DE19608093A1 - Utilising residues, wastes and low grade fuels in cement kiln - Google Patents
Utilising residues, wastes and low grade fuels in cement kilnInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.The invention relates to a method according to the preamble of the first Claim.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Rest- und Abfallstoffe sowie heizwertarme beziehungsweise ballastreiche Brennstoffe, unabhängig von ihrer Beschaffenheit und ihrem Gehalt an toxischen Schwermetallen, Chlorverbindungen und Salzen, energetisch und stofflich verwertet werden sollen und ein oder mehrere Zementdrehrohrofen vorhanden sind.The invention is applicable wherever residues and waste materials as well Low calorific or high-ballast fuels, regardless of their nature and their content of toxic heavy metals, Chlorine compounds and salts, energetically and materially used and one or more cement rotary kilns are available.
Unter Rest- und Abfallstoffe sind zu verstehen Hausmüll, Gewerbemüll, kommunale und industrielle Klärschlämme, Reste aus der Aufbereitung verbrauchter Industriegüter mit organischen Anteilen wie Kabel, Altautos, Elektronikschrott, nicht stofflich verwertbare Reste aus Sammlungen wie DSD sowie Produktionsresten aus verschiedenen technologischen Verfahren besonders der Recyclingwirtschaft. Heizwertarme Brennstoffe sind beispielsweise Biobrennstoffe wie Stroh, Holz, Gräser, Laub, speziell gezüchtete, für die energetische Nutzung vorgesehene Pflanzen, aber auch belastete Schwachgase, beispielsweise Deponie- und Klärgase sowie Feststoff/Öl- oder Wasser/Feststoff-Schlämme unterschiedlicher Herkunft.Residual and waste materials are household waste, commercial waste, municipal and industrial sewage sludge, residues from treatment used industrial goods with organic components such as cables, old cars, Electronic waste, remnants from collections such as DSD and production residues from various technological Processes especially in the recycling industry. Low-calorific fuels are for example biofuels such as straw, wood, grass, leaves, special cultivated plants intended for energy use, but also polluted weak gases, e.g. landfill and sewage gases as well Solid / oil or water / solid slurries of various origins.
Es ist grundsätzlich bekannt, heizwertreiche Abfälle, z. B. Altreifen als Zusatzbrennstoff für Zementöfen einzusetzen.It is generally known to have high calorific wastes, e.g. B. old tires as Use additional fuel for cement kilns.
Die direkte energetische und stoffliche Verwertung dieser Stoffe wird aber vielfach erschwert durch ihre heterogene Zusammensetzung und gegebenenfalls hohe Konzentrationen an anorganischen und organischen toxischen Stoffen wie Schwermetalle, Dioxine und Furane, chlororganische Verbindungen, Salze sowie zyklische Kohlenwasserstoffe. So werden beispielsweise bei den hohen Brenntemperaturen im Zementdrehrohr die flüchtigen Schwermetalle aus Rest- und Abfallstoffen, die direkt eingesetzt werden, mit dem Abgas abgeführt, was umfangreiche Abgasreinigungs anlagen erfordert, um ihren Austritt in die Atmosphäre zu verhindern. Weiterhin führen die mit den Rest- und Abfallstoffen eingetragenen Salze, wie beispielsweise Alkalichloride, zu einer Verminderung der Qualität des Zementes.The direct energetic and material recycling of these materials will often complicated by their heterogeneous composition and possibly high concentrations of inorganic and organic toxic substances such as heavy metals, dioxins and furans, organochlorine Compounds, salts and cyclic hydrocarbons. So be for example at the high firing temperatures in the cement rotary tube volatile heavy metals from residual and waste materials that are used directly be carried away with the exhaust gas, resulting in extensive exhaust gas purification plants to prevent their release into the atmosphere. Furthermore, the salts introduced with the residual and waste materials, such as alkali chlorides, to reduce the quality of the Cement.
Es ist andererseits bekannt, Rest- und Abfallstoffe aber auch heizwertarme Brennstoffe zur Erzeugung brennbarer Gase durch Vergasung mit Luft oder technischem Sauerstoff heranzuziehen. Die Vergasung kann bekanntermaßen in der Wirbelschicht, siehe "Thermische Restabfallbehandlung mittels Wirbelschichtvergasung", 67. Abfalltechnisches Kolloquium der Universität Stuttgart, im Festbett, z. B. nach DE 41 25 521 C1, oder im Flugstrom, wie u. a. DE 41 39 512 lehrt, erfolgen.On the other hand, it is known that residues and waste materials are also low in calorific values Fuels for the generation of combustible gases by gasification with air or technical oxygen. The gasification can as is known in the fluidized bed, see "Thermal Residual waste treatment by means of fluidized bed gasification ", 67th waste engineering Colloquium of the University of Stuttgart, in a fixed bed, e.g. B. according to DE 41 25 521 C1, or in the entrained flow, as u. a. DE 41 39 512 teaches to take place.
Bei der Wirbelschichtvergasung fallen die mineralischen Bestandteile der Einsatzstoffe als pulverförmige feinkörnige Asche an, die toxische Schwermetallverbindungen enthält und einem Nachbehandlungsprozeß, beispielsweise einer nachträglichen Verglasung, mit gesonderter Erfassung flüchtiger, toxischer Schwermetalle unterworfen werden muß. Um den erforderlichen Kohlenstoffumsatz während der Vergasung zu sichern und den für die Deponie künftig höchstzulässigen Kohlenstoffgehalt einhalten zu können, sind besondere technologische Maßnahmen wie innere oder äußere Kreislaufführung des Vergasungsgutes erforderlich. In fluidized bed gasification, the mineral components of the Starting materials as powdery fine-grained ash, the toxic Contains heavy metal compounds and an aftertreatment process, for example a subsequent glazing, with separate recording volatile, toxic heavy metals must be subjected. To the to secure required carbon turnover during gasification and comply with the maximum permissible carbon content for the landfill in the future are special technological measures such as internal or external Circulation of the gasification material required.
Die Vergasungstemperaturen müssen unterhalb des Ascheschmelz- bzw. Ascheerweichungspunktes liegen, um ein Zusammenbacken der Aschepartikel auszuschließen. Niedrige Vergasungstemperaturen beeinträchtigen wiederum den Kohlenstoffumsatz. Außerdem bringen höhere Alkaligehalte im Einsatzgut, das trifft vor allem bei Biobrennstoffen, Hausmüll, aber auch bei Klärschlämmen zu, die Gefahr eutektischer Schmelzen aus Asche und Wirbelbettgut mit sich, was zusätzlich zu niedrigeren Vergasungstemperaturen zwingt.The gasification temperatures must be below the ash melting or Ash softening point are to caking the Exclude ash particles. Low gasification temperatures in turn affect carbon turnover. Bring also higher alkali levels in the feed, this is especially true for biofuels, Household waste, but also with sewage sludge, the risk of eutectic Melting from ashes and fluidized bed with it, which in addition to forces lower gasification temperatures.
