DE2147897C3

DE2147897C3 -

Info

Publication number: DE2147897C3
Application number: DE19712147897
Authority: DE
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1976-02-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Ofen zur Abfallbeseitigung durch Pyrolyse, wobei der Abfall zunächst durch Zerkleinern, Beseitigen von Metallteilen und gegebenenfalls Verdichten aufbereitet und dann in einen geschlossenen Behälter eingebracht und kontrolliert pyrolysiert wird.

Es ist bereits seit langem grundsätzlich bekannt, daß Müll ähnlich wie Kohle durch Pyrolyse in einer Retorte verkokt werden kann (Zeitschrift »Mitteilungen des Institutes für Kohlevergasung« 11. Jahrgang, 1920, S. 83. 84). Frühe Versuche, die vor allem auf die Gewinnung von Heizgas aus dem Pyrolysevorgang gerichtet waren, kamen jedoch über das Laboratoriumsstadium nicht hinaus.

Aus der Zeitschrift »Wasser, Luft und Betrieb«, Heft 12,1962, S. 651, ist ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung bekannt. Das durch die Pyrolyse erzeugte Gas wird gereinigt und kann zur Energieerzeugung ausgenutzt werden. Die anfallende Müllschlacke kann nach entsprechender Aufbereitung verschiedenen Verwendungszwecken zugeführt werden. Ungelöst ist bei diesen bekannten Verfahren jedoch das Problem schädlicher Staub- und Gasemissionen.

Ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung ist auch aus der USA.-Patentschrift 33 83 228 bekannt. Hier wird der Abfall in einem geschlossenen Behälter unter Druck pyrolysiert. Die dabei entstehende lose Asche wird nachfolgend mit einem passenden Bindemittel versetzt und zu Blöcken verdichtet. Auch hier ist das Problem schädlicher Emissionen ungelöst, weil die während des Pyrolysevorganges entweichenden Gase aus dem geschlossenen Behälter abgeführt werden müssen und dabei zwangläufig nicht unbeträchtlicher Mengen feinster Staubteilchen mitnehmen, die nur mit einem erheblichen technischen Aufwand und auch dann

nicht mehr vollständig ausgefihert und abgeschieden werden können.

Schließlich ist aus der USA.-Pater {schrift 16 68132 schon ein Behälter zur Pyrolysie-üng von Brennstoffen bekannt, dessen Boden gelocht ist, damit die entwickelten Gase entweichen können. Zur Verwendung in einem Ofen für die Abfallbeseitigung durch Pyrolyse eignet sich dieser Behälter jedoch keinesfalls, da durch die Bodcnöffnungen nicht nur die Pyrolysegase, sondern auch erhebliche Mengen staubförmiger Feststoffe entweichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der einleitend angegebenen Gattung so auszubilden, daß der Abfall unter Vermeidung schädlicher Emissionen beseitigt wird, sowie einen Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Die erfindungii e^äße Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Patentansprüche, in denen ein Verfahren zur Abfallbeseitigung durch Pyrolyse und ein Ofen zur Durchführung des Verfahrens sowie vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausführungsfomen hiervon angegeben sind.

Die Erfindung läßt sich dahingehend zusammenfassen, daß der Abfall vor dem Pyrolysieren mit einem porösen Material umgeben wird, das durch seine Poren die sich aus dem Abfall während der Pyrolyse entwikkelnden Gase entweichen läßt, dagegen Staub zurückhält.

Die Erfindung wird an Hand der nun folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1, 2 und 3 Varianten eines schematischen Funktionsdiagrammes, das die einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzeigt,

F i g. 4 einen Typ des für eine Variante des Verfahrens einsetzbaren Ofens,

Fig.5 eine Variante der Fig. 1, 2, 3 mit Verwendung eines vertikal angeordneten Ofens,

F i g. 6 eine schematische Darstellung eines für den vertikal angeordneten Ofen verwendeten Behälters,

