DE202009010832U1 - Arrangement for the treatment and thermal treatment of waste products and waste - Google Patents

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Abstract

Anordnung zur thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfällen (Thermolyse-Spaltverfahren) umfassend eine Trockungs-, eine Thermolyse-, und eine Verfasungsapparatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparaturen durch Übertragungsvorrichtungen zur Generierung eines durchgängigen Prozess- und Stoffstroms im Betriebszustand der Anordnung in einem geschlossenen, dreistufigen Verfahrensablauf miteinander so verbunden sind, dass in der Trocknungsapparatur eine Temperatur im Bereich im Bereich von 20 bis 180°C, in der Thermolyseapparatur eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450°C und in der Vergasungsapparatur eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100°C besteht und die Übertragungsstrecken zwischen den einzelnen Apparaturen diese gegen Rückströmung von Stoffen absichern.Arrangement for the thermal treatment of waste products and waste (thermolysis-splitting method) comprising a drying, a thermolysis and a Verasungsapparatur, characterized in that the apparatuses by transmission devices for generating a continuous process and material flow in the operating state of the arrangement in a closed, Three-stage process sequence are connected to each other so that in the drying apparatus, a temperature in the range of 20 to 180 ° C, in the thermolysis apparatus, a temperature in the range of 350 to 450 ° C and in the gasification apparatus, a temperature in the range of 900 to 1100 ° C and the transmission links between the individual apparatuses to secure these against backflow of substances.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betreiben dieser Anordnung zur Aufbereitung und thermischen Behandlung von homogenen Abprodukten und Abfällen in Form von hochkalorischen Reststoffen zur Stromerzeugung.The The invention relates to an arrangement for operating this arrangement for the treatment and thermal treatment of homogeneous waste products and waste in the form of high calorific residues Power generation.

Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche die einzelnen Verfahrensschritte wie bspw. Aufbereitung und thermische Behandlung von Abprodukten und Abfällen zur Energieumwandlung offenbaren.It Various methods and devices are already known which the individual process steps such as. Preparation and thermal treatment of waste and waste for energy conversion.

Aus EP 0 609 802 A1 ist bspw. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entgasung und/oder Vergasung eines festen Brennstoffes oder Abfallstoffes bekannt.Out EP 0 609 802 A1 is, for example, a method and an apparatus for the continuous degassing and / or gasification of a solid fuel or waste material known.

Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen Reaktor, in dem die Beschickung, das gasförmige Vergasungsmittel und der erzeugte gasförmige Brennstoff im Gleichstrom absteigend geführt werden. Das Vergasungsmittel wird in einem in der Mantelpartie befindlichen schraubenförmigen Gegenstrom-Wärmetauscher vom gasförmigen Brennstoff vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Vergasungsmittel wird in schraubenlinienförmigen oder wellenförmigen Kanälen im keramischen Herdkörper des Reaktors und in einem als Herdabschluss dienenden beweglichen oder festen, in die untere Partie der Beschickung hineinragenden kegel- oder paraboloidförmigen Zentralkörper weiter aufgeheizt. Der Rost wird durch einen Vollkegel oder einen hohlkegelförmigen Ringkörper darstellendes, drehbares, vertikal verschiebbares Gegenstück gebildet, das gegenüber der unteren Herdpartie einen einstellbaren ringförmigen Durchlass zum Abzug des erzeugten gasförmigen Brennstoffs und zum Austrag der festen oder flüssigen Reaktionsprodukte in Form von Asche, Schlacke, Destillationsrückstände offen lässt.These Device consists of a shaft-like reactor in which the Feed, the gaseous gasification agent and the generated gaseous fuel descending led in DC become. The gasification agent is in a located in the jacket part helical countercurrent heat exchanger from preheated gaseous fuel. This preheated Gasification agent is in helical or wavy Channels in the ceramic hearth of the reactor and in a movable or fixed, serving as a hearth in the lower part of the charge projecting cone or Paraboloid-shaped central body further heated. The rust is by a full cone or a hollow conical Ring body performing, rotatable, vertically movable Counterpart formed, opposite to the lower Herdpartie an adjustable annular passage for Deduction of the generated gaseous fuel and discharge solid or liquid reaction products in the form of ash, Slag, leaving the distillation residue open.

DE 199 37 521 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung insbesondere für die Bearbeitung von bereits teilweise zersetzten Abprodukten. DE 199 37 521 A1 discloses a method and a device, in particular for the processing of already partially decomposed waste products.

Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen, im unteren Teil trichterförmigen Reaktor, in dem die Beschickung der Kohlenstoffteilchen tangential und die Luft als Vergasungsmittel axial eingebracht werden und aufsteigend mittels thermochemischer Reaktion zu Synthesegas umgewandelt wird. Der kegelstumpfförmige Bodenteil hat weiterhin einen seitlichen Ringspalt, über die die Luft axial in den Reaktorraum eintreten kann und sich mit dem Kohlenstoff-Gasgemisch vermischen kann. Dieses Gasgemisch reißt dabei die Kohlenstoffteilchen aus dem Feststoffbett nach außen aufsteigend mit und wird im Reaktorraum bei bis zu 1.200°C energetisch zu Synthesegas umgewandelt. Im oberen Drittel des Behälters fällt die Strömung nach innen und beruhigt sich, so dass die noch nicht thermisch zersetzten Kohlenstoffteile und die Ascheanteile wieder nach unten fallen. Dort treffen sie auf einen im Zentrum angeordneten Auffangtrichter, der sich bis zum unteren Bereich durchzieht und von einem Schneckenförderer entsorgt wird.These Device consists of a shaft-like, funnel-shaped in the lower part Reactor in which the charge of carbon particles is tangential and the air is introduced axially as a gasifying agent and ascending is converted by a thermochemical reaction to synthesis gas. The frustoconical bottom part continues to have a lateral Annular gap through which the air enters the reactor chamber axially can and mix with the carbon-gas mixture. This Gas mixture rips off the carbon particles from the Solid bed ascending outwards with and is in the reactor room converted up to 1,200 ° C energetically to synthesis gas. In the upper third of the container, the flow drops inside and calms down so that they are not yet thermally decomposed Carbon parts and the ash parts fall down again. There they meet a collecting funnel arranged in the center, which runs through to the lower area and by a screw conveyor is disposed of.

DE 199 37 523 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen, Bevorraten und Dosieren von Abprodukten und Abfallstoffen, wobei bei dem Verfahren feuchte Abprodukte und Abfallstoffe in einen Behälter auf einen Rost eingebracht und durch Bewegen des Rostes auf ein darunter liegendes zweites Rost transportiert werden, wobei zwischen den Rosten Warmluft eingebracht wird und die Vorrichtung, aus einem stehenden zylinderförmigen Behälter mit zwei Rosten besteht und zwischen den Rosten eine Zuführung für Warmluft angeordnet ist. DE 199 37 523 A1 discloses a method and apparatus for drying, storing and metering waste products and wastes, the method incorporating wet waste and waste into a container on a grate and transporting it by moving the grate to an underlying second grate, between the grates Warm air is introduced and the device consists of a standing cylindrical container with two grates and between the grates a supply of hot air is arranged.

DE 199 37 524 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Beseitigung von Abprodukten und Abfallstoffen, die aus einem Behälter besteht, in dem die aufbereiteten Abprodukte und Abfallstoffe bei bis zu 900°C thermisch behandelt werden. DE 199 37 524 A1 discloses an apparatus and method for the disposal of waste products and waste consisting of a container in which the treated waste products and waste are thermally treated at up to 900 ° C.

Dies geschieht durch die Erwärmung und anschließende Pyrolyse von Abprodukten und Abfallstoffen mittels Zuführung von Vergasungsmittel.This happens through the warming and subsequent Pyrolysis of waste products and waste by means of feed of gasification agent.

Die Durchmischung und Fortbewegung des Gutes wird in der beschriebenen Vorrichtung mittels auf einer Welle sitzenden Paddeln durchgeführt. Die Vergasungsmittelzufuhr erfolgt über axial in der Thermolysekammer verteilte Zuführung.The Mixing and locomotion of the goods is described in the Device performed by sitting on a shaft paddles. The gasification agent is supplied via the axial in the thermolysis chamber distributed feeder.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass keine zwangsweise Fortbewegung des Gutes organisiert wird und sich dadurch Schlacke und Glutnester bilden.adversely in this technical solution is that no compulsory Moving the good is organized and thereby slag and form embers.

Darüber hinaus erfolgt gemäß DE 199 37 524 A1 der Energieeintrag über das Vergasungsmittel verfahrenstechnisch nicht mehr quantitativ aufgeteilt, was zur partiellen Überhitzung und Verbrennung und somit zum Abbruch des pyrolytischen Prozesses führen kann, so dass eine kontinuierliche und stabile temperaturgeführte Steuerung des Verfahrensablaufes nicht mehr möglich.In addition, according to DE 199 37 524 A1 the energy input via the gasification process-technically no longer divided quantitatively, which can lead to partial overheating and combustion and thus to the termination of the pyrolytic process, so that a continuous and stable temperature-controlled control of the process is no longer possible.

Aufgrund des instabilen Temperaturverlaufs kommt es somit zur Verstopfung und/oder Überhitzung und daraus folgend zum Abbruch des Prozesses bzw. zur Verformung/zum Verzug der Thermolysekammer.by virtue of the unstable temperature curve thus leads to constipation and / or overheating and consequent demolition of the Process or for deformation / delay of the thermolysis chamber.

Unabhängig von der extrem schwankenden Gasqualität ist die Standzeit der Vorrichtung gemäß DE 199 37 524 A1 sehr stark eingeschränkt. Dieser Vorgang wird bei Vorliegen von Inhomogenität der Abprodukte und Abfallstoffe noch verstärkt.Regardless of the extremely fluctuating gas quality, the service life of the device is according to DE 199 37 524 A1 very limited. This process is in the presence of inhomogeneity of Waste products and waste materials even more intensified.

Weiterhin nachteilig bei dem vorstehend genannten Verfahren/der Vorrichtung ist, dass die Prozesstemperaturen in den einzelnen Prozessabschnitten überwiegend durch externe Energiezufuhr geregelt werden müssen. Die Energiebilanz der Einzelapparate ist damit nicht effektiv und stabil. Zudem müssen Gas und Stoffgetrennt zugeführt und weitergeleitet werden.Farther disadvantageous in the above-mentioned method / device is that the process temperatures in the individual process sections predominantly must be regulated by external energy supply. The Energy balance of individual devices is therefore not effective and stable. In addition, gas and substances have to be fed separately and to get redirected.

