DE102007056907A1 - Plant for thermal treatment and recycling of waste materials on the basis of paper and/or plastics in the form of composite carton, comprises a reactor with a housing, an inlet, an outlet and a heating unit, and a separator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen.The The invention relates to a system and a method for thermal Treatment of waste materials.
Die Anlage kann für alle Anwendungsgebiete eingesetzt werden, in denen Abfälle in ihrem Volumen reduziert werden sollen oder auf andere Weise thermisch behandelt werden müssen.The Facility can for All fields of application are used in which waste in their Volume should be reduced or otherwise thermal must be treated.
Nachteil
dieser Anlage ist der zu niedrige Temperaturbereich, durch welchen
die Behandlung einiger wichtiger Substanzen, z.B. Industrieabfälle aus
der Papierindustrie nicht behandelt werden können sowie das noch große Volumen
der behandelten Substanzen und die schwierige Beseitigung der Restgase,
wodurch die Umwelt belastet wird. Aus
Auch
in
Die
Die
vorgenannten Lösungen
weisen den Nachteil auf, dass sich im Gas befindliche Feuchtigkeit
mit in den Brenner gelangt. Weiterhin ist von entscheidendem Nachteil,
dass bei der Zuführung
des Abfalls Umgebungsluft in den Reaktor gelangen kann, wodurch
die Gefahr besteht, dass sich im Reaktor ein explosives Gasgemisch
bildet. Um die Rotation des gesamten Reaktors (
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage und ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen zu entwickeln, die einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, eine erhebliche Volumenreduzierung der Abfallstoffe gewährleistet, die Behandlung vielfältiger Ausgangssubstanzen ermöglicht und bei einem minimalen Energieeinsatz umweltfreundlich und sicher arbeitet.task The invention is a system and a method for thermal To develop treatment of waste materials, which is a simple has constructive design, a significant volume reduction ensures waste the treatment more diverse Allows starting substances and with a minimum energy use environmentally friendly and safe is working.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. und 35. Schutzanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is solved by the features of the 1st and 35th protection claim. Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen besteht aus wenigstens einem Reaktor mit einer Zuführung für die Abfallstoffe als Ausgangssubstanzen (SA) und einer Abführung für die thermisch behandelten Endsubstanzen und weist eine Heizeinheit zur Beheizung des Reaktors sowie eine Absaugung für Rauchgase und Dämpfe auf.The Plant for the thermal treatment of waste consists of at least one reactor with a feed for the waste as starting materials (SA) and a discharge for the thermally treated end substances and has a heating unit to Heating of the reactor and an exhaust for flue gases and vapors.
In
dem Reaktor sind ein oder mehrere Umhausungen angeordnet, wobei
in jeder Umhausung jeweils wenigstens eine rotierende Schnecke (
Dazu erfolgt die Zuführung zum Reaktor und/oder Abführung vom Reaktor und/oder die Zuführung in die Umhausung und/oder die Abführung aus der Umhausung über eine die Abdichtung zur umgebenden Atmosphäre gewährleistenden Zellradschleuse.To the supply takes place to the reactor and / or discharge from the reactor and / or the feeder into the enclosure and / or the removal from the enclosure via a the seal to the surrounding atmosphere ensuring rotary valve.
Zusätzlich oder alternativ kann der sich an die die Zuführung anschließende Bereich der Schnecke eine Steigung aufweisen, in welcher die Ausgangssubstanzen so verdichtet werden, dass eine Abdichtung zur umgebenden Atmosphäre gewährleistet ist.Additionally or alternatively, it may be adjacent to the feeder area the screw have a slope in which the starting materials be compressed so that a seal to the surrounding atmosphere ensures is.
Weiterhin kann der sich vor der Abführung befindliche Bereich der Schnecke eine Steigung aufweisen, in welcher die Endsubstanzen so verdichtet werden, dass eine Abdichtung zur umgebenden Atmosphäre gewährleistet ist.Farther can be located before the discharge Section of the screw have a slope in which the final substances be compressed so that a seal to the surrounding atmosphere ensures is.
