, und der Tank 3 des Gasgenerators wird über den Einspeisetank 11 mit Wasser gefüllt. In der Verwertungseinheit wird von der Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 her eine Erwärmung des mit hitzebeständigem Beton abgeschirmten Rohrs 20 innerhalb von 10 Minuten bewirkt. Danach kann in den Reak tor 4 an der unteren Luke 17 ein Zündbeschleuniger einge bracht werden, beispielsweise können innen an der unteren Lu ke 17 alte Lumpen abgelegt werden, wobei diese alten Lumpen und auch Autoreifen dann mit etwa 3 bis 5 Litern Kerosin übergossen werden; die Luke wird danach geschlossen, und durch die Zündöffnung 18 werden die alten Lumpen und Autorei fen mit einer Zündflamme entzündet, nachdem zuvor das Sicher heitsventil 14 geöffnet worden ist. Innerhalb von 3 bis 5 Mi nuten erfolgt eine ausgiebige Entflammung der Autoreifen im Inneren des Reaktors 4. Wenn Rückschläge in die Zündöffnung 18 zu knallen beginnen, wird diese geschlossen, und Primärge bläse 2 und Sekundärgebläse 21 werden angelassen. Die Drossel 7 des Primärgebläses 2 und die Drossel 23 des Sekundärgeblä ses 21 sind dabei maximal geöffnet. Danach wird das Sicher heitsventil 14 geschlossen, und das im Reaktor 4 sich bilden de Gas gelangt über die Gasleitung 13' in die Nachverbren nungseinheit, wie dies schematisch auch in Fig. 4 angedeutet ist. Nach etwa 20 Minuten Arbeit, nach Erreichen der optima len Flamme, wird an der Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 die Zufuhr des flüssigen Brennstoffs abgestellt.

Die Regelung des Prozesses wird mit Hilfe von Kontroll- und Messgeräten und -apparaten durchgeführt, die im Steuerschrank (-schalttafel) 25 angeordnet sind. Im Laufe des Prozesses kann die Temperatur des Gases im Reaktor 4 etwa zwischen 100 und 500°C schwanken; in dem dem Arbeitsschema gemäß Fig. 4 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Temperatur des vom Reaktor zur Verwertungseinheit gelangenden Gases bei 110 bis 150°C. Die Temperatur der Flamme, mit der das Gas in der Verwertungseinheit verbrennt, kann etwa 1000 bis 1500°C erreichen; in dem dem Arbeitsschema gemäß Fig. 4 zugrundelie genden Ausführungsbeispiel liegt sie bei 1100 bis 1500°C. Der Reaktor 4 fasst bei einer Beladung etwa 1800 bis 2500 kg gebrauchter Reifen, in dem dem Arbeitsschema gemäß Fig. 4 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel 2200 bis 2500 kg. Daraus lässt sich durch die Verwertungseinheit in dem dem Arbeits schema gemäß Fig. 4 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel je Kilogramm Gummi eine Nutzwärme von etwa 8000 kcal gewinnen. Ein Arbeitszyklus beträgt dabei etwa 12 bis 15 Stunden; für einen solchen Zyklus benötigt der Vergasungsblock in dem dem Arbeitsschema gemäß Fig. 4 zugrundeliegenden Ausführungsbei spiel etwa 300 l Kühlwasser.

Ist der Zyklus abgeschlossen, wird die Drossel 7 des Primär gebläses 2 geschlossen; danach klingt der Prozess im Reaktor 4 wegen Sauerstoffmangels ab.

Nach Beendigung des Prozesses der Brenngaserzeugung findet ein allmähliches Abklingen statt, wonach das Primärgebläse 2 und das Sekundärgebläse 21 abgeschaltet werden und die Zufuhr flüssigen Brennstoffs zur Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 geschlossen wird: Die Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 nachverbrennt die Restgase innerhalb von 30 Minuten, und dann wird die Zünd- und Nachverbrennungs-Düse 24 abgeschaltet.

Der Brennstoffverbrauch an der Zünd- und Nachverbrennungs- Düse 24 beträgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 14 bis 16 kg Dieselöl pro Zyklus.

Claims

1. In Arbeitszyklen arbeitende Anlage zur Verwertung von Po lymerverbindungen enthaltenden Abfällen, mit einem Verga sungsblock, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsblock, der einen Gasgenerator (1) und ein Primärluftgebläse (2) umfasst, mit einer Verwertungseinheit für das organische Gas verbunden ist, die ein von innen hit zebeständig, vorzugsweise mit hitzebeständigem Beton, ausge kleidetes Rohr (20), eine Gasleitung (13'), ein Sekundärluft gebläse (21), eine Sekundärluft-Drossel (23) und eine Zünd- und Nachverbrennungs-Düse (24) umfasst.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator mit einem Tank [Aussenschuß] (3), der Luken (17) zur Ladung und Entladung aufweist, einem Reaktor (4) mit einer sphärischen oberen Wandung [Deckel] (10) und einem damit verbundenen Sicherheitsventil (14) gebildet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Reaktors (4) etwa 80 bis 120 Düsen (6) zur Zuführung der Primärluft in den Reaktor (4) aufweist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Reaktor (4) oben ein mit dem Sicherheitsventil (14) versehener Kamin (13) vorgesehen ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständig ausgekleidete Rohr (20) einen Durch messer von etwa 400 bis 600 mm aufweist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (13') einen Durchmesser von etwa 130 bis 160 mm aufweist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sekundärluft-Drossel (23) mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 250 mm vorgesehen ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank [Aussenschuß] (3) einen Durchmesser etwa 3 bis 4 m aufweist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank [Aussenschuß] (3) eine Höhe von etwa 4 bis 5 m aufweist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamin (13) einen Durchmesser etwa 150 bis 300 mm auf weist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamin (13) eine Höhe von etwa 1 bis 2 m aufweist.