F i g. 7 ein Schema einer Abdeckung zur Trennung zwischen den Behältern und

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer Behälterfolge der in F i g. 6 gezeigten Art.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 werden die fer- 4s mentierbaren und nicht fermentierbaren Stoffe, aus denen sich das Müllvolumen zusammensetzt, in einen Müllkanal 10 eingebracht. Diese werden anschließend in der Form zerkleinert, daß sie die entsprechenden Abmessungen in einer Hammermühle 11 erhalten, von wo aus sie zu einem Vibrationssieb 12 mit einer Maschenweite von zumindest 25 mm geführt werden. Die vom Vibrationssieb zurückgehaltenen Stoffe werden, ■ wie schematisch durch die Linie 13 angedeutet, zur Hammermühle 11 zurückbefördert. Durch Prüfungen konnte ermittelt werden, daß sich das Verhältnis der Materialhohlräume im somit erhaltenen Produkt in der Größenordnung von 2 :1 bewegt, woraus abzuleiten ist, daß sich für ein bestimmtes Volumen ein Hohlraumanteil von 70% ergibt. Die Abfallstoffe, die in Kuben von 25 m.<n Seitenlänge zerkleinert wurden, werden in einen Behälter 20 befördert. Die Wandungen dieses Behälters 20 bestehen aus einem porösen Material so z. B. aus Isolierziegeln, perforierten Metallplatten bzw. Metallfolien wie z. B. Stahlplatten, solchen aus gesintertem Siahl oder aus Keramik. Die Größen der Poren bzw. der in den Wandungen des Behälters 20 befindlichen öffnungen müssen derart gewählt sein, daß /war ein Austritt der aus den Müllstoffen freiwerdenden Gase, nicht aber ein solcher der Feststoffe möglich ist. Die Foren können somit beispielsweise eine Größe von etwa 400 Mikron besitzen. Der Behälter 20 mit seinen porösen Wandungen ist völlig geschlossen, d. h., daß die zerkleinerten Abfallstoffe vom Behälter voll eingeschlossen werden. Dieser Behälter wird nunmehr auf einen Wagen 25 gesetzt und über eine in sich bekannte Vorrichtung in einen Tunnelofen 30 eingebracht

Der Inhalt des Behälters 20 wird im Tunnelofen 30 einer Pyrolyse ausgesetzt Die Tunnelofen des zur Herstellung von Keramikprodukten verwendeten Typs ermöglichen ohne weiteres eine Kontrolle der Temperaturzonen. So kann der Tunnelofen beispielsweise eine erste Zone 31 aufweisen, die ausreichend warm gehalten wird, um Wasser und die im Müll enthaltene Feuchtigkeit zu verdampfen. Eine in dieser Zone 31 befindliche Saugpumpe 41 gewährleistet in dieser Ebene eine komplette Abführung des hier entstandenen Wasserdampfes.

Die sich im Behälter 20 befindenden trockenen Abfallstoffe werden nunmehr nach und nach in verschiedene, ihren Werten nach steigende Temperaturzonen befördert. Die Temperatur der Zone 32 ist hierbei derart bemessen, daß diese innerhalb der Müllmasse ein Freiwerden von Chlor bzw. gasförmiger Chlorwasserstoffsäure zur Folge haben kann. Handelt es sich um Haushaltsabfälle, so rührt in diesem Falle der größte Teil dieser Substanzen von PVC-Plastikmaterialien her. Wie die Zone 31 ist auch die Zone 32 mit Ventilatoren ausgerüstet, die die in dieser Zone anfallenden Gase absaugen können. Selbstverständlich muß es sich bei diesen Ventilatoren um Typen handeln, die gegenüber den Wirkungen der angesaugten, korrosiven Gase sowie gegenüber Wärme unempfindlich sind. Hierzu könner. beispielsweise wassergekühlte und aus hochtemperaturfester Legierung hergestellte Ventilatoren verwendet werden. Bei außerordentlich hohen Temperaturen können Einspritzsysteme zur Gasabführung eingesetzt werden. Die Gase werden mit Hilfe von Pumpen 42 zu einem chemischen Reaktor 52 gepumpt, wo diese mit anderen Substanzen reagieren, um sich chemisch zu neutralisieren. Im Reaktor 52 können dem jeweiligen Fall entsprechend chemische Produkte reiner Form gewonnen werden, die sich für einen Vertrieb eignen.

Bevor die Abfallstoffe in die mU porösen Wandungen ausgerüsteten Behälter gelangen, können diese darüber hinaus mit Substanzen vermengt werden, die mit den Gasen zum Zeitpunkt ihres Freiwerdens reagieren.

Den jeweiligen Erfordernissen entsprechend kann im Innern des Tunnelofens eine inerte, eine oxydierende bzw. eine reduzierende Atmosphäre herrschen, wobei es insbesondere bei einer reduzierenden Atmosphäre ermöglicht wird, daß der größte Teil des in den Abfallstoffen enthaltenen Kohlenstoffes in letzteren eingeschlossen bleibt. Darüber hinaus ist ein Auffangen brennbarer Gase hohen Heizwertes und ihre spätere Verbrennung je nach der Atmosphäre des Tunnelofens möglich, woraus sich eine beträchtliche Einsparung an Heizkraftstoff ergibt. Weiterhin kann durch die Möglichkeit der Temperaturüberwachung in einem Tunnelofen der Vorschub des Trägerfahrzeuges bzw. des Behälters innerhalb des Ofens programmiert und somit die Pyrolyse der Abfallstoffe stufenweise entsprechend der Art der erzeugten Gase gelenkt werden.

Die Temperatur steigt in der Zone 33 weiterhin an, in der der schwefelhaltige Wasserstoff und andere schwe-

feShaltige Gase fr-eiwerden, die vom Ventilator 43 abgesaugt und zum chemischen Reaktor 53 geleitet werden.

Weitere, ihren Werten nach ansteigende Temperaturzonen können innerhalb des Tunnelofens vorgesehen werden, wobei die Gase, deren Verdampfungspunkt sich innerhalb dieser Zonen befindet, dort freiwerden und wie vorher beschrieben abgesaugt werden können.

