DE19706757A1

DE19706757A1 - Anlage und Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall

Info

Publication number: DE19706757A1
Application number: DE19706757A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Otschik; Wolfgang Dipl Ing Schillai; Karlheinz Dipl Ing Unverzagt; Hartmut Dipl Ing Herm; Karl Dipl Ing May; Rudolf Dr Ing Ahrens-Botzong
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-03
Also published as: JPH10238728A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall.

Auf dem Gebiet der thermischen Entsorgung von Abfall ist das Schwel-Brenn-Verfahren bekannt. Eine nach diesem Verfahren arbeitende Anlage ist beispielsweise in der EP-A-0 302 310 oder in der Firmenschrift "Die Schwel-Brenn-Anlage, eine Ver fahrensbeschreibung", HRSG. Siemens AG, 1996, offenbart. Das Schwel-Brenn-Verfahren besteht im wesentlichen aus zwei Stu fen. In der ersten Stufe wird der angelieferte Abfall oder Müll in die Schwel- oder auch Heizkammer (Pyrolysereaktor) eingebracht und verschwelt, d. h. in sauerstoffarmer Atmo sphäre einer Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 300°C und 600°C unterzogen. Durch diese Wärmebehandlung entsteht in der Schwelkammer Prozeßgas (Prozeßgas) und Pyrolysereststoff. Der Pyrolysereststoff besteht aus einem brennbaren und einem nicht brennbaren Teil. Die Wertstoffe des nicht brennbaren Anteils, wie beispielsweise Metall oder Glas, werden aussor tiert und können einen nachgeschalteten Recyclingprozeß na hezu sortenrein wieder zugeführt werden. In der zweiten Stufe des Schwel-Brenn-Verfahrens wird der brennbare Pyrolyserest stoff zusammen mit dem Prozeßgas in einer Hochtemperatur- Brennkammer bei Temperaturen von etwa 1200°C verbrannt.

Der bekannte Pyrolysereaktor ist eine in Längsrichtung ausge dehnte und sich um ihre Längsachse langsam, beispielsweise mit etwa 2 bis 4 Umdrehungen pro Minute, drehende zylindri sche Heizkammer. Sie ist in dieser Längsrichtung gegenüber der Horizontalen geneigt, um durch ihre Drehbewegung einen Transport des Abfalls in diese Längsrichtung herbeizuführen. Im Pyrolysereaktor wird somit der Abfall von einer Eintrags seite, an der er in den Pyrolysereaktor eingebracht wird, zu einer Austragsseite, an der er den Pyrolysereaktor verläßt, transportiert und während des Transports verschwelt.