Aus DE 10 2008 058 602.1 ist eine Vorrichtung in Form eines Bewegt-Bett-Vergasers und Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer Anordnung zur thermischen Zersetzung von Abprodukten und Abfallstoffen bekannt.Out DE 10 2008 058 602.1 For example, there is known a moving bed gasifier apparatus and method of operating the same in an apparatus for thermally decomposing waste products and wastes.

Bei dem Verfahren gemäß DE 10 2008 058 602.1 wird der Vergasertopf über die Eintragungsvorrichtung mit Abprodukten oder Abfallstoffen befüllt, die vermittels der Rührerwerkzeuge gerühert und über die Ausnehmungen des Bodens mit Vergasungsmittel begast werden, wobei eine Vergasung der Abprodukte oder Abfallstoffe in dem Vergaserfuß und dem Vergaserraum erfolgt, die Vergasungsprodukte durch den Ringspalt gelangen und über den Synthesegasausgang abgeleitet werden, wobei die bei der Vergasung gebildete Asche und Schlacke durch die Ausnehmungen des Bodens über den Zentralschacht und den Austragsschacht vermittels der Austragsvorrichtung abgeführt werden.In the method according to DE 10 2008 058 602.1 the gasifier pot is filled via the entry device with waste products or waste materials, which are stirred by means of stirrer tools and gasified via the recesses of the soil with gasification agent, wherein a gasification of the waste products or wastes takes place in the carburetor and the carburetor space, get the gasification products through the annular gap and be discharged via the synthesis gas outlet, wherein the ash and slag formed during the gasification are discharged through the recesses of the soil via the central shaft and the discharge shaft by means of the discharge device.

Aus DE 10 2009 007 768.5 ist eine Vorrichtung in Form eines Thermolysereaktors und Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer Anordnung zur thermischen Zersetzung von Abprodukten und Abfällen bekannt.Out DE 10 2009 007 768.5 For example, there is known a device in the form of a thermolysis reactor and method of operating it in a thermal decomposition system for waste products and wastes.

Bei dem Verfahren gemäß DE 10 2009 007 768.5 ist der Thermolysereaktor geneigt aufgestellt, so dass der Austrag oberhalb des Eintrags liegt, wobei die Welle angetrieben wird, in der Welle und dem Doppelmantel erwärmter flüssiger Wärmeträger erzeugt und bewegt wird, dieser flüssige Wärmeträger im Spalt durch die Führung strömungstechnisch geleitet wird, wobei das zu behandelnde Gut mittels Förderwerkzeug vom Eintrag in Richtung Austrag geführt und bei diesem Transport mittels zugeführtem Vergasungsmittel erwärmt wird.In the method according to DE 10 2009 007 768.5 the Thermolysereaktor is inclined, so that the discharge is above the entry, wherein the shaft is driven, generated in the shaft and the double jacket heated liquid heat carrier and moved, this liquid heat transfer fluid is passed through the guide in the gap, wherein the treated Good by means of conveying tool from the entry in the direction of discharge and heated in this transport by means of supplied gasification agent.

Nachteilig bei allen vorstehend genannten verfahrens-, bau- und steuerungstechnischen Lösungen ist, dass jede Vorrichtung mit dem jeweilig dazugehörigen verfahrenstechnischen Prozess als einzelne und separate technischen Einheit funktional, bautechnisch und steuerungstechnisch realisiert ist.adversely in all of the aforementioned procedural, construction and control technology Solutions is that each device with the respectively associated procedural process as a single and separate technical Unit realized functionally, structurally and control technology is.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, die unter Verwendung der Gegenstände gemäß DE 199 37 523 A1 , DE 10 2008 058 602.1 und DE 10 2009 007 768.5 ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zur Aufarbeitung und thermischen Zersetzung von Abprodukten und Abfällen ermöglicht, wobei eine Fortbewegung des Gutes und des Feststoffgemisches in der Art und Weise zu organisieren ist, dass ein stabiler Temperaturverlauf gewährleistet, eine kontinuierliche sowie stabile temperaturgeführte Steuerung des Verfahrensablaufes ermöglicht und eine konstante Gasqualität bei langer Standzeit garantiert wird, so dass durch die Aufarbeitung und thermische Behandlung die homogenen hochkalorischen Reststoffe möglichst vollständig umgesetzt und verwertet werden und dadurch in nachfolgenden Verfahrensschritten die Verstromung ermöglicht wird.The object of the present invention is to provide an arrangement which, using the objects according to DE 199 37 523 A1 . DE 10 2008 058 602.1 and DE 10 2009 007 768.5 a method for operating a device for processing and thermal decomposition of waste products and waste allows, with a movement of the material and the solid mixture is to be organized in such a way that ensures a stable temperature profile, a continuous and stable temperature-controlled control of the process sequence allows and a constant gas quality is guaranteed with a long service life, so that the processing and thermal treatment, the homogeneous high-calorie residues are fully implemented and utilized as possible and thus in subsequent steps, the power generation is enabled.

Gelöst werden diese Aufgaben durch eine Anordnung gemäß dem ersten Schutzanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.Solved These tasks are performed by an arrangement according to the first protection claim. Advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims.

