DE19963642C2

DE19963642C2 - Process for heating cycle gas and / or pyrolysis gas

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Publication number: DE19963642C2
Application number: DE1999163642
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: DE19963642A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung bei einer gleichzeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfällen in einem Kreislaufgas-Kupolofen.The invention relates to a process for heating cycle gas and / or pyrolysis gas with simultaneous material and energy recovery of waste in one Cycle gas cupola.

Aus dem Stand der Technik ist ein Kreislaufgas-Kupolofen bekannt, der sowohl zum Schmelzen und Überhitzen eisenmetallischer Legierungen als auch zur gleichzeitigen stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfällen der verschiedensten Art und Konsistenz eingesetzt werden kann.A cycle gas cupola is known from the prior art, which both for Melting and overheating of ferrous metal alloys as well as for simultaneous material and / or energy recovery of waste of all kinds and Consistency can be used.

Sein Hauptmerkmal ist die Abzweigung von Ofengas unterhalb der Gicht, dessen Rückführung als Kreislaufgas in die Verbrennungszone und die prozeßinterne Verwer tung mit technisch reinem Sauerstoff durch thermochemischen Umsatz (Gießerei- Lexikon 1997; Schiele & Schön; Berlin; S. 756-757).Its main characteristic is the diversion of furnace gas below the gout, the Recycle as recycle gas in the combustion zone and in-process recycling with technically pure oxygen through thermochemical conversion (foundry Lexicon 1997; Schiele &Schön;Berlin; Pp. 756-757).

In DE 43 17 145 C1 ist beispielsweise ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entsor gung unterschiedlich zusammengesetzter Abfallmaterialien, insbesondere von lackier tem und kunststoffbehafteten und/oder mit Kunststoff und anderen organischen Verbin dungen vermischten eisenmetallischen Schrott dargestellt. Die eingebrachten Abfallma terialien werden hier im oberen Schachtbereich entgast und/oder vergast, die dabei ent stehenden staubhaltigen Gase werden als Kreislaufgas vollständig abgezogen und dann im Ofen im Bereich der Schmelz- und Überhitzungszone verbrannt, wobei das entste hende Überschußgas zwischen Kreislaufgasabsaugöffnung und Schmelz- und Überhit zungszone aus dem Ofen austritt. Die Temperatur des zu verbrennenden Kreislaufga ses ist dabei größer als der Taupunkt des Kreislaufgases.DE 43 17 145 C1, for example, describes a method and a device for disposal different waste materials, in particular paint tem and plastic and / or with plastic and other organic compound mixed iron-metallic scrap. The amount of waste brought in materials are degassed and / or gasified in the upper shaft area, which ent standing dust-containing gases are completely removed as cycle gas and then burned in the furnace in the area of the melting and superheating zone Excess gas between the circulation gas suction opening and the melting and superhit zone emerges from the oven. The temperature of the circuit gas to be burned It is greater than the dew point of the cycle gas.

Eine weitere konstruktive Ausgestaltung eines Kreislaufgas-Kupolofens zur Verwertung von Abfallmaterialien, wie beispielsweise Hausmüllfraktionen unterschiedlicher Zusam mensetzung, wird in DE 196 40 497 C2 beschrieben. Der Ofenschacht ist vom Begich tungstrichter bis zum Herd konisch erweitert und im Bereich der Kreislaufgas- und Überschußgasabsaugebene sind je eine großvolumige Absaug- und Gasberuhigungs ringkammer angeordnet, die durch einen Ofenschachtteil mit querschnittsverjüngender Einengung und mit einer darin eingebauten, schräg zur Schmelz- und Überhitzungszone gerichteten Sauerstoffdirektinjektionslanze verbunden sind.Another constructive design of a recycle gas cupola furnace for recycling of waste materials, such as household waste fractions of different composites setting, is described in DE 196 40 497 C2. The furnace shaft is from the beginning funnel conical up to the stove and in the area of cycle gas and Excess gas extraction levels are each a large-volume suction and gas calming ring chamber arranged by a furnace shaft part with a cross-sectional taper Narrowing and with a built-in, obliquely to the melting and overheating zone Directed direct oxygen injection lance are connected.