Es sind weiter Vergasungsverfahren für stückige oder grobkörnige Brennstoffe bekannt, die nach dem Festbett- bzw. Wanderbettprinzip arbeiten, zum Beispiel nach DE 41 25 521 C. Das nach solchen Verfahren erzeugte Gas ist jedoch mit einem mehr oder weniger großen Anteil an kondensierbaren, höheren Kohlenwasserstoffen beladen, die im Zuge der Gasaufbereitung als staubhaltiger Teer abgeschieden werden, dessen Verwertung aufgrund seiner Bestandteile problematisch ist. Außerdem fällt ein wäßriges Kondensat an, das mit erheblichem technischem Aufwand aufbereitet werden muß. In DE 41 25 521 C1 wird deshalb vorgeschlagen, dieses in der Festbettvergasung entstehende staub- und kohlenwasser stoffhaltige Gas ohne Zwischenkühlung oder Kondensation einer sekundären Flugstromstufe zur Nachvergasung zuzuführen. Hierbei wirken sich der hohe technische Aufwand sowie die erheblichen Energieverluste nachteilig aus.There are also gasification processes for lumpy or coarse-grained Fuels known, according to the fixed bed or moving bed principle work, for example according to DE 41 25 521 C. That according to such procedures generated gas is, however, with a more or less large proportion condensable, higher hydrocarbons loaded in the course of Gas treatment are separated as dusty tar, the Recovery is problematic due to its components. Also falls an aqueous condensate with considerable technical effort must be processed. DE 41 25 521 C1 therefore proposes this dust and coal water generated in the fixed bed gasification gas containing no intermediate cooling or condensation to supply secondary entrained flow stage for post-gasification. Act here the high technical effort and the considerable energy losses disadvantageous.
In der Technik der Gaserzeugung ist die Vergasung von Brennstoffen, die sich in einem fließfähigen Zustand befinden oder in diesen Zustand überführt werden können, durch partielle Oxydation im Flugstrom bekannt. Dabei wird der Brennstoff mit Sauerstoff vielfach auch unter erhöhtem Druck in Form einer Flammenreaktion, in ein kohlenmonoxid- und wasserstoffreiches Gas umgewandelt. Es ist vorgeschlagen worden, für die Gaserzeugung durch Partialoxidation auch kohlenstoffhaltige beziehungsweise brennbare Rückstände und Abfallstoffe heranzuziehen, soweit sie in einem fließfähigen Zustand vorliegen beziehungsweise in diesen gebracht werden können. Beispiele dafür geben DE 28 31 208 und DE 38 20 013.In the technology of gas generation is the gasification of fuels that are in a flowable state or transferred to this state can be known by partial oxidation in the entrained flow. Doing so the fuel with oxygen is often in shape even under increased pressure a flame reaction, into a gas rich in carbon monoxide and hydrogen transformed. It has been suggested for gas generation Partial oxidation also carbon-based or combustible Residues and waste materials, as far as they flow into a Condition or can be brought into this. Examples of this are given in DE 28 31 208 and DE 38 20 013.
Homogene Rest- und Abfallstoffe wie belastete Öle, Schlämme und Teere, die pumpbar sind, wie getrocknete Klärschlämme, Biobrennstoffe, die pneumatisch förderbar sind oder wie belastete Gase, Deponieabgase, Produktionsabgase, die mit Gebläsen oder Verdichtern gefördert werden können, lassen sich der Flugstromvergasungsstufe direkt zuführen.Homogeneous residues and waste materials such as contaminated oils, sludges and tars, which are pumpable, such as dried sewage sludge, biofuels, which can be conveyed pneumatically or like contaminated gases, landfill emissions, Production exhaust gases that are conveyed with blowers or compressors can be fed directly to the entrained-flow gasification stage.
Um heterogen zusammengesetzte Einsatzstoffe, wie beispielsweise Hausmüll, gewerblichen Müll, Altholz oder manche Biobrennstoffe der Flugstromvergasung zu erschließen, wird der Flugstromvergasung eine Pyrolyse vorgeschaltet, wie DE 41 39 512 zeigt.To heterogeneously composed feedstocks, such as Household waste, commercial waste, waste wood or some biofuels from To develop entrained-current gasification, entrained-current gasification becomes a Pyrolysis upstream, as shown in DE 41 39 512.
Mit der Pyrolyse wird das Einsatzmaterial in einen spröden, gut mahlbaren festen Rückstand, dem Pyrolysekoks, und das aus gas- und dampfförmigen Zersetzungsprodukten gebildete Pyrolysegas umgewandelt. Nach entsprechender Aufbereitung werden sowohl Pyrolysekoks als auch Pyrolysegas und die bei einer eventuellen Kühlung des Pyrolysegases anfallenden Kondensate der Flugstromvergasungsstufe zugeführt.With pyrolysis, the feed material becomes a brittle, easily grindable solid residue, the pyrolysis coke, and that from gaseous and vaporous Decomposition products converted pyrolysis gas converted. After Appropriate processing will be both pyrolysis coke and Pyrolysis gas and the eventual cooling of the pyrolysis gas condensates are fed to the entrained-flow gasification stage.
Ein entscheidender Vorteil der Flugstromvergasung ist, daß die Vergasungstemperatur deutlich oberhalb der Schmelztemperaturen der mineralischen Bestandteile des Einsatzgutes liegt. Die mineralischen Bestandteile werden also in eine schmelzflüssige Schlacke überführt, die nach Kühlung als glasartiges Granulat anfällt und keiner Nachbehandlung bedarf. Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein von Kohlenwasserstoffen freies Rohsynthesegas entsteht. A key advantage of entrained-flow gasification is that Gasification temperature well above the melting temperature of the mineral components of the input material. The mineral Components are thus converted into a molten slag, which after cooling as glass-like granules and no after-treatment requirement. It is also advantageous that a hydrocarbon-free Raw synthesis gas is created.
Anlagen zur thermischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen sowie niederkalorigen Brennstoffen haben in der Regel relativ geringe thermische Leistungen. Der gängige Bereich ist 10-50 MW. So hat beispielsweise eine Anlage zur energetischen Verwertung von Hausmüll durchschnittlicher Zusammensetzung mit einer Kapazität von 100 000 Mg/a eine thermische Leistung von 35-40 MW. Als Nachteil dieser niedrigen thermischen Leistung ergeben sich relativ hohe spezifische Investitionskosten und niedrige Wirkungsgrade der zugehörigen Energiewandlungsanlagen (z. B. Gasturbine mit Abhitzeverwertung oder Gasmotor), wenn wie üblich überschüssige Energie in Form von Elektroenergie abgegeben werden soll. Außerdem ist der erforderliche Aufwand für die ausreichende Abscheidung von Schadstoffen insbesondere von Schwefel, relativ hoch. Dies wirkt sich auf die Höhe der Entsorgungskosten aus.Plants for the thermal utilization of residual and waste materials as well low-calorie fuels generally have relatively low thermal Services. The common range is 10-50 MW. For example, one Plant for the energy recovery of household waste average Composition with a capacity of 100,000 Mg / a thermal Power of 35-40 MW. As a disadvantage of this low thermal output there are relatively high specific investment costs and low ones Efficiency of the associated energy conversion systems (e.g. gas turbine with waste heat recovery or gas engine), if, as usual, excess Energy is to be given in the form of electrical energy. Besides, is the effort required for the adequate separation of Pollutants, especially sulfur, relatively high. This affects the amount of the disposal costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrenskombination zu schaffen, die es gestattet, Rest- und Abfallstoffe und heizwertarme bzw. ballastreiche Brennstoffe unabhängig von ihrer Beschaffenheit und ihrem Gehalt an toxischen Schwermetallen, an Chlorverbindungen und Salzen für die Zementerzeugung zu nutzen.The invention has for its object to a method combination create that allows residual and waste materials and low calorific value or ballast fuels regardless of their nature and their Content of toxic heavy metals, chlorine compounds and salts for to use cement production.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.This object is achieved by the features of the first claim solved. The subclaims give advantageous refinements of Invention again.
