DE102005043280A1

DE102005043280A1 - Verfahren der Abfallaufbereitung

Info

Publication number: DE102005043280A1
Application number: DE200510043280
Authority: DE
Inventors: Bernd Breuing; Reiner Prof. Dr. Numrich
Original assignee: G & A Energietechnik & Co GmbH; G & A Energietechnik & Co KG GmbH
Current assignee: G & A Energietechnik & Co GmbH; G & A Energietechnik & Co KG GmbH
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Bei einem Verfahren der Abfallaufbereitung werden in einem ersten Verfahrensschritt durch eine mechanische Aufbereitung 1 Ersatzbrennstoffe und/oder Substitutionsbrennstoffe gewonnen. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird ein erster Teil der Ersatzbrennstoffe 10 einer elektrische und thermische Energie 12, 13 erzeugenden Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung zugeführt. Die elektrische Energie 12 wird in die mechanische Aufbereitung 1 eingebracht und die thermische Energie 13 zur Trocknung 15 eines zweiten Teils der Ersatzbrennstoffe 14 herangezogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Abfallaufbereitung.
Durch die technische Anleitung Siedlungsabfall wird seit dem 01. Juni 2005 eine Aufbereitung oder Behandlung aller Abfälle, so auch des Haus- und Gewerbemülls, die einen organischen Anteil von mehr als 3 % aufweisen, vorgeschrieben, bevor der Abfall einer Deponie zugeführt werden kann.

Bekannt ist eine mechanische Aufbereitung des Abfalls, durch die im wesentlichen eine Trennung des Mülls erfolgt. Durch das Herausschleusen von Metallen, magnetisch nach Eisen und Nichteisenmetallen regelmäßig getrennt, Abfallstoffen mit hohen mineralischen Anteilen sowie Abfällen zur Beseitigung in beispielsweise Müllverbrennungsanlagen, verbleibt eine heizwertreiche Fraktion zur energetischen Verwertung in Kraftwerken und in der Zementindustrie.

Die mechanische Aufbereitung umfasst regelmäßig das Zerkleinern, Sieben und Sichten des Abfalls, wie es in vielfältigen Kombinationen bekannt und bewährt ist.

Als nachteilig bei der mechanischen Aufbereitung ist aber deren hoher elektrischer Energiebedarf anzusehen, der zur Verfügung gestellt werden muss. Darüber hinaus hängt die Qualität der heizwertreichen Fraktion, der Ersatzbrennstoffe und/oder Substitutionsbrennstoffe ausschließlich von dem verwendeten Ausgangsmaterial ab. Die Qualität wird in erster Linie durch den Heizwert der Ersatzbrennstoffe bestimmt, der selbst wiederum in hohem Maß von dem ursprünglichen Wassergehalt des aufbereiteten Abfalls bestimmt wird.

Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das zum einen die Energiebilanz bei der Abfallaufbereitung deutlich verbessert und darüber hinaus das Volumen der Ersatzbrennstoffe und/oder Substitutionsbrennstoffe deutlich reduziert.

Gelöst wird diese technische Problematik bei einem Verfahren der Abfallaufbereitung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt durch eine mechanische Aufbereitung Ersatzbrennstoffe und/oder Substitutionsbrennstoffe gewonnen werden, gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ein erster Teil der Ersatzbrennstoffe einer elektrische und thermische Energie erzeugenden Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung zugeführt wird, dass die elektrische Energie in die mechanischen Aufbereitung eingebracht wird und dass die thermische Energie zur Trocknung des Rests der Ersatzbrennstoffe herangezogen wird.

Das Verfahren nach der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So werden zum einen die Ersatzbrennstoffe bereits innerhalb der Aufbereitungsanlage des Abfalls sinnvoll und zweckmäßig verwendet. Ein Transport, beispielsweise für eine Verwendung in der Zementindustrie oder dergleichen, entfällt für einen großen Teil der Ersatzbrennstoffe.

