Aus dem Stand der Technik ist durch WO 01/62873 A1 ein Schacht-Schmelz-Vergaser
und ein Verfahren zur thermischen Behandlung und Verwertung von Abfallstoffen
unterschiedlicher Art, Konsistenz und Zusammensetzung, wie schadstoffbelastetes Altholz,
Altreifen, Industrie-/Gewerbeabfallstoffe sowie Haus- und Sperrmüll, bekannt. Für den
Schacht-Schmelz-Vergaser ist kennzeichnend, dass auf einer Grundplatte ein den Herd
bildender Schachtteil mit Abstichvorrichtungen für Schlacke und Eisen aufgesetzt ist
und direkt anschließend mehrere verschiedenartig gestaltete zylindrische Schachtteile
angeordnet sind, wobei der konische Schachtteil in den schachterweiternden
Schachtteil ragt und so einen schüttungsfreien Raum mit hierin liegenden
Absaugeinrichtungen bildet, im Schachtteil oberhalb des Herdes und im konischen
Schachtteil oberhalb des schüttungsfreien Raumes jeweils mehrere um den Umfang
verteilte Injektoren angeordnet sind. Die Abfallstoffe werden verfahrensgemäß direkt in
die Hochtemperaturzone, welche sich in der oberen Injektorebene des Schacht-
Schmelz-Vergasers befindet, eingebracht. Hier reagieren die in den Abfallstoffen
enthaltenden organischen Bestandteile mit dem eingedüsten Sauerstoff. Die
Reaktionsprodukte werden im Gleichstromprinzip in Richtung Herd gesaugt und
durchströmen die aus den Abfallstoffen bestehende Schüttsäule des Schacht-Schmelz-
Vergasers. Dies bedeutet, dass sie in der gleichen Richtung wie die im Schacht des
Schmelzvergasers absinkenden restlichen Abfallstoffe strömen. Die nicht vollständig
verbrannten organischen Bestandteile der Abfallstoffe unterliegen einer pyrolytischen
Zersetzung. Der sich bildende Pyrolysekoks wird in der unteren Injektorebene mit
Sauerstoff verbrannt. Das Rohgas wird dann aus dem zwischen den beiden
Injektorebenen liegenden Bereich abgesaugt und in eine Gaswirtschaft zur
Weiterbehandlung geleitet. Nachteilig ist, dass beim Einsatz von Abfallstoffen
unterschiedlicher Beschaffenheit, insbesondere beim Einsatz von feinkörnigen oder
pastenartigen oder teigigen Abfallstoffen, sich das Lückenvolumen in der Schüttsäule
des Schacht-Schmelz-Vergasers allgemein verringert und damit der
Strömungswiderstand für die Gasströmung sich erhöht. Im Extremfall kann der Einsatz
solcher Abfallstoffe bis zur Funktionsunfähigkeit des Schacht-Schmelz-Vergasers
führen. Nachteilig ist auch, wenn solche Abfallstoffe unterhalb der oberen Injektorebene
eingebracht werden. Dadurch können organische Schadstoffe unzersetzt aus dem
Bereich zwischen den beiden Injektorebenen abgesaugt werden. Durch das Einbringen
der Abfallstoffe unterhalb der unteren Injektorebene würde der Abfluss von Schlacke
und Metall behindert werden, da die endotherme Zersetzung der hier eingebrachten
Abfallstoffe das Temperaturniveau im Herd herabsetzt.
WO 01/62873 A1 describes a shaft-melting gasifier from the prior art
and a process for the thermal treatment and recycling of waste materials
different types, consistencies and compositions, such as waste wood contaminated with pollutants,
Used tires, industrial / commercial waste materials as well as household and bulky waste, known. For the
Shaft-melting carburetor is characteristic that the stove on a base plate
forming shaft part with tapping devices for slag and iron is placed
and immediately afterwards several differently shaped cylindrical shaft parts
are arranged, the conical shaft part in the shaft widening
Shaft part protrudes and so a bulk-free space with lying inside
Suction devices forms, in the shaft part above the stove and in the conical
Manhole part above the bulk-free space several around the circumference
distributed injectors are arranged. The waste materials are processed directly in
the high temperature zone, which is in the upper injector level of the shaft
Melting carburettor is introduced. Here they react in the waste materials
containing organic components with the injected oxygen. The
Reaction products are sucked in the direction of the stove in the direct current principle and
flow through the waste column of the shaft melting
Carburetor. This means that they are in the same direction as that in the shaft of the
Flowing residual waste materials flowing into the melting gasifier. The not complete
burned organic components of the waste are subject to a pyrolytic
Decomposition. The pyrolysis coke that forms is in the lower injector level
Oxygen burned. The raw gas is then from between the two
Extracted area lying injector levels and in a gas industry
Followed up treatment. The disadvantage is that when using waste materials
of different properties, especially when using fine-grained or
pasty or pasty waste materials, the gap volume in the pouring column
of the shaft-melting carburetor generally reduced and thus the
Flow resistance for the gas flow increases. In extreme cases, the use
such waste materials up to the inoperability of the shaft melting gasifier
to lead. It is also disadvantageous if such waste materials are below the upper injector level
be introduced. This allows organic pollutants to decompose from the
Area between the two injector levels. By bringing in
the waste below the lower injector level would result in the discharge of slag
and metal are hindered because of the endothermic decomposition of the introduced here
Waste reduces the temperature level in the stove.