Charakteristisch ist für alle konstruktiven und verfahrenstechnischen Ausgestaltungen des Kreislaufgas-Kupolofens ein vollständiger Abzug des Ofengases unterhalb der Gicht in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Ofens bei Temperaturen von kleiner 100°C bis größer 400°C, die Zuführung des Ofengases als Kreislaufgas gemeinsam mit tech nisch reinem Sauerstoff in die Schmelz- und Überhitzungszone, der Abzug von Über schußgas ober oder unterhalb bzw. im Bereich der durch die beispielsweise von Treibdüsenbrennern gebildeten Ebene der Schmelz- und Überhitzungszone und der Trans port des Kreislaufgases in nicht wärmeisolierten oder in nicht beheizten Rohrleitungen. Nachteilig ist bei allen diesen konstruktiven und verfahrenstechnischen Ausgestaltungen des Kreislaufgas-Kupolofens, daß es abhängig von der Art, von der Konsistenz und von den praktizierten Aufbereitungs- und Lagerbedingungen der Einsatzstoffe vor dem Ein satz in den Kreislaufgas-Kupolofen zu unterschiedlich starken Kondensationserschei nungen durch Temperaturverlust des Kreislaufgases beim Transport in den Rohrleitun gen außerhalb des Ofenschachtes und/oder durch die Zufuhr von vergleichsweise kal tem Sauerstoff im Treibdüsenbrenner kommt, indem die Taupunkte der im Kreislaufgas enthaltenen Organika, beispielsweise Temperaturen von größer 200°C, erreicht und/oder unterschritten werden, wodurch Pyrolyseöle und/oder Teere in der Kreislauf gasleitung und/oder im Treibdüsenbrenner auskondensieren. Dies hat zur Folge, daß sich die in den Kreislaufgasleitungen installierten Regel- und Meßeinrichtungen, wie bei spielsweise Klappen, Venturidüsen und Absaugöffnungen, sukzessive durch diese Py rolyseöle und/oder Teere bis zur endgültigen Funktionseinschränkung zusetzen und/oder verkleben können, gleichzeitig das für eine sichere Betriebsweise der Treibdü senbrenner konstruktiv berücksichtigte Rückzündverhalten des Kreislaufgas-Sauerstoff- Gemisches so verändert wird, daß die Treibdüsenbrenner zurückschlagen. Damit wird die Kreislaufgasförderung im Kreislaufgas-Kupolofen unterbrochen. Der Gesamtprozeß kommt zum Erliegen. Der Kreislaufgas-Kupolofen muß im nichtbestimmungsgemäßen Betrieb abgefahren und/oder der Betrieb muß beendet werden.It is characteristic of all constructive and procedural designs of the cycle gas cupola, a complete removal of the furnace gas below the gout depending on the operating state of the furnace at temperatures below 100 ° C up to more than 400 ° C, the supply of the furnace gas as recycle gas together with tech nisch pure oxygen in the melting and overheating zone, the withdrawal of excess shot gas above or below or in the range of, for example, from propellant burners formed level of the melting and overheating zone and the trans Port of the recycle gas in non-heat insulated or in non heated pipes. A disadvantage of all of these structural and procedural designs of the cycle gas cupola that it depends on the type, consistency and the practiced preparation and storage conditions of the input materials before the one set in the cycle gas cupola furnace to different degrees of condensation due to temperature loss of the cycle gas during transport in the pipeline conditions outside the furnace shaft and / or by supplying comparatively cal The oxygen in the jet nozzle burner comes from the dew points of the circulating gas contained organics, for example temperatures of greater than 200 ° C, reached and / or fall below, whereby pyrolysis oils and / or tars in the circuit Condense the gas line and / or in the jet nozzle burner. This has the consequence that the control and measuring devices installed in the recycle gas lines, as with for example flaps, Venturi nozzles and suction openings, successively through this Py Add rolysis oils and / or tars until the functional restriction and / or glue, at the same time that for a safe operation of the propellant re-ignition behavior of the recycle gas-oxygen Mixture is changed so that the propellant burner kick back. So that will the cycle gas production in the cycle gas cupola furnace is interrupted. The overall process comes to a standstill. The cycle gas cupola must not be used as intended Operation has stopped and / or the operation must be ended.