Das Wesen der Erfindung besteht in der Kombination einzelner, an sich aus den vorstehend genannten Prozessabläufen und Einzelverfahren bekannten Merkmalen unter Hinzufügung weiterer neuer Merkmale zur Schaffung eines Verfahrensprozesses (s. g. Thermolyse-Spaltverfahren), welcher hochkalorische homogene Reststoffe durch Aufbereitung und thermische Behandlung verwertet und dabei eine Verstromung ermöglicht (funktionales Gesamtkonzept).The Essence of the invention consists in the combination of individual, in itself from the abovementioned process sequences and individual processes known features with the addition of other new features for the creation of a process (see g., thermolysis-splitting process), which highly calorific homogeneous residues by treatment and utilizes thermal treatment while enabling power generation (functional overall concept).

Das erfindungsgemäße Thermolyse-Spaltverfahren umfasst drei wesentliche Verfahrensstufen (Trocknung in einer Trocknungsapparatur, Thermolyse in einer Thermolyseapparatur und Vergasung in einer Vergasungsapparatur), die zur Erzeugung von Synthesegas nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen Funktion miteinander kombiniert und durch Übertragungsstrecken (= Übertragungsvorrichtungen) verknüpft sind, so dass grundsätzlich ein geschlossener dreistufiger Verfahrensablauf mit drei wesentlichen Verfahrensstufen und diversen Einzelverfahrensschritten erreicht wird.The Thermolysis cleavage method according to the invention three main process steps (drying in a drying apparatus, Thermolysis in a thermolysis apparatus and gasification in a gasification apparatus), for the production of synthesis gas in accordance with the respective procedural function combined with each other and by transmission links (= Transmission devices) are linked, so basically a closed three-step process with three main process steps and various individual process steps is reached.

Gemäß der Erfindung liegt die Temperatur in der Trocknungsapparatur im Bereich im Bereich von 20 bis 180°C, in der Thermolyseapparatur eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450°C und in der Vergasungsapparatur im Bereich von 900 bis 1100°C, wobei die Übertragungsstrecken zwischen den einzelnen Apparaturen diese gegen Rückströmung von Stoffen absichern.According to the Invention, the temperature in the drying apparatus is in the range in the range of 20 to 180 ° C, in the thermolysis apparatus a temperature in the range of 350 to 450 ° C and in the Gasification apparatus in the range of 900 to 1100 ° C, wherein the transmission links between the individual devices secure them against backflow of substances.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Verfahrensstufen (Trocknung, Thermolyse, Vergasung) keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials durchgeführt wird, d. h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsvorrichtungen zwischen den drei Verfahrensstufen keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden in den einzelnen Verfahrensstufen konstant und den dazwischen liegenden Übertragungsvorrichtungen durchgängig kontinuierlich gehalten, so dass die idealen Reaktions- bzw. Prozesstemperaturen im Bereich von 20 bis 180°C (optimal bei bis zu 100°C) für die Trocknung, von 350 bis 450°C für die Thermolyse und von 900 bis 1100°C (optimal bei bis zu 930°C) für die Vergasung beständig und gleichmäßig gehalten werden.It is essential to the invention that no phase separation of the processed residual material material is carried out between the three process stages (drying, thermolysis, gasification), ie that no separation of coke and synthesis gas takes place, and that in the individual transfer devices no cooling of the temperature takes place between the three process stages. The temperatures in the temperature zones are kept constant in the individual process stages and the transfer devices located therebetween continuously, so that the ideal reaction or process temperatures in the range from 20 to 180.degree. C. (optimally up to 100.degree. C.) for drying, from 350 to 450 ° C for the thermolysis and from 900 to 1100 ° C (optimally up to 930 ° C) for the gasification to be kept stable and uniform.

Gemäß der Erfindung stellt das dreistufige Thermolyse-Spaltverfahren eine geschlossene und durchgängige Behandlung der homogenen hochkalorischen Reststoffe in der Art dar, dass die erreichten Temperaturbereiche des Gutes und des Feststoffgasgemisches während des Prozesses, aufsteigend von der Trocknung des Gutes bis zur thermochemischen Umsetzung in Synthesegas, auch für den nachfolgenden Prozess zur Verfügung stehen, so dass ein stabiler und prozessbedingter Temperaturablauf sowie ein kontinuierlicher und definierter Prozess- bzw. Stoffstrom in den einzelnen Prozessabschnitten gewährleistet ist.According to the Invention sets the three-stage thermolysis cleavage method closed and continuous treatment of homogeneous high-calorie residues in the way that the temperature ranges reached the good and the solid gas mixture during the process, ascending from the drying of the material to the thermochemical reaction in synthesis gas, also for the subsequent process to Are available, so that a more stable and process-related Temperature sequence as well as a continuous and defined process or material flow in the individual process sections guaranteed is.

Erfindungsgemäß sichern die spezifischen und dem jeweiligen Verfahrensabschnitt angepassten Übertragungsvorrichtungen zwischen den einzelnen Verfahrensabschnitten diese gegen Rückströmung ab. Die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden.Secure according to the invention the specific transmission devices adapted to the respective process section between the individual process sections this against backflow from. The recyclable residues will be back in the overall process returned so that this recycled again become.