Die erfindungsgemäße Lösung geht davon aus, die Rest- und Abfallstoffe oder die heizwertarmen bzw. ballastreichen Brennstoffe, die wegen ihres Schadstoffgehaltes bzw. ihrer Beschaffenheit bisher einem Zementofen, in der Regel einem Drehrohrofen, nicht als Brennstoff und Rohstoff zugeführt werden konnten, zunächst einer Vergasung zu unterwerfen, bei der ein Rohgas mit Gehalten an flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen und gegebenenfalls Chlorwasserstoff entsteht. Unter den Bedingungen der Vergasung liegen diese flüchtigen Schwermetalle wie Quecksilber, Cadmium, Thallium, Blei oder Zink vorwiegend in Form von Sulfiden vor. Es wurde gefunden, daß die Schwermetalle praktisch quanitativ durch eine Wasserwäsche aus dem Rohgas abgetrennt werden und als abfiltrierbarer, sulfidischer Schlamm im ablaufenden Waschwasser vorliegen. Entsprechend wird erfindungsgemäß das ablaufende Waschwasser zur Abtrennung des Schwermetallschlamms einer Filtration unterworfen.The solution according to the invention is based on the residues and waste materials or the low calorific value or high ballast fuels, which because of their Pollutant content or its nature so far a cement kiln, in usually a rotary kiln, not fed as fuel and raw material could first be subjected to a gasification at which a Raw gas containing volatile heavy metals, volatile salts and optionally hydrogen chloride is formed. Under the conditions of Gasification these volatile heavy metals lie like mercury, Cadmium, thallium, lead or zinc mainly in the form of sulfides. It it was found that the heavy metals practically quantitatively by a Water washing can be separated from the raw gas and used as a filterable sulfidic sludge is present in the washing water running off. Corresponding According to the invention, the washing water running off to separate the Heavy metal sludge subjected to filtration.
Mit der Wasserwäsche werden gleichzeitig flüchtige, in Nebelform im Rohgas enthaltene Salze, vor allem Alkalichloride, und ggf. Chlorwasserstoff aus dem Gas ausgewaschen. Sie bleiben im Waschwasser gelöst. Das auf diese Weise von den für die Qualität des Zementes schädlichen Bestandteilen gereinigte Gas wird anschließend der Beheizungseinrichtung des Zementofens als Brennstoff zugeführt. Das Gas wird vor dem Einsatz in den Zementofen nicht entschwefelt, sondern enthält aus dem Einsatzgut für den Vergasungsreaktor stammenden Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff. Bei der Verbrennung im Zementofen, in der Regel einem Drehrohrofen, wird Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid umgesetzt, das anschließend in Kontakt mit den Zementbestandteilen so weit von diesen gebunden wird, daß die für den Umweltschutz gesetzten Begrenzungen für den SO₂-Gehalt im Abgas des Zementofens weit unterboten werden. Mit der Bindung des Schwefels an die Zementbestandteile wird die Qualität des erzeugten Zements nicht beeinträchtigt.With the water wash, volatile, in the form of fog in the Salts containing raw gas, especially alkali chlorides, and possibly hydrogen chloride washed out of the gas. They remain dissolved in the wash water. That on this way of those harmful to the quality of the cement Components of cleaned gas is then the heating device of the cement kiln supplied as fuel. The gas is used before does not desulphurize the cement kiln, but contains from the feed for sulfur originating in the gasification reactor in the form of Hydrogen sulfide. When burning in a cement kiln, as a rule a rotary kiln, hydrogen sulfide is converted to sulfur dioxide, which then comes into contact with the cement components as far from these are bound by those set for environmental protection Limits for the SO₂ content in the exhaust gas from the cement kiln far be undercut. With the attachment of the sulfur to the The quality of the cement produced does not become cement components impaired.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Vergasung in Form einer Flugstrom vergasung mit einem freien Sauerstoff enthaltendem Vergasungsmittel bei Temperaturen oberhalb des Schmelztemperaturbereiches der mineralischen Bestandteile des Einsatzgutes durchzuführen. In der Regel wird als Vergasungsmittel technischer Sauerstoff mit z. B. 96% O₂ eingesetzt, jedoch sind auch Mischungen von technischem Sauerstoff mit Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasserdampf möglich. Die Vergasung erfolgt in einem freien Reaktionsraum in Form einer Flammenreaktion. Dabei werden die organischen Bestandteile und der Kohlenstoffgehalt vollständig zu einem CO- und H₂-reichen, kohlenwasserstofffreien Brenngas umgesetzt. Die mineralischen Bestandteile werden bei den Reaktionstemperaturen von z. B. 1500°C aufgeschmolzen. Sie liegen nach der gemeinsam mit dem Rohgas erfolgten Abkühlung des Schmelzgranulats mit glasartiger Struktur vor.It has proven advantageous to gasify in the form of entrained flow gasification with a gasification agent containing free oxygen Temperatures above the melting temperature range of the mineral To carry out components of the input material. As a rule, as Gasifying agent technical oxygen with z. B. 96% O₂ used, however are also mixtures of technical oxygen with nitrogen, Carbon dioxide or water vapor possible. The gasification takes place in one free reaction space in the form of a flame reaction. The organic components and the carbon content completely into one CO and H₂-rich, hydrocarbon-free fuel gas implemented. The mineral components are at the reaction temperatures of z. B. Melted at 1500 ° C. They lie together with the raw gas cooling melt with granular structure.
Als Vorteil der Flugstromvergasung in der erfindungsgemäßen Verbindung mit dem Betrieb eines Zementofens erweist sich, daß das anfallende Schlackengranulat frei ist von löslichen Alkalichloriden und auch löslichen Alkali- und Erdalkalisalzen, von verbrennlichem Kohlenstoff und von den besonders kritischen leichtflüchtigen, toxischen Schwermetallen, insbesondere von Quecksilber, Cadmium und Thallium. Schwerflüchtige Schwermetalle, wie beispielsweise Nickel und Chrom, sind eluationsfest in die glasartige Struktur des Schmelzgranulates eingebunden. Es entspricht daher der Erfindung, das anfallende Schmelzgranulat als Rohstoff für die Zementerzeugung zu nutzen. Insbesondere kann das Granulat der Beschickung des Drehrohrofens zugegeben oder als Magerungsmittel dem Zementklinker nach dem Brand zugeführt und mit diesem zum fertigen Zement vermahlen werden.As an advantage of entrained-flow gasification in the connection according to the invention with the operation of a cement kiln it turns out that the resultant Slag granulate is free from soluble alkali chlorides and also soluble Alkali and alkaline earth salts, of combustible carbon and of particularly critical volatile, toxic heavy metals, especially mercury, cadmium and thallium. Volatile Heavy metals such as nickel and chrome are resistant to elution in the glassy structure of the melt granules is integrated. It corresponds therefore the invention, the resulting melt granules as a raw material for the Use cement production. In particular, the granules Feeding the rotary kiln added or as a lean Cement clinker supplied after the fire and with it to the finished Cement be ground.
