DE19853713C2 - Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen - Google Patents

Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen

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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen zur Gewinnung von Wertstof­ fen und der Vergasung zu einem wasserstoff- und kohlenmonoxid­ reichen Brenngas.
Das Verfahren ist überall dort einsetzbar, wo Abfall- und Reststoffe wie Haus-, Gewerbe- oder Industriemüll, aber auch landwirtschaftliche oder forstwirtschaftliche Produkte aus der Wald- und Feldpflege wie Holzreste oder Dünnholz, Halmprodukte, Grünschnitt u. ä. nach der Abtrennung direkt recycelbarer Wertstoffe zu einem Brenngas verarbeitet wer­ den sollen.
Nach dem bekannten Stand der Technik müssen solche Materialien in Abhängigkeit vom Vergasungsverfahren grob vorzerkleinert, thermisch homogenisiert, thermisch versprö­ det und anschließend in einer Aufbereitungsstufe fein zer­ kleinert werden. Die thermische Behandlung erfolgt übli­ cherweise in einer Pyrolysestufe, zu der eine aufwendige, problematische Trennung der Pyrolyseprodukte in Pyrolyse­ koks, Pyrolysegas und Flüssigprodukte gehört. Solche kom­ binierten Verfahren sind als Siemens-Schwelbrennverfahren aus "Umweltmagazin" Okt. 1993, S. 82 ff, als Thermose­ lect-Verfahren aus EP 0520 086 A2, als NOELL-KONVERSI­ ONSVERFAHREN aus DE 41 39 512 A1 und VTA-Flugstrom­ vergasung aus EP 0600923 B 1 und DE 41 23 406 A1 bekannt. Wegen der der Flugstrom- und auch der Festbettvergasung vorgeschalteten Zerkleinerungs-, Trocknungs-, Pyrolyse- und ggf. Brikettierstufen fallen hohe Investitions- und Be­ triebskosten bei der Verwertung von Restabfall oder anderer anorganischer und organisch toxischer Stoffe an, so daß diese annähernd schadstofffreie Produkte erzeugenden Ver­ gasungsverfahren insbesondere gegenüber der Kompostie­ rung, Deponie oder auch gegenüber der Verbrennung nicht konkurrieren können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen zu entwickeln, das unter ökologischen Gesichtspunkten möglichst wirtschaftlich durchzuführen ist.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 vorgeschlagenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäßen Lösungen sehen vor, daß Rest- und Abfallstoffe sowohl einer Fraktionierung als auch einer Sortierung unterzogen werden, bei der kompostierbare Anteile und direkt stofflich wiederverwertbare Materialien wie Metalle, Mineralstoffe, Papier und Plastefraktionen abgetrennt und verarbeitet bzw. als Rohstoff vermarktet werden. Der Überlauf dieser mecha­ nischen Aufbereitung, hauptsächlich aus Holzanteilen, Pa­ pier-Plaste-Verbundstoffen, Windeln, Stoffresten u. ä. beste­ hend, wird zu einfachen Ballen gepreßt. Diese Brennstoff­ ballen haben Heizwerte im Bereich von 15-20 MJ/kg und können mit querschnittlichen Abmessungen größer 0,5 × 0,5 m direkt ohne weitere Behandlung einem Vergasungssystem aufgegeben werden. Da­ bei wird die Temperatur in diesem Ballenvergasungssystem oberhalb der Schmelztemperatur der mineralischen Be­ standteile der zu vergasenden Stoffe gehalten. Sie liegt im Bereich von 1200 und 1800°C. Diese hohen Temperaturen verursachen eine totale Aufspaltung der organischen Ver­ bindungen, auch hochtoxischer chlororganischer Verbin­ dungen, die in Rest- und Abfallstoffen in erheblichen Kon­ zentrationen vorhanden sind. Das hauptsächlich aus Wasser­ stoff und Kohlenmonoxid bestehende Vergasungsgas wird nach dem Verlassen des Ballenvergasungssystems einer Rohgasreinigung und -entschwefelung unterzogen. Es wird anschließend zur Verstromung in ein Gasmotorenkraftwerk eingesetzt.
Im folgenden wird die Erfindung an zwei Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1 zeigt anhand der Fig. 1 die erfindungsgemäße Verwertung von Industrieabfall. Der Industrieabfall wird in üblicher Weise antransportiert und in einem Bunker 1 zwischengelagert. Anschließend erfolgt beispielsweise durch ein Trommelsieb, in einer Fraktionierung 2 eine Auf­ teilung in Korngrößen < 200 mm und < 200 mm. Die Frak­ tion < 200 mm wird zunächst einer Abscheidung von Metal­ len und Mineralstoffen 3 unterzogen, bevor aus der Grob- und Feinfraktion in getrennten Sortieranlagen 4 Wertstoffe wie Papier, Plaste, Textilien, Häute u. ä. gewonnen werden. Die Sortierreste der Grobfraktion < 200 mm werden nach ei­ ner Zerkleinerung 5 mit den Sortierresten der Feinfraktion < 200 mm vereinigt. Nach einer weiteren Metall- und Mine­ ralstoffabscheidung 6 werden diese Sortierreste zu Brenn­ stoffballen mit Abmessung von mindestens 0,5 × 0,5 × 1 m verpreßt. Der Ballenpresse 7 können zusätzlich heizwertrei­ che Reste aus der Kompostieranlage 8 aufgegeben werden. Die biologisch stabilen Brennstoffballen werden über ein Zwischenlager 9 dem Ballenvergasungssystem 10 aufgegeben. Unter Zugabe von Sauerstoff oder sauerstoffenthaltenden Verga­ sungsmitteln werden die Brennstoffballen zu einem H2- und CO-reichen Brenngas umgesetzt. Dabei werden die Verga­ sungstemperaturen so eingestellt, daß die Brennstoffasche verflüssigt aus dem Ballenvergaser 10 abfließt und durch di­ rekte Kühlung mit Wasser granuliert und als verglastes Schmelzgranulat ausgetragen wird. Das Brenngas wird nach konventioneller Reinigung und Entschwefelung unter Ge­ winnung von Fernwärme beispielsweise in einem Motor­ heizkraftwerk 11 verstromt.
Beispiel 2 zeigt anhand der Fig. 2 die erfindungsgemäße Verwertung von Haus- und Gewerbemüll. Der Haus- und Gewerbemüll wird gleichfalls in üblicher Weise antranspor­ tiert und in einem Bunker 1 zwischengelagert. Groß- bzw. Sperrmüllanteile werden vorgeshreddert, bevor der ge­ samte Müll sofort einer Sortierung 4 zur Abtrennung von re­ cycelbaren Wertstoffen unterzogen wird. Nach der Wert­ stoffabtrennung in der Sortieranlage 4 und einer Zerkleine­ rung 5 erfolgt in einem Windsichter 16 eine Auftrennung in eine leichte und schwere Fraktion. Die leichte Fraktion geht direkt zur Ballenpresse 7. Die schwere Fraktion wird nach einer biologischen Trocknung 17 sowie einer Metall- und Mineralstoffabtrennung 3 gleichfalls der Ballenpresse 7 auf­ gegeben. Die weitere Technologie gleicht dem Beispiel 1.
Bezugszeichen
1
Bunker
2
Fraktionierung
3
Metallabscheidung, Mineralabscheidung
4
Sortieranlage
5
Zerkleinerung
6
weitere Metall- und Mineralstoffaufbereitung
7
Ballenpresse
8
Kompostieranlage
10
Vergasungssystem
11
Heizkraftwerk
12
Elektroenergie
13
Dampf
14
Fernwärme
15
Oxidationsmittel
16
Windsichter
17
Trocknung
21
Papier
22
Kunststoff
23
Textilien
24
Metall
25
Mineralstoffe
26
Granulat