Desweiteren wird die mittels der Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte elektrische Energie für die mechanische Aufbereitung des Abfalls zur Verfügung gestellt. Infolgedessen können die Stromanschlusskosten wie auch die Betriebskosten bei der mechanischen Aufbereitung des Abfalls deutlich abgesenkt werden.

Von weiterem Vorteil ist die Nutzung der von der Kraft-Wärme-Kopplung erzeugten thermischen Energie in Form von Wärme für die Trocknung des Rests der die mechanische Aufbereitung verlassen habenden Ersatzbrennstoffe. Durch diese Maßnahme kann die Masse des Rests der nicht der Kraft-Wärme-Kopplung zugeführten Masse der Ersatzbrennstoffe deutlich verringert werden, bspw. um ca. 20%, wobei gleichzeitig aufgrund des Wasserentzuges der Energieinhalt des Rests der Ersatzbrennstoffe deutlich gesteigert werden kann.

Zweckmäßigerweise wird die bei der Trocknung entstehende Abluft der Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung als Sekundärbrennluft wieder zugeführt. Eine Abreinigung der bei der Trocknung entstehenden Abluft ist damit nicht nötig. Es bedarf lediglich der Reinigung der Abluft der Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung selbst.

Die Kraft-Wärme-Kopplung kann auf verschiedenste Weisen vorgenommen werden. Die technische Umsetzung wird darüber hinaus vielfach durch die vorgegebene Aufgabe der Abfallaufbereitungsanlage selbst vorgegeben sein, insbesondere, ob regelmäßig gleichartiger Abfall zur Aufbereitung zur Verfügung steht. Hieran angepasst wird dann die Kraft-Wärme-Kopplung ausgebildet sein.

So kann daran gedacht werden, dass durch eine Verbrennung des ersten Teils der Ersatzbrennstoffe eine Dampfturbine betrieben wird, die in klassischer Weise einen elektrischen Generator antreibt und deren Abluft für die Trocknung des Rests der Ersatzbrennstoffe dann herangezogen wird.

Alternativ kann auch eine Vergasung des ersten Teils der Ersatzbrennstoffe erfolgen, aus der man ein Synthesegas für den Betrieb eines Verbrennungsmotors erhält.

Ein solches Synthesegas kann auch durch eine Pyrolyse der Ersatzbrennstoffe erhalten werden.

