DE19541150C2 - Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von Reststoffen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von ReststoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von energetisch verwendbaren
Reststoffen, insbesondere Shredder-Leichtmüll, die verkleinert und klassiert in
Bunkern gelagert werden sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Aufbereitung von gebrauchten Konsumgütern wird angestrebt, eine möglichst
kleine und in Bezug auf eine Deponierung unproblematische Rückstandsmenge übrig
zu lassen. Hier besteht die Forderung, die Rückstandsmengen möglichst so
aufzubereiten, daß zunehmend größere Rückstandsmengen verwertet werden
können.
Besondere Anforderungen werden an die Verwertung von Altautos gestellt. Im
Vergleich zur Aufbereitung von ausgedienten Maschinen und Anlagen aus
Industrieabbrüchen, Schiffsabwrackungen sowie Schienen- und Eisenbahnmaterial,
besitzen die Altautos einen besonders hohen Anteil an nichtmetallischen Stoffen wie
Kunststoffe, Glas, Gummi, Textilien, Lacke, Öle, Fette, aber auch metallische
Überzüge wie Zinn und Zink und metallische Nichteisenbeimengungen wie Kobalt,
Kupfer, Chrom. In den üblichen Aufbereitungsaggregaten, nämlich Schere, Presse und
Shredder, ist es möglich, gezielte Schüttdichten herzustellen.
Eine Möglichkeit, einen bestimmten Anteil von Leichtfraktionen an Shredder-
Rückständen zu verarbeiten besteht darin, ein Kunststoff-Granulat herzustellen und
dieses in einen Hochofen oder einen Kupolofen einzublasen. Hierzu ist es in
aufwendiger Weise erforderlich, die Shredderrückstände-Leichtfraktion auf eine
Körnung unter 4 mm aufzumahlen, die Kunststofffraktion abzutrennen und diese in
dem Bereich der Blasformebene eines Hochofens bei Temperaturen von etwa 2000°C
einzublasen. Diese Vorgehensweise ist nicht nur kostspielig, sie kann auch nur einen
relativ geringen Anteil an Reststoffen verwerten.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende
Einrichtung zum Behandeln von Reststoffen zu schaffen, bei dem mit einfachen
konstruktiven Mitteln kostengünstig und energiesparend gering aufbereitetes Material
völlig verbrannt bzw. verschlackt wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des
Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 7.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den übrigen Ansprüchen
dargelegt.
Erfindungsgemäß wird ohne das Erfordernis des Zerkleinerns in einer Klassierung,
z. B. Windsichtung, Reststoff - beispielsweise Leichtmüll aus Shredder-Anlagen - in
Bunkern gelagert und von diesen portionsweise einem Vorratstrog innerhalb eines
Metallschmelzofens zugeführt. Hierbei ist die Korngröße und die Dichte des
Reststoffes nur noch abhängig von seiner Analyse. So kann in einfacher Weise durch
gezieltes Mischen des Reststoffes aus den verschiedenen Bunkern diese in
gewünschter Zusammensetzung aufbereitet werden.
Mit dem o.g. Vorratstrog ist eine Schleuse verbunden, in die nach vorgebbarer Zeit der
Reststoff eingebracht wird und in die nach Schließen der Schleusenein- oder
ausgänge sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen wird. Die Gasmenge und damit der
Druck des sauerstoffhaltigen Gases wird so gesteuert, daß er sich höher einstellt als
der im Schmelzofen befindliche Gasdruck. Anschließend wird die der Schmelze
zugewandte Öffnung der Schleuse geöffnet und der Leichtmüll wird pneumatisch in
den Ofenraum ausgefördert.
Wesentlich beschleunigt durch die pneumatische Förderung trifft der Leichtmüll auf die
im Bodenbereich des Metallschmelzofens befindliche Metallschmelze und taucht in
diese ein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird dem Reststoff Schrott zugemischt, der ein
sicheres Nachrutschen bzw. Untertauchen des Reststoffes in das Bad und damit seine
völlige Umsetzung in dieser Zone gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden seitlich im Chargierschacht
Düsen angeordnet, die die Bewegungsrichtung des Leichtmülls bzw. des
Materialgemisches unterstützen und gleichzeitig den zur Verbrennung erforderlichen
Sauerstoff liefern.
