DE19608093C2 - Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen sowie heizwertarmen Brennstoffen in einem Zementofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

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.

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.

Es ist grundsätzlich bekannt, heizwertreiche Abfälle, z. B. Altreifen als Zusatzbrennstoff für Zementöfen einzusetzen.

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.

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 oder EP 0 523 815 A1 lehrt, erfolgen.

Aus DE 42 08 977 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung vom Zement bekannt, bei dem hochwertige Brennstoffe durch minderwertige Brennstoffe ersetzt werden, wobei die minderwertigen Brennstoffe in einer Wirbelschicht vergast werden und das Gas in drei Teilströme geteilt wird.

Bei der Wirbelschichtvergasung, wie sie in diesem Dokument vorgeschlagen wird, fallen die mineralischen Bestandteile der Einsatzstoffe als pulverförmige feinkörnige Asche an, die toxische Schwermetallverbindungen enthält und einem Nachbehandlungsprozeß, beispielsweise einer nachträglichen Vergasung, 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.

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.

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 und DE 42 38 934 A1 zeigen.

Das letztgenannte Dokument beschreibt ein Verfahren zur Vergasung organischer oder organische Materialien enthaltende Roh- und Abfallstoffe auf der Grundlage eines an sich bekannten Flugstromvergasungsverfahrens. Als Endprodukt aus diesem Verfahren entsteht ein CO- und H₂-reiches Gas. Ein Brenngas, welches auch N₂ enthalten kann, ist in diesem Dokument nicht genannt. Es wird vorgeschlagen, das erzeugte Gas zum Betreiben von Gasturbinen, Gasmotoren oder als Synthesegas einzusetzen. Auch die Verwertung von Schlackegranulat in der Zementindustrie wird aus diesem Dokument nicht nahegelegt.

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.

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.

Aus DE-AS 11 41 575 ist ein Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Zementes unter Verwendung von glasigen Schlacken beschrieben. Die in dieser Schrift dem Zement zugeführten Schlacken resultieren nicht aus einem Hochtemperatur-Flugstromvergasungsverfahren. Sie entstammen auch nicht aus einem Prozeß, bei dem Rest- und Abfallstoffe thermisch verwertet wurden.

Die Verwendung des Schmelzgranulates der Flugstromvergasung betreffend besteht in der Fachwelt die Meinung, dass für die Umweltverträglichkeit von Zement in erster Linie der Eintrag an schwer flüchtigen Schwermetallen maßgebend ist; Sprung S., "Umweltbelastung durch Verwertung von Sekundärrohstoffen" Zement-Kalk-Gips 1992, S. 213-221/Kapitel 6. Es wird daher empfohlen Stoffe mit höheren Schwermetallkonzentraten nur in geringen Mengen einzusetzen.

Dem Fachmann ist bekannt, dass Abfallstoffe als Schwermetallkonzentrate die Elemente Chrom, Nickel und Zink enthalten. Da diese Elemente im Schmelzgranulat der Flugstromvergasung nach wie vor vorhanden sind, ist es für den Fachmann nicht nahe liegend, dieses Schmelzgranulat für die Herstellung von Zement einzusetzen.

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.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

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.

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.

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.

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 Zementerzegung 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.

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 aus

• - Vorzerkleinerung auf Stückgrößen von kleiner als etwa 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,
• - Trennung des Pyrolysegases von Pyrolysekoks und Zuführung des Pyrolysegases zur Flugstromvergasung und
• - Aufmahlung mindestens eines Teils des Pyrolysekokses und Zuführung des aufgemahlenen Kokses zum Reaktor der Flugstromvergasung.

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.

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.

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.

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. Es ist 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.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen darin, daß mit der erfindungsgemäßen Kombintion 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.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an zwei nachfolgenden Beispielen erläutert werden.

Beispiel 1 beschreibt die Verwertung eines heterogen zusammengesetzten Abfallstoffes wie Hausmüll nach 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Das bei der Vergasung anfallende Schmelzgranulat wird dem Rohstoff­ gemenge für den Zementofen zugesetzt.

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.

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.

Der Pyrolysereaktor 3 wird mit einem Teilstrom des durch Flugstromvergasung erzeugten und teilgereinigten Gases beheizt.

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.

Beispiel 2

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.

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.

Der im Beispiel herangezogene gewerbliche Müll enthielt größere Anteile an Kunststoffabfällen, darunter auch Polyvinylchloridabfällen, aus der Verschrottung von Haushaltgeräten. Damit war diese Bedingung gegeben.

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.

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.

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.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen sowie heizwertarmen Brennstoffen in Zementöfen, wobei die energetischen Bestandteile der Verbrennung und die stofflichen Bestandteile der Klinkermahlung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kombination von Pyrolyse, Flugstromvergaser und Zementofenprozess die zu verwertenden Rest- und Abfallstoffe nach einer Pyrolyse als Koks und Gas in einer Flugstromvergasung mit technischem Sauerstoff als Vergasungsmittel bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktbereiches der mineralischen Rückstände vergast werden, wobei nach einer Abkühlung ein Schmelzgranulat und ein Rohgas mit Gehalten an flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen, insbesondere Alkalichloriden und anderen Alkalisalzen, Schwefelwasserstoff und ggf. Chlorwasserstoff entsteht und das gesamte 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, bevor es der Beheizungseinrichtung des Zementofens zugeführt wird, wobei das Schmelzgranulat der Klinkermahlung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Vergasungsmittel verwendeten technischen Sauerstoff Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasserdampf zugesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schadstofffreie, eluationsfeste Schmelzgranulat vor der Klinkermahlung dem Zementofenprozeß zugeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von flüchtigen Schwermetallen, flüchtigen Salzen und ggf. Chlorwasserstoff befreite Gas zu einem Teil für die Beheizung der Pyrolyse herangezogen und das dabei entstehende Verbrennungsgas mit dem Abgas des Zementofens vereinigt und mit diesem gemeinsam einer Abgasreinigung unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rest- und Abfallstoffe mit einem ausreichenden Anteil an fließfähigen Bestandteilen unter Umgehung der Pyrolyse der Hochtemperatur- Flugstromvergasung direkt zugeführt werden.