Vorteilhafter Weise ist in die Anlage ein der Heizeinheit zugeordneter Combustor zur thermischen Nachverbrennung von der abgesaugten Gase bzw. Dämpfe oder von daraus gebildeten Restgasen integriert.Favorable Way is in the system one of the heating unit associated with the combustor for thermal afterburning of the extracted gases or vapors or integrated by residual gases formed from it.
Die Gase/Dämpfe oder die Restgase sind direkt oder über einen Kondensator mittels der Absaugung dem Combustor und der Heizeinheit zuführbar. Durch die Zuführung der Gase/Dämpfe oder Restgase zum Combustor und zur Heizeinheit ist es möglich, das Volumen des Brenngases, welches als Anschubenergie für den Brenner der Heizeinheit erforderlich ist, ggf. soweit zu reduzieren, dass von dem Brenner nur noch eine Stützflamme vorhanden ist. Die gesamte Heizenergie für den Reaktor wird dann durch die Verbrennung abgesaugten Gase/Dämpfe bzw. der Restgase zur Verfügung gestellt.The Gases / vapors or the residual gases are directly or via a capacitor means the suction can be fed to the combustor and the heating unit. By the feeder of gases / vapors or residual gases to the combustor and to the heating unit, it is possible that Volume of the fuel gas, which is used as starting energy for the burner the heating unit is required, if necessary reduce so much that from the burner only one support flame is available. The total heating energy for the reactor is then through the combustion extracted gases / vapors or the residual gases to disposal posed.
Alternativ können die Gase/Dämpfe/Restgase einer Energieerzeugungseinrichtung zugeleitet werden. Ebenfalls ist es möglich, einen ersten Teil der Restgase dem Combustor und der Heizeinheit und einen zweiten Teil der abgesaugten Gase/Dämpfe bzw. Restgase der Energieerzeugungseinrichtung zuzuführen. Da bei dem thermischen Behandlungsprozess erfahrungsgemäß das Volumen der abgesaugten Gase/Dämpfe bzw. des erzeugten Restgases um ein Vielfaches höher ist, als das Volumen, welches für die Beheizung des Reaktors erforderlich ist, stellt die Weiterleitung von Gasen/Dämpfen oder Restgasen an die Energieerzeugungseinrichtung eine effiziente Ausnutzung dar.alternative can the gases / vapors / residual gases an energy generating device to be forwarded. Also Is it possible, a first part of the residual gases to the combustor and the heating unit and to supply a second part of the extracted gases / vapors or residual gases of the power generation device. There in the thermal treatment process, experience has shown that the volume the extracted gases / vapors or the generated residual gas is many times higher than the volume which for the Heating the reactor is required, provides the forwarding of gases / vapors or residual gases to the power generation facility an efficient Exploitation.
Die Energieerzeugungseinrichtung kann z.B. ein Dampfkessel und ein Dampfmotor und/oder ein Blockheizkraftwerk sein.The Power generating device may e.g. a steam boiler and a steam engine and / or a combined heat and power plant.
Das Volumen der behandelten Substanzen wird im Verhältnis zum Volumen der Ausgangssubstanzen bis zu 90% reduziert, wodurch nur noch geringe Deponiekosten zu verzeichnen sind.The Volume of the treated substances is in proportion to the volume of the starting substances Reduced to 90%, which means only low landfill costs are recorded.
Dem Kondensator ist bevorzugt ein Ölabscheider nachgeschaltet, aus welchem lipophiles Kondensat und wässriges Kondensat separat abgeleitet werden. Zwischen dem Ölabscheider und dem Kondensator ist zur Erzeugung eines Kühlkreislaufes ein Rückkühlwerk angeordnet. Weiterhin kann dem Reaktor ein Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung und/oder zur Vorkühlung von Brennerluft der Heizeinheit zugeordnet sein.the Condenser is preferably an oil separator downstream of which lipophilic condensate and aqueous Condensate are discharged separately. Between the oil separator and the condenser, a recooling plant is arranged to produce a cooling circuit. Furthermore, the reactor can be a heat exchanger for heat recovery and / or for pre-cooling be assigned by burner air of the heating unit.