Das gemäß der Erfindung erzeugte Synthesegas weist aufgrund der vorstehend genannten geschlossenen Behandlung eine sehr hohe Energiedichte, sowie eine sehr hohe und kontinuierliche Qualität auf, so dass dieses zur Energieumwandlung, beispielsweise zur Stromerzeugung, genutzt werden kann.The has produced according to the invention synthesis gas due to the aforementioned closed treatment very high energy density, as well as a very high and continuous quality so that it can be used for energy conversion, for example to generate electricity, can be used.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen und des Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be described below with reference to the schematic drawings and the embodiment explained in more detail. It shows:

1: eine Übersicht über die Verfahrensabschnitte des erfindungsgemäßen Thermolyse-Spaltverfahrens 1 : an overview of the process sections of the thermolysis-splitting process according to the invention

2: eine schematische Übersichtsdarstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Thermolyse-Spalt verfahrens zur Aufarbeitung und thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfallstoffen. 2 : A schematic overview of an arrangement for carrying out the thermolysis-gap process according to the invention for the processing and thermal treatment of waste products and waste.

Das in 1 schematisch dargestellte Thermolyse-Spaltverfahren läuft wie folgt ab:
Es wird Material verwendet, dass bereits vor- und feinzerkleiner worden ist. Dieses Material wird dann je nach Bedarf und Feuchtegehalt bei Temperaturen zwischen 20°C–180°C aufgearbeitet und auf einen prozessoptimierten Wassergehalt getrocknet.This in 1 schematically illustrated thermolysis-splitting process proceeds as follows:
It is used material that has already been pre-and feinzerkleiner. This material is then worked up according to need and moisture content at temperatures between 20 ° C-180 ° C and dried to a process-optimized water content.

Nach dieser Trocknung (1) in einer Trocknungsapparatur folgt die Thermolyse (2) in einer Thermolyseapparatur. Bei diesem Verfahrensschritt wird das Reststoffmaterial, welches dosiert über spezielle Übertragungsvorrichtungen (4) diesem Verfahrensabschnitt zugeführt worden ist, auf mittlere Temperaturen von 350°C bis 450°C aufgeheizt. Diese Aufheizung des Materials geschieht durch direkte Beheizung, bspw. über Heißluft. Unter gesteuerter Vergasungsmittelzuführung und Feststoff-verweilzeit erfolgt in den verschiedenen Temperaturzonen der Thermolyse (2) eine Konditionierung zu Thermolysekoks und Thermolysegas. Dabei wird die verbleibende Restfeuchtigkeit verdampft, die organischen Verbindungen werden zu Thermolysegas und Thermolysekoks umgesetzt.After this drying ( 1 ) in a drying apparatus, the thermolysis ( 2 ) in a thermolysis apparatus. In this process step, the residual material which is metered via special transmission devices ( 4 ) has been supplied to this section of the process, heated to average temperatures of 350 ° C to 450 ° C. This heating of the material is done by direct heating, eg. Via hot air. Controlled Vergasungsmittelzuführung and solids residence time takes place in the different temperature zones of the thermolysis ( 2 ) conditioning to Thermolysekoks and Thermolysegas. The remaining residual moisture is evaporated, the organic compounds are converted to Thermolysegas and Thermolysekoks.

Die so entstandenen Produkte, Thermolysekoks und Thermolysegas, werden als Stoff-Gasgemisch direkt durch eine weitere spezifische Übertragungsvorrichtung (4) anschließend in einer Vergasungsapparatur der Vergasung (3) unterzogen. Unter kontrollierter Zugabe von vorgewärmter Luft erfolgt dort bei Temperaturen von bis zu 1100°C (optimal 930°C) die Vergasung des Stoff-Gasgemisches zu einem energiereichen Synthesegas. Dabei werden die organischen Verbindungen in niedermolekulare Bestandteile zerlegt und ein teerfreies Gas erzeugt.The resulting products, thermolysis coke and thermolysis gas, as a substance-gas mixture directly by another specific transmission device ( 4 ) then in a gasification apparatus of the gasification ( 3 ). Under controlled addition of preheated air, the gasification of the substance / gas mixture takes place there at temperatures of up to 1100 ° C (optimally 930 ° C) to a high-energy synthesis gas. The organic compounds are broken down into low molecular weight components and a tar-free gas is generated.

Anschließend wird das Synthesegas abgezogen und einem mehrstufigen Abkühlungs- und Reinigungsprozess unterzogen. Das gereinigte und abgekühlte Synthesegas steht dann zur Energieumwandlung beispielsweise zur Stromerzeugung zur Verfügung.Subsequently the synthesis gas is withdrawn and a multi-stage cooling and subjected to cleaning process. The cleaned and cooled Synthesis gas is then available for energy conversion, for example Power generation available.