Bei der bekannten Anlage wird das im Pyrolysereaktor bei der Pyrolyse entstehende Prozeßgas ebenfalls auf der Austrags seite aus dem Pyrolysereaktor abgezogen. Der Transport des Prozeßgases und des Abfalls im Pyrolysereaktor erfolgt somit in gleicher Richtung. Dies hat zur Folge, daß auf der Ein tragsseite relativ kalter Abfall vorliegt, über dem sich re lativ kaltes, wasserdampfgesättigtes Prozeßgas befindet. Da durch wird der Trocknungsprozeß in der Nähe der Eintragsseite erschwert. Da das an der Austragsseite abgeführte Prozeßgas das aus dem Abfall beim Trocknungsprozeß verdampfte Wasser enthält, muß auch der gesamte Wasserdampfanteil zunächst in der Schweltrommel auf die dort herrschende Prozeßtemperatur im Bereich von 300°C bis 600°C erwärmt werden. Dadurch ist der Energiebedarf für die Trocknung und Pyrolyse des Abfalls erhöht. Durch den hohen Wasserdampfanteil ist außerdem der Heizwert des Prozeßgases verringert, da in der Hochtempera tur-Brennkammer der Wasserdampf als inerter Bestandteil zu sätzlich auf etwa 1200°C aufgeheizt werden muß, ohne dort ei nen energetischen Beitrag bei der Verbrennung der brennbaren Anteile des Prozeßgases zu liefern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur thermischen Entsorgung von Abfall anzugeben, bei der der für den Betrieb der Anlage erforderliche Energiebedarf verringert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Anlage zur thermischen Entsorgung von Abfall gemäß der Erfindung enthält einen in Längsrichtung ausgedehnten Pyrolysereaktor zum Transportieren und Verschwelen des Abfalls, wobei der Pyrolysereaktor eine Eintragsseite für einen Abfall und eine Austragsseite für beim Verschwelen entstehenden Pyrolysereststoff aufweist, und wobei auf der Eintragsseite ein Abzug für im Pyrolyserereak tor entstehende Prozeßgas angeordnet ist. Durch diese Maß nahme wird zumindest ein Teil des im Pyrolysereaktor entste henden Prozeßgases im Gegenstrom zum Transport des Abfalls geführt. Dadurch befindet sich über dem relativ kalten Abfall auf der Eintragsseite heißes trockenes Prozeßgas, so daß der Abfall bereits nahe an der Eintragsseite effektiv getrocknet und erwärmt wird. Der Beginn des Schwelprozesses wird somit näher zur Eintragsseite hin verlagert. Da außerdem zumindest ein Teil des Wasserdampfes auf der Eintragsseite abgezogen wird, muß dieser nicht mehr auf die im Pyrolysereaktor und nachfolgend in der Hochtemperatur-Brennkammer herrschenden Prozeßtemperaturen erwärmt werden, so daß der zum Betrieb der Anlage notwendige Energiebedarf verringert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pyrolysereaktor an eine in ihn mündende Einspeiseleitung für ein Sauerstoff enthaltendes Gas angeschlossen. Eine solche Einspeiseleitung ist beispielsweise aus der DE 43 27 953 A1 bekannt. In Kombi nation mit der vorliegenden Erfindung hat eine solche Maß nahme den Vorteil, daß der Prozeßort einer Teiloxidation des im Pyrolysereaktor entstehenden Prozeßgases und Pyrolyserest stoffes ebenfalls zur Eintragsseite hin verlagert ist und be reits im mittleren Bereich des Pyrolysereaktors eine Zu satzerwärmung des Abfalles stattfinden kann.

Insbesondere ist an die Einspeiseleitung ein Wärmetauscher zum Erwärmen des sauerstoffhaltigen Gases angeschlossen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schnec kengehäuse einer dem Pyrolysereaktor vorgeschalteten Trans portschnecke für Abfall zumindest auf einem Teilbereich sei ner Länge mit Prozeßgas beheizbar. Dies führt zu einer Erwär mung des Abfalls bereits vor seinem Eintragen in den Pyroly sereaktor.

Insbesondere ist das Schneckengehäuse zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge in einem Prozeßgas führenden Kanal angeordnet. Auf diese Weise wird das Schneckengehäuse auf seinen gesamten Umfang erwärmt und der Wärmetransport vom Prozeßgas zum Abfall verbessert.

Vorzugsweise ist das Schneckengehäuse zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge mit einem in einer Verbrennung außerhalb des Pyrolysereaktors erzeugten Heizgas beheizbar, wobei das Heizgas insbesondere in einem Heizmantel geführt wird, der zwischen dem Prozeßgas führenden Kanal und dem Schneckengehäuse angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß im Prozeßgas vorhandener Wasserdampf auf der relativ kalten Oberfläche des Schneckengehäuses kondensieren kann.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8. Bei dem Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall gemäß der Erfindung wird der Abfall auf einer Eintragsseite in einen in einer Längs richtung ausgedehnten Pyrolysereaktor eingebracht, in Längs richtung des Pyrolysereaktors transportiert und dabei ver schwelt, und das beim Verschwelen entstehende Prozeßgas wird zumindest teilweise auf der Eintragsseite aus dem Pyrolysere aktor abgezogen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausfüh rungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Fi gur eine Anlage zur thermischen Entsorgung von Abfall gemäß der Erfindung in einem schematischen Längsschnitt veranschau licht ist.

Gemäß dieser Figur enthält eine Anlage zur thermischen Ent sorgung von Abfall A eine Transportschnecke 2, beispielsweise eine Stopfschnecke, mit der Abfall A zu einem in Längsrich tung 6 ausgedehnten Pyrolysereaktor 4 gefördert wird. Im Py rolysereaktor 4 findet die Pyrolyse oder Verschwelung des Ab falles A statt. Der Pyrolysereaktor 4 wird hierzu mit einem Heizgas HG beheizt, das durch innerhalb des Pyrolysereaktors 4 angeordnete Heizrohre 8 geführt wird. Das Heizgas HG wird in einem in der Fig. nicht dargestellten Verbrennungsprozeß außerhalb des Pyrolysereaktors 4 erzeugt.