Die Temperatur der Abfallstoffe nimmt in der Zone 34 weiterhin zu und erreicht hier annähernd einen Wert zwischen 800 und 1300⁰C. Bei diesen Temperaturwerten tritt die Pyrolyse ein, und der Wasserstoff, das Methan und andere Kohlenwasserstoffe können freiwerden. Die Bedingungen für eine einwandfreie Pyrolyse werden in dieser Zone erfüllt, da die Wärme außerhalb des Behälters und im Innern des Tunnelofens erzeugt wird. Als Ergebnis der Pyrolyse ergibt sich im Innern des mit porösen Wandungen ausgerüsteten Behälters ein Überdruck in der Form, daß sämtliche Gase nach außen ausströmen. Durch die Porosität des Behälters treten die Gase durch dessen Wandungen, wobei jedoch die festen Restpartikel zurückgehalten werden und die Zerstörung der Abfallstoffe bis zu ihrer Verkohlung vollständig und ohne verunreinigende Nebenwirkungen erfolgt. Der Behälter arbeitet somit als geschlossene Retorte. Die Brandzone 34 ist ebenfalls mit Ansaugpumpen und Einspritzsystemen ausgerüstet, um die Gase mit hoher Heizleistung, die dort freiwerden könnten, abzusaugen und diese einer Wiederverwendung als Brennstoffe für den Tunnelofen zuzuführen. Nach Durchlauf der Brandzonen des Tunnelofens werden ate Abfallstoffe in ihrem Behälter, ohne Spuren von Wasserdampf und chemischen Produkten und völlig pyrolysiert, aus dem Tunnelofen herausgenommen.

Luft bzw. eine reduzierende Atmosphäre wird in Nähe des Ausganges des Tunnelofens gebracht und durch einen Druckventilator 48 in diesen Ofen gebracht. Außerhalb des Ofens und nach ihrer Abkühlung können die verbrannten Reststoffe in Behälter 21 verladen und durch Kippen des Behälters 20 auf ein Förderband 22 gebracht werden. Ist dieser Behälter geleert, so wird dieser auf einen anderen Wagen 25 unter das Vibrationssieb 12 gebracht, von wo aus dieser wiederum mit einer neuen Ladung in den Tunnelofen transportiert werden kann.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die öffnungen in den Wandungen des Behälters 20 so klein gehalten sind, daß keine festen Partikel hindurchdringen können. Davon ausgehend, daß der Tunnelofen als eine völlig geschlossene Einheit arbeitet, aus der Gase nicht nach außen entweichen können, wobei die jeweiligen Gase bzw. ihr Freiwerden von der Temperatur der einzelnen Tunnelzonen abhängen, kann jedes korrosive bzw. giftige Gas chemisch gesehen einzeln behandelt und verhindert werden, daß sich dieses in die Atmosphäre ausbreitet bzw. daran beteiligt ist, den Verunreinigungsgrad zu erhöhen. Gase, die chemische Substanzen enthalten, die einen bestimmten Handelswert entweder durch ihre besonderen Eigenschaften oder durch die ihnen eigenen Wärmeeinheiten besitzen, können entweder innerhalb eines Verfahrens des beschriebenen Typs wiederverwendet oder vertrieben werden.

F i g. 2 zeigt eine Variante des in F i g. 1 dargestellten Verfahrens, dessen Endprodukt in fertige Blöcke gebracht wird. An Stelle von Behältern mit porösen Wandungen wird eine Keramikform 220 zur Aufnahme der zerkleinerten Abfallstoffe verwendet Die Form 220, die sich vorzugsweise auf einer vibrierenden Auflage 221 befindet, wird mit Keramikmaterial oder insbesondere mit Grundstoffen gefüllt, die in der Keramikindustrie Verwendung finden wie z. B. Ton, Bauxite, DoIomite usw.

Die durch diese vorgenannte Mischung hergestellten

Blöcke entstehen in bekannter Weise durch Gemisch

■ von Flußmitteln 213 aus 210, Wasser aus dem Behälter 211 und gemahlenem Ton aus 212. Dieses fertige Gemisch wird über ein Ventil 214 zugeleitet. Die Form 22, bei der es sich um eine herkömmliche Keramikform handeln kann, wird Erschütterungen ausgesetzt, die von der Auflage 221 während des Ladevorgangs übermittelt werden. Die Gemischanteile sind dabei in der Form bemessen, daß das Volumen der Hohlräume zwischen den zerkleinerten Abfallstoffen völlig mit der keramisierbaren Materie ausgefüllt wird. Es wurde festgestellt, daß die scheinbare Dichte der zerkleinerten Abfallstoffe zwischen 0,5 ohne Belastung und 0,8 unter einer Belastung von 100 g pro Quadratzentimeter bzw. bei einer Vibration schwankt. Die Dichte von Abfallstoffen, die unter Belastungen von 75 kg pro Quadratzentimeter stehen, hat andererseits Werte zwischen 1,7 und 1,8 erreicht. Das Volumen der Hohlräume, das unter normalen Bedingungen immer über 50% liegt, ergibt sich durch das Verhältnis der Dichten und dient als Basis für die Gemische. Infolge des expandierten Charakters der zerkleinerten Abfallstoffe unter Anwesenheit von Luft weisen Gemische dieser Art eine vollständige Umhüllung des keramisierbaren Mediums auf.