Die Ausgangssubstanzen durchlaufen bei einer Umwälzbewegung und einer Temperatur, die das Trocknen und/oder die Pyrolyse der Ausgangssubstanzen gewährleistet, den Reaktor (über die in der/den Umhausung angeordneten Schnecke/n). Dabei ist im Reaktor eine die Niedertemperaturpyrolyse gewährleistende Temperatur bis 500°C, eine die Mitteltemperaturpyrolyse gewährleistende Temperatur von 500°C bis 800°C oder eine die Hochtemperaturpyrolyse gewährleistende Temperatur über 800°C einstellbar.The Starting materials undergo a circulation movement and a temperature, which ensures drying and / or pyrolysis of the starting substances, the reactor (over the worm (s) in the enclosure (s). It is in the Reactor a low-temperature pyrolysis ensuring temperature until 500 ° C, one ensuring the medium temperature pyrolysis Temperature of 500 ° C up to 800 ° C or a high-temperature pyrolysis ensuring temperature above 800 ° C adjustable.
Bevorzugt beträgt die Temperatur 250 bis 800°C.Prefers is the temperature 250 to 800 ° C.
Die Durchlaufzeit, die Drehzahl der im Reaktor befindlichen Schnecke und die Verweilzeit richten sich nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Ausgangssubstanzen.The cycle time, the speed of the screw in the reactor and the residence time depend on the moisture content of the outlet substances.
Die Endsubstanzen sind entweder deponierfähig oder in den Wirtschaftskreislauf rückführbar. Durch die großen Volumen und Masseverluste treten dabei nur noch geringe Deponiekosten auf. Einige Substanzen können ohne oder mit geringer Nachbearbeitung dem Wirtschaftskreislauf erneut zugeführt werden.The Final substances are either dumpable or in the economic cycle traceable. By the big ones Volume and mass losses occur only low landfill costs on. Some substances can without or with little reworking the economic cycle be fed again.
Als Ausgangssubstanzen können z.B. Zelluloseschlämme, Spuckstoffe, Schredderabfälle von Kraftfahrzeuginnenteilen oder DSD-Sortierreste (DSD = Duales System Deutschland) und daraus z.B. aluminiumhaltige Fraktionen eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, folgende Abfallstoffe zu behandeln und somit in ihrem Volumen wesentlich zu reduzieren:
- – sonstige Abfälle aus der mechanischen Behandlung von Abfällen,
- – Abfälle aus dem Schreddern von metallhaltigen Abfällen, wie Verbundkarton (Tetrapack),
- – Schlämme aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser,
- – Schlämme, die gefährliche Stoffe aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser enthalten,
- – Schlämme aus der biologischen Behandlung von industriellem Abwasser,
- – Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung,
- – Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung, die gefährliche Stoffe enthalten,
- – Schlämme oder Emulsionen aus Entsalzern, Schlämme aus physikalisch-chemischen Behandlungen,
- – Schlämme aus physikalisch-chemischen Behandlungen, die gefährliche Stoffe enthalten,
- – Zelluloseschlämme,
- – Spuckstoffe,
- – Deinking-Schlämme,
- – ölhaltige Schlämme.
- – Abfälle aus der Kanalreinigung,
- – Straßenkehricht,
- – Rückstände aus der Schrottaufbereitung (Schredder-Leicht-Fraktion,
- – Abfälle, behaftet mit organischen Pflanzenschutzmitteln, Holzschutzmitteln und anderen Bioziden,
- – feste Abfälle aus Sandfanganlagen und Öl-Wasserabscheidern,
- – Abfälle aus der Sanierung von Böden und Grundwasser,
- – Abfälle aus Prozessen der mechanischen Formgebung sowie der physikalischen und mechanischen Oberflächenbearbeitung von Metallen und Kunststoffen,
- – Gleisschotter, der gefährliche Stoffe enthält,
- – Boden und Steine, die keine gefährlichen Stoffe enthalten,
- – Sande aus der Wirbelschicht, die bei der Verbrennung oder Pyrolyse von Abfällen anfallen,
- – Abfälle aus der Altölaufbereitung,
- – medizinische und krankenhausspezifische Abfälle,
- – Schredderabfälle von Kraftfahrzeuginnenteilen aus der Altautoverwertung,
- – verschmutzte Mischkunststoffe aus Sortieranlagen,
- – Produktionsabfälle,
- – DSD-Sortierreste,
- – Hühnerkot und andere Fäkalien aus der Tierhaltung
- – sowie Mineralien (z.B. Sand, Steine), wobei hier nur eine unwesentliche Volumenreduzierung stattfindet.