Der im wesentlichen zylindrische Pyrolysereaktor 4 ist gegen die Horizontale geneigt und um seine Längsachse 6 drehbar ge lagert und über gasdichte Drehdurchführungen 9 mit den an ihn angeschlossenen nicht drehbaren Anlagenteilen verbunden. Durch die Neigung und Drehbewegung des Pyrolysereaktors 4 wird der Abfall langsam von einer Eintragsseite 10, an der die Transportschnecke 2 in den Pyrolysereaktor 4 mündet, in Richtung des mit Bezugszeichen 12 versehenen Pfeiles zu einer Austragsseite 14 transportiert, an der eine Kammer 16 zur Aufnahme des Pyrolysereststoffes R angeschlossen ist. Der Py rolysereststoff R wird einer nachgeschalteten Sortiereinrich tung 18 zugeführt, und dort in einen Feinanteil F und einen Grobanteil G zerlegt. Der Feinanteil F und beim Schwelvorgang innerhalb des Pyrolysereaktors 4 erzeugtes Prozeßgas SG wer den einer in der Fig. nicht dargestellten Hochtemperatur- Brennkammer zugeführt und dort gemeinsam verbrannt.

Der Pyrolysereaktor 4 ist an seiner Eintragsseite 10 an einen zylindrischen Kanal 20 angeschlossen, der ein Schneckenge häuse 22 der Transportschnecke 2 zumindest auf einem Teilbe reich seiner Länge umschließt. Dieser Kanal 20 mündet in eine Abzugskammer 24, aus der das Prozeßgas SG beispielsweise durch ein in der Figur nicht dargestelltes Sauggebläse abge zogen wird. Zylindrischer Kanal 20 und Abzugskammer 24 bilden einen auf der Eintragseite 10 angeordneten Abzug für zumin dest einen Teil des im Pyrolysereaktor 4 entstehenden Prozeß gases SG. Zwischen dem prozeßgasführenden Kanal 20 und dem Gehäuse 22 der Transportschnecke 2 befindet sich ein eben falls zylindrischer Heizmantel 26, der von einem Teilstrom des außerhalb des Pyrolysereaktors 4 erzeugten Heizgases HG durchströmt ist. Mit diesem Heizmantel 26 wird sicherge stellt, daß aus dem Prozeßgas SG kein Wasserdampf am relativ kalten Schneckengehäuse 22 kondensiert.

An der auf der Austragsseite 14 angeordneten Kammer 16 befin det sich ein austragsseitiger Abzug 28 für Prozeßgas SG, über den ebenfalls Prozeßgas SG aus der Kammer 16 und aus dem Py rolysereaktor 4 abgezogen werden kann.

Das aus dem eintragsseitigen Abzug 24 und das aus dem aus tragsseitigen Abzug 28 entnommene Prozeßgases SG kann bei spielsweise durch ein gemeinsames Sauggebläse abgezogen wer den. In diesem Fall kann das Mengenverhältnis des austrags seitig abgezogenen und des eintragsseitig abgezogenen Prozeß gases SG durch geeignete Stellventile oder Stellklappen ge steuert werden. Es können aber auch zwei unabhängig von einander betreibbare Sauggebläse vorgesehen sein, so daß je nach Steuerung des am eintragsseitigen Abzug 24 und am aus tragsseitigen Abzug 28 jeweils angeschlossenen Sauggebläses der Anteil des entgegen der Richtung 12 des Transports des Abfalls A in Richtung des gestrichelten Pfeiles 29 strömenden Prozeßgasstromes eingestellt werden kann.

In den Innenraum des Pyrolysereaktors 4 mündet außerdem ein Einspeiseleitung 30, mit der Sauerstoff enthaltendes Gas G, beispielsweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff eingespeist wird. Das am freien Ende 32 der Einspeiseleitung 30 in den Pyrolysereaktor 4 austretende Gas G bewirkt durch Oxidation des Prozeßgases und des Pyrolyse reststoffes einen zusätzlichen Wärmeeintrag in den Pyrolyse reaktor 4. Da durch den Gegenstrom des Prozeßgases SG die eintragsseitige Temperatur gegenüber der aus der DE 43 27 953 A1 bekannten Ausführungsform auch ohne Einbringen zusätzli cher Wärmeenergie erhöht ist, liegen die zum Einleiten der Oxidation erforderlichen Reaktionsbedingungen - das Vorhan densein der Reaktionspartner Prozeßgas SG und Pyrolyserest stoff R sowie eine für das Stattfinden der Oxidation erfor derliche Reaktionstemperatur - bereits an einem Ort im Pyro lysereaktor 4 vor, der auch ohne zusätzlichen Wärmeeintrag zur Eintragsseite 10 hin verlagert ist.