Der Keramik-Hohlblock wird nach der Ausformung auf einen Wagen 25 bzw. jedes andere geeignete Transportmittel wie z. B. auf ein Förderband gestellt und zum Tunnelofen 30 transportiert, wo dieser die bereits beschriebene und an Hand von F i g. 1 dargestellte Behandlung erfährt. Der Tunnelofen ist in die Zonen 31-32-33-34 unterteilt, kann jedoch nach Bedarf auch in weitere Zonen aufgeteilt werden. Durch die Porositä! des Keramikblockes entweichen die Gase und der Block härtet nach und nach aus, wobei durch der Brennvorgang die Abfallstoffe einer Pyrolysebehand lung innerhalb des keramisierten Produkts unterzoger werden. Die hierbei freiwerdenden Gase können nach den einzelnen durchlaufenen Zonen getrennt werden Somit wird das Wasser bei 31. das Chlor bei 32, dei Schwefel bei 33 sowie der Wasserstoff, das Methan unc die Kohlenwasserstoffe bei 34 aufgenommen.

Die somit hergestellten Gemische lassen leichte Ke ramikblöcke entstehen, die ihre Gußform beibehalter haben und deren scheinbare Dichte zwischen 0,8 un< 1,1 schwankt Diese Dichte kann die Hälfte des Werte: der Dichte des Tonmaterials des bei sehr sauerstoffrei eher Atmosphäre keramisierbaren Produkts erreichen Bei reduzierender Atmosphäre bleibt wie bereits er wähnt der größte Teil des in den Abfallstoffen enthalte nen Kohlenstoffs in diesen Stoffen eingeschlossen, wo bei sich innerhalb der Produkte kettenförmig Kohlen Stoffverbindungen ergeben und die Dichte der herge stellten Produkte durch teilweise Beibehaltung de 25% bis 30% Kohlenstoffteile der Abfallstoffe, di zuerst in die Form 220 eingebracht wurden, beträcht lieh zunehmen kann.

Die Tunnelofen des zur Zeit für die Keramikherstel lung verwendeten Typs können in der Form aufgebau werden, daß die Temperatur in den einzelnen Zone nahezu genau fiberwacht werden kann. Während de gesamten Dauer des Pyrolyseprozesses muß das Kera mikmateria! seine porösen Eigenschaften beibehalte!

Es ist jedoch möglich, daß im Endstadium und nach vollständiger Pyrolyse der Abfallstoffe die Temperatur erhöht wird, um das keramisierbare Material zu schmelzen, um eine vollständig dichte Umhüllung zu erreichen.

Die spezifische Zusammensetzung des keramisierbaren Materials ist ohne weiteres zu bestimmen, wobei jegliches keramisierbare Material bekannter Art verwendet werden kann. Ausgeschlossen hiervon sind lediglich keramisierbare Stoffe mit sehr niedrigem Schmelzpunkt.

Durch Einsatz eines Tunnelofens können ohne weiteres die Stufen bestimmt werden, bei denen die einzelnen Gase freiwerden, deren Auswertung bzw. Abführung in der bereits beschriebenen Form erfolgt.

Die .Keramikumhüllung der Abfallstone wirkt als Filter gegenüber den Gasen, die während des Zerfalls der Abfallstoffe durch die Pyrolyse freiwerden. Unter diesen Voraussetzungen entweichen die Gase aus der Form 220 und durchdringen die Keramikmasse am Außenrand der Abfallstoffe, wobei diese frei von jeglichen Feststoffen sind. Alle über die Ventilatoren bzw. Pumpen 42, 43, 44 aus dem Tunnelofen geförderten Gase sind rein und frei von Feststoffen. Demzufolge sind diese bei einem minimalen Wartungsaufwand der benötigten Einrichtung wieder verwendbar, ohne daß hierbei Festteilchen in die Atmosphäre entweichen können.

Die nicht brennbaren bzw. nicht in der Pyrolyse erfaßbaren Substanzen bleiben in den keramisierten Produkten eingeschlossen, wobei außerhalb des Keramikproduktes selbst keine Nebenprodukte entstehen.

Das Gemisch zwischen Abfallstoffen und keramisierbaren Produkten kann darüber hinaus nach jeder in der Keramikindustrie bekannten Art hergestellt werden.