Bekannt ist ebenfalls durch DE 43 30 003 C1 ein Verfahren zur Herstellung von Rohei sen aus insbesondere mit organischen Fremdstoffen behafteten oder mit organischen Fremdstoffen vermischten Einsatzmaterialien in einem koksbeheizten Schachtofen, bei dem das Schachtofenabgas von der Gasabführung zu den Windformen in nach unten in Flußrichtung geneigten oder in senkrechten, weitgehend wärmeisolierten Gasleitungen geführt und vorzugsweise unter Nutzung eines in der Gasabführungsleitung angeord neten Rekuperators erwärmt wird. Dadurch sollen Ablagerungen organischer Stoffe an den Wänden der Gasabführungsleitungen und letztlich Einschränkungen in der Funkti onssicherheit des Schachtofens vermieden werden.A method for producing raw egg is also known from DE 43 30 003 C1 sen in particular with organic foreign substances or with organic Input materials mixed in a coke-heated shaft furnace, at which the shaft furnace exhaust gas from the gas discharge to the wind forms in down in Flow direction inclined or in vertical, largely heat-insulated gas lines guided and preferably arranged using one in the gas discharge line neten recuperator is heated. This is supposed to build up deposits of organic matter the walls of the gas discharge pipes and ultimately restrictions in functionality onsafety of the shaft furnace can be avoided.

Die Nachteile des in DE 43 30 003 C1 dargestellten Verfahrens, bei dem das Schach tofenabgas in einem in der Gasleitung installierten und mit verbrannten, gereinigtem Schachtofengas beheizten Rekuperator erwärmt wird, bestehen zudem in der anlagen- und regelungstechnisch aufwendigen Temperaturstabilisierung des Ofengases verbun den mit weiteren zusätzlichen Anlagen, wie einem Abhitzekessel für verbrannte, unge reinigte Gase und einer Brennkammer. Aus umweltschutzrechtlichen Gründen sind so mit für das organische Schadstoffe enthaltene Gicht- und Ofengas zusätzliche, tech nisch aufwendige Gasreinigungsstrecken erforderlich.The disadvantages of the method shown in DE 43 30 003 C1, in which the chess kiln exhaust gas in one installed in the gas line and with burned, cleaned Shaft furnace gas heated recuperator is heated, also exist in the plant and control-technically complex temperature stabilization of the furnace gas with other additional systems, such as a waste heat boiler for burned, unused cleaned gases and a combustion chamber. For environmental protection reasons are like this with top gas and furnace gas contained for the organic pollutants, additional tech nically complex gas cleaning sections required.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Py rolysegas-Erwärmung bei einer gleichzeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfällen in einem Kreislaufgas-Kupolofen zu entwickeln, daß mit einfachen techni schen Mitteln die Kondensation von Pyrolyseölen und Teeren in den gasführenden Ab saug- und Gasberuhigungsringkammern, in den Rohrleitungen und in den Treibdüsen brennern verhindert und somit einen sicheren Betrieb des Kreislaufgas-Kupolofens ga rantiert.The invention is based on the problem of a process for circulating gas and / or py rolysegas heating with simultaneous material and energy recovery to develop waste in a cycle gas cupola that with simple techni means the condensation of pyrolysis oils and tars in the gas-carrying waste Suction and gas calming ring chambers, in the pipes and in the driving nozzles burners prevented and thus safe operation of the cycle gas cupola furnace ga rantiert.