In vielen Fällen stehen bisher nicht für den Einsatz in Zementdrehrohröfen geeignete Abfallstoffe von sehr heterogener Beschaffenheit, wie Hausmüll, kommunaler Restmüll, hausmüllähnlicher Gewerbeabfall oder Shredder leichtgut zur Verfügung. Abfallstoffe dieser Art lassen sich nicht unmittelbar oder nach einer einfachen Trocknung und Zerkleinerung der Flugstromvergasung unterwerfen. In an sich bekannter Weise wird deshalb in solchen Fällen der Flugstromvergasungsstufe eine Homogenisierungs- und Vorbehandlungsstufe vorgeschaltet, bestehend ausIn many cases, they have not yet been used in rotary cement kilns suitable waste materials of very heterogeneous nature, such as household waste, municipal residual waste, commercial waste similar to household waste or shredder light goods available. This type of waste cannot be disposed of immediately or after simply drying and crushing the Subject entrained-flow gasification. Therefore, in a manner known per se in such cases of the entrained-flow gasification stage, a homogenization and pre-treatment stage, consisting of
- - Vorzerkleinerung auf Stückgrößen von kleiner als etwa 200 mm- Pre-shredding to piece sizes of less than about 200 mm
- - thermischer Behandlung bei Temperaturen im Bereich zwischen 250 und 800°C durch Pyrolyse unter Luftabschluß oder weitgehendem Luftabschluß und Umwandlung in einen Pyrolysekoks und ein aus gas und dampfförmigen Zersetzungsprodukten bestehendes Pyrolysegas,- thermal treatment at temperatures between 250 and 800 ° C by pyrolysis with exclusion of air or largely Air closure and conversion into a pyrolysis coke and gas and vaporous decomposition products of existing pyrolysis gas,
- - Trennung des Pyrolysegases von Pyrolysekoks und Zuführung des Pyrolysegases zur Flugstromvergasung und- Separation of the pyrolysis gas from pyrolysis coke and supply of the Pyrolysis gas for entrained-flow gasification and
- - Aufmahlung mindestens eines Teils des Pyrolysekokses und Zuführung des aufgemahlenen Kokses zum Reaktor der Flugstromvergasung.- Grinding at least part of the pyrolysis coke and feeding of the ground coke to the entrained flow gasification reactor.
Vorteilhaft kann es sein, wenn aus dem Pyrolysekoks zunächst mit üblichen Aufbereitungsverfahren wie Magnet- oder Wirbelstromscheider Eisenmetalle und Nichteisenmetalle abgetrennt und einer gesonderten Verwertung zugeführt werden, bevor der verbleibende Pyrolysekoks aufgemahlen und der Flugstromvergasung aufgegeben wird.It can be advantageous if the pyrolysis coke is initially used with conventional Processing methods such as magnetic or eddy current separators ferrous metals and separated non-ferrous metals and a separate recycling are fed in before the remaining pyrolysis coke is ground up and entrained flow gasification is abandoned.
Abhängig von der Beschaffenheit der einzusetzenden Abfälle und der Gesamtkonzeption des Zementwerkes kann es vorteilhaft sein, den Pyrolysekoks oder einen Teil des Pyrolysekokses, gegebenenfalls nach Abtrennung von Metallfraktionen, unter Umgehung der Flugstromvergasung direkt zur Beheizung des Zementofens heranzuziehen. Eine solche Lösung bietet sich besonders dann an, wenn der Zementdrehrohrofen für den Betrieb mit Kohlenstaub eingerichtet ist, die anfallende Pyrolysekoksmenge im Vergleich zu den bei der Pyrolyse flüchtigen Gasen und Dämpfe gering ist oder - bedingt durch die gegebene Zusammensetzung der eingesetzten Abfälle - der Pyrolysekoks nur gering mit Alkalisalzen, Chlor und unerwünschten Schwermetallen belastet ist. Depending on the nature of the waste to be used and the Overall design of the cement plant, it can be advantageous Pyrolysis coke or part of the pyrolysis coke, optionally after Separation of metal fractions, bypassing entrained-flow gasification can be used directly to heat the cement kiln. Such a solution lends itself particularly well if the cement rotary kiln for the Operation with coal dust is set up, the amount of pyrolysis coke compared to the gases and vapors volatile during pyrolysis or - due to the given composition of the used Waste - the pyrolysis coke only low with alkali salts, chlorine and undesirable heavy metals.
Es ist dabei auch möglich, den direkt dem Zementofen zuzuführenden Pyrolysekoks z. B. durch eine Wasserwäsche vorher von löslichen Salzen, insbesondere unerwünschten Alkalisalzen zu befreien. Günstig ist es bei dieser Ausgestaltung der Erfindung, wenn der durch die Wäsche feuchte Pyrolysekoks gegebenenfalls gemeinsam mit Stein- oder Braunkohle einer Mahltrocknung unterworfen wird, bevor er dem Staubbrenner des Zementofens zugeführt wird. Das bei der Auswaschung von Salzen aus dem Koks anfallende, salzbeladene Waschwasser kann beispielsweise zusammen mit dem Ablauf der Gaswaschstufe aufbereitet werden.It is also possible to feed the cement furnace directly Pyrolysis coke e.g. B. by water washing beforehand of soluble salts, especially to rid unwanted alkali salts. It is cheap at this embodiment of the invention when the wet by the laundry Pyrolysis coke if necessary together with hard coal or brown coal Is subjected to grinding drying before it is the dust burner of the Cement kiln is fed. That when washing out salts from the Coke-producing, salt-laden washing water can, for example be prepared together with the gas washing stage.