- - other waste from the mechanical treatment of waste,
- - waste from the shredding of metal-containing waste, such as composite carton (Tetrapack),
- - sludges from another treatment of industrial wastewater,
- - sludges containing dangerous substances from another treatment of industrial wastewater,
- Sludges from the biological treatment of industrial wastewater,
- - sludges from in-house wastewater treatment,
- - sludges from in-house wastewater treatment containing hazardous substances,
- - sludges or emulsions of desalting, sludges of physico-chemical treatments,
- - sludges from physico-chemical treatments containing dangerous substances,
- - cellulose slurries,
- - rejects,
- - deinking sludge,
- - oily sludges.
- - waste from sewer cleaning,
- - street sweep,
- - residues from scrap processing (shredder-light fraction,
- - waste containing organic pesticides, wood preservatives and other biocides,
- - solid waste from sand traps and oil separators,
- - waste from the remediation of soil and groundwater,
- - waste from processes of mechanical shaping and physical and mechanical surface treatment of metals and plastics,
- - ballast, containing dangerous substances,
- - soil and stones that do not contain dangerous substances,
- - sands of the fluidized bed resulting from the incineration or pyrolysis of waste,
- - waste from waste oil treatment,
- - medical and hospital-specific waste,
- - Shredder waste from motor vehicle interior parts from end-of-life car recycling,
- - polluted mixed plastics from sorting plants,
- - production waste,
- - DSD sorting residues,
- - chicken droppings and other faeces from animal husbandry
- - As well as minerals (eg sand, stones), where only an insignificant volume reduction takes place.
Werden z.B. Zelluloseschlämme als Ausgangssubstanzen in der Anlage thermisch behandelt (vorzugsweise bei 350°C) kann die Endsubstanz, die ein zellulosehaltiges Pulver ist, brikettiert und in brikettierter Form als Brennstoff eingesetzt werden.Become e.g. cellulosic slurry thermally treated as starting substances in the system (preferably at 350 ° C) For example, the final substance, which is a cellulosic powder, may be briquetted and used in briquetted form as a fuel.
Beim Einsatz von Abfallstoffen – Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Spuckstoffen entsteht als Endsubstanz (SE) vorwiegend Asche und ein großer Volumenanteil an Restgas, welches als Brenngas einsetzbar ist.At the Use of waste materials - starting substances (SA) in the form of rejects arises as the final substance (SE) predominantly Ashes and a big one Volume fraction of residual gas, which can be used as fuel gas.
Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Schredderabfällen von Kraftfahrzeuginnenteilen ergeben als Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen und Restgas (Grest), welches als Brenngas einsetzbar ist. Werden als Ausgangssubstanz DSD-Sortierreste behandelt, entsteht als Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen. Bestehen die DSD-Sortierreste beispielsweise aus Kunststoff-/Papier-/Abfällen mit Aluminiumanhaftungen (wie z.B. Verbundkarton/Tetrapacks), so befinden sich in der Asche größere Metallabscheidungen aus fast reinem Aluminium. Das bei der thermischen Behandlung der DSD-Sortierreste gebildete Restgas kann ebenfalls als Brenngas eingesetzt werden.Starting materials (SA) in the form of shredder waste from motor vehicle interior parts yield as final substance (SE) ashes with metal deposits and residual gas (G rest ), which can be used as fuel gas. If DSD sorting residues are treated as the starting substance, ash with metal deposits is produced as the final substance (SE). For example, if the DSD sorting residues consist of plastic / paper / waste with aluminum buildup (such as composite board / tetra packs), the ashes contain larger amounts of metal deposits of almost pure aluminum. The residual gas formed in the thermal treatment of the DSD sorting residues can also be used as fuel gas.