So z. B. als trockene, weiche oder fließende Paste, wobei insbesondere die Entgasung der Paste genau zu überwachen ist. Für diese Technik eignet sich insbesondere das Fließverfahren, wobei die Dichte der Gußmasse nahezu der der zerkleinerten Abfällstoffe gleichzusetzen ist, d. h. zwischen 1,7 und 1,8 liegt. Durch Vibration der Formen kann ohne weiteres ein optimales Verhältnis der Abfallstoffe in zerkleinerter Form gegenüber einer bestimmten Keramikpaste erreicht werden. Durch die Oberfläche des keramisierten Produkts ergibt sich darüber hinaus ein gleichmäßiges Keramikfilter.

In der Praxis wird man bestrebt sein, auf Keramikstoffe zurückzugreifen, die in unmittelbarer Nähe der Müllverbrennungsanlage verfügbar sind. Es handelt sich hierbei in den meisten Fällen um Tonarten gewöhnlicher Schichtung, die im allgemeinen immer flußfähig sind. Das Keramikprodukt das aus einer etwa annähernd gleichen Menge von zerstörten Abfallstoffen besteht, kann beispielsweise die Form eines Blocks 15 χ 20 χ 40cm besitzen. Fig.3 zeigt eine erfindungsgemäße Variante, bei der die Abfallstoffe ausgesiebt werden, um magnetische und vorverdichtete Substanzen auszuscheiden. Die von der Müllgrube 10 angelieferten Abfallstoffe werden nach Durchlaufen eines Mahlwerks 11 und eines Siebes 12 einer Extraktionsvorrichtung für Magnetmaterial zugeführt, z. B. mittels Durchlaufen eines starken Magnetfeldes, das in den F i g. 2 und 3 schematisch bei 14 bezeichnet ist Andere Metalle bzw. Substanzen eines bestimmten Handelswertes können somit vor der Pyrolyse in der Station 14 abgezweigt bzw. durch irgendeine andere Extraktionsvorrichtung bzw. nach irgendeinem anderen bekannten Verfahren erfaßt werden. Die Abfallstoffe werden in einen Trichter 15 gefüllt, der an seinem unteren Teil einen Förderkolben 16 aufweist, der die Abfallstoffe zerkleinert und zusammenpreßt. Die Rohabfälle können ebenfalls direkt in den Trichter 15 oder in eine Trennvorrichtung 14 (wie schematisch durch die Verbindung 18 dargestellt) eingebracht werden, wobei die Förderleistung von der Leistung und Kapazität des Förderkolbens 16 abhängt. Die Druckkraft kann bei-

ίο spielsweise zwischen 60 und 80 kg/cm² betragen. Die Dichte des Abfallblocks 17 liegt hierbei in der Größenordnung zwischen 1,7 und 1,9. Das Volumen des Blocks 17 beträgt etwa einen halben Kubikmeter. Die Kammer, in der der Förderkolben 16 die zerkleinerten Abis fallstoffe zusammenpreßt, kann entweder mit Stahlblech, Stahlgitter oder einem anderen Element ausgekleidet sein oder aber mit Stahlbändern bestückt sein mit denen der Block der Abfallstoffe 17 umgeben wird um ein elastisches Rückkehren dieser Abfallstoffe nach dem Nachlassen der Druckkräfte zu verhindern.

Der Block 17 wird nunmehr auf Abstandsstücke IS innerhalb einer Form 320 abgesetzt, in die keramisierbare Stoffe in der Form eingebracht werden, daß eir Gemisch der Abfallstoffe mit diesen keramisierbarer Substanzen hergestellt werden und eine keramisierbare Umhüllung um den Abfallblock 17 hergestellt werder kann. Die Stärke der Umhüllung kann im Regelfal 5 cm oder selbst weniger betragen. Nach Ausbrenner im Tunnelofen 30 kann die Größe des erhaltenen Materialblocks leicht über der des zusammengepreßten Abfallstoff-Blockes liegen. Die über 214 eingebrachten keramisierbaren Stoffe dringen in die Hohlräume innerhalb des Blockes der Abfallstoffe ein, und zwar unterstützt durch die Vibrationsbewegungen, denen die Form ausgesetzt wird. Bei den Mengen der über 214 eingebrachten keramisierbaren Substanzen kann es sich entweder um die in der Beschreibung der F i g. 1 und 2 erwähnten oder um hiervon abweichende Mengen handeln.

Die magnetische Trennvorrichtung 14, bei der es sich um einen starken Elektromagnet handeln kann, zieht aus der Masse der Abfallstoffe die Eisen-Substanzen heraus, die im Tunnelofen schmelzen wurden. Weitere Metalle, die sich in den Abfallstoffen befinden können, sind dort entweder in sehr geringer Menge enthalten oder werden im Mahlwerk 11 in der Form zerkleinert, daß sie keine größeren Teile mehr oilden können, die gegebenenfalls der Weiterverarbeitung im Wege stehen. Andererseits kann auch auf eine magnetische Trennung eisenhaltiger Stoffe verzichtet werden, sofern diese kaum von Interesse ist, da die Keramikwandungen des komprimierten Blockes ausreichend stark bemessen sind.
F i g. 4 zeigt eine interessante Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die vollständige Ummantelung der Abfallstoffe nicht mit Hilfe einer festen Substanz wie z. B. Keramik, die sich verfestigt bzw. verflüssigt, bzw. mit Hilfe eines Behälters aus durchbrochenem Stahl erfolgt, sondern bei der vielmehr ein Tunnelofen vom Typ eines Muffel- bzw. Topfglühofens zum Einsatz gelangt