Für die Durchführung der Pyrolyse kann in an sich bekannter Weise ein außen beheizter Drehrohrreaktor herangezogen werden. Die Beheizung dieses Reaktors kann z. B. mit Erdgas erfolgen. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, einen Teilstrom des durch die Wasserwäsche von flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen und gegebenenfalls Chlorwasserstoff befreiten, aber schwefelhaltigen Gases zur Beheizung des Pyrolysereaktors zu nutzen. In diesem Fall werden die Verbrennungsgase des Pyrolysereaktors mit dem Abgas des Zementofens vereinigt und mit diesem gemeinsam der Abgasreinigung in Form einer hochwertigen Entstaubung unterworfen. Durch Bindung an die vom Abgas des Zementofens mitgeführten Flugstäube wird ausreichende Entschwefelung erreicht.The pyrolysis can be carried out in a manner known per se externally heated rotary tube reactor can be used. The heating this reactor can e.g. B. with natural gas. It is according to the invention however, it is also possible to use a partial flow of water washed by volatile heavy metals, volatile salts and optionally Free hydrogen chloride, but sulfur-containing gas for heating the To use pyrolysis reactor. In this case, the combustion gases of the pyrolysis reactor combined with the exhaust gas from the cement kiln and with this together the exhaust gas purification in the form of a high quality Subject to dust removal. By binding to the exhaust gas from the Airborne dust carried in the cement kiln will ensure adequate desulfurization reached.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen darin, daß mit der erfindungsgemäßen Kombination von Flugstromvergasung mit oder ohne vorgeschaltete Pyrolyse und Zementofen bisher für diesen Zweck nicht heranziehbare, schadstoffbelastete homogene, aber auch heterogen zusammengesetzte Rest- und Abfallstoffe energetisch und stofflich für die Herstellung von Zement genutzt werden können, ohne daß Belastungen der Umwelt oder Verminderungen der Zementqualität auftreten können, wobei bei niedrigen Investkosten hohe thermische Wirkungsgrade erzielt werden.The advantages that can be achieved with the invention are that with the Combination of entrained-flow gasification according to the invention with or without Upstream pyrolysis and cement kiln so far not for this purpose pullable, polluted homogeneous, but also heterogeneous composite residues and waste materials energetically and materially for the Production of cement can be used without the burden of Environment or degradation in cement quality may occur high thermal efficiencies can be achieved with low investment costs.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll an drei nachfolgenden Beispielen erläutert werden.The process according to the invention is illustrated by three examples below are explained.
Beispiel 1 beschreibt die Verwertung eines heterogen zusammengesetzten Abfallstoffes wie Hausmüll nach Fig. 1.Example 1 describes the utilization of a heterogeneously composed waste material such as household waste according to FIG. 1.
Der in Silofahrzeugen zugebrachte Müll wird zunächst in einem Bunker 1 entleert, um Tages- und Wochenschwankungen des Anfalles ausgleichen zu können. Nach einer Vorzerkleinerung mittels Shredderscheren 2 auf Stückgrößen von ca. 100 mm wird der Hausmüll einer Pyrolyse 3 aufgegeben, wobei eine Aufheizung auf 400 bis 600°C vorgenommen wird. Als Heizgas kann Erdgas oder rückgeführtes teilgereinigtes Gas eigener Erzeugung eingesetzt werden. Bei sehr feuchtem Hausmüll besteht die im Schema nicht dargestellte Möglichkeit, vor der Pyrolyse 3 eine Trocknungsstufe anzuordnen, die mit Dampf aus dem dem Flugstromvergasungsreaktor nachgeschalteten Abhitzekessel beheizt wird. In einer der Pyrolyse nachgeschalteten Abscheidekammer 4 werden die flüchtigen gas- und dampfförmigen Pyrolyseprodukte, das Pyrolysegas, vom festen Pyrolysekoks getrennt.The garbage delivered in silo vehicles is first emptied in a bunker 1 in order to be able to compensate for daily and weekly fluctuations in the accumulation. After pre-shredding using shredder shears 2 to piece sizes of approximately 100 mm, the domestic waste from a pyrolysis 3 is fed in, heating to 400 to 600 ° C. being carried out. Natural gas or recycled partially cleaned gas from our own generation can be used as heating gas. In the case of very damp domestic waste, there is the possibility, not shown in the diagram, of arranging a drying stage before pyrolysis 3 , which is heated with steam from the waste heat boiler connected downstream of the entrained-flow gasification reactor. In a separation chamber 4 downstream of the pyrolysis, the volatile gaseous and vaporous pyrolysis products, the pyrolysis gas, are separated from the solid pyrolysis coke.
In der vereinfacht dargestellten Kühlung und Kondensation 5 wird das Pyrolysegas auf ca. 60°C gekühlt. Dabei kondensiert ein Öl-Wassergemisch aus, das auch den vom Pyrolysegas aus der Abscheidekammer 4 mitge führten Reststaub aufnimmt. Das gekühlte Pyrolysegas und das Öl/Wasser/Staub-Gemisch werden mit einem Verdichter 6 bzw. einer Pumpe 7 dem unter einem Druck von 5 bar betriebenen Flugstromvergasungsreaktor 8 zugeführt. Alternativ ist die Zuführung des ungekühlten Pyrolysegases einschließlich seines Gehaltes an Öl- und Wasserdämpfen zum Flugstromvergaser möglich. Wegen der Schwierigkeit bei der Verdichtung heißer, mit Öldämpfen beladener Gase wird dann allerdings der Druck des Vergasungsreaktors abgesenkt.In the simplified cooling and condensation 5 , the pyrolysis gas is cooled to approx. 60 ° C. An oil-water mixture condenses out, which also carries the residual dust carried by the pyrolysis gas from the separation chamber 4 . The cooled pyrolysis gas and the oil / water / dust mixture are fed with a compressor 6 or a pump 7 to the entrained-flow gasification reactor 8 operated under a pressure of 5 bar. Alternatively, the uncooled pyrolysis gas, including its oil and water vapor content, can be fed to the entrained-flow gasifier. However, because of the difficulty in compressing hot gases loaded with oil vapors, the pressure of the gasification reactor is reduced.
Der im Abscheider 4 vom Pyrolysegas getrennte Pyrolysekoks passiert zunächst einen Magnetscheider 9 und einen Wirbelstromscheider 10 zur Abtrennung von Eisen- und Nichteisenmetallfraktionen. Der verbleibende Pyrolysekoks wird in der Mühle 11, hier eine Kugelmühle, auf eine Feinheit von kleiner 1 mm gebracht und auf pneumatischem Wege dem Flugstromvergasungsreaktor 8 zugegeben.The pyrolysis coke separated from the pyrolysis gas in the separator 4 first passes through a magnetic separator 9 and an eddy current separator 10 for separating ferrous and non-ferrous metal fractions. The remaining pyrolysis coke is brought to a fineness of less than 1 mm in the mill 11 , here a ball mill, and is added to the entrained-flow gasification reactor 8 by pneumatic means.
Im Reaktionsraum des Vergasungsreaktor 8 werden die zugeführten Pyrolyseprodukte mit Sauerstoff in einer Flammenreaktion umgesetzt. Dabei entsteht ein kohlenwasserstofffreies, brennbares Rohgas mit H₂ und CO als Hauptbestandteilen. Durch Einstellung des Verhältnisses von Sauerstoff zu brennbaren Bestandteilen der Pyrolyseprodukte kann die sich im Reaktionsraum einstellende Vergasungstemperatur beeinflußt werden. Sie wird so gewählt, daß die mineralischen Bestandteile des Einsatzgutes aufgeschmolzen werden. In der Regel sind dazu Temperaturen größer als 1300°C notwendig.In the reaction chamber of the gasification reactor 8 , the pyrolysis products supplied are reacted with oxygen in a flame reaction. This creates a hydrocarbon-free, flammable raw gas with H₂ and CO as the main components. By adjusting the ratio of oxygen to combustible components of the pyrolysis products, the gasification temperature which arises in the reaction space can be influenced. It is chosen so that the mineral components of the feed are melted. Usually temperatures above 1300 ° C are necessary.