Als Einrichtung zum Behandeln des Reststoffes wird ein Metallschmelzofen eingesetzt,
der eine zentrisch angeordnete Elektrode aufweist und dessen Beschickungsraum in
Form einer Hülse die Elektrode umgreift und bei dem im Beschickungsraum eine sich
vom Ofenkopf bis in Bodennähe erstreckende Kammer vorgesehen ist. Ein Teil der
Kammer ist als Schleuse ausgebildet, die durch Absperrorgane verschließbar ist und
die an eine Gasförderstation angeschlossen ist. In einer Ausgestaltung ist die Kammer
als Rohr ausgebildet, wobei diese Kammer mindestens ein Segment des
hülsenförmigen Beschickungsraumes bildet. In einer anderen Ausgestaltung ist die
Kammer ein hülsenförmiges Rohr, das koaxial zur der die Elektrode umgebenden
Hülse angeordnet ist.
Der vorgeschlagene Lichtbogenofen bildet ein geschlossenes System, bei dem
sämtliche eingegebenen Stoffe einschließlich der Reststoffe erfaßt werden. So werden
insbesondere während des Prozesses sich verflüchtigende oder gasförmige
Verbindungen vollständig, und damit die Umwelt nicht belastend, erfaßt. Weiterhin wird
hierbei durch die energetische Umsetzung der Reststoffe im Schmelzbereich
elektrische Schmelzenergie eingespart.
Zur Erhöhung der Standzeiten der Kammerwandung wird vorgeschlagen, diese in dem
dem Ofenboden zugeneigten Bereich als Kühlelement auszubilden.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden unterhalb der Schleusen,
vorzugsweise in Badnähe, Lanzen zum Einblasen von Sauerstoff und/oder auch
Brenner zur Einbringung von externer Heizenergie vorgesehen. Hierdurch wird die
vollständige Verbrennung des Materials in dieser Zone gewährleistet. Die Gasbrenner
sorgen für ein Freihalten dieser Zone von seitlich zugeführten Schrotteilen und für das
Aufrechterhalten einer gewünschten Zonentemperatur.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Figur dargelegt.
Es zeigen die
Fig. 1 Einen Schnitt durch einen Elektrolichtbogenofen mit einer rohrförmigen
Kammer im Beschickungsraum.
Fig. 2 Einen Elektrolichtbogenofen mit einer hülsenförmigen Kammer im
Beschickungsraum.
Fig. 3 Die Draufsichten der Beschickungsraumformen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Bunker 11 und 12, aus denen Reststoff, z. B. Shredder-
Leichtmüll auf ein Transportband 13 aufgebracht und zu einem Elektrolichtbogenofen
40 transportierbar ist. Auf das Transportband 13 ist aus einem Bunker 19 Schrott
ergänzend aufbringbar.
Der Elektrolichtbogenofen 40 weist ein Ofengefäß 41 auf, in das eine von einer
Elektrodenhülse 44 durch eine Elektrodenhalterung 45 gehaltene Elektrode 43
hineinragt. Im Bereich des Gefäßbodens 42 befindet sich die Schmelze S. Im Ofenkopf
49 ist eine Transportbahn 46 angeordnet. Im hülsenförmig ausgestalteten
Beschickungsraum 47 befindet sich eine Charge C.
Weiterhin ist der Ofenkopf 49 mit einer nicht weiter dargestellten Gasreinigungsanlage
60 verbunden.
In der Fig. 1 ist die Abwurfstelle des Transportbandes 13 unterhalb der
ringförmigen Transportbahn 46 angeordnet und somit in vergleichbarer Weise
aufgebaut wie die Schrottzufuhr aus einem Bunker 18 auf ein Transportband 17.
In der Fig. 1 ist im hülsenförmigen Beschickungsraum 47 eine Kammer 30
vorgesehen, die als rohrförmiges Segment 35 ausgestaltet ist (vgl. dazu die Draufsicht
in der Fig. 3, linke Seite, Schnitt AA).
Der dem Transportband 13 zugeneigte Teil der Kammer 30 ist als Vorratstrog 21
ausgestaltet.
Der sich an den Vorratstrog 21 anschließende Teil der Kammer 30 ist als Schleuse 31
ausgestaltet, die am Materialeingang ein Absperrorgan 32 und am Materialausgang
ein Absperrorgan 33 aufweist. In der Fig. 1 sind die Absperrorgane 32, 33 als
Klappen ausgebildet.