Zur Lösung des Problems ist das eingangs genannte Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 weitergebildet.To solve the problem, the method mentioned at the outset is characterized by the features of Claim 1 further developed.

Damit ist der Vorteil erzielbar, daß bezogen auf die aus den unterschiedlichen organi schen Stoffen resultierenden Temperaturforderungen zum Taupunkt der Organika eine ausreichende Flexibilität hinsichtlich Temperaturgestaltung des Gases abhängig von den Erfordernissen des Betriebszustandes des Ofens und der gewählten Einsatzstoffe er reicht und somit die Kondensation von Pyrolyseölen und/oder Teerprodukten in den Rohrleitungen und im Treibdüsenbrenner verhindert und damit ein sicherer Betrieb des Kreislaufgas-Kupolofens bei allen Betriebsbedingungen gewährleistet wird.This has the advantage that, based on those from the different organi temperature requirements for the dew point of the organics sufficient flexibility with regard to the temperature of the gas depending on the Requirements of the operating state of the furnace and the selected feed materials sufficient and thus the condensation of pyrolysis oils and / or tar products in the Pipelines and in the propellant nozzle burner prevented and thus a safe operation of the Recycle gas cupola is guaranteed in all operating conditions.

Vorteilhaft ist weiterhin die Erhöhung des energetischen Gesamtwirkungsgrades des Kreislaufgas-Kupolofens durch prozeßinterne Nutzung der Verlustwärme über den O fenmantel, des bis 800°C heißen Überschußgases und der Abwärme, die bei der Strom- und/oder der Wärmeerzeugung in externer Anlagentechnik entsteht und zur Aufheizung des Thermoöls genutzt wird.It is also advantageous to increase the overall energy efficiency of the Circulation gas cupola furnace through in-process use of the heat loss via the O fenmantel, the excess gas hot up to 800 ° C and the waste heat that and / or the generation of heat in external plant technology and for heating of thermal oil is used.

Das Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung ist ohne großen zu sätzlichen anlagentechnischen Aufwand realisierbar, indem die Rohrleitungen zum Transport des Kreislaufgases doppelwandig zur Aufnahme des Thermoöls ausgeführt sind, dieses mit den Wärmequellen Ofenmantel, Überschußgasabsaugung und externer Anlagentechnik zur Wärmeübertragung verbunden ist und das als Wasser verwendete Kühlmittel der Ofenmantelkühlung in Ausführung als sogenannte Standwasserkühlung eines Kupolofens durch Thermoöl ersetzt wird.The process for circulating gas and / or pyrolysis gas heating is too easy additional system engineering effort can be realized by the pipes to Double-walled transport of the circulating gas to accommodate the thermal oil are, this with the heat sources furnace jacket, excess gas extraction and external Plant technology is connected to heat transfer and used as water Coolant for the furnace jacket cooling in the form of so-called stationary water cooling of a cupola furnace is replaced by thermal oil.

Die spezifische Wärme von Thermoöl ist stark temperaturabhängig und damit sind höhe re Temperaturen bis zu 320°C im Vergleich zum herkömmlichen Kühlmittel Wasser möglich.The specific heat of thermal oil is strongly temperature-dependent and therefore high re temperatures up to 320 ° C compared to conventional coolant water possible.

Claims

Process for cycle gas and / or pyrolysis gas heating at the same timely recycling and recycling of waste in a circle Running gas cupola with heatable gas lines, characterized in that in the large-volume suction and gas calming chambers and in the gas Pipes circulated gas through a double-walled circuit run gas lines and through the heat loss of the furnace jacket and / or externally through the sensible heat of the excess gas, which is hot up to 800 ° C and / or by the heat generated when processing the excess gases heated to electricity and / or heat in external plant technology Moöl at temperatures greater than the highest dew points in the circulating gas holding gaseous organics is heated.