DE2432504B2

DE2432504B2 - Verfahren und anlage zum herstellen von brenngasen aus stueckigem haus- und industriemuell u.dgl.

Info

Publication number: DE2432504B2
Application number: DE19742432504
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Kiener Karl Dipl Ing 7080 Goldshoefe
Current assignee: Kraftwerk Union-Umwelttechnik 7000 Stuttgart GmbH
Priority date: 1974-07-04
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1976-12-16
Also published as: SU831087A3; DE2432504A1; ZA754116B; BE830840A; DE2432504C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Brenngasen aus stückigem Haus- und Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfallen od dgl, bei dem diese Abfallstoffe in einer ersten Verfahrensstufe durch indirekte Beheizung unter Luftabschluß bei Temperaturen zwischen 300 und 600° C verschwelt und die Schwelgase in einer gesonderten zweiten Verfahrensstufe unter Zufuhr von durch die erzeugten heißen Brenngase vorgewärmter Luft und in der ersten Verfahrensstufe anfallendem Schwelkoks bei Temperatüren zwischen 1000 und 1200° C zerlegt werden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Gaserzeugungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer mantelbeheizten und mit inneren Förder- und Umwälzrippen versehenen Schweitrommel und mit einem daran angeschlossenen mit Koks bzw Schwelkoks gefüllten schachtförmigen Brenngasreaktor, der Anschlüsse für vorgewärmte Luft und gegebenenfalls

Dampf aufweist

Es ist bereits ein Verfahren zur Zersetzung vor. organischen Abfallstoffen unter Gewinnung von chemischen Nebenprodukten bekannt (DT-OS 22 02 979), bei dem eine Pyrolyse in einer ersten geschlossenen Pyrolysezone initiiert wird, die in Verbindung mit einer zweiten geschlossenen Pyrolysezone steht, die einen Überschuß an Wasserdampf enthält und in der eine Kracktemperatur zur Bildung eines stabilen, von ungesättigten aliphatischen und aromatischen Luftverschmutzern weitgehend freien Brenngases aufrechterhalten wird. Zur wirksamsten Heizung ist die erste Zone, in der eine reduktive Pyrolyse des Materials erfolgt, indirekt auf eine Temperatur zwischen 400 und 750° C beheizt. Aus dieser Zone wird das Material, gegebenenfalls unter Einscnaltung einer chemischen Wiedergewinnungsstufe für z. B. Schwefel, zusammen mit etwa erforderlichem Wasserdampf, der zweiten Pyrolysezone zugeführt, in welcher das gasförmige Endprodukt durch Kracken bei Temperaturen zwischen 800 und 1200° C erzeugt wird. Durch die bei diesem Verfahren eingehaltenen Behandlungszeiten des Aufgabegutes von 1 bis über 20 s in der ersten Verfahrensstufe kann jedoch eine vollständige Verschwelung von unbehandeltem. d.h. unzerkleinenem Haus- oder Industriemüll aufgrund seiner äußerst heterogenen Zusammensetzung nicht erreicht werden. Ein für die praktische Anwendung zur Müllverwertung entscheidender Nachteil dieses Verfahrens liegt ferner darin, daß das gesamte notwendigerweise zuvor zerkleinerte Aufgabegut nicht nur die erste sondern auch die zweite Verfahrensstufe durchläuft. In dieser zweiten Verfahrensstufe kommt es aufgrund der hohen Temperaturen zum Zusammensintern oder Schmelzen der gesamten festen Rückstände aus der ersten Verfahrensstufe, so daß keine Möglich keit mehr besteht, im Müll enthaltene wertvolle Feststoffe, wie z. B. Metalle, insbesondere Buntmetalle. Glas usw. zurückzugewinnen. Darüber hinaus können die zusammensinternden Feststoffe den Reaktor für die zweite Verfahrensslufe zusetzen, was zwangsläufig zum Erliegen des Betriebes führt. Da die Krackvorgänge ohne Gegenwart von z. B. oberflächlichen Materialien, wie Koks, ablaufen, sondern sich beim Durchströmen eines freien Reaktorraumes vollziehen, ist auch die Umwandlung der Pyrolysegase aus der ersten Verfahrensstufe in das Brenngas nur unvollständig.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Erzeugung eines Brenngases aus Abfällen (OE-PS 44 467) werden die Abfallstoffe in einem Schachtofen verbrannt und die Verbrennungsgase zur Anreicherung mit Kohlenstoff in einer weiteren Verfahrensstufe durch glühende Koksmassen geleitet. Zur Erzielung eines kontinuierlichen Betriebes sind zwei abwechselnd angeblasene Koksöfen vorgesehen, wobei die aus dem jeweilig angeblasenen Koksofen entweichenden Abgase in den Verbrennungsofen für die Abfallstoffe eingeführt und gemeinsam mit den Verbrennungsgasen durch die heiße Koksmasse des anderen Koksofens geleitet werden. Aufgrund der weitgehend vollständigen Verbrennung der Abfallstoffe ist der Energieinhalt des erzeugten Brenngases gering. Die für moderne Müllverwertungsanlagen wesentliche Möglichkeit einer Rückgewinnung von wieder verwertbaren Feststoffen ist aufgrund der zwangsläufig hohen Verbrennungstemperaturen nicht gegeben. Die Umsetzung des Gemisches aus Verbrennungsgasen und Brüden in Brenngas führt zu einem hohen Verbrauch an Koks und damit zu praktisch nicht akzeptablen Betriebskosten.

