DE19853151A1

DE19853151A1 - Herstellung von Brennstoff aus Müll

Info

Publication number: DE19853151A1
Application number: DE1998153151
Authority: DE
Inventors: Guenter Liebisch; Norbert Topf; Baldur Liese
Original assignee: VER Verwertung und Entsorgung von Reststoffen GmbH
Current assignee: SCHROEDER, SASCHA, DR. ING., 01309 DRESDEN, DE
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: DE19853151C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen und die Behandlung der dabei anfallenden Restbestandteile. Charakteristische Merkmale sind, daß die Trocknung vor der Selektierung der heizwertreichen Anteile im geschlossenen System bei indirekter Wärmezuführung ohne Anwendung von Schleppluft in reiner Wasserdampfatmosphäre durchgeführt und der entstehende Wasserdampf anschließend kondensiert wird. Damit wird die nachfolgende Selektierung der heizwertreichen Anteile wesentlich verbessert und die Trocknung arbeitet brüdenfrei. Durch eine Rüttelbewegung vor oder während der Selektierung der heizwertreichen Anteile wird die Abtrennung verbessert. Weitere Merkmale sind, daß ein Glühprozeß des Selektierrestes autotherm durchgeführt wird und die erforderliche Wärme für die Trocknung aus diesem Glühprozeß gewonnen wird und daß die Regelung der im Selektierrest verbleibenden brennbaren Anteile über die Temperatur des Glühprozesses erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen und die Be handlung der dabei anfallenden Restbestandteile.

Die Beseitigung von Zivilisationsabfällen hat sich im Laufe der Zeit zu einem Pro blem entwickelt, da einerseits der zur Verfügung stehende Deponieraum immer klei ner wird und andererseits bestehende gefüllte Deponien insbesondere auf Grund des hohen Anteils an organischen Materialien gewisse Gefahren in sich bergen und die Nutzung dieser Flächen dadurch weitgehend ausgeschlossen ist. Als eine Lösung dieses Problems wurde und wird die Errichtung großer zentraler Müllverbrennungs anlagen angesehen, in denen der Müll im Anfallzustand, gegebenenfalls unter An wendung zusätzlicher Edelenergieträger, verbrannt wird. Diese Müllverbrennungs anlagen besitzen vor allem die Nachteile, daß insbesondere außerhalb der Ballungs räume ein hoher logistischer Aufwand betrieben werden muß, um die für diese Großanlagen erforderlichen Müllmengen bereitzustellen, und solche Anlagen eine gewisse Belästigung für die Umgebung darstellen. Eine andere Möglichkeit zur Be handlung von Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen besteht in einer biologischen Behandlung. Bedingung hierfür ist ein bestimmter Mindestgehalt an biologisch leicht abbaubaren Anteilen. Bei dieser biologischen Behandlung, die in Form einer Kompostierung oder einer Schnellrotte erfolgen kann, wird ein Teil der im Ausgangsstoff enthaltenen organischen Substanz biologisch unter Bildung von Kohlendioxid abgebaut. Da hierbei wie bei jeder Oxydation von organischem Material Wärme erzeugt wird, wenn auch bei relativ niedriger Temperatur, erfolgt bei dieser Behandlung eine Trocknung des Einsatzproduktes. Nachteilig ist bei einer solchen biologischen Behandlung, daß auf Grund der geringen Rottegeschwindigkeit ein großer Raumbedarf für diese Behandlung erforderlich ist, ein relativ hoher behandlungsbedürftiger Abluftstrom entsteht und durch den Abbau organischer Bestandteile Energieträger verbraucht werden, die bei einer nachfolgend beabsichtigten energetischen Verwertung zur Heizwertminderung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen einen hochkalorischen Brennstoff herzustellen, die in den Einsatzprodukten enthaltenen Wertstoffe zu gewinnen und der stofflichen Nutzung zuzuführen und den anfallenden Reststoff in eine solche Form umzuwandeln, die zumindest teilweise eine stoffliche Verwertung und/oder eine gefahrlose Ablage rung auf einer Deponie ermöglicht. Der Gesamtprozeß soll dabei so dimensioniert werden, daß die Verarbeitung des Hausmülls und der hausmüllähnlichen Gewerbe abfälle dezentral und in der Nähe von Ballungsgebieten durchführbar ist. Ein we sentlicher Bestandteil der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist, die Her stellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen und die Behandlung der dabei anfallenden Restbestandteile so durchzuführen, daß der Gesamtprozeß wärmeautark betrieben wird, eine Schädigung der Umwelt aus geschlossen und eine Belästigung der Umgebung weitestgehend vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hausmüll und die hausmüllähnlichen Gewerbeabfälle eine Kombination von Verfahrensschritten durchlaufen. Dies Kombination umfaßt die Verfahrensschritte

- Vorbereitung
- Trocknung
- Selektierung
- Pelletierung
- Glühprozeß
- Abgasreinigung.