Weiterhin ist durch DE 44 07 230 C2 ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von
festen Reststoffen in einem koksbeheizten Schachtofen bekannt, bei dem die festen
Reststoffe verdichtet und zu einem Strang geformt werden und dieser Strang mittels
einer Rohrleitung der Hochtemperaturzone des Schachtofens durch eine seiner Düsen,
oder in deren Bereich durch die Wand des Schachtofens mittels spezieller
Zuführungseinrichtungen, wie z. B. Schneckenförderer oder Kolbenpressen, zugeführt
werden. Mit dieser Verfahrensweise wird eine hinreichend lange Verweilzeit der festen
Reststoffe in der Hochtemperaturzone gewährleistet, so dass sie, ähnlich wie bei der
Injektion von Zusatzreduktionsmitteln in den Hochofen, vergast, verdampft, verbrannt
bzw. geschmolzen werden. Dieses Verfahren ist zur Verwertung von Abfallstoffen
unterschiedlicher Beschaffenheit in einem Schacht-Schmelz-Vergaser nicht anwendbar,
weil durch die endotherme Zersetzung der direkt in die Hochtemperaturzone
eingebrachten Abfallstoffe mit ihren hohen Gehalten an flüchtigen Bestandteilen große
Temperaturverluste unmittelbar vor den Sauerstoff-Injektoren entstehen, wodurch die
Funktionsfähigkeit des Schacht-Schmelz-Vergasers beeinträchtigt wird. Weiter ist
nachteilig, dass diese Wirkung nicht wie im Hochofenbetrieb beispielsweise durch eine
höhere Heißwindtemperatur kompensiert werden kann, da sich eine entsprechende
Temperaturerhöhung des technisch reinen Sauerstoffs durch negative wirtschaftliche
Effekte verbunden mit höheren sicherheitstechnischen Anforderungen verbietet.
Diese Nachteile sind auch bei dem in DE 43 28 164 C2 dargestellten Verfahren zur
thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von
Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen festzustellen. Bei diesem Verfahren
werden die Reststoffe im Bereich der Windformen und/oder darunter eingeleitet.
Furthermore, DE 44 07 230 C2 describes a process for recycling materials
solid residues known in a coke-heated shaft furnace, in which the solid
Residual materials are compressed and formed into a strand and this strand by means of
a pipe of the high temperature zone of the shaft furnace through one of its nozzles,
or in their area through the wall of the shaft furnace using special
Feeders, such as. B. screw conveyor or piston presses supplied
become. With this procedure, a sufficiently long residence time of the solid
Residues in the high temperature zone ensures that they, similar to the
Injection of additional reducing agents in the blast furnace, gasified, evaporated, burned
or melted. This process is for recycling waste materials
different properties cannot be used in a shaft melting carburettor,
because through the endothermic decomposition of the directly into the high temperature zone
introduced waste materials with their high levels of volatile components large
Temperature losses occur immediately before the oxygen injectors, causing the
Functionality of the shaft melting carburetor is impaired. Is further
disadvantageous that this effect is not as in blast furnace operation, for example by a
higher hot wind temperature can be compensated, since there is a corresponding
Temperature increase of technically pure oxygen due to negative economic
Effects associated with higher safety requirements are prohibited.
