DE19513050A1 - Verfahren zum Betrieb einer Entsorgungsstoff-Hochtemperaturreaktoranlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Entsorgungsstoff-Hochtemperaturreaktoranlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Entsorgungsstoff-Hochtemperaturreaktoranlage.
Entsorgungsstoffe, wie z. B. Müll, werden in einer Hochtemperaturreaktoranlage in einem ersten Schritt hoch verdichtet, danach entgast und dem Hochtemperaturreaktor aufgegeben. Für diesen Prozeß wird zur thermischen Umwandlung und Behandlung Sauerstoff benötigt, der mittels Luftzerlegungsanlage erzeugt wird. Der dadurch entstehende flüssige Stickstoff wird zur Inertisierung der Entsorgungsstoffbunker, zum Verlauf oder als Abprodukt in die Atmosphäre abgegeben. Das in diesem Prozeß erzeugte Synthesegas wird gereinigt und dem Prozeß als Energieträger zurückgeführt oder zur Elektroenergieerzeugung durch einen mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelten Generator verwendet (DE 40 24 303, 40 33 314, 41 30 416, 42 11 513, 43 10 934). Es wurde jedoch festgestellt, daß dieser Prozeß folgende Nachteile aufweist:
  • 1. Die Selbstentzündung des Entsorgungsstoffes im Bunker stellt einen der schwersten Störfälle in thermischen Entsorgungsanlagen dar. Er kann mit aufwendigen technischen Maßnahmen wie Bunkerinertisierung und Umschichtung des Bunkerinhalts verhindert werden. Die Inertisierung des Entsorgungsstoff-Bunkers mit Stickstoff (flüssig oder gasförmig) stellt sich als ungünstige Lösung dar, weil der Stickstoff leichter als Luft aus dem Bunker entweicht und so eine Inertisierung in Frage gestellt ist bzw. ständig erfolgen muß sowie eine Gefährdung des Bedienpersonals eintritt.
  • 2. Das im Prozeß erzeugte Synthesegas stellt lediglich ein Schwachgas mit geringem Heizwert dar, dessen Nutzung entsprechend eingeschränkt ist. Es kann angereichert werden, indem Erdgas zugemischt oder eine Gaswäsche zur Auswaschung, insbesondere von Kohlendioxid, erfolgt (DE 19 12 339, 33 27 367, 43 17 319).
Die o.g. Verfahrensstufen im Hochtemperaturreaktor-Prozeß erfordern erhebliche technische, technologische und Betriebskosten-Aufwendungen, ohne daß dafür ein befriedigender technischer Prozeßablauf erreicht werden konnte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anreicherung des Synthesegases durch Abtrennung des Kohlendioxids mittels im Prozeß anfallender Medien einschließlich deren technische und betriebswirtschaftlich günstigere Anwendung innerhalb des Prozesses zu erzielen.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß durch den in der Luftzerlegungsanlage erzeugten flüssigen Stickstoff der Kugelhaufen eines Kühlers auf Temperaturen von -80°C abgekühlt, das in der Synthesegasaufbereitung gereinigte Synthesegas in den Kühler eingeleitet und das im Synthesegas befindlichen Kohlendioxid auf der Oberfläche der Stahlkugeln in Form von Eis gebunden, die Stahlkugeln ausgeschleust sowie in ein CO₂-reiches Gas überführt und daß das CO₂-reiche Gas als Inertisierungsgas in den Entsor­ gungsstoff-Bunker eingeleitet wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Schema für die Entsorgungsstoff-Hochtemperaturreaktoranlage.
Der mit dem Entsorgungsstoff-Förderer 11 versehene Entsor­ gungsstoff-Bunker 1 ist über den Preß- und Entgasungskanal 3 mit dem Hochtemperaturreaktor 2 verbunden. In den Hochtemperaturreaktor 2 ist die Sauerstoffleitung 4 der Luftzerlegungsanlage 10 eingebunden. Die Syntheserohgaslei­ tung 5 ist in die Gasreinigung 6 und die Synthesegaslei­ tung 7 in die CO₂-Trennanlage 8 eingebunden. Die CO₂-Trennanlage 8 ist als Kugelhaufen-Kühler ausgebildet und weist die Flüssigstickstoffleitung 9 aus der Luftzerlegungsanlage 10 auf.