Das erfindungsgemäße Thermolyse-Spaltverfahren umfasst drei wesentliche Verfahrensschritte (Trocknung, Thermolyse, Vergasung), die zur Erzeugung von Synthesegas nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen Funktion miteinander kombiniert und verknüpft werden, so dass grundsätzlich ein geschlossener dreistufiger Verfahrensablauf mit drei wesentlichen Verfahrensstufen und diversen Einzelverfahrensschritten erreicht wird.The Thermolysis cleavage method according to the invention three main process steps (drying, thermolysis, gasification), the for the production of synthesis gas in accordance with the respective procedural function combined and linked together be, so basically a closed three-step Procedure with three main process steps and various individual process steps is reached.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Verfahrensstufen (Trocknung, Thermolyse, Vergasung) keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials durchgeführt wird, d. h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsvorrichtungen zwischen den drei Verfahrensstufen keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden in den einzelnen Verfahrensstufen konstant und den dazwischen liegenden Übertragungsvorrichtungen durchgängig kontinuierlich gehalten, so dass die idealen Reaktions- bzw. Prozesstemperaturen im Bereich von bis zu 100°C für die Trocknung, von bis zu 450°C für die Thermolyse und von bis zu 930°C für die Vergasung beständig und gleichmäßig gehalten werden.It is essential to the invention that no phase separation of the processed residual material material is carried out between the three process stages (drying, thermolysis, gasification), ie that no separation of coke and synthesis gas takes place and that no cooling of the temperature takes place in the individual transfer devices between the three process stages. The temperatures in the temperature zones are constant in the individual process stages and the intervening Transmission devices are kept continuously continuous, so that the ideal reaction or processing temperatures in the range of up to 100 ° C for the drying, of up to 450 ° C for the thermolysis and up to 930 ° C for the gasification are kept stable and uniform ,

Gemäß der Erfindung stellt das dreistufige Thermolyse-Spaltverfahren eine geschlossene und durchgängige Behandlung der homogenen hochkalorischen Reststoffe in der Art dar, dass die erreichten Temperaturbereiche des Gutes und des Feststoffgasgemisches während des Prozesses, aufsteigend von der Trocknung des Gutes bis zur thermochemischen Umsetzung in Synthesegas, auch für den nachfolgenden Prozess zur Verfügung stehen, so dass ein stabiler und prozessbedingter Temperaturablauf und ein kontinuierlicher sowie definierter Prozess- und Stoffstrom in den einzelnen Prozessstufen organisiert und gewährleistet ist.According to the Invention sets the three-stage thermolysis cleavage method closed and continuous treatment of homogeneous high-calorie residues in the way that the temperature ranges reached the good and the solid gas mixture during the process, ascending from the drying of the material to the thermochemical reaction in synthesis gas, also for the subsequent process to Are available, so that a more stable and process-related Temperature sequence and a continuous and defined process and material flow in the individual process stages organized and guaranteed is.

Erfindungsgemäß sichern die spezifischen und dem jeweiligen Verfahrensabschnitt angepassten Übertragungsvorrichtungen zwischen den einzelnen Verfahrensabschnitten diese gegen Rückströmung ab. Die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden können.Secure according to the invention the specific transmission devices adapted to the respective process section between the individual process sections this against backflow from. The recyclable residues will be back in the overall process returned so that this recycled again can be.

Das gemäß der Erfindung erzeugte Synthesegas weist aufgrund der vorstehend genannten geschlossenen Behandlung eine sehr hohe Energiedichte, sowie eine sehr hohe und konstante Qualität auf, so dass dieses zur Energieumwandlung, beispielsweise zur Stromerzeugung, genutzt werden kann.The has produced according to the invention synthesis gas due to the aforementioned closed treatment very high energy density, as well as a very high and constant quality, so that this for energy conversion, for example, to generate electricity, can be used.

Ausführungsbeispielembodiment

Die in 2 dargestellte Anordnung stellt eine technischen Einheit in Form einzelner, vermittels verschiedener Übertragungsstrecken (8) verbundener Vorrichtungen dar (funktionales Gesamtkonzept).In the 2 The arrangement shown represents a technical unit in the form of individual, by means of different transmission links ( 8th ) connected devices (total functional concept).

Diese Anordnung umfasst folgende Einzelvorrichtungen und technische Elemente:

  • • Vorzerkleinerer (11)
  • • Feinzerkleinerer (12)
  • • Trockenturm (13)
  • • Thermolyseaktor (14)
  • • Bewegtbettvergaser (15)
  • • Kühler (16)
  • • Gasmotor mit Generatoren (17)
  • • Übertragungsstrecken (18) = Übertragungsvorrichtungen,
wobei der Trockenturm (13) gemäß DE 199 37 523 A1 , der Bewegtbettvergaser (15) gemäß DE 10 2008 058 602.1 und der Thermolyseaktor (14) gemäß DE 10 2009 007 768.5 aufgebaut ist und betrieben wird.This arrangement comprises the following individual devices and technical elements:
  • • pre-shredder ( 11 )
  • • fine grinders ( 12 )
  • • drying tower ( 13 )
  • • thermolysis reactor ( 14 )
  • • moving bed carburettor ( 15 )
  • • cooler ( 16 )
  • • gas engine with generators ( 17 )
  • • Transmission links ( 18 ) = Transmission devices,
the drying tower ( 13 ) according to DE 199 37 523 A1 , the moving bed gasifier ( 15 ) according to DE 10 2008 058 602.1 and the thermolysis reactor ( 14 ) according to DE 10 2009 007 768.5 is constructed and operated.

Die in 2 dargestellte Gesamtanlage wird mit den in 1 dargestellten Verfahrensstufen wie folgt in einzelnen Verfahrensschritten betrieben:
Die homogenen hochkalorischen Reststoffe (Abfälle und Abprodukte) werden zunächst im Vorzerkleinerer (11) mechanisch vorzerkleinert.In the 2 shown overall system is with the in 1 Process stages shown operated as follows in individual process steps:
The homogenous high-calorific residues (waste and waste products) are first processed in the pre-shredder ( 11 ) mechanically pre-shredded.