These disadvantages also apply to the method described in DE 43 28 164 C2
thermal-metallurgical disposal of residues in the production of
Determining pig iron in a coke-heated shaft furnace. With this procedure
the residual materials are introduced in the area of the wind forms and / or below.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Verwertung von
Abfallstoffen unterschiedlicher Beschaffenheit, wie beispielsweise
Shredderleichtfraktionen aus der Altauto-Aufbereitung, in einem Schacht-Schmelz-
Vergaser nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu realisieren, das das
Lückenvolumen in der Schüttsäule nur unwesentlich verringert, Temperaturverluste in
der Hochtemperaturzone vermeidet und damit die Funktionsfähigkeit des Schacht-
Schmelz-Vergasers garantiert.
The object of the invention is therefore to provide a method for recycling
Waste materials of various types, such as
Shredder light fractions from waste car processing, in a shaft smelting
Realize carburetor according to the preamble of claim 1, that
Gap volume in the bulk column is only insignificantly reduced, temperature losses in
the high temperature zone and thus the functionality of the shaft
Melting carburetor guaranteed.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, in dem die verschiedenen Abfallstoffe
unterschiedlicher Beschaffenheit oberhalb der im Bereich der Hochtemperaturzone
angeordneten Injektoren durch eine oder mehrere um den Schachtumfang verteilte,
durch die Wand des Schacht-Schmelz-Vergasers ragende Zuführungseinrichtungen der
Schmelzvergasung zugeführt werden. Als Zuführungseinrichtungen sind hierfür
bekannte Düsen, Schneckenförderer, Extruderpressen oder Strangpressen einsetzbar.
Damit ist der Vorteil erzielbar, dass die Gasströmung im oberen Teil der Schüttsäule
durch die zusätzlich eingebrachten Abfallstoffe nicht beeinträchtigt wird, diese Stoffe
jedoch beim Absinken mit den übrigen Beschickungsmaterialien dennoch stets durch
die Hochtemperaturzone geleitet werden. Dadurch unterliegen sie den gleichen
thermischen und reaktiven Bedingungen wie die übrigen Abfallstoffe. Die
Funktionsfähigkeit des Schacht-Schmelz-Vergasers ist gewährleistet.
According to the invention this is achieved in that the different waste materials
of different quality above that in the area of the high temperature zone
arranged injectors by one or more distributed around the shaft circumference,
through the wall of the shaft melting gasifier feeders
Melt gasification are supplied. As feeders are for this
known nozzles, screw conveyors, extrusion presses or extrusion presses can be used.
This has the advantage that the gas flow in the upper part of the pouring column
these substances are not adversely affected by the additional waste materials introduced
however, when sinking with the other feed materials, always by
the high temperature zone. As a result, they are subject to the same
thermal and reactive conditions like the other waste materials. The
The functionality of the shaft melting carburettor is guaranteed.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass die
Zuführungseinrichtungen mit einem Heizmedium, beispielsweise mit Heißluft oder
heißen Verbrennungsabgasen oder vorgeheizten flüssigen Medien, beaufschlagt
werden. Sie hat den Vorteil, dass die verschiedenen Abfallstoffe unterschiedlicher
Beschaffenheit bereits in der Zuführungseinrichtung vorgewärmt werden und somit in
Abhängigkeit von der eingestellten Temperatur einer Vortrocknung und ggf. einer
beginnenden unterliegen, der Energieaufwand im Schacht-Schmelz-Vergaser zum
Erreichen der Starttemperatur der pyrolytischen Zersetzung der Abfallstoffe
unterschiedlicher Beschaffenheit gesenkt wird und damit der verfahrenstechnische
Prozessablauf im Schacht-Schmelz-Vergasers energetisch unterstützt und optimiert
wird. Die organischen Bestandteile der zusätzlich eingebrachten Abfallstoffe reagieren
in der Hochtemperaturzone in der oberen Injektorebene des Schacht-Schmelz-
Vergasers mit dem eingedüsten Sauerstoff. Die Reaktionsprodukte werden im
Gleichstromprinzip in Richtung Herd gesaugt, d. h. sie strömen in der gleichen Richtung
wie die im Schacht des Schmelz-Vergasers absinkenden restlichen Abfallstoffe. Die
nicht vollständig verbrannten organischen Bestandteile unterliegen einer pyrolytischen
Zersetzung. Der sich bildende Pyrolysekoks wird in der unteren Injektorebene mit
Sauerstoff verbrannt. Das Rohgas wird aus dem Bereich zwischen den beiden
Injektorebenen abgesaugt. Durch die reduzierende Atmosphäre und die hohen
Temperaturen werden organische Schadstoffe zerstört.