Im Ausführungsbeispiel verläuft die Einspeiseleitung 30 vor dem Einmünden in den Pyrolysereaktor 4 teilweise im Prozeßgas SG führenden Kanal 20. Dies führt bereits zu einer Erwärmung des in ihr geführten Gases BG vor dem Ausströmen in den Pyro lysereaktor 4. Zusätzlich kann die Einspeiseleitung 30 auch an einen Wärmetauscher 34 angeschlossen sein, dem beispiels weise in der Anlage entstehende Abwärme oder Wärme W aus ei nem externen Prozeß zugeführt wird.

Claims

1. Anlage zur thermischen Entsorgung von Abfall (A), mit ei nem in Längsrichtung (6) ausgedehnten Pyrolysereaktor (4) zum Transportieren und Verschwelen des Abfalls (A), wobei der Py rolysereaktor (4) eine Eintragsseite (10) für den Abfall (A) und eine Austragsseite (14) für beim Verschwelen entstehenden Pyrolysereststoff (R) aufweist, und wobei auf der Eintrags seite (10) ein Abzug (24) für im Pyrolysereaktor (4) entste hendes Prozeßgas (SG) angeordnet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, mit einer in den Pyrolysereaktor (4) mündenden Einspeiseleitung (30) für ein Sauerstoff ent haltendes Gas (G).

3. Anlage nach Anspruch 2, mit einem an die Einspeiseleitung angeschlossenen Wärmetauscher (34) zum Erwärmen des Gases (G).

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer dem Py rolysereaktor (4) vorgeschalteten Transportschnecke (2) mit einem Schneckengehäuse (22), das zumindest auf einem Teilbe reich seiner Länge mit Prozeßgas (SG) beheizbar ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, bei der das Schneckengehäuse (22) zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge in einem Prozeß gas (SG) führenden Kanal (20) angeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, bei der das Schneckengehäu se (22) zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge zusätz lich mit einem in einer Verbrennung außerhalb des Pyrolysere aktors (4) erzeugten Heizgas (HG) beheizbar ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, bei der zwischen dem Prozeßgas (SG) führenden Kanal und dem Schneckengehäuse (22) ein das Heizgas (MG) führende und das Schneckengehäuse (22) zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge umgebender Heizmantel (26) angeordnet ist.

8. Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall (A), wobei der Abfall (A) auf einer Eintragsseite (10) in einen in Längs richtung (6) ausgedehnten Pyrolysereaktor (4) eingebracht wird, in Längsrichtung (6) des Pyrolysereaktors (4) transpor tiert und dabei verschwelt wird, und das beim Verschwelen entstehende Prozeßgas (SG) zumindest teilweise auf der Ein tragsseite (10) aus dem Pyrolysereaktor (4) abgezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem in den Pyrolysereaktor (4) ein Sauerstoff enthaltendes Gas (G) eingespeist wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Gas (G) vor dem Einspeisen in den Pyrolysereaktor (4) erwärmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem als Gas (G) Luft vorgesehen ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem als Gas (G) mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff vor gesehen ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem der Abfall (A) vor dem Eintragen in den Pyrolysereaktor (4) mit dem im Pyrolysereaktor (4) erzeugten Prozeßgas (SG) beheizt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Schneckengehäuse (22) einer dem Pyrolysereaktor vorgeschalteten Transport schnecke (2) zumindest auf einem Teilbereich seiner Länge durch das eintragsseitig abgezogene Prozeßgas (SG) erwärmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Schneckengehäuse (22) der Transportschnecke (2) zumindest auf einem Teilbe reich seiner Länge durch ein in einer Verbrennung außerhalb des Pyrolysereaktors (4) erzeugtes Heizgas (HG) vorgewärmt wird.