Die Stickstoffleitung 12 ist in die Luftzerlegungsanlage 10 und die Synthesereingasleitung 13 in die Synthesegasnut­ zungsanlage 14 eingebunden. Die CO₂-Trennanlage 8 ist über die CO₂-Leitung 15 mit der CO₂-Gewinnungsanlage 16 und diese über die Leitung 17 mit der CO₂-Trennanlage 8 verbunden. Die CO₂-Leitung 18 ist in den Entsorgungsstoff-Bunker 1 und die Leitung 19 in den Versprödungsbunker 20 eingebunden. Der Versprödungsbunker 20 weist den Entsorgungsstoff-Förderer 21 auf. Der Versprödungsbunker 20 ist über den Förderer 22 mit der Zerkleinerungseinrichtung 23 und diese über den Förderer 24 mit dem Entsorgungsstoff-Bunker 1 verbunden. Die Abgasleitung 25 der Synthesegasnutzungsanlage 14 sowie die CO₂-Leitungen 26; 27 der CO₂-Gewinnungsanlage 16 und des Versprödungsbunkers 20 sind in den Abgaskanal 28 eingebunden.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Entsorgungsstoff 29, z. B. Siedlungsabfälle, wird dem Entsorgungsstoff-Bunker 1 zugestellt und der Entsorgungs­ stoff-Bunker 1 mit Kohlendioxid 30 aus der CO₂-Leitung 18 inertisiert. Das Kohlendioxid 30 umschließt den Entsorgungsstoff 29 im Entsorgungsstoff-Bunker 1 allseitig. Eine Gefährdung von Bedienpersonal ist ausgeschlossen, da das Kohlendioxid aufgrund seiner großen Dichte im ungünstigsten Fall bis zur Oberkante des Entsorgungsstoff-Bunkers 1 gelangt und danach sich verdünnend in die Umgebung abfließt.
Der Entsorgungsstoff 29 wird dem Prozeß- und Vergasungskanal 3 aufgegeben und als entgastes Material 31 in den Hochtemperaturreaktor 2 eingetragen. Mit Hilfe des Synthesereingases 32 und dem Sauerstoff 33 wird der Hochtemperaturreaktor 2 betrieben. Das im Hochtemperaturreaktor 2 erzeugte Syntheserohgas 34 wird über die Syntheserohgasleitung 5 der Gasreinigung 6 zugeführt und dort gereinigt.
Über die Synthesegasleitung 7 gelangt das Synthesegas 35 geringeren Heizwertes in die CO₂-Trennanlage 8. Die CO₂-Trennanlage 8 weist den Kugelhaufen-Kühler auf, dessen Kugeln durch den über die Flüssigstickstoffleitung 9 geförderten flüssigen Stickstoff 36 auf ca. -80°C abgekühlt werden. Das durch den Kugelhaufen-Kühler durchgeleitete Synthesegas 35 wird derart abgekühlt, daß das im Synthesegas 35 befindliche Kohlendioxid auf der Oberfläche der Stahlkugeln niederschlägt und als Trockeneis abgesetzt wird.
Der Stickstoff 36 wird über die Stickstoffleitung 12 aus der CO₂-Trennanlage 8 abgezogen, in die Luftzerlegungsanla­ ge 10 zurückgeführt, erneut verflüssigt und/oder als Druckgas zum Verkauf bereitgestellt. Das Synthesereingas 32 hohen Heizwertes wird über die Synthesereingasleitung 13 in die Synthesegasnutzungsanlage 14 gefördert und/oder als Prozeßgas über die Synthesereingasleitung 13 in den Hochtemperaturreaktor 2 zurückgeführt und/oder als Brenngas für mit einem Generator gekoppelten Verbrennungskraftma­ schine zur Elektroenergieerzeugung genutzt. Das hier erzeugte Verbrennungsgas 37 wird über die Abgasleitung 25 in den Abgaskanal 28 eingeleitet und als Abgas 38 entsorgt. In der CO₂-Gewinnungsanlage 16 wird das Trockeneis von den Stahlkugeln 45 durch mechanisches Trennen, z. B. durch Siebung, abgetrennt und als Trockeneis 39 bereitgestellt. Das Trockeneis 39 gelangt über die Leitung 19 in den Versprödungsbunker 20 und kühlt den im Versprödungsbunker 20 befindlichen und über den Entsorgungsstoff-Förderer 21 zugestellten Entsorgungsstoff 40, z. B. Siedlungsabfall, so daß dieser sehr spröde wird. Der spröde Entsorgungsstoff 41 gelangt über den Förderer 22 in die Zerkleinerungseinrichtung 23 und wird dort zerkleinert. Der zerkleinerte Entsorgungsstoff 42 wird über den Förderer 24 in den Entsorgungsstoff-Bunker 1 gefördert.