A preferred development of the method is that the
Feeders with a heating medium, for example with hot air or
hot combustion gases or preheated liquid media
become. It has the advantage that the different waste materials are different
Texture are already preheated in the feed device and thus in
Dependent on the set temperature of a predrying and possibly one
beginning to be subject to the energy expenditure in the shaft melting carburetor
Reaching the start temperature of the pyrolytic decomposition of the waste materials
different quality is reduced and thus the process engineering
Process flow in the shaft melting carburetor energetically supported and optimized
becomes. The organic components of the additional waste materials react
in the high temperature zone in the upper injector level of the shaft melting
Carburetor with the injected oxygen. The reaction products are in
DC principle sucked towards the stove, d. H. they flow in the same direction
like the remaining waste materials sinking in the shaft of the melting gasifier. The
not completely burned organic components are subject to a pyrolytic
Decomposition. The pyrolysis coke that forms is in the lower injector level
Oxygen burned. The raw gas comes from the area between the two
Extracted injector levels. Due to the reducing atmosphere and the high
Temperatures are destroyed organic pollutants.
Eine andere Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass die
Zuführungseinrichtungen als Brenner ausgebildet sind. Die Abfallstoffe
unterschiedlicher Beschaffenheit werden dabei im kalten oder vorgewämten Zustand
mit Luft oder vorgewärmter Luft oder mit Sauerstoff vollständig oder unvollständig
verbrannt. Die heißen Verbrennungsabgase werden im Gleichstromprinzip in Richtung
Herd gesaugt und unterstützen die Vorwärmung und pyrolytische Zersetzung der
übrigen Einsatzmaterialien.
Another development of the method is that the
Feeders are designed as burners. The waste materials
different properties are in the cold or pre-warmed state
with air or preheated air or with oxygen completely or incompletely
burned. The hot combustion gases are directed in the direct current principle
Sucked and support the preheating and pyrolytic decomposition of the stove
other input materials.
Das Verfahren soll am Beispiel der Verwertung von einer Gesamtmenge von 1 t/h
Durchsatz Altholz mit Metallteilen, Bahnschwellen und Spanplatten sowie dem Zusatz
von 100 kg Shredderleichtfraktion/h in einem Schacht-Schmelz-Vergaser gem.
Oberbegriff des Hauptanspruchs erläutert werden.
Using the example of recycling a total of 1 t / h
Throughput of waste wood with metal parts, railway sleepers and chipboard as well as the addition
of 100 kg shredder light fraction / h in a shaft melting gasifier acc.
The preamble of the main claim will be explained.
Am Schacht-Schmelz-Vergaser wird dazu oberhalb der im Bereich der
Hochtemperaturzone angeordneten Injektoren, konkret 500 mm unterhalb der unteren
Füllstandsmessung, eine Extruderschnecke zum Fördern der Shredderleichtfraktion
installiert. Der Vorratsbehälter und deren Förderrohr sind zusätzlich mit einem etwa
200°C aufweisenden Heißwind beaufschlagt. Die Extruderschnecke hat ofenseitig eine
feuerfeste Zuführungsöffnung, die in das Schachtinnere des Schacht-Schmelz-
Vergasers ragt. Der Schacht-Schmelz-Vergaser wird - mit 0,04 t/h Koks und 0,04 t/h
Kalk sowie mit 1 t/h Altholz mit Metallanteilen, Bahnschwellen und Spanplatten
beschickt. Zusätzlich werden über die Extruderschnecke 0,1 t/h Shredderleichtfraktion
zugeführt. Die als Folge der Verdichtung im Extruder erhitzte Shredderleichtfraktion wird
pastenartig und teigig in die Hohlräume zwischen den Beschickungsmaterialien
gepreßt, welche sich unmittelbar im Mündungsbereich der Extruderschnecke im
Schacht des Schmelz-Vergasers befinden. Die dadurch verursachte lokale Verdichtung
der Beschickungssäule beeinflußt ihre Gasdurchlässigkeit nur unwesentlich und stellt
die Funktionsfähigkeit des Schacht-Schmelz-Vergasers somit nicht in Frage. Dies
bedeutet, dass auch von Natur aus pastenartige oder teigige Abfallstoffe, wie
beispielsweise Ölschlämme mit hohen Staubanteilen erfindungsgemäß verwertbar sind.