Claims (2)

1. Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen aus industriellem Aufkommen durch eine Aufbereitung und eine Vergasung zur Gewinnung von Brenngas mit folgenden Merkmalen:
  • - in einer Fraktionierung (2) werden die Industrieabfälle in eine Grobfraktion < 200 mm und eine Feinfraktion < 200 mm aufgeteilt,
  • - die Grobfraktion wird einer Sortierung (4) unterworfen, aus der direkt recycelbare Wertstoffe wie Papier (21), Kunststoff (22) und Textilien (23) abgeschieden werden und danach eine Zerkleinerung (5) erfolgt,
  • - die Feinfraktion wird einer Metall- und Mineralstoffabscheidung (3) und anschließend einer Sortierung (4) zur Gewinnung direkt recycelbarer Wertstoffe, wie Papier (21), Kunststoff (22) und Textilien (23) unterzogen,
  • - beide Fraktionen werden ggf. nach einer nochmaligen Metall- und Mineralstoffabscheidung (6) gemeinsam in einer Ballenpresse (7) zu heizwertreichen Brennstoffballen mit querschnittlichen Abmessungen größer 0,5 × 0,5 m verpreßt und direkt ohne weitere Behandlung einem Vergasungssystem (10) zugeführt,
  • - die Brennstoffballen werden unter Verwendung von Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel (15) in dem Vergasungssystem (10) in ein H2- und CO-reiches Brenngas bei Temperaturen von 1200°C bis 1800°C umgewandelt, so daß die Asche der Brennstoffballen im schmelzflüssigen Zustand aus dem Vergasungsraum in einen Kühlraum überführt wird,
  • - die schmelzflüssige Asche wird direkt mit Wasser gekühlt und als Schmelzgranulat gewonnen,
  • - das Brenngas wird nach Reinigung und Entschwefelung in einem Heizkraftwerk (11) zur Erzeugung von Elektroenergie (12), Dampf (13) und Fernwärme (14) eingesetzt.
2. Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen aus kommunalem und gewerblichem Aufkommen durch eine Aufbereitung und eine Vergasung zur Gewinnung von Brenngas mit folgenden Merkmalen:
  • - die Haus- und Gewerbeabfälle werden nach einer Vorshredderung einer Sortierung (4) unterworfen, aus der direkt recycelbare Wertstoffe, wie Papier (21), Kunststoff (22) und Textilien (23) gewonnen werden,
  • - nach einer anschließenden Zerkleinerung (5) der Sortierreste erfolgt in einer Sichterstufe (16) eine Trennung in eine leichte und schwere Fraktion,
  • - die schwere Fraktion wird nach einer biologischen Trocknung (17) sowie einer Metall- und Mineralstoffabscheidung (3) gemeinsam mit der Leichtfraktion in einer Ballenpresse (7) zu heizwertreichen Brennstoffballen mit querschnittlichen Abmessungen größer 0,5 × 0,5 m verpreßt und direkt ohne weitere Behandlung einem Vergasungssystem (10) zugeführt,
  • - die Brennstoffballen werden unter Verwendung von Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmitteln (15) in dem Vergasungssystem (10) in ein H2- und CO-reiches Brenngas bei Temperaturen von 1200°C bis 1800°C umgewandelt, so daß die Asche der Brennstoffballen im schmelzflüssigen Zustand aus dem Vergasungsraum in einen Kühlraum überführt wird,
  • - die schmelzflüssige Asche wird direkt mit Wasser gekühlt und als Schmelzgranulat gewonnen,
  • - das Brenngas wird nach Reinigung und Entschwefelung in einem Heizkraftwerk (11) zur Erzeugung von Elektroenergie (12), Dampf (13) und Fernwärme (14) eingesetzt.
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