Die Schleuse 31 ist über eine Zuleitung 52 mit einer Gasförderstation 51, hier
überwiegend Luft, verbunden.
In Materialförderrichtung nach der Schleuse 31 ragen in dem Kammerteil 34 Lanzen
55 hinein, die über eine Zuleitung 54 mit einer Gasfördereinrichtung 53, hier im
wesentlichen Sauerstoff, verbunden sind.
Unterhalb der Schleuse 31 sind am Kammerausgang 30 im Beschickungsraum 34
Brenner 73 vorgesehen, die über eine Zuleitung 72 mit einer Brennstofförderstation 73
verbunden sind.
Die Wandung 37 des der Schleuse 31 nachgeordneten Kammerteils 34 ist mit
Kühlkanälen 38 versehen, die mit einer nicht weiter dargestellten Kühleinrichtung in
Verbindung steht.
Bei der Fig. 2 ist die Abwurfstelle 44 des Transportbandes 13 mit 14 bezeichnet.
Konzentrisch zur Ofenachse 1 ist ein Vorratstrog 21 angeordnet, dessen
Boden durch ein Absperrorgan 32, hier eine Glocke, verschießbar ist. Das
Absperrorgan 32 ist Teil einer Schleuse 31, die am Materialausgang ein
Absperrorgan 33 besitzt. Der Schleuse nachgeordnet ist eine Drehschurre 39, durch
die der Leichtmüll einem hülsenförmig ausgestalteten Kammerteil 34 zuführbar ist.
In der Fig. 2 ist die Kammer 30 aufgebaut aus einem zylindrischen Schleusenteil 31
und aus einem hülsenförmigen Kammerteil 34. Dabei ist die Schleuse 31 über eine
Zuleitung 52 mit einer Gasförderstation 51, im wesentlichen für Luft, verbunden. In
dem hülsenförmigen Kammerteil 34 ragt eine Lanze 55, die über eine Zuleitung 54 mit
einer Gasförderstation 53, hier im wesentlichen Sauerstoff, verbunden ist.
Im rechten Teil der Fig. 3 ist der hülsenförmige Kammerteil 36 dargestellt, der
zwischen Elektrodenhülse 44 und dem hülsenförmigen Beschickungsraum 47
angeordnet ist.
Bezugszeichenliste
Bunkeranlage
11, 12 Bunker für Shredder-Leichtmüll
13 Transportband Leichtmüll
14 Abwurfstelle
17 Transportband Schrott
18, 19 Bunker für Schrott
13 Transportband Leichtmüll
14 Abwurfstelle
17 Transportband Schrott
18, 19 Bunker für Schrott
Bevorratung
21 Vorratstrog
30 Kammer
31 Schleuse
32 Absperrorgan Materialeingang
33 Absperrorgan Materialausgang
34 der Schleuse nachgeordneter Teil
35 Segment rohrförmig
36 Segment hülsenförmig
37 Wandung
38 Kühlelement
39 Drehschurre
40 Elektrolichtbogenofen
41 Ofengefäß
42 Gefäßboden
43 Elektrode
44 Elektrodenhülse
45 Elektrodenhalterung
46 Transportband
47 Beschickungsraum
49 Ofenkopf
30 Kammer
31 Schleuse
32 Absperrorgan Materialeingang
33 Absperrorgan Materialausgang
34 der Schleuse nachgeordneter Teil
35 Segment rohrförmig
36 Segment hülsenförmig
37 Wandung
38 Kühlelement
39 Drehschurre
40 Elektrolichtbogenofen
41 Ofengefäß
42 Gefäßboden
43 Elektrode
44 Elektrodenhülse
45 Elektrodenhalterung
46 Transportband
47 Beschickungsraum
49 Ofenkopf
Gasförderung
51 Gasförderstation Luft
52 Zuleitung
53 Gasförderstation Sauerstoff
54 Zuleitung
55 Lanze
60 Gasreinigungsanlage
52 Zuleitung
53 Gasförderstation Sauerstoff
54 Zuleitung
55 Lanze
60 Gasreinigungsanlage
Brennstofförderung
71 Brenner
72 Zuleitung
73 Brennstofförderstation
S Schmelze
C Charge
I Ofenachse
72 Zuleitung
73 Brennstofförderstation
S Schmelze
C Charge
I Ofenachse
Claims (13)
1. Verfahren zum Behandeln von energetisch verwertbaren Reststoffen, wie Shredder-
Leichtmüll, die zerkleinert und klassiert in Bunkern gelagert werden, wobei der
Reststoff von den Bunkern portionsweise einem Metallschmelzofen,
zugeführt und in einem Vorratstrog bevorratet wird und nach vorgegebener
Zeit portionsweise in eine gasdicht verschließbare Schleuse eingebracht wird,
gekennzeichnet durch folgende Schritte
- a) nach Verschließen der Schleuse wird der Reststoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas, dessen Druck höher ist als der des aktuellen Druckes am Ofenkopf des Metallschmelzofens, beaufschlagt,
- b) nach Erreichen eines vorgebbaren Druckes in der Schleuse und nach Öffnen eines dem Ofengefäßboden zugewandten Schleusenaustrittes wird der Reststoff pneumatisch in den Ofenraum ausgefördert und
- c) in die sich im Bodenbereich des Metallschmelzofens befindliche Metallschmelze eingetaucht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Reststoff nach Verlassen der Schleuse Sauerstoff eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich, in dem der Reststoff in die Metallschmelze eintaucht, durch
Fremdenergie freigehalten wird.