Unter den Bedingungen der Vergasung werden leichtflüchtige, mit den Abfallstoffen eingebrachte Schwermetalle, wie Quecksilber, Cadmium, Thallium, Blei oder Zink verdampft und vom heißen Rohgas aufgenommen. Gleiches gilt für Alkalisalze. Organische Chlorverbindungen werden vollständig umgesetzt. Der entstehende Chlorwasserstoff bleibt im heißen Rohgas, gegebenenfalls auch nach Bindung an überschüssige Alkalien in Form verdampfter Salze. Charakteristisch ist weiter, daß Schwefelverbindungen im Einsatzgut zu Schwefelwasserstoff umgesetzt werden.Under the conditions of gasification become volatile, with the Heavy metals such as mercury, cadmium, Thallium, lead or zinc evaporates and is absorbed by the hot raw gas. The same applies to alkali salts. Organic chlorine compounds will fully implemented. The resulting hydrogen chloride remains hot Raw gas, possibly also after binding to excess alkalis in Form of evaporated salts. It is also characteristic that Sulfur compounds in the feed converted to hydrogen sulfide will.
Das bei der Vergasung entstandene und mit Schwermetall und Salzdämpfen beladene Rohgas und die schmelzflüssige Schlacke gelangen gemeinsam in einen dem Reaktionsraum nachgeschalteten Quenchraum 12, in dem durch Einspritzen von Wasser eine spontane Abkühlung bis auf den vom Druck im Vergasungsreaktor abhängigen Taupunkt des Rohgases erfolgt.The raw gas formed during the gasification and loaded with heavy metal and salt vapors and the molten slag pass together into a quench chamber 12 downstream of the reaction chamber, in which spontaneous cooling takes place by injecting water down to the dew point of the raw gas which is dependent on the pressure in the gasification reactor.
Durch den Kontakt mit Wasser wird gleichzeitig die Schlacke zum Erstarren gebracht, die dabei in ein feinkörniges Schmelzgranulat zerfällt. Es wird über eine Schleuse 13 und eine wassergefüllte Austragswanne 22 ausgetragen.Contact with water causes the slag to solidify, which breaks down into fine-grained melt granules. It is discharged via a lock 13 and a water-filled discharge trough 22 .
Beginnend bereits im Quenchraum, weitergeführt in dem nachgeschalteten Venturiwäscher 14 findet eine intensive Wasserwäsche des Rohgases statt. Dabei werden Alkalisalze bzw. noch freier Chlorwasserstoff vom Wasch wasser gelöst, während die Schwermetalle unter Einwirkung des Schwefel wasserstoffgehaltes praktisch quantitativ als sulfidischer Schlamm vom Waschwasser aufgenommen werden.Starting in the quench room and continuing in the downstream venturi scrubber 14 , the raw gas is intensively water-washed. Alkali salts or still free hydrogen chloride are dissolved from the wash water, while the heavy metals are absorbed virtually quantitatively as sulfidic sludge from the wash water under the action of the sulfur content.
Bei einem Vergasungsdruck von ca. 5 bar verläßt das wasserdampfgesättigte und von Alkalisalzen und Schwermetallen befreite Rohgas den Venturiwäscher 14 mit einer Temperatur von ca. 135°C. Es passiert einen als Abhitzekessel 15 gestalteten Wärmetauscher, in dem unter Bildung von Niederdruckdampf das nunmehr teilgereinigte Rohgas weiter gekühlt und die Hauptmenge des Sättigungswasserdampfes kondensiert wird.At a gasification pressure of approx. 5 bar, the raw gas saturated with water vapor and freed of alkali salts and heavy metals leaves the venturi scrubber 14 at a temperature of approx. 135 ° C. It passes through a heat exchanger designed as a waste heat boiler 15 , in which the now partially cleaned raw gas is further cooled with the formation of low-pressure steam and the majority of the saturated water vapor is condensed.
Das teilgereinigte aber noch schwefelwasserstoffhaltige Gas wird nunmehr dem Brenner des Zementofens, einem Drehrohrofen 16, zugeführt. Mit der Verbrennung im Drehrohrofen bei Luftüberschuß wird der Schwefelwasserstoffgehalt zu Schwefeldioxid umgesetzt, aber praktisch quantitativ vom Brenngut aufgenommen. Die dem Drehrohrofen 16 folgende Abgasbehandlung 17 nach der in der Zementindustrie üblichen Technologie beschränkt sich dabei neben der Wärmerückgewinnung für die Vorheizung des Brenngutes auf eine Entstaubung der Abgase, bevor das gereinigte Gas über den Kamin 18 abgestoßen wird.The partially cleaned but still hydrogen sulfide gas is now fed to the burner of the cement kiln, a rotary kiln 16 . With combustion in a rotary kiln with excess air, the hydrogen sulfide content is converted to sulfur dioxide, but is practically quantitatively absorbed by the fuel. The exhaust gas treatment 17 following the rotary kiln 16 according to the technology customary in the cement industry is limited in addition to the heat recovery for the preheating of the combustion material to a dedusting of the exhaust gases before the cleaned gas is expelled via the chimney 18 .
Das bei der Vergasung anfallende Schmelzgranulat wird dem Rohstoff gemenge für den Zementofen zugesetzt.The melt granulate obtained during gasification becomes the raw material batch added for the cement kiln.
Das aus dem Quenchraum 12 und dem Sumpf des Venturiwaschers 14 abgestoßene, mit Salzen und sulfidischen Schwermetallen beladene Waschwasser passiert eine Filterstufe 19, in der der Schwermetallschlamm abgetrennt wird. Ein Teilstrom des gefilterten Wassers wird zusammen mit dem im Abhitzekessel 15 anfallenden Kondensat in den Quench- und Waschkreislauf zurückgeführt. Der Rest geht zur Eindampfstufe 20, in der ein Mischsalz gewonnen wird. Das anfallende saubere Kondensat steht für technologische Zwecke zur Verfügung.The scrubbing water, which is expelled from the quench chamber 12 and the sump of the venturi scrubber 14 and is loaded with salts and sulfidic heavy metals, passes through a filter stage 19 in which the heavy metal sludge is separated off. A partial flow of the filtered water is returned to the quenching and washing circuit together with the condensate obtained in the waste heat boiler 15 . The rest goes to the evaporation stage 20 , in which a mixed salt is obtained. The resulting clean condensate is available for technological purposes.
Der Schwermetallschlamm kann grundsätzlich einer Buntmetallhütte zur Verwertung zugeführt werden, da z. B. Zinkgehalte bis zu 8%, Bleigehalte bis zu etwa 2% auftreten können. Alternativ ist für die relativ sehr kleine Menge eine untertägige Deponie möglich. Ähnliches gilt für das Mischsalz aus der Eindampfungsstufe 20.The heavy metal sludge can in principle be fed to a non-ferrous metal smelter for recycling, since e.g. B. zinc levels up to 8%, lead levels up to about 2% can occur. Alternatively, an underground landfill is possible for the relatively very small amount. The same applies to the mixed salt from the evaporation stage 20 .