Nach dieser Vorzerkleinerung und Aufarbeitung werden die bearbeiteten Reststoffe über eine Metall- und Fremdstoffabscheidung (zweiter Verfahrensschritt) im dritten Verfahrensschritt in einen Feinzerkleiner (12) geführt und je nach Bedarf und Feuchtigkeitsgehalt in einem Trockenturm (13) werter aufbereitet und auf einen prozessoptimierten Wassergehalt getrocknet.After this preliminary comminution and work-up, the processed residual materials are separated into a pulverizer (second process step) in the third process step. 12 ) and depending on requirements and moisture content in a drying tower ( 13 ) and dried to a process-optimized water content.

Aus dieser Trocknung gelangt das bearbeitete Reststoffmaterial dosiert über spezifische Übertragungsstrecken (18) in den Thermolysereaktor (14). In dem Thermolysereaktor (14), einem geschlossen, geneigten Reaktor mit direkter Beheizung über Heißluft, wird im vierten Verfahrensschritt das Material auf mittlere Temperaturen von 350–450°C aufgeheizt. Unter gesteuerten (bspw. durch eine Computersteuerung) und geregelten Betriebsbedingungen (Steuerung und Regelung, u. a. von Stofftransport, Luftzuströmung; Temperatur und Druck, integral verknüpft für die einzelnen Verfahrensschritte der drei Verfahrensstufen in den verschiedenen Temperaturzonen) erfolgt eine Konditionierung des Materials zu Thermolysekoks und Thermolysegas. Dabei wird die Restfeuchtigkeit verdampft, die organischen Verbindungen werden zu Thermolysegas und Kohlenstoff umgesetzt.From this drying, the processed residual material reaches dosed via specific transmission links ( 18 ) into the thermolysis reactor ( 14 ). In the thermolysis reactor ( 14 ), a closed, inclined reactor with direct heating via hot air, the material is heated to average temperatures of 350-450 ° C in the fourth step. Under controlled (for example by computer control) and controlled operating conditions (control and regulation, inter alia of mass transport, air flow, temperature and pressure, integrally linked for the individual process steps of the three process stages in the different temperature zones), the material is conditioned to thermolysis coke and thermolysis gas , The residual moisture is evaporated, the organic compounds are converted to thermolysis gas and carbon.

Anschließend wird das Synthesegas im oberen Teil des Vergasers abgezogen und einem mehrstufigen Reinigungs- und Abkühlungsprozess im Kühler (16) (= Gasreinigungs und Abkühlungsvorrichtung) unterzogen (sechster Verfahrensschritt) und steht dann bspw. zur Stromerzeugung durch einen Gasmotor mit Generatoren (17) zur Stromerzeugung zur Verfügung.Subsequently, the synthesis gas is drawn off in the upper part of the carburetor and a multi-stage cleaning and cooling process in the cooler ( 16 ) (= Gas cleaning and cooling device) subjected (sixth step) and is then, for example, to generate electricity by a gas engine with generators ( 17 ) are available for power generation.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst drei wesentliche Vorrichtungen [Trockenturm (13), Thermolysereaktor (14), Bewegt-Bett-Vergaser (5)], die in einer thermischen Anordnung zur Erzeugung von Synthesegas miteinander bautechnisch verbunden und nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen Funktion miteinander kombiniert werden, so dass grundsätzlich ein dreistufiger Verfahrensablauf mit drei Verfahrensstufen und diversen Verfahrenseinzelschritten erreicht wird.The arrangement according to the invention comprises three essential devices [drying tower ( 13 ), Thermolysis reactor ( 14 ), Moving bed carburettor ( 5 )], which are structurally interconnected in a thermal arrangement for the production of synthesis gas and combined with each other in accordance with the respective procedural function, so that in principle a three-stage process sequence with three process stages and various Verfahrensseinzelschritten is achieved.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Vorrichtungen [Trockenturm (3), Thermolysereaktor (14), Bewegt-Bett-Vergaser (15)] keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials als durchgeführt wird, d. h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsstrecken (18) zwischen den drei Vorrichtungen (Verfahrensstufen) keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden durch die Vorrichtungen und die dazwischen liegenden Übertragungstrecken (18) jeweils kontinuierlich und konstant gehalten und durch diese ebenfalls unter gesteuerten und geregelten Betriebsbedingungen ein gleichmäßiger Prozess- und Stoffstrom gewährleistet und über den gesamten Prozess organisiert.It is essential to the invention that between the three devices [drying tower ( 3 ), Thermolysis reactor ( 14 ), Moving bed carburettor ( 15 )] no phase separation of the processed residual material than is carried out, ie that no separation of Coke and synthesis gas, and that in the individual transmission links ( 18 ) between the three devices (process steps) no cooling of the temperature takes place. The temperatures in the temperature zones are determined by the devices and the intermediate transmission paths ( 18 ) are kept continuous and constant at all times and, through these also under controlled and regulated operating conditions, ensure a uniform flow of process and material and are organized throughout the entire process.

Gemäß der Erfindung wird die Abwärme, welche in den einzelnen Reaktionsschritten innerhalb der drei Verfahrensstufen entsteht, für andere Verfahrens- bzw. Prozessschritte verwendet.According to the Invention, the waste heat, which in the individual reaction steps within the three process steps arises for others Process or process steps used.

