DE19639330C1 - Einrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ersatzbrennstoffs aus Abfällen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Ersatzbrennstoffs aus Abfällen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9.

Bei der Entsorgung von Abfällen kommunaler, industrieller und gewerblicher Herkunft werden diese zum Teil in Form von Ersatzbrennstoff verwertet.

Für eine thermische Verwertung der Abfälle als Ersatzbrennstoff werden diese aufbereite wo­ bei sie zu einem in einen thermischen Prozeß eintragbaren Material zerkleinert werden. Die aufbereiteten Abfälle werden beispielsweise in Zement- oder Hochöfen als Ersatzbrennstoff bzw. als Reduktionsmittel eingesetzt.

Eine Einrichtung für eine derartige Aufbereitung umfaßt allgemein einen Vorzerkleinerer, einen Feinzerkleinerer und einen Fe-Abscheider. Sowohl der Vorzerkleinerer als auch der Feinzer­ kleinerer können als Schneidwerk ausgebildet sein, um die in recht unterschiedlichen Größen anfallenden Abfälle zu zerkleinern. Aufgrund des unterschiedlichen Zerkleinerungsgrades des Vorzerkleinerers und des Feinzerkleinerers haben diese unterschiedliche Durchsatzleistungen, so daß beispielsweise dem Vorzerkleinerer zwei parallel geschaltete Feinzerkleinerer nachge­ ordnet werden, um die Durchsatzleistungen beider Zerkleinerungsstufen aufeinander abzu­ stimmen. Eine derartig erhöhte Durchsatzleistung der Einrichtung erfordert jedoch relativ hohe Investitionskosten. Zudem weisen Schneidwerke eine relativ hohe Empfindlichkeit gegen Störstoffe, beispielsweise eisenhaltige Bestandteile der Abfälle auf. Eine Feinzerkleinerung mit einem Schneidwerk führt ferner dazu, daß das zerkleinerte Material faserige und zerrissene Schnittkanten aufweist und watteartige Ballen bildet, die teilweise zu Schwierigkeiten bei einem Eintrag in thermische Prozesse führen. Insbesondere kann es zu Verstopfungen in pneumatischen Eintragssystemen kommen.

Auf dem Gebiet der Verwertung gebrauchter Teppichböden ist es bekannt (Umwelt, Bd. 26 (1996), Nr. 718 - Juli/August, VDI Verlag GmbH), die Teppichböden zunächst grob zu zerkleinern sowie unerwünschte Fremdstoffe abzuscheiden und danach mit Hilfe einer Pelletierpresse in einem kombinierten Aufschmelz- und Preßvorgang zu zerkleinern und zu kompaktieren.

Hierbei wird dieses Material durch Preßorgane an die Wandung einer sich drehenden Matrize gedrückt, bis es durch die entstehende Reibungswärme soweit aufgeschmolzen ist, daß es in zahlreiche 5 mm dünne Bohrkanäle der Matrize eintritt, die sich entsprechend der Matrizenwandstärke über eine Länge von 60 mm erstrecken. In den Bohrkanälen wird das Material durch den Preßdruck des nachfolgenden Materials weiter kompaktiert und im aufge­ schmolzenen Zustand schließlich strangartig ausgeformt und bei Austritt an der Außenwand der Matrize in Pellets einer Länge von etwa 8 mm geschnitten. Mit dieser Art der Aufbereitung sind nur relativ geringe Durchsatzleistungen erzielbar. Ferner können sich bei den Preßorga­ nen und den Bohrkanälen Anbackungen aufgeschmolzenen Materials anlagern, die verstärkte Wartungsarbeiten erfordern und Anfahrvorgänge nach einem Anlagenstillstand erschweren.