Insbesondere die Vergasung und die Pyrolyse können auch in Kombination angewandt werden, gegebenenfalls auch alle drei Arten der Ausbildung der Kraft-Wärme-Kopplung, angepasst an die zu verbrennenden Ersatzbrennstoffe.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand von Flussdiagrammen in der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1: den Ablauf der mechanischen Aufbereitung von Abfall,
2: die Einbindung der Kraft-Wärme-Kopplung und
3: die Masse- und Energieströmungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Der mechanischen Aufbereitung 1 wird gemäß Pfeil beispielsweise Haus- und Gewerbeabfall 2 angeliefert. Für die mechanische Aufbereitung 1 muss ferner elektrische Energie 3 in hohem Maß zur Verfügung gestellt werden, um Metalle 4, beispielsweise magnetisch getrennt in Eisen- und Nichteisenmetalle, und/oder Abfälle 5 mit hohen mineralischen Anteilen und/oder Abfälle 6 zur Beseitigung in bspw. einer Müllverbrennungsanlage abzuscheiden. Es verbleibt eine heizwertreiche Fraktion, Ersatzbrennstoffe 7 und/oder Substitutionsbrennstoffe, die regelmäßig in einem Lager 8 zwischengelagert werden, bevor sie einer energetischen Verwertung 9 zugeführt werden.
2 zeigt die mechanische Aufbereitung 1 gemäß 1, eingebunden in das erfindungsgemäße Verfahren.
Demnach wird aus dem Lager 8 ein erster Teil der Ersatzbrennstoffe 10 einer Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung 11 zugeführt.
Die technische Ausbildung der Kraft-Wärme-Kopplung 11 ist wenig kritisch und wird sich im wesentlichen in üblicher Weise nach der Qualität, der Menge und dergleichen des ihr zugeführten ersten Teils der Ersatzbrennstoffe 10 richten. Dieser erste Teil der Ersatzbrennstoffe 10 kann beispielsweise für den Betrieb einer Dampfturbine verbrannt werden. Alternativen stellen eine Vergasung und/oder eine Pyrolyse des zugeführten ersten Teils der Ersatzbrennstoffe 10 dar, aus welchen Verfahren ein Synthesegas für den Betreib beispielsweise eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder dergleichen gewonnen werden kann.
Unabhängig hiervon wird durch die Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung 11 elektrische Energie 12 zur Verfügung gestellt, die zur Durchführung der mechanischen Aufbereitung 1 herangezogen wird.
Die thermische Energie 13 aus der Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung 11 wird für eine Trocknung 15 des verbleibenden Rests der Ersatzbrennstoffe 14 genutzt, so dass diese nach der Trocknung 15 als hochwertige Ersatzbrennstoffe von einem Heizwert entsprechend dem von Braunkohle und einer deutlichen Volumenreduktion einer energetischen Verwendung 16 zugeführt werden und das Betriebsgelände 17 verlassen können.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird anhand der 3 weiter erläutert. Der erste Teil der Ersatzbrennstoffe 10 wird beispielsweise einer Verbrennung 18 für eine Dampferzeugung 19 zugeführt. Hierbei anfallende Abgase werden einer Abgasreinigung 20 unterzogen, bevor es als gereinigtes Abgas 21 in die Atmosphäre entlassen und damit aus dem Prozess ausgeschleust wird.
Mit dem Dampf aus der Dampferzeugung 19 wird eine Dampfturbine 22 betrieben. An diese angeschlossen liefert ein Generator elektrische Energie 12 für die mechanische Aufbereitung 1 des Abfalls.
Die thermische Energie 23 wird der Trocknung 15 des restlichen Teils der Ersatzbrennstoffe 14 zugeführt. Dieser Rest der Ersatzbrennstoffe 14 weist einen Wassergehalt von ca. 20 % auf und bezogen auf 1.000 kg einen Energiegehalt von ca. 16,0 MJ. Bei einer vollständigen Trocknung 15 erhöht sich der Energieinhalt der einer energetischen Verwertung 24 zugeführten Ersatzbrennstoffe auf ca. 16,5 MJ und erfolgt gleichzeitig eine Reduzierung der Masse um ca. 20 %.
Die bei der Trocknung 15 entstehenden Brüden 25 werden einer Kondensation 26 zugeführt. Nach der Kondensation 26 steht reines Abwasser 27 für ein Ausschleusen aus dem Systemkreislauf zur Verfügung sowie die Abluft 28. Diese wird, hier mit Frischluft 29 wiederum der Verbrennung 18 zugeführt, so dass sich eine Reinigung der Abluft 28 erübrigt.
Alternativ können mit der Abluft auch die Brüden und Wasserdampf der Verbrennung erneut zugeführt werden.

Claims

Verfahren der Abfallaufbereitung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt durch eine mechanische Aufbereitung Ersatzbrennstoffe und/oder Substitutionsbrennstoffe gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ein erster Teil der Ersatzbrennstoffe (10) einer elektrische und thermische Energie (12, 13) erzeugenden Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung (11) zugeführt wird, dass die elektrische Energie (12) in die mechanischen Aufbereitung (1) eingebracht wird und dass die thermische Energie (13) zur Trocknung (15) eines zweiten Teils der Ersatzbrennstoffe (14) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Trocknung (15) entstehende Abluft (28) der Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung (11) als Sekundärbrennluft zugeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verbrennung (18) des ersten Teils der Ersatzbrennstoffe (10) eine Dampfturbine (20) betrieben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Vergasung des ersten Teils der Ersatzbrennstoffe ein Verbrennungsmotor betrieben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Pyrolyse des ersten Teils der Ersatzbrennstoffe ein Verbrennungsmotor betrieben wird.