Der erste Verfahrensschritt "Vorbereitung" besteht in der Aushaltung massiver und der Zerkleinerung größerer Anteile. Die maximale Größe der Bestandteile im vor bereiteten Einsatzprodukt ist im wesentlichen abhängig von der in den nachfolgen den Verfahrensschritten eingesetzten Technik und beträgt etwa 100 mm. Ausge haltene massive Metallteile und gegebenenfalls Mineralanteile werden einer Nut zung zugeführt während massive brennbare Teile zerkleinert und dem Ausgangs produkt wieder zugesetzt werden.

Einen wesentlichen Bestandteil der erfindungsgemäßen Kombination stellt der zweite Verfahrensschritt "Trocknung" des vorbereiteten Eingangsmaterials dar. Diese Trocknung wird im geschlossenen System durchgeführt, das heißt ohne An wendung von Schleppluft in reiner Wasserdampfatmosphäre in einem indirekt be heizten Trockner. Dadurch liegt der Wasserdampf, der durch die Verdampfung der Feuchtigkeit des Einsatzmaterials entsteht, in praktisch reiner Form vor und wird unter Rückgewinnung der aufgewendeten Verdampfungswärme kondensiert. Das Trocknungsverfahren arbeitet also ohne die Entstehung von abzuleitenden Brüden. Die Trocknungstemperatur beträgt bei der Trocknung in vollständiger Wasserdampfatmosphäre über 100°C, je nach anzustrebenden Restwassergehalt und Materialdurchsatz zwischen 105 und 110°C. Durch diese Temperatur ist eine ausreichende Hygienisierung des Ausgangsmaterials gewährleistet, was für die weitere Handhabung zum Schutz des Bedienpersonals bedeutsam ist. Weiterer Vor teile, die die Einordnung der Trocknung vor den weiteren Verfahrensstufen bietet, sind die deutlich höhere Reinheit der selektierten heizwertreichen Anteile und der infolge des reduzierten Wassergehaltes deutlich höhere Heizwert der Restfraktion aus der Selektierung.

Der Trockner ist vorzugsweise als Trommelmischtrockner in liegender Form aus gebildet. Dieser stellt einen liegenden Zylinder dar, der mit einem Doppelmantel für die Aufnahme des Heizmediums versehen ist. In Richtung der Zylinderachse läuft eine mit Schaufeln bestückte Welle. Am Anfang des Trockners befindet sich ein Eintragsorgan, vorzugsweise eine Zellenradschleuse, durch den das vorbereitete Einsatzmaterial in den Trockner dosiert wird. Mit Hilfe der sich drehenden Welle wird das Einsatzmaterial durch den Trockner befördert und dabei das enthaltene Wasser je nach eingestellter Heizmediumtemperatur und Fördergeschwindigkeit ganz oder teilweise verdampft. Durch ein Austragsorgan nach einem verstellbaren Überlaufwehr am Ende des Trockners wird das getrocknete Material ausgetragen.

Der entstehende Wasserdampf gelangt über ein Staubfilter zur Kondensation und das dort anfallend Kondensat zur Abwasseraufbereitung. Die geringe Menge an nichtkondensierbaren Anteilen, das ist im wesentlichen die als Zwischenkorn volumen im Einsatzmaterial enthaltene Luft, wird dem nachfolgenden Glühprozeß zugeführt.

Der dritte Verfahrensschritt der erfindungsgemäßen Kombination ist die "Selektierung", in der aus dem getrockneten Einsatzmaterial eine heizwertreiche Fraktion abgetrennt wird. Dazu durchläuft das getrocknete Material zunächst eine Kühlstrecke, in der die Temperatur von etwa 100°C auf etwa 40°C gesenkt wird. Danach gelangt das Material in ein Rüttelaggregat, in dem die den leichten heiz wertreichen Anteilen anhaftenden schwereren nichtbrennbaren Partikel abgetrennt werden. Durch die Rüttelbewegung erfolgt gleichzeitig eine Entmischung des Materials in der Art, daß die leichten heizwertreichen Anteile sich über den schwereren heizwertarmen Anteilen anreichern. Durch einen Abstreifer mit regelbarer Einstellung werden die heizwertreichen Anteile von den anderen Bestandteilen abgetrennt. Die Regelimpulse erhält der Abstreifer aus dem nachgeschalteten Glühprozeß.