Die volle Umhüllung wird hier durch Endverschlüsse des Ofens einerseits und das Innere des Ofens andererseits bewirkt

Die Abfallstoffe R, die beispielsweise auf ein Förderband oder auf Wagen eines beliebigen Typs (schematisch mit 425 bezeichnet) gebracht werden, gelangen in das Innere des Ofens 430, dessen Wände aus Keramik-

material bestehen. Die somit poröse Auskleidung d?s Ofens 430 stellt dem Durchfluß der während der Pyrolyse freiwerdenden Gase keinen Widerstand entgegen, wobei andererseits die Teilchen zurückgehalten werden. Dieser Aufbau ist mit einer äußeren, wärmefesten Auskleidung 431 umgeben. Ein Gas, so z. B. die vom Ventilator 48 (F i g. 1 und 2) eingebrachte Luft, kann sich zwischen den Aufbauten 430 und 431 ausbreiten. Diese in der Zone 34 aufgeheizte Atmosphäre wird an den Aufbau 430 weiterübertragen, wo diese den Ausbrennvorgang der Abfalistoffe R bewirkt. |edes hierbei freiwerdende Gas kann nunmehr in der Form der Beschreibung zu den F i g.'l und 2 abgeleitet werden. Darüber hinaus ist die Beschreibung der Tunnelöfen 30 generell auf den Ofen 430 anwendbar.

Je nach Beschaffenheit der zugeführten Abfallstoffe kann es sich entweder als schwierig oder unmöglich erweisen, ein Messermahlwerk bzw. eine Hammermühle Il einzusetzen. In diesem Falle werden die Abfallstoffe direkt in einen Schlagbrecher 110 entladen, der mit dem Vibrationssieb 12 (F i g. 1) oder mit einer magnetischen Trennvorrichtung 14 (F i g. 2 und 3) verbunden ist. Je nach der späteren Verwendung der nach dem Brennvorgang in den Tunnelöfen sich ergebenden Keramikblöcke kann entweder das in F i g. 2 oder das in F i g. 3 dargestellte Verfahren Anwendung finden.

Sollen diese Blöcke für Bauzwecke verwendet werden, so ist das in F i g. 2 dargestellte Verfahren zu empfehlen. Werden Blöcke mit wesentlich größeren Abmessungen gewünscht, die beispielsweise zur Befestigung von Deichen oder Dämmen herangezogen werden können, so erweist sich das in F i g. 3 dargestellte Verfahren als das geeignete und wirtschaftlichere.

Eignen sich die Schlacken bzw. Eisenschmelzen für einen Weiterverkauf, so ist das in F i g. 1 dargestellte Verfahren und gegebenenfalls ein Ofen vom im Zusammenhang mit F i g. 4 erwähnten Typ als wirtschaftlichere Betriebsform zu wählen.

Die Temperaturen innerhalb des Tunnelofens können selbstverständlich oberhalb der Werte liegen, unter denen sich die Pyrolyse vollzieht (im Regelfall 1300°), wodurch die organischen Bestandteile der Abfallstoffe, wenn auch bei höherem Brennstoffaufwand, ro doch völlig abgebaut werden. Die sich innerhalb eines Tunnelofens vollziehende Pyrolyse bietet den Vorteil, daß jegliches Abgeben von Gasen an die Atmosphäre vermieden und keine zusätzliche Ausrüstung benötigt wird, um feste oder andere Substanzen auszufällen. Dadurch, daß die aur der Pyrolyse hervorgehenden Produkte frei von jeglichen korrosiven Substanzen sind, ist ihre spätere Weiterverwendung frei von jeglichen Gefahren.

Im bisherigen Teil der Beschreibung wurden Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung und Beseitigung von Abfallstoffen beschrieben, bei denen keine Verunreinigung der Atmosphäre oder der Gewässer eintritt, wobei diese Zerstörung bzw. dieser Abbau auf der langsam durchgeführten Pyrolyse der Abfallstoffe in einem vorzugsweise keramisierfähigen Medium abläuft.

Demgegenüber beschränkt sich der Umfang der Erfindung nicht nur auf die gegebenen Beispiele, sondern erstreckt sich vielmehr auf jegliches Verfahren bzw. Gerät oder Modifikationen, die auf das beschriebene Grundprinzip zurückgeführt werden können.

Die Erfindung erstreckt sich darüber hinaus auf sämtliche Behandlungen, die mit wechselseitigem Bezug entsprechend der Art der verarbeiteten Abfallstoffe und den Mengenanteilen der einzelnen Bestandteile bzw. nach den einzelnen aktiven oder nichtaktiven chemischen Substanzen, die ausscheidbar sind, erwähnt wurden.