In der EP 0036 784 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Brennstoff aus Rohabfall offen­ bart, in dem der Abfall einem Trockenabscheideschritt unterworfen wird, wobei eine feuchte brennbare Fraktion abgeschieden wird, die einem Teilverdichtungsschritt unterworfen wird, gefolgt von einem Trockenschritt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Ersatzbrennstoffs aus Abfällen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9 anzuge­ ben, die bzw. das eine hohe Durchsatzleistung gewährleistet und einen relativ geringen War­ tungsaufwand erfordert und dabei einen weitgehend störungsfrei eintragbaren Ersatzbrenn­ stoff erzeugt.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Auf diese Weise läßt sich ein hoher Durchsatz bei einem relativ geringen Wartungsaufwand erzie­ len und wird in einen thermischen Verwertungsprozeß störungsfrei eintragbarer Ersatzbrenn­ stoff erzeugt. Eine Ausbildung des Feinzerkleinerers als Ringwalzenpresse mit einer Ringmatrize für eine stanzende Zerkleinerung gewährleistet einen relativ störungsfreien und wartungs­ armen Betrieb der Einrichtung. Dadurch, daß die Ringmatrize mit sich radial von der Innenseite zu der Außenseite erstreckenden und erweiternden Durchtrittsöffnungen versehen ist, die an ihrem an der Innenseite gelegenen Ende einen Öffnungsabschnitt mit einem Eintrittsdurch­ messer von 6-25 mm aufweisen, können die rollenförmigen Presskörper die Abfälle im Zusammenspiel mit der Ringmatrize in einfacher Weise stanzend ohne größere Wärmeent­ wicklung zerkleinern. Der erzeugte Ersatzbrennstoff ist rieselfähig und ohne weiteres pneuma­ tisch förderbar.

Ein an der Innenseite der Ringmatrize gelegener Öffnungsabschnitt weist bevorzugt einen Eintrittsdurchmesser von 8-15 mm auf. Er erstreckt sich zweckmäßigerweise auf eine Länge von 2-30 mm in Radialrichtung der Ringmatrize, bevorzugt auf eine Länge von 2-15 mm. In einer bzgl. der Wärmeentwicklung besonders günstigen Ausgestaltung der Einrichtung erstrecken sich die beiden einander nachgeordneten Öffnungsabschnitte bis zur Außenseite der Ringmatrize und sind dabei sich mit dem gleichen Konusverhältnis kegelstumpfförmig erweiternd ausgebildet. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung ist einem an der Innenseite der Ringmatrize gelegenen zylindrischen Öffnungsabschnitt ein weiterer kegelstumpfförmiger Öffnungsabschnitt nachgeordnet, der eintrittsseitig den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Öffnungsabschnitt aufweist.

Durch eine derartige Hintereinanderschaltung der Öffnungsabschnitte wird dem gewissermaßen gerade durchgestanzten Material ein Expansionsraum zur Verfügung gestellt und werden Anbackungen, Verklumpungen und Verschmelzungen mit nachfolgendem Material verhindert.

Zur Abtrennung und Rückgewinnung NE-haltiger und/oder Fe-haltiger Bestandteile und zur Einhaltung geforderter Spezifikationen bzw. Grenzwerte der hergestellten Ersatzbrennstoffe ist dem Vorzerkleinerer ein Fe-Abscheider und/oder ein NE-Abscheider nachgeschaltet. In einer Weiterbildung der Einrichtung bzw. des Verfahrens ist dem Vorzerkleinerer ein Windsichter vorgeschaltet, mit dem vorteilhaft eine Schwergutabtrennung von Störstoffen erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel einer Einrichtung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung von Ersatzbrennstoff aus Kunststoffabfällen.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Ringmatrize.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Ringmatrize.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Ringmatrize.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung umfaßt einen Grobzerkleinerer 11, einen als Einwellenschneidwerk 1 ausgebildeten Vorzerkleinerer und eine Pelletierpresse 2 mit einer Ringmatrize 3 zur Feinzerkleinerung. Zwischen das Einwellenschneidwerk 1 und die Pelletierpresse 2 ist ein Fe-Abscheider 4 geschaltet. Der Grobzerkleinerer 11 ist als Rotorschere ausgebildet.

Die in Fig. 2 ausschnittsweise dargestellte Ringmatrize 3 ist rotierend antreibbar und mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 5 versehen, die sich von der Innenseite 6 zu der Außenseite 7 der Ringmatrize 3 erstrecken. Die Durchtrittsöffnung 5 weist an ihrem an der Innenseite 6 gelegenen Ende einen zylindrischen Öffnungsabschnitt 8 mit einem Eintrittsdurchmesser von etwa 8-15 mm auf. Die Durchtrittsöffnung 5 ist auf der Innenseite 6 der Ringmatrize 3 phasenartig angesenkt.