Es ist auch ohne weiteres möglich, das kalte Kohlendioxid einem Drehrohr zur indirekten Abkühlung von Entsorgungsstoffen zur Versprödung zuzuführen, so daß das Kohlendioxid durch die Entsorgungsstoffe nicht verunreinigt wird. Das Kohlendioxid aus der CO₂-Gewinnungsanlage 16 wird über die CO₂-Leitung 18 in den Entsorgungsstoff-Bunker 1 gefördert und/oder als Druckgas für den Verkauf bereitgestellt und/oder als Entsorgungsgas 43 über die CO₂-Leitung 26 in den Abgaskanal 28 als Abgas gefördert. Das Kohlendioxid aus dem Versprödungsbunker 20 wird über die CO₂-Leitung 27 als Entsorgungsgas 44 in den Abgaskanal 28 als Abgas 38 gefördert.
Es ist auch ohne weiteres möglich, das in der CO₂-Gewinnungsanlage 16 erzeugte Trockeneis für den Verkauf bereit zustellen.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
  • 1. Das im Hochtemperaturreaktor erzeugte heizwertarme Synthesegas wird durch die CO₂-Trennung ein heizwertreiches Gas, so daß die Nutzung im Prozeß, zur weiteren thermischen Nutzung und/oder zur Elektroenergieerzeugung mit hohem Wirkungsgrad erreicht ist.
  • 2. Die CO₂-Trennung wird mit Prozeßmedien durchgeführt, ohne daß externe Medien erforderlich sind.
  • 3. Die Prozeßmedien sind ohne weiteres innerhalb und außerhalb des Prozesses nutzbar.
  • 4. Es ist eine wirksamere Bunkerinertisierung erreicht.
Bezugszeichenliste
1 Entsorgungsstoff-Bunker
2 Hochtemperaturreaktor
3 Preß- und Entgasungskanal
4 Sauerstoffleitung
5 Syntheserohgasleitung
6 Gasreinigung
7 Synthesegasleitung
8 CO₂-Trennanlage
9 Flüssigstickstoff-Leitung
10 Luftzerlegungsanlage
11 Entsorgungsstoff-Förderer
12 Stickstoffleitung
13 Synthesereingasleitung
14 Synthesegasnutzungsanlage
15 CO₂-Leitung
16 CO₂ -Gewinnungsanlage
17 Leitung
18 CO₂-Leitung
19 Leitung
20 Versprödungsbunker
21 Entsorgungsstoff-Förderer
22 Förderer
23 Zerkleinerungseinrichtung
24 Förderer
25 Abgasleitung
26 CO₂-Leitung
27 CO₂-Leitung
28 Abgaskanal
29 Entsorgungsstoff
30 Kohlendioxid
31 entgastes Material
32 Synthesereingas
33 Sauerstoff
34 Syntheserohgas
35 Synthesegas
36 Stickstoff
37 Verbrennungsgas
38 Abgas
39 Trockeneis
40 Entsorgungsstoff
41 Entsorgungsstoff
42 Entsorgungsstoff
43 Entsorgungsgas
44 Entsorgungsgas
45 Kugeln

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb einer Entsorgungsstoff-Hochtempe­ raturreaktoranlage bestehend aus einem Entsorgungsstoff­ bunker, einer Luftzerlegungsanlage und einer Synthesegas­ aufbereitung, gekennzeichnet dadurch, daß durch den in der Luftzerlegungsanlage erzeugten flüssigen Stickstoff der Kugelhaufen eines Kühlers auf Temperaturen von -80°C abgekühlt, das in der Synthesegas­ aufbereitung gereinigte Synthesegas in den Kühler eingeleitet und das im Synthesegas befindlichen Kohlendioxid auf der Oberfläche der Stahlkugeln in Form von Eis gebunden, die Stahlkugeln ausgeschleust sowie in ein CO₂-reiches Gas überführt und daß das CO₂-reiche Gas als Inertisierungsgas in den Entsorgungsstoff-Bunker eingelei­ tet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das CO₂-reiche Gas zu Druckgas gespannt oder als Trockeneis abgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Trockeneis von den Stahlkugeln durch mechanisches Trennen, z. B. durch Siebung, entfernt, ausgeschleust und mit Entsorgungsstoffen gemischt wird sowie die so versprödeten Entsorgungsstoffe zerkleinert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das auf der Oberfläche der Stahlkugeln verdampfende Kohlendioxid indirekt zur Kühlung von Entsorgungsstoffen verwendet wird und die so versprödeten Entsorgungsstoffe zerkleinert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Kohlendioxid als Abgas aus dem Prozeß ausgeschleust wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stickstoff nach dem Kühlprozeß zu Druckgas gespannt wird.
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