Das Restgas wird, wie vorgenannt beschrieben, als Brenngas entweder dem Combustor und der Heizeinheit oder einer Energieerzeugungseinrichtung zur Verfügung gestellt.The Residual gas is, as described above, either as fuel gas the combustor and the heating unit or a power generating device to disposal posed.
Im Reaktor sind ein oder mehrere Schnecken in jeweils einer Umhausung angeordnet. Darin werden die Ausgangssubstanzen umgewälzt und bewegt und der im Reaktor bzw. in der Umhausung herrschenden Temperatur ausgesetzt. Jeder Schneckenmantel weist bevorzugt eine Höhe auf, die größer ist als der Durchmesser der sich im Schneckenmantel befindlichen Schnecke. Weiterhin verjüngt sich der Schneckenmantel im Querschnitt nach oben, wobei die Absaugung für die Dämpfe bevorzugt in diesem Bereich angeordnet ist, wodurch gewährleistet wird, dass feine Partikel und Staub nicht in die Absaugung gelangen können.One or more screws are arranged in each case in a housing in the reactor. In it, the starting substances are circulated and moved and exposed to the temperature prevailing in the reactor or in the enclosure. Each screw shell preferably has a height which is greater than the diameter of the screw located in the screw shell. Furthermore, the screw shell tapers in cross section upwards, wherein the suction for the vapors is preferably arranged in this area, whereby ge Ensures that fine particles and dust can not get into the suction.
Die Umhausungen sind bevorzugt drehfest angeordnet.The Enclosures are preferably arranged rotationally fixed.
An den Ausgang des Reaktors kann sich eine Austragsschnecke anschließen, die in einem zumindest an seiner Unterseite siebartig perforierten Schneckenmantelrohr angeordnet ist, um Staub, Asche und andere kleinere Endsubstanzen von größeren Endsubstanzen (z.B. Metallabscheidungen) zu trennen.At The output of the reactor can be followed by a discharge screw, the in a at least on its underside sieve-like perforated screw shell tube is arranged to dust, ash and other smaller final substances of larger final substances (e.g., metal deposits).
Weiterhin ist es möglich, in einem Reaktor mehrere aus jeweils einem Schneckenmantel und einer Schnecke bestehende Einheiten z.B. neben- und/oder übereinander in einem Reaktor anzuordnen.Farther Is it possible, in a reactor several from each a screw shell and a Worm existing units e.g. next to and / or above each other to arrange in a reactor.
Es können auch mehrere Reaktoren miteinander gekoppelt werden.It can Also, several reactors are coupled together.
Der Schneckenmantel und die Schnecke sollten eine Neigung aufweisen, die in Richtung zur Austragsöffnung ansteigt.Of the The worm shell and the screw should have a slope towards the discharge opening increases.
Um die Reinigung des Innenraums des Reaktors zu gewährleisten, kann dieser in seiner Wandung eine oder mehrere Revisionsöffnungen aufweisen.Around To ensure the cleaning of the interior of the reactor, this can in his Wall have one or more access openings.