Dem Öffnungsabschnitt 8 ist in Radialrichtung der Ringmatrize 3 ein weiterer Öffnungs­ abschnitt 9 nachgeordnet, der sich in Richtung der Außenseite 7 der Ringmatrize 3 konisch mit einem Konusverhältnis von etwa 1 : 20 bis 1 : 30 erweitert. Dem weiteren Öffnungsabschnitt 9 ist ein dritter Öffnungsabschnitt 10 nachgeordnet, der sich bis zur Außenseite der Ringmatrize 3 zylindrisch erstreckt.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Ringmatrize 3 weist sich von der Innenseite 6 zu der Außenseite 7 erstreckende Durchtrittsöffnungen 5 auf, bei denen der Öffnungsabschnitt 8 und der Öffnungsabschnitt 9 kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der Öffnungsabschnitt 8 und der Öffnungsabschnitt 9 weisen das gleiche Konusverhältnis auf und gehen stetig ineinander über.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ringmatrize 3 sind die Durchtrittsöffnungen 5 stufenartig aus­ gebildet. Dem zylindrischen Öffnungsabschnitt 8 ist in Radialrichtung der Ringmatrize 3 ein zweiter Öffnungsabschnitt 9 und ein dritter Öffnungsabschnitt 10 nachgeordnet. Die Öffnungs­ abschnitte 9 und 10 sind zylinderförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser des Öffnungs­ abschnitts 10 größer ist als der des Öffnungsabschnitts 9. Der Öffnungsabschnitt 9 weist wiederum einen größeren Durchmesser auf als der Öffnungsabschnitt 8.

Bei den in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Durchtritts­ öffnungen 5 an der Innenseite 6 der Ringmatrize 3 leicht angesenkt oder angephast, um zwischen den Durchtrittsöffnungen 5 einer Ringmatrize 3 auf der Innenseite 6 ausgebildete Stegoberflächen relativ klein zu halten und Wärme erzeugende Walz- und Preßvorgänge auf den Stegen zu vermindern. Bei einem Weglassen dieser Ansenkungen oder Anphasungen kommt es zu leichten Temperaturerhöhungen, die jedoch in Anbetracht einer sehr guten Stanzwirkung der hierbei entstehenden relativ scharfen Stanzkanten noch in Kauf genommen werden können und noch keine Zündtemperaturen hervorrufen.

Zur Herstellung von Ersatzbrennstoff wird der Kunststoffabfall in dem als Rotorschere ausgebildeten Grobzerkleinerer 11 auf unter 400 mm grobzerkleinert und in dem Einwellenschneidwerk 1 auf eine Korngröße von etwa 200-50 mm vorzerkleinert. Grobe Störstoffe werden vorteilhaft durch einen zwischen den Grobzerkleinerer 11 und das Einwellenschneidwerk geschalteten Windsichter abgetrennt. Von dem vorzerkleinerten Kunststoffabfall werden in dem Fe-Abscheider 4 eisenhaltige Bestandteile abgetrennt. Nach der Fe-Abscheidung wird der vorzerkleinerte Kunststoffabfall in die Pelletierpresse 2 gefördert und zu schnitzelartigem, im wesentlichen scheibenförmigen losen und rieselfähigen Stückgut fein zerkleinert.

Bei der Feinzerkleinerung in der Pelletierpresse 2 wird der vorzerkleinerte Kunststoffabfall von Preßorganen auf die Stege an der Innenseite 6 der rotierenden Ringmatrize 3 gedrückt, durch die Öffnungsabschnitte 8 gestanzt und von nachfolgendem Material durch den restlichen Teil der Durchtrittsöffnungen 5 gedrückt.

In einer abgewandelten Ausgestaltung der Einrichtung bzw. des Verfahrens ist der Vorzerkleinerer 1 als Rotorschere ausgebildet.

Bei einer Vorzerkleinerung auf etwa 100-70 mm in dem Vorzerkleinerer 1 lassen sich besonders hohe Durchsatzleistungen erzielen.

Mit der Einrichtung und dem Verfahren läßt sich Ersatzbrennstoff auch z. B. aus Sperrmüll und gebrauchtem Teppichboden in einfacher Weise herstellen.