Der Pyrolysereaktor 3 wird mit einem Teilstrom des durch Flugstromvergasung erzeugten und teilgereinigten Gases beheizt. The pyrolysis reactor 3 is heated with a partial flow of the gas generated and partially cleaned by entrained flow gasification.
Mit Rücksicht auf den Schwefelgehalt dieses Gases wird das bei der Beheizung anfallende Rauchgas dem Abgasstrom des Zementdrehrohrofens 16 zugesetzt, und zwar vor der Abgasbehandlung 17. Auf diese Weise ist gesichert, daß der SO₂-Gehalt vom Flugstaub des Zementofen-Abgases praktisch vollständig gebunden wird.With regard to the sulfur content of this gas, the flue gas generated during heating is added to the exhaust gas stream of the cement rotary kiln 16 , specifically before the exhaust gas treatment 17 . In this way it is ensured that the SO₂ content from the fly dust of the cement kiln exhaust gas is almost completely bound.
Das zweite Ausführungsbeispiel, siehe auch Fig. 2, betrifft die Verwertung eines heterogen zusammengesetzten gewerblichen Mülls. Die Gestaltung des Verfahrens entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel. Doch wird der Pyrolysekoks nach Abtrennung von Metallfraktionen einer Wasserwäsche 21 unterworfen, um im Koks enthaltene Salze, im wesentlichen Natrium-, Kalium- und Calciumchlorid abzutrennen. Der gewaschene Pyrolysekoks wird nach entsprechender Aufbereitung 22, beispielsweise nach Mahltrocknung, direkt als Brennstoffkomponente zur Beheizung des Drehrohrofens 16 eingesetzt.The second exemplary embodiment, see also FIG. 2, relates to the recycling of a heterogeneously composed commercial waste. The design of the method largely corresponds to the first embodiment. However, after the metal fractions have been separated off, the pyrolysis coke is subjected to a water wash 21 in order to remove salts, essentially sodium, potassium and calcium chloride, contained in the coke. The washed pyrolysis coke is used directly as a fuel component for heating the rotary kiln 16 after appropriate processing 22 , for example after mill drying.
Die in diesem Beispiel dargestellte Ausgestaltung des Verfahrens ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die anfallende Pyrolysekoksmenge klein ist im Verhältnis zur Menge der unter den Pyrolysebedingungen flüchtigen Gase und Dämpfe.The embodiment of the method shown in this example is particularly advantageous when the amount of pyrolysis coke is small in relation to the amount under the pyrolysis conditions volatile gases and vapors.
Der im Beispiel herangezogene gewerbliche Müll enthielt größere Anteile an Kunststoffabfällen, darunter auch Polyvinylchloridabfällen, aus der Verschrottung von Haushaltsgeräten. Damit war diese Bedingung gegeben.The commercial waste used in the example contained larger proportions Plastic waste, including polyvinyl chloride waste, from the Scrapping of household appliances. This was the condition.
Bei diesem Beispiel wird auch davon Gebrauch gemacht, daß bei der Pyrolyse von Abfällen der geschilderten Art ein beträchtlicher Teil schädlicher, leichtflüchtiger Schwermetalle, insbesondere Cadmium und Quecksilber, flüchtig wird und mit dem Pyrolysegas bzw. mit dem aus dem Pyrolysegas abgetrennten Gemisch von Kondensaten und Flugstaub der Vergasung unterworfen und, wie im ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert, aus dem im Vergasungsreaktor 8 erzeugten Rohgas abgetrennt wird. So ist gewährleistet, daß der Zementofen insbesondere nicht mit Cadmium und Quecksilber aus den Abfällen belastet wird.In this example, use is also made of the fact that in the pyrolysis of waste of the type described, a considerable part of harmful, volatile heavy metals, in particular cadmium and mercury, becomes volatile and with the pyrolysis gas or with the mixture of condensates and fly dust separated from the pyrolysis gas subjected to gasification and, as explained in more detail in the first exemplary embodiment, is separated from the raw gas generated in the gasification reactor 8 . This ensures that the cement kiln in particular is not contaminated with cadmium and mercury from the waste.
Es wurde weiter gefunden, daß durch die Pyrolyse organische Chlorverbindungen in den Einsatzstoffen, insbesondere chlorhaltige Kunststoffe, soweit zersetzt werden, daß im Pyrolysekoks Chlorverbindungen ausschließlich in Form löslicher Salze, vor allem als Natrium- und Kaliumchlorid verbleiben. Diese Salze werden durch die Wasserwäsche 21 aus dem Pyrolysekoks abgetrennt, bevor er als Brennstoff dem Drehrohrofen 16 zugeführt wird.It was also found that pyrolysis decomposes organic chlorine compounds in the feedstocks, especially chlorine-containing plastics, to the extent that chlorine compounds remain in the pyrolysis coke only in the form of soluble salts, especially as sodium and potassium chloride. These salts are separated from the pyrolysis coke by the water wash 21 before it is fed to the rotary kiln 16 as fuel.
Im Einsatzstoff enthaltene bzw. im Zuge der Pyrolyse entstehende leichtflüchtige organische Chlorverbindungen, auch toxische Verbindungen wie polychlorierte Biphenyle, Dioxine und Furane, gehen den Weg über die Vergasung und werden dort vollständig zerstört. Die sich dabei bildenden Salze bzw. Chlorwasserstoff werden wie oben beschrieben aus dem Vergasungsgas abgetrennt und so vor dem Eintritt in den Zementofen zurückgehalten.Contained in the feed or arising in the course of pyrolysis volatile organic chlorine compounds, including toxic compounds such as polychlorinated biphenyls, dioxins and furans, go the way Gasification and are completely destroyed there. The resulting ones Salts or hydrogen chloride are as described above from the Gasification gas separated and so before entering the cement kiln held back.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, vereinfacht sich das erfindungsgemäße Verfahren erheblich, wenn Abfallstoffe zur Verwertung stehen, die bereits in fließfähigem, also hydraulisch oder pneumatisch förderbarem Zustand vorliegen oder durch einfache Vorbehandlungsstufen wie Trocknung und/oder Zerkleinerung in einen solchen Zustand gebracht werden können. As can be seen from FIG. 3, the method according to the invention is considerably simplified if waste materials are available for recycling which are already in a flowable, that is to say hydraulically or pneumatically conveyable, state or can be brought into such a state by simple pretreatment stages such as drying and / or comminution.