Gleichermaßen verhält es sich in bezug auf Änderungen, die am Verarbeitungsverfahren im verwendeten Tunnelofen, der in sich selbst erforderlichenfalls verbessert werden kann, möglich sind. Darüber hinaus ist es erforderlichenfalls möglich, die Qualität des nach der

ίο Pyrolyse entstehenden Keramik-Endproduktes zu verbessern.

Das Gesagte gilt gleichermaßen für die einzelnen Typen von Formen, die beispielsweise entsprechend der verlangten Größe verwendet werden können, die sich nach den Nebenprodukten des Verfahrens richtet, wobei gleichzeitig an weitere mögliche Typen von Behältern usw. erinnert sein soll.

In der bisherigen Beschreibung handelt es sich bei den zur Müllbeseitigung verwendeten öfen gemäß der

Erfindung um Horizontal-Öfen, die mit Einrichtungen

zum Transport der Behälter ausgerüstet sein müssen.

Auf diese Einrichtungen kann dann verzichtet werden, wenn vertikal stehende öfen verwendet werden.

F i g. 5 zeigt in schematischer und funktionsbedingter

Form eine Anlage zur Müllbeseitigung, die mit einem vertikal stehenden Ofen arbeitet.

Die Abfallstoffe werden in einem Trichter 501 gestapelt, unter dem sich die Behälter 514 befinden, die nach und nach beladen werden. Ein Aufzug 503 hebt die von

der Füllstation 502 kommenden Behälter auf eine sogenannte Beschickungsstation 504 für den Ofen 505. Die Behälter 514 gelangen in den vertikal stehenden Ofen 505, in dem die Pyrolyse stattfindet und der später im Detail beschrieben wird. Eine Ausfuhrstation 507 am unteren Teil des Ofens bewirkt eine abschnittsweise Entleerung der Behälter. Diese werden erneut mit einem Aufzug 508 bis auf eine Entleerungsstation 509 gehoben. Ihr Inhalt gelangt nunmehr in einen Lagertrichter 511. der über 512 die Weitergabe gewährleistet.

Der eigentliche Vertikai-Ofen 505 hat die Form einer abgeschlossenen Außenröhre aus Stahl mit einer inneren Auskleidung 515 aus Isolierziegeln und feuerfesten Ziegeln. Dieser Ofen ist für eine große Wärmeträgheit berechnet, um gegenüber Temperaturschwankungen.

die durch unterschiedliche Zusammensetzung der Abfallstoffe hervorgerufen werden, widerstandsfähig zu sein. Die innere Auskleidung bildet einen Mantel, der gleichzeitig die Aufgabe einer Verbrennungskammer und die eines Führungskanals für die Behälter erfüllt

Der Querschnitt dieses Mantels ist entweder zylinderförmig oder polygonal.

Am oberen Teil des Ofens befindet sich die Zufuhrstation 504, die mit einer Schleuse ausgerüstet ist und innerhalb des Ofens die Führung der Behälter 514 über-

nimmt Für die Ableitung der entstehenden Dämpfe ist ein Abzug 513 vorgesehen. Innerhalb des Ofens bewegen sich die Behälter von oben nach unten, von wo aus eine Ausfuhrstation 507 die Entleerung übernimmt Während ihrer Bewegung werden die Behälter zusam-

mengeschoben und bilden somit innerhalb des Ofens Ketten (F i g. 8), wobei diese Temperaturen ausgesetzt sind, die von oben nach unten zu zunehmen, worin sich auch der an früherer Stelle beschriebene Prozeß der Pyrolyse vollzieht Sogenannte Anheizbrenner 506 sind am unteren Teil des Ofens vorgesehen, um einen ersten Temperaturanstieg zu bewirken. Bei einer zu geringen Abgabe von Pyrolysegasen können diese Brenner gleichzeitig als Unterstützung wirken.

Am Mantel des Ofens sind darüber hinaus Einspritzvorrichtungen für die Verbrennungsluft (nicht dargestellt) vorgesehen, die sich genau oberhalb der Zone befinden, in der die Pyrolyse stattfindet. Der ringförmige Raum zwischen den Behältern und der Auskleidung des Ofens wirkt als Brennraum, in dem sich die Flamme des Pyrolysegases bildet; hieran anschließend liegt die Rauchabführzone.

Da sich dieser Ofen in vertikaler Stellung befindet, kann eine Reihe von gestapelten Behältern durch Schwerkraft bewegt werden. F i g. 8 zeigt eine solche Anordnung, bei der die einzelnen Behälter übereinandergestapelt sind (Fig.6). Diese Behälteranordnung bildet eine Muffelheizung, die Abfallstoffe enthält, die somit von der Flamme und den Abgasen getrennt werden.

Die abwärtsgerichtete Bewegung erfolgt sequentiell. Jeder Auszugsbewegung eines Behälters über 507 am unteren Teil entspricht einer Beschickung am oberen Teil (504).