Für die apparative Gestaltung der Selektierung mit integriertem Rüttelaggregat exi stieren unterschiedliche gleichwertige Varianten. So ist die Anordnung in Bändern oder Drehtellern in einer oder mehreren Etagen möglich.

Außer der Abtrennung der heizwertreichen Bestandteile ist in dieser Verfahrens stufe auch die Abtrennung von Wertstoffen, insbesondere von Eisen und Nicht eisenmetallen integriert.

Im vierten Verfahrensschritt "Pelletierung" werden die aus dem getrockneten Einsatzmaterial abgetrennten heizwertreichen Anteile in das Zielprodukt Brenn stoffpellets umgewandelt. Diese Pelletierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Lochmatrix-Walzenpresse einer an sich bekannten Bauart.

Der fünfte Verfahrensschritt "Glühprozeß" als ein weiterer wesentlicher Ver fahrensschritt der Kombination beinhaltet die Behandlung des Sortierrestes aus der Selektierung und hat zwei Aufgaben, nämlich erstens die Umwandlung dieses Sor tierrestes in ein deponiefähiges Produkt mit dem entsprechenden Restkohlenstoff gehalt und zweitens die Wärmeerzeugung für die gesamte erfindungsgemäße Kom bination von Verfahrensschritten. Dieser Glühprozeß wird bei einer Temperatur von mindestens 850°C ohne den Einsatz von fremden Energieträgern durchgeführt. Bedingung dafür ist die Vorwärmung der für den Glühprozeß benötigten Luft und der von dieser Lufttemperatur abhängige Restheizwert des Sortierrestes. Die Luft vorwärmung ist integrierter Bestandteil des Aggregates für den Glühprozeß, wobei der Wärmeinhalt des Abgases aus dem Glühprozeß mit einer Temperatur von min destens 850°C teilweise zur Vorwärmung der für den Glühprozeß benötigten Luft genutzt wird. Die Temperatur der vorgewärmten Luft beträgt 300 bis 450°C. Der für den Glühprozeß erforderliche Restheizwert des Sortierrestes wird durch die Stellung des Abstreifers und damit durch die Menge der selektierten heizwert reichen Anteile in der Verfahrensstufe "Selektierung" über die Glühprozeß temperatur geregelt. Ein weiterer Teil des Wärmeinhaltes aus dem Abgas des Glüh prozesses wird zur Bereitung des Heizmediums, vorzugsweise Heizdampf mit einem Druck von 3 bis 10 bar, für die Trocknung des Einsatzproduktes eingesetzt.

Der Glühprozeß wird vorzugsweise in einem feststehenden rohrförmigen Reaktor durchgeführt, der mit einem Eintragsorgan für den Sortierrest und einem Austrags organ für das Glühprodukt ausgestattet ist. Dieser Reaktor ist mit einer Vorrichtung versehen, die eine Umwälzung des zu verglühenden Produktes ermöglicht, z. B. mit einer mit Schaufeln bestückten Welle. Die erforderliche Luft für den Glühprozeß wird dem Reaktor durch 3 bis 5 über die Gesamtlänge verteilte Luftzuführungen zugeführt. Die integrierte Luftvorwärmung kann sowohl nach dem Rekuperator- als auch nach dem Regeneratorprinzip erfolgen.