Erfindungsgemäß sichern die Übertragungsstrecken (18) zwischen den einzelnen Vorrichtungen diese gegen Rückströmung ab und die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden können.According to the invention, the transmission links ( 18 ) between the individual devices from these against backflow and the still recyclable residues are returned to the overall process, so that they can be recycled again.

Das erzeugte Synthesegas wird durch entsprechende Übertragungsstrecken (18) in einen Gasmotor mit Generatoren (17) zur Stromerzeugung weitergeleitet wird.The synthesis gas is generated by appropriate transmission links ( 18 ) in a gas engine with generators ( 17 ) is forwarded for power generation.

Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the embodiments and the The following claims can be illustrated both individually and in any combination with each other invention essential be.

11
Verfahrensstufe Trocknungprocess stage desiccation
22
Verfahrensstufe Thermolyseprocess stage thermolysis
33
Verfahrensstufe Vergasungprocess stage gasification
44
Übertragungsvorrichtungen (= Übertragungsstrecken)transmission devices (= Transmission links)
55
Prozess- bzw. StoffstromProcess- or material flow
1111
Vorzerkleinerershredder
1212
FeinzerkleinererGrinders
1313
Trockenturmdrying tower
1414
ThermolyseaktorThermolyseaktor
1515
BewegtbettvergaserMoving bed gasifier
1616
Kühler (= Gasreinigungs- und Abkühlungsvorrichtung)cooler (= Gas cleaning and cooling device)
1717
Gasmotor mit Generatorengas engine with generators
1818
Übertragungsstreckentransmission lines

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (3)

Anordnung zur thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfällen (Thermolyse-Spaltverfahren) umfassend eine Trockungs-, eine Thermolyse-, und eine Verfasungsapparatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparaturen durch Übertragungsvorrichtungen zur Generierung eines durchgängigen Prozess- und Stoffstroms im Betriebszustand der Anordnung in einem geschlossenen, dreistufigen Verfahrensablauf miteinander so verbunden sind, dass in der Trocknungsapparatur eine Temperatur im Bereich im Bereich von 20 bis 180°C, in der Thermolyseapparatur eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450°C und in der Vergasungsapparatur eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100°C besteht und die Übertragungsstrecken zwischen den einzelnen Apparaturen diese gegen Rückströmung von Stoffen absichern.Arrangement for the thermal treatment of waste products and waste (thermolysis-splitting method) comprising a drying, a thermolysis and a Verasungsapparatur, characterized in that the apparatuses by transmission devices for generating a continuous process and material flow in the operating state of the arrangement in a closed, Three-stage process sequence are connected to each other so that in the drying apparatus, a temperature in the range of 20 to 180 ° C, in the thermolysis apparatus, a temperature in the range of 350 to 450 ° C and in the gasification apparatus, a temperature in the range of 900 to 1100 ° C and the transmission links between the individual apparatuses to ensure against reverse flow of substances. Anordnung zur thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfällen (Thermolyse-Spaltverfahren) umfassend einen Vorzerkleinerer (1), einen Feinzerkleinerer (2), einen Trockenturm (3) gemäß DE 199 37 523 A1 , einen Thermolysereaktor (4) gemäß DE 10 2009 007 768.5 , einen Bewegtbettvergaser (5) gemäß DE 10 2008 058 602.1 , einen Kühler (6) und einen Gasmotor mit Generatoren (7), wobei diese einzelnen Apparaturen durch Übertragungsstrecken (8) miteinander verbunden sind, wobei im Betriebszustand der Anordnung Koks und Synthesegas über die Übertragungsstrecken (8) gemeinsam führbar sind, die Arbeitstemperatur der Anordnung in Temperaturzonen durch eine Wärmerückführung kontinuierlich konstant gehalten wird und die Übertragungsstrecken (8) zwischen den einzelnen Vorrichtungen der Anordnung diese gegen Rückströmung absichern.Arrangement for the thermal treatment of waste products and waste (thermolysis-splitting method) comprising a pre-shredder ( 1 ), a fine crusher ( 2 ), a drying tower ( 3 ) according to DE 199 37 523 A1 , a thermolysis reactor ( 4 ) according to DE 10 2009 007 768.5 , a moving bed gasifier ( 5 ) according to DE 10 2008 058 602.1 , a cooler ( 6 ) and a gas engine with generators ( 7 ), these individual apparatus being connected by transmission links ( 8th ) are connected to each other, wherein in the operating state of the arrangement coke and synthesis gas via the transmission lines ( 8th ) are jointly feasible, the operating temperature of the arrangement is kept constant in temperature zones by a heat recovery continuously and the transmission lines ( 8th ) Secure these against backflow between the individual devices of the arrangement. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitstemperatur im Trockenturm (3) im Bereich von 20 bis 180°C, im Thermolysereaktor (4) im Bereich von 350 bis 450°C und im Bewegtbettvergaser (5) im Bereich von 900 bis 1100°C liegt.Arrangement according to claim 2, characterized in that the working temperature in the drying tower ( 3 ) in the range from 20 to 180 ° C, in the thermolysis reactor ( 4 ) in the range of 350 to 450 ° C and in the moving bed gasifier ( 5 ) is in the range of 900 to 1100 ° C.
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