Zur Aufbereitung und Behandlung von metallhaltigen Abfallstoffen auf der Basis von Papier und/oder Kunststoffen, insbesondere in Form von Verbundkarton (Tetrapack), ist in dem Reaktor ein Verschwelen/eine Pyrolyse des Papier- und Kunststoffanteils gewährleistende Temperatur einstellbar und dem Reaktor eine Trenneinrichtung nachgeschaltet, in der abgeschiedenes Metall von den verschwelten Papier- und/oder Kunststoffanteilen trennbar ist.to Preparation and treatment of metal-containing waste materials the basis of paper and / or plastics, in particular in the form of composite board (Tetrapack), is a fumigation in the reactor Pyrolysis of the paper and plastic content ensuring temperature adjustable and downstream of the reactor, a separator, in the deposited Metal from the smudged paper and / or plastic parts is separable.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The Invention is based on an embodiment and associated Drawing closer explained. Show it:
Der
Reaktor
Es ist möglich, den ersten Teilstrom T1 oder den zweiten Teilstrom T2 zu unterbrechen, so dass das Restgas nur der Heizeinheit oder nur der Energieerzeugungseinrichtung zur Verbrennung zugeführt wird.It is possible, to interrupt the first partial flow T1 or the second partial flow T2, so that the residual gas only the heating unit or only the power generation device fed to the combustion becomes.
Das
Kondensat K wird aus dem Kondensator einem Ölabscheider
Die vorgenannt beschriebene Lösung stellt ein destillatives Verfahren für die thermische Behandlung von Abfallstoffen wie z.B. Schleifschlamm, Walz- und Schmiedezunder, Klärschlamm usw. dar.The aforementioned solution represents a distillative process for the thermal treatment of wastes such as e.g. Grinding sludge, rolling and forging, sewage sludge etc.
Für die Realisierung
einer Pyrolyse für
die Behandlung anderer Abfallstoffe sind die Anlagenteile
Restliche Nebenprodukte wie Pyrolyseöl, Pyrolysewasser und Pyrolysekoks werden aus dem Prozess entfernt und ggf. weiter behandelt oder entsorgt.remaining By-products such as pyrolysis oil, pyrolysis water and pyrolysis coke are removed from the process and possibly further treated or disposed of.
Es
schließt
sich gem.
Alternativ
ist es möglich,
die Ableitung der behandelten Substanzen SE bei gleich bleibender oder
gem.
Die
Umhausung
In
Das
Schneckenmantelrohr
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmalig möglich, z.B. aus DSD-Sortierresten, wie Verbundkarton-Verpackungen (Tetrapacks) für Getränke oder andere Lebensmittel, die Aluminium enthalten, schnell und äußerst energieeffizient Aluminium wiederzugewinnen.With the solution according to the invention it possible for the first time e.g. from DSD sorting residues, like composite carton packages (Tetrapacks) for drinks or other food, containing aluminum, fast and extremely energy efficient aluminum regain.
Die Ökobilanz für derartige Verpackungen kann damit wesentlich verbessert werden.The life cycle assessment for such Packaging can thus be significantly improved.
In
Die Abfälle des Dualen Systems (Verbundkarton und andere Kunststoffe) wurden dazu geschreddert und bei einer Temperatur von 350 bis 650°C im Reaktor behandelt. Die Endsubstanz ist Asche mit fast reinem Aluminium. Das abgesaugte Gas kann zum Betrieb der Anlage oder anderweitig als Brennstoff eingesetzt werden.The scraps of the dual system (composite board and other plastics) shredded and at a temperature of 350 to 650 ° C in the reactor treated. The final substance is ashes with almost pure aluminum. The extracted gas can be used to operate the system or otherwise Fuel can be used.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit erstmalig möglich in nur einem Verfahrensschritt aus geschredderten Abfällen des Dualen Systems wieder fast reines Metall/Aluminium zurück zu gewinnen.With the solution according to the invention It is thus possible for the first time in only one process step from shredded waste of the Dual system again almost pure metal / aluminum to win back.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann weiterhin eine überraschend große Volumenreduzierung der unterschiedlichsten Ausgangssubstanzen erzielt werden. Darin enthaltene Wertstoffe, die sonst mit den Abfallstoffen auf die Deponie gelangt sind, z.B. Metallfraktionen, können aus den Endsubstanzen entnommen und dem Wirtschaftskreislauf wieder zugeführt werden.With the solution according to the invention can continue a surprise size Volume reduction of different starting materials achieved become. It contains valuable substances that are otherwise mixed with the waste materials have landed on the landfill, e.g. Metal fractions, can taken from the final substances and recycled to the economic cycle.
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