Claims (18)

1. Einrichtung zur Herstellung eines Ersatzbrennstoffs aus Abfällen mit einem Vorzerklei­ nerer (1) und einer Ringwalzenpresse (2) zur Feinzerkleinerung und zur Gewinnung eines losen im wesentlichen scheibenförmigen, wenig kompaktierten Brennstoffs, wobei die Ringwalzenpresse (2) mit einer Ringmatrize (3) mit sich radial von der Innenseite (6) zu der Außenseite (7) erstreckenden Durchtrittsöffnungen (5) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (5) an ihrem an der Innenseite (6) gelegenen Ende einen Öffnungsabschnitt (8) mit einem Eintrittsdurchmesser von 6-25 mm aufweisen und dem Öffnungsabschnitt (8) ein weiterer Öffnungsabschnitt (9) mit einem gegenüber dem Austrittsdurchmesser des Öffnungsabschnitts (8) größeren Austrittsdurchmesser nachgeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsabschnitt (8) einen Eintrittsdurchmesser von 8-15 mm aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs­ abschnitt (8) sich in Radialrichtung der Ringmatrize (3) auf eine Länge von 2-30 mm erstreckt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs­ abschnitt (8) und der Öffnungsabschnitt (9) kegelstumpfförmig ausgebildet sind und jeweils das gleiche Konusverhältnis aufweisen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsabschnitt (8) und der Öffnungsabschnitt (9) kegelstumpfförmig ausgebildet sind und der Öffnungsabschnitt (9) ein höheres oder geringeres Konusverhältnis als der Öffnungsabschnitt (8) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsabschnitt (8) zylindrisch ausgebildet und diesem ein weiterer Öffnungsabschnitt (9) in Radialrichtung der Ringmatrize (3) nachgeordnet ist und der Öffnungsabschnitt (9) sich in Radialrichtung der Ringmatrize (3) konisch erweitert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsabschnitt (9) sich mit einem Konusverhältnis von 1 : 10 bis 1 : 50, bevorzugt 1 : 20 bis 1 : 30 erweitert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ zerkleinerer (1) als Rotorschere oder als Einwellenschneidwerk ausgebildet ist und Mittel zur Zerkleinerung auf eine Korngröße von 200-50, bevorzugt 100-70 mm aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Ersatzbrennstoffs aus Abfall, bei dem der Abfall vorzer­ kleinert und ggf. nach einer Abtrennung Fe-haltiger Bestandteile, in einer Ringwalzenpresse mit einer Ringmatrize und Preßorganen feinzerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall mittels der Preßorgane in einem stanzenartigen Preßvorgang auf zwischen den Durchtrittsöffnungen der Ringmatrize ausgebildete Stege gepreßt, durch an der Innenseite der Ringmatrize gelegene Öffnungsabschnitte der Durchtrittsöffnungen mit einem Eintrittsdurchmesser von 6-25 mm in loses und im wesentlichen scheibenförmiges Stückgut gestanzt wird und die gestanzten Abfälle durch weitere Öffnungsabschnitte hindurchtreten, die den innenseitig gelegenen Öffnungsabschnitten nachgeordnet sind und einen gegenüber diesen größeren Austrittsdurchmesser aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall durch Öffnungen hindurchtritt, wobei der Eintrittsdurchmesser der an der Innenseite der Ringmatrize gelegenen Öffnungsabschnitte 8-15 mm beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall durch Öffnungen hindurchtritt, wobei sich die an der Innenseite der Ringmatrize gelegenen Öffnungsabschnitte in Radialrichtung der Ringmatrize auf eine Länge von 2-30 mm erstrecken.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gestanzten Abfälle durch weitere Öffnungsabschnitte gedrückt werden, die sich in Radialrichtung der Ringmatrize bis zur Außenseite erstrecken und sich kegelstumpf­ förmig erweiternd ausgebildet sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gestanzten Abfälle durch weitere, zylinderförmig ausgebildete Öffnungsabschnitte gedrückt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gestanzten Abfälle durch weitere Öffnungsabschnitte gedrückt werden, die sich zur Außenseite der Ringmatrize hin konisch erweitern.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle durch eine Rotorschere oder ein Einwellenschneidwerk vorzerkleinert werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle auf eine Korngröße von 200-50, bevorzugt 100-70 mm vorzerkleinert werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Feinzerkleinerung der Abfälle NE-haltige Bestandteile abgetrennt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vorzerkleinerung Schwergut abgetrennt wird.