Durch die Injektoren werden 273 m3/h Sauerstoff eingeblasen. In der
Hochtemperaturzone reagieren die in den Abfallstoffen, also auch die in der
Shredderleichtfraktion enthaltenen organischen Bestandteile mit dem eingedüsten
Sauerstoff. Die mineralischen und metallischen Bestandteile der Abfallstoffe schmelzen
und fließen oder tropfen nach unten in den Herd ab. Gleichzeitig werden die durch
thermochemische Umsatzreaktionen
entstehenden heißen gasförmigen Reaktionsprodukte mit den absinkenden, nicht oder
nicht vollständig verbrannten organischen Bestandteilen der Abfallstoffes durch die
Absaugeinrichtungen im Gleichstrom in Richtung Herd geführt und unterliegen einer
pyrolytischen Zersetzung. Der sich in der Reduzier-/Crackzone bildende Pyrolysekoks
wird durch den von den unteren Injektoren eingebrachten Sauerstoff verbrannt, wobei
sich Schlacke und Metall überhitzen und im Herd sammeln. Das Rohgas setzt sich aus
den in der Hochtemperaturzone und der Reduzier/Crackzone gebildeten gasförmigen
Reaktionsprodukten zusammen. Es wird zwischen der Hochtemperaturzone und der
Reduzier-/Crackzone abgesaugt. Die Absaugeinrichtungen, beispielsweise Quenche
oder Sprühabsorber, fördern ca. 1600 Nm3/h Rohgas, das 334 l/h Wasser enthält,
welches auskondensiert wird. Ca. 0,1 t/h metallische und ca. 0,08 t/h
mineralische Komponenten der Abfallstoffe werden durch die Abstichvorrichtungen aus
den Schacht-Schmelz-Vergaser abgezogen. Das entstandene Rohgas wird mit
Temperaturen von mindestens 800°C abgesaugt und in eine Gaswirtschaft zur
Weiterverarbeitung geleitet. Das Synthesegas hat einen unteren Heizwert zwischen 2,0
und 2,5 kWh/Nm3 und wird im nachgeschalteten Gasverbraucher verarbeitet. Das in
einer Gasreinigung für die Verwertung im Blockheizkraftwerk aufbereitete Brenngas
kann dann zur energetischen Nutzung einem Gasmotor zugeführt werden.
For this purpose, an extruder screw for conveying the light shredder fraction is installed on the shaft-melting gasifier above the injectors arranged in the area of the high-temperature zone, specifically 500 mm below the lower level measurement. The storage container and its delivery pipe are additionally subjected to a hot wind of approximately 200 ° C. The extruder screw has a refractory feed opening on the furnace side, which protrudes into the shaft interior of the shaft melting gasifier. The shaft smelting gasifier is charged with 0.04 t / h coke and 0.04 t / h lime as well as with 1 t / h waste wood with metal parts, railway sleepers and chipboard. In addition, 0.1 t / h shredder light fraction is fed in via the extruder screw. The light shredder fraction heated as a result of the compression in the extruder is pressed pasty and pasty into the cavities between the feed materials, which are located directly in the mouth area of the extruder screw in the shaft of the melting gasifier. The local compression of the charging column caused by this influences its gas permeability only insignificantly and thus does not question the functionality of the shaft-melting gasifier. This means that pasty or pasty waste materials, such as oil sludge with high dust content, can also be used in accordance with the invention. 273 m 3 / h of oxygen are blown in through the injectors. In the high-temperature zone, the organic components contained in the waste materials, including the light shredder fraction, react with the injected oxygen. The mineral and metallic components of the waste materials melt and flow or drip down into the stove. At the same time, the hot gaseous reaction products formed by thermochemical conversion reactions with the sinking, not or not completely burned organic constituents of the waste material are passed through the suction devices in cocurrent towards the hearth and are subject to pyrolytic decomposition. The pyrolysis coke that forms in the reduction / cracking zone is burned by the oxygen introduced by the lower injectors, whereby slag and metal overheat and collect in the stove. The raw gas is composed of the gaseous reaction products formed in the high temperature zone and the reduction / cracking zone. It is sucked off between the high temperature zone and the reducing / cracking zone. The suction devices, for example quenching or spray absorbers, convey approx. 1600 Nm 3 / h of raw gas, which contains 334 l / h of water, which is condensed out. Approximately 0.1 t / h of metallic and approx. 0.08 t / h of mineral components of the waste materials are drawn off from the shaft melting gasifier by the tapping devices. The resulting raw gas is extracted at temperatures of at least 800 ° C and sent to a gas industry for further processing. The synthesis gas has a lower calorific value between 2.0 and 2.5 kWh / Nm 3 and is processed in the downstream gas consumer. The fuel gas processed in a gas cleaning system for utilization in the combined heat and power plant can then be fed to a gas engine for energy use.