In diesem Fall wird auf die Pyrolyse verzichtet. Flüssige und slurryartige Einsatzstoffe werden über eine Pumpe 7A, staubförmige Einsatzstoffe über ein in Fig. 3 nur schematisch dargestelltes, pneumatisches Dichtstrom- Förder- und Dosiersystem 22 unmittelbar dem Vergasungsreaktor 8 zugeführt und dort mit Sauerstoff umgesetzt. Die der Vergasung folgenden Verfahrenselemente sind identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel. Für diese Ausgestaltung des Verfahrens geeignete Einsatzstoffe sind stark mit organischen Chlorverbindungen und ggf. flüchtigen Schwermetallen und Schwefel belastete Altöle, Fraktionen der Altölaufarbeitung und Ölschlämme, die in der Regel ohne weitere Vorbehandlung eingesetzt werden. Besonders geeignet sich weiter mit flüchtigen Schwermetallen stark belastete kommunale oder industrielle Klärschlämme. Hier ist in der Regel eine Vorbehandlung durch mechanische Vorentwässerung, Trocknung und Aufmahlung erforderlich. Das staubförmige Einsatzmaterial wird pneumatisch dem unter Überdruck stehenden Vergasungsreaktor zugeführt.In this case pyrolysis is not used. Liquid and slurry-like feedstocks are fed directly to the gasification reactor 8 via a pump 7 A, dust-like feedstocks via a pneumatic dense flow conveying and metering system 22 which is only shown schematically in FIG. 3 and are reacted there with oxygen. The process elements following the gasification are identical to the first embodiment. Feedstocks suitable for this embodiment of the process are waste oils heavily contaminated with organic chlorine compounds and possibly volatile heavy metals and sulfur, fractions of waste oil processing and oil sludges, which are generally used without further pretreatment. Municipal or industrial sewage sludge that is heavily contaminated with volatile heavy metals is particularly suitable. Pretreatment by mechanical pre-dewatering, drying and grinding is usually required here. The dust-like feed material is fed pneumatically to the gasification reactor under pressure.
Flüchtige Schwermetalle und Chlor aus dem Einsatzmaterial gehen in der Vergasungsstufe praktisch vollständig in das entstehende Gas über und werden im Quenchraum 12 und im nachgeschalteten Venturiwäscher 14 vom Waschwasser aufgenommen, so daß das dem Brenner des Drehrohrofens 16 zugeleitete Gas frei von diesen Schadstoffen, aber noch schwefelhaltig ist.Volatile heavy metals and chlorine from the feed material go almost completely into the gas formed in the gasification stage and are taken up by the wash water in the quench chamber 12 and in the downstream venturi scrubber 14 , so that the gas fed to the burner of the rotary kiln 16 is free of these pollutants, but still contains sulfur is.
Dem Fachmann ist klar, daß die in den Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung auch kombiniert werden können, daß also heterogene Abfallstoffe, beispielsweise Hausmüll, den Weg über die Pyrolyse geht, während gleichzeitig zur Entsorgung stehender Klärschlamm nach mechanischer Vorentwässerung und Trocknung separat oder gemeinsam mit dem Pyrolysekoks aufgemahlen und auf pneumatischem Wege direkt dem Vergasungsreaktor aufgegeben wird.It is clear to the person skilled in the art that the examples 1, 2 and 3 illustrated embodiments of the invention can also be combined can that heterogeneous waste materials, for example household waste, the Path goes through pyrolysis while at the same time being disposed of Sewage sludge after mechanical pre-dewatering and drying separately or ground up together with the pyrolysis coke and on pneumatic way is given directly to the gasification reactor.
Claims (13)
daß die Rest- und Abfallstoffe und heizwertarmen bzw. ballastreichen Brennstoffe einer Vergasung unterworfen werden, bei der ein Rohgas mit Gehalten an flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen, insbesondere Alkalichloriden und anderen Alkalisalzen, und gegebenenfalls Chlorwasserstoff entsteht,
das Rohgas einer Wasserwäsche unterworfen wird, wobei die flüchtigen Schwermetalle als Schwermetallsulfide in Form eines ausgefällten Schlammes anfallen und die flüchtigen Salze sowie ggf. der Chlorwasserstoff im Waschwasser gelöst werden
und das von flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen und gegebenenfalls Chlorwasserstoff befreite Gas mindestens zu einem Teil der Beheizungseinrichtung des Zementofens als Brennstoff zugeführt wird.1. Process for recycling residual and waste materials as well as low calorific fuels in cement kilns, characterized in that
that the residues and waste materials and low calorific or ballast-rich fuels are subjected to gasification, in which a raw gas with contents of volatile heavy metals, volatile salts, in particular alkali metal chlorides and other alkali metal salts, and possibly hydrogen chloride is formed,
the raw gas is subjected to a water wash, the volatile heavy metals being obtained as heavy metal sulfides in the form of a precipitated sludge and the volatile salts and possibly the hydrogen chloride being dissolved in the wash water
and the gas freed from volatile heavy metals, volatile salts and optionally hydrogen chloride is supplied as fuel to at least part of the heating device of the cement kiln.
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens der Anteil der heterogenen Bestandteile einer der Flugstromvergasung vorgeschalteten Homogenisierungs- und Vorbehandlungsstufe unterworfen wird, bestehend aus
- - Vorzerkleinerung auf Stückgrößen von kleiner als etwa 200 mm
- - thermischer Behandlung bei Temperaturen im Bereich zwischen 250 und 800°C durch Pyrolyse und Umwandlung in einen Pyrolysekoks und ein aus gas- und dampfförmigen Zersetzungsprodukten bestehendes Pyrolysegas
- - Trennung des Pyrolysegases von Pyrolysekoks und Zuführung zur Flugstromvergasung
- - Aufmahlung mindestens eines Teils des Pyrolysekokses und Zuführung zur Flugstromvergasung.
characterized,
that at least the proportion of the heterogeneous components is subjected to a homogenization and pretreatment stage upstream of the entrained-flow gasification, consisting of
- - Pre-shredding to piece sizes of less than about 200 mm
- - Thermal treatment at temperatures in the range between 250 and 800 ° C by pyrolysis and conversion into a pyrolysis coke and a pyrolysis gas consisting of gaseous and vaporous decomposition products
- - Separation of the pyrolysis gas from pyrolysis coke and feed for entrained-flow gasification
- - Grinding at least a part of the pyrolysis coke and supply for entrained-flow gasification.
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens der Anteil der heterogenen Bestandteile einer der Flugstromvergasung vorgeschalteten Homogenisierungs- und Vorbehandlungsstufe unterworfen wird, bestehend aus
- - Vorzerkleinerung auf Stückgrößen von kleiner als etwa 200 mm
- - thermischer Behandlung bei Temperaturen im Bereich zwischen 250 und 800°C durch Pyrolyse und Umwandlung in einen Pyrolysekoks und ein aus gas- und dampfförmigen Zersetzungsprodukten bestehendes Pyrolysegas
- - Trennung des Pyrolysegases vom Pyrolysekoks und Zuführung des Pyrolysegases zur Flugstromvergasung
characterized,
that at least the proportion of the heterogeneous components is subjected to a homogenization and pretreatment stage upstream of the entrained-flow gasification, consisting of
- - Pre-shredding to piece sizes of less than about 200 mm
- - Thermal treatment at temperatures between 250 and 800 ° C by pyrolysis and conversion into a pyrolysis coke and a pyrolysis gas consisting of gaseous and vaporous decomposition products
- - Separation of the pyrolysis gas from the pyrolysis coke and supply of the pyrolysis gas for entrained-flow gasification
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