Das den Glühreaktor verlassende ausgeglühte Produkt wird gekühlt und gelangt zur weiteren Wertstoffgewinnung bzw. zur Deponie. Das durch die Wärmenutzung ge kühlte Abgas aus dem Glühprozeß gelangt unmittelbar zum sechsten Verfahrens schritt "Abgasreinigung". Diese Abgasreinigung wird in den Einzelschritten Staub abscheidung, Adsorption und Wäsche durchgeführt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wer den. In der Zeichnung ist die Kombination der Verfahrensschritte im Schema darge stellt. Zwischenprodukte sind in diesem Schema in Kursivschrift und die Anlage verlassende Stoffe in Fettschrift dargestellt. Ein Massestrom von 8 t/h Hausmüll wird dem Verfahrensschritt 1 "Vorbereitung" zugeführt. Mit Hilfe beweglicher Grobrechen werden 0,1 t/h massive Bestandteile ausgehalten, die je nach Material als Wertstoffe B der Verwertung oder als Deponiestoffe D einer Ablagerung zuge führt werden. Der vorbereitete Hausmüll C (7,9 t/h) mit einem Heizwert von 5.000 kJ/kg, einem Aschegehalt von 48 Ma.-% und einem Wassergehalt von 30 Ma.-% wird dem Verfahrensschritt 2 "Trocknung" zugeführt. Der Trockner wird mit Wasserdampf von 9 bar indirekt beheizt. Der die Trocknung verlassende getrock nete Hausmüll E mit einem Massestrom von 6,1 t/h besitzt einen Heizwert von 7.100 kJ/kg, einen Aschegehalt von 48 Ma.-% und einen Wassergehalt von 10 Ma.-%. Der entstehende Abdampf wird kondensiert und ein Abdampfkondensat F von 1,8 t/h erhalten, das einer Abwasseraufbereitung zugeführt wird. Der getrocknete Hausmüll E wird dem Verfahrensschritt 3 "Selektierung" zugeführt, in der infolge der Regelung der Abstreiferstellung mit Hilfe der eingestellten Glühprozeß temperatur von 870°C 1,63 t/h heizwertreiche Anteile G mit einem Wassergehalt von 5 Ma.-%, einem Aschegehalt von 15 Ma.-% und einem Heizwert von 18.000 kJ/kg selektiert werden. In diesem Verfahrensschritt 3 werden weitere Wertstoffe I, insbesondere Metalle, abgetrennt und der Verwertung zugeführt. Es resultiert ein Sortierrest H von 4,47 t/h mit einem Wassergehalt von 12 Ma.-%, einem Asche gehalt von 75 Ma.-% und einem Heizwert von 3.700 kJ/kg. Die selektierten heiz wertreichen Anteile G gelangen zum Verfahrensschritt 4 "Pelletierung" und werden zu dem Zielprodukt Brennstoffpellets J verarbeitet. Eine Änderung des Masse stromes oder der Zusammensetzung erfolgt dabei nicht. Der Sortierrest H gelangt zum Verfahrensschritt 5 "Glühprozeß" mit integrierter Luftvorwärmung und Heizdampferzeugung für den Verfahrensschritt 2 "Trocknung". Die Temperatur des Glühprozesses wird auf 870°C eingestellt, indem über diese Zielgröße der Anteil brennbarer Bestandteile im Sortierrest H durch die Stellung des Abstreifers im Ver fahrensschritt 3 "Selektierung" geregelt wird. Aus dem Glühprozeß resultiert ein Deponieprodukt K in einem Mengenstrom von 3,35 t/h, das den Anforderungen für eine geordnete oberirdische Ablagerung entspricht. Das im Glühprozeß entstehende Abgas enthält die in dem autothermen Glühprozeß freigesetzte Wärme und wird durch die integrierte Wärmegewinnung weitgehend abgekühlt. Es gelangt in den an gekoppelten Verfahrensschritt 6 "Abgasreinigung", bestehend aus einer Ent staubungseinheit, einer Adsorptionseinheit und einer Wascheinheit. Das gereinigte Abgas L wird dann in die Atmosphäre abgeleitet.

Claims

1. Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen mit integrierter Behandlung der Reststoffe, bestehend aus den Verfahrensschritten Vorbehandlung des Einsatz produktes, Trocknung des Einsatzproduktes, Selektierung der heizwertreichen Anteile, Pelletierung der heizwertreichen Anteile, Glühbehandlung des Selek tierungsrestes und Abgasreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Einsatzproduktes mittels indirekter Beheizung ohne Anwendung eines Schleppgases in reiner Wasserdampfatmosphäre durchgeführt, der durch die Ver dampfung gebildete Wasserdampf anschließend kondensiert und das entstehende Abdampfkondensat einer Behandlung zugeführt wird.

2. Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen mit integrierter Behandlung der Reststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektierung der heizwertreichen Anteile nach der Trocknung und nach oder in Kombination mit einer mechani schen Rüttelbehandlung mittels eines Abstreifers erfolgt und die selektierten heiz wertreichen Anteile nach einer Pelletierung der energetischen Nutzung zugeführt werden.

3. Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von Brennstoff aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen mit integrierter Behandlung der Reststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Reststoffe aus der Selektierung einem autotherm arbeitenden Glühprozeß ohne Fremdenergieeinsatz unterworfen wird, die freigesetzte Wärme für den Trocknungsprozeß genutzt und der dafür notwendige Energieinhalt der Reststoffe durch die Einstellung eines Abstreifers über die Glühtemperatur geregelt wird.