4. Verfahren nach einem der o.g. Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Zuführens des Reststoffes diesem in Abhängigkeit seiner Menge
und zu beliebigen Zeiten vorgebbar Schrott der üblichen Ofencharge zugemischt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reststoffe einem Elektrolichtbogenofen zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fremdenergie von einer Ölflamme stammt.
7. Einrichtung zum Behandeln von energetisch verwertbaren Reststoffen, insbesondere
Shredder-Leichtmüll, mit Bunkern, in denen der Reststoff klassiert gelagert wird, mit
einer Transporteinrichtung, die den Reststoff zu einem Elektrolichtbogenofen zum
Schmelzen von Stahl fördert, wobei der Elektrolichtbogenofen einen
Beschickungsraum in Form einer Hülse aufweist, der mindestens eine zentrisch
angeordnete Elektrode umgreift, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Beschickungsraum (47) eine vom Ofenkopf (49) bis in die Nähe des Bodens (42) des Ofengefäßes (41) sich erstreckende Kammer (30) angeordnet ist,
daß ein Teil (31) der Kammer (30) als Schleuse ausgebildet ist, die in Chargierrichtung im Materialein- und ausgang Absperrorgane (32, 33) aufweist,
daß der als Schleuse (31) ausgebildete Teil der Kammer (30) an eine Gasförderstation angeschlossen ist, und
daß oberhalb der Kammer (30) ein Vorratstrog (21) vorgesehen ist.
daß in dem Beschickungsraum (47) eine vom Ofenkopf (49) bis in die Nähe des Bodens (42) des Ofengefäßes (41) sich erstreckende Kammer (30) angeordnet ist,
daß ein Teil (31) der Kammer (30) als Schleuse ausgebildet ist, die in Chargierrichtung im Materialein- und ausgang Absperrorgane (32, 33) aufweist,
daß der als Schleuse (31) ausgebildete Teil der Kammer (30) an eine Gasförderstation angeschlossen ist, und
daß oberhalb der Kammer (30) ein Vorratstrog (21) vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (30) rohrförmig ausgestaltet ist und mindestens ein achsparallel zur
Hauptachse (1) angeordnetes Segment (35) des Beschickungsraumes (47) bildet.
9. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in Materialförderrichtung der Schleuse (31) nachgeordnete Teil (34) der
Kammer (30) hülsenförmig ausgestaltet ist und koaxial zwischen der die Elektrode (43)
umgebenden Hülse (44) und dem Beschickungsraum (47) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandung (37) der Kammer (30) mindestens in dem dem Ofenboden (42)
zugeneigten Bereich als Kühlelement (38) ausgebildet ist, das mit einer
Kühlmittelförderstation in Verbindung steht.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlelement (38) Kanäle (39) aufweist, durch die ein flüssiges Medium leitbar
ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb der Schleuse (31) Lanzen (55) zum Einblasen von sauerstoffhaltigen
Gasen vorgesehen sind.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb der Schleuse (31) am Kammerausgang (30) im Beschickungsraum (34)
zur Einbringung von externer Heizenergie Brenner (71) vorgesehen sind, die über eine
Zuleitung (72) mit einer Brennstofförderstation (73) verbunden sind.
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