Entsprechend einem weiteren Wesenszug der Erfindung werden unter Berücksichtigung der Abwärtsgeschwindigkeit der Zugfolge und der Gasentwicklung die Behälter gruppenweise zusammengestellt und durch eine dichte Abdeckung voneinander getrenni.

Jeder Behälter (Fi g. 6) eines zylinderförmigen odei polygonalen Querschnitts besteht entweder aus Stahl blech oder einem beliebigen anderen hochtemperatur festen Material. Der Behälter umfaßt drei Teile: eir oberes Teil bzw. eine Auflage 516, deren Form durch Aufeinandersetzen eine Abdichtung zum nächstfolgenden Behälter 523 gewährleistet, ferner eine dünne Seitenwandung 517, die mit Führungs- und Halteripper ausgerüstet ist sowie einen Boden 518, der eine Gasdurchführungsöffnung 519 besitzt und auf den oberer Teil des vorhergehenden Behälters 520 paßt.

Ein Trenndeckel 522 (F i g. 7) aus Stahl oder einem beliebigen anderen hochtemperalurfesten Material bewirkt durch Aufsetzen eine Abdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Behältergruppen.

Die aus der Pyrolyse entstehenden Verbrennungsgase strömen von unten nach oben durch die Behältergruppe und entweichen durch die poröse ringförmige Wandung 521 am Trenndeckel.

Das ringförmige Seitenteil ist mit porösen Elementen ausgerüstet, die die Pyrolysegase entweichen lassen und gegenüber den in den Abfallprodukten enthaltenen Staubteilchen als Filter wirken.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abfallbeseitigung durch Pyrolyse, wobei der Abfall zunächst durch Zerkleinern, Beseitigen von Metallteilen und gegebenenfalls Verdichten aufbereitet und dann in einen geschlossenen Behälter eingebracht und kontrolliert pyrolysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vor dem Pyrolysieren mit einem porösen Material umgeben wird, das durch seine Poren die sich aus dem Abfall während der Pyrolyse entwikkelnden Gase entweichen läßt, dagegen Staub zurückhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verarbeitende Abfall in einen zumindest teilweise aus porösem Material bestehenden Behälter eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als poröses Material ein übliches keramisches Material verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Behälter poröse Metallplatten, beispielsweise gesintertem Stahl, verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vor dem Pyrolysieren mit keramisierbarem Material gemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vor dem Pyrolysieren blockweist· bis zu einer Dichte in der Größenordnung von 1,8 zusammengepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vor dem Pyrolysieren in Stücke von etwa einem Kubikzentimeter zerkleinert wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorverdichtete Abfallblock in einen Behälter eingebracht wird, dessen Abmessungen über denen des Abfallblockes liegen, und daß der in dem Behälter verbleibende, freie Raum mit keramisierbaren Stoffen derart ausgefüllt wird, daß diese Stoffe einerseits in die Hohlräume des Abfallblockes eindringen und andererseits den Abfallblock völlig umgeben.

9. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (20) einen Ofen (30) mit Zonen (31 bis 34) durchlaufen, deren Temperatur vom Eingang zum Ausgang des Ofens (30) wächst und daß über den einzelnen Temperaturzonen Einrichtungen zum Abzug und/oder zur Verarbeitung und Rückgewinnung der bei den verschiedenen Temperaturen entweichenden Gase vorgesehen sind.

10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (30) anschließend an die Zonen (31 bis 34), in denen sich die Pyrolyse des Abfalls vollzieht, eine weitere Zone noch höherer Temperaturen besitzt, in der das keramisierbare Material schmilzt.

11. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Chor- und Schwefelextraktionseinrichtungen (52,53) vorgesehen sind.

12. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Pyrolysezone zur Erzielung kettenförmiger Kohlenstoffverbindungen 800 bis 1300⁰C beträgt.

13. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ein Muffelofen ist, der eine innere Ummantelung (430) aus porösem Material und eine äußere dichte Ummantelung (431) aufweist

14. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ein Schachtofen (505) mit durch diesen bewegbaren Behältern ist und daß jeder Behälter (514) mit seinem oberen Teil auf den unteren Teil des darüber

ίο befindlichen Behälters paßt, und daß eine dünne, mit Führungs- und Halterippen ausgerüstete Seitenwandung (517) sowie ein Boden (518) mit Gasdurchführungsöffnungen (519) vorgesehen sind. 15. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Behälter mit einem Trenndeckel (522) aus einem hochtemperaturfesten Material ausgerüstet sind und ein ringförmiges Seitenteil mit porösen Elementen vorgesehen ist, das die Pyrolysegase entweichen läßt.

16. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (515) des Ofens im wesentlichen oberhalb der Pyrolysezone mit Verbrennungsluftzuführungen ausgerüstet ist.

17. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auskleidung des vertikal stehenden Ofens (505) und den durchlaufenden Behältern (514) ein ringförmiger freier Raum für die Pyrolysegasflamme und als Rauchabströmzone vorgesehen ist.