Zur kontinuierlichen Vergasung von Kohlen und anderen kohlenstoffhaltigen 'Materialien unter Zufuhr von Luft und Dampf ist eine Anlage bekannt (DT-PS 1 15 070), bei der die Kohlen in einer niantelbeheizten und innere Förderrippen aufweisenden Drehtrommel 5 entgast werden. Der gebildete Koks gelangt aus der Drehtrommel in mehrere Reaktorschächte, in denen er unter Zufuhr von Dampf und Frischluft zu Wassergas umgewandelt wird. Dieses erzeugte Wassergas durchströmt die Drehtrommel und wird zusammen mit den Schwelgasen als Mischgas abgezogen. Diese Anlage ist zur Beschickung mit Müll oder anderen heterogen zusammengesetzter« Abfallstoffen nicht geeignet, weil die gesamten festen Entgasungsrückstände aus der Drehtrommel in die Schachtreaktoren eingetragen werden. Die in diesen Reaktoren zur Erzeugung von Wassergas notwendigen hohen Temperaturen wurden zwangsläufig zu einem Zusammenbacken bzw. Schmelzen der festen Rückstände in Verbindung mit dem Koks führen, was ein Zusetzen dieser Reaktoren zur Folge hätte. Aufgrund des hohen Anteiles an Schwelgasen in dem abgezogenen Brenngasgemisch wäre der Gehalt an Wasser in dampfförmiger oder flüssiger Form derartig hoch, daß eine praktikable Energieausbeute in Frage gestellt würde. _ϊ5

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Herstellen von Brenngasen aus stückigem Haus- und Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen od. dgl. aufzuzeigen, daß ek.e vergleichsweise einfache Rückgewinnung der wertvollen Feststoffe aus den unvorbehandelten Abfallstoffen ermöglicht und eine vollständige Umwandlung der reaktionsfähigen Bestandteile des Aufgabegutes zu einem z. B. zum Antrieb von Brennkraftmaschinen geeigneten Brenngas von hohem Energieinhalt sicherstellt. Ferner soll eine Gaserzeugungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die in der Schwefelstufe unter ständiger Umwälzung des unvorbehandelten Aufgabegutes erzeugten Schwelgase abgezogen und in der zweiten Verfahrensstufe durch eine aus glutheißem Schwelkoks und gegebenenfalls anderen Kohlenstoffträgern gebildete Reaktionszone hindurchgesaugt werden, während die festen Schwelrückstände in einer Wiedergewinnungsstufe in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehene gesonderte Austragung der festen Schwelrückstände und der Schwelgase erfüllt eine Doppelfunktion, durch die sich erst die Eignung des zweistufigen Vergasungsverfahrens zur Verwertung von Müll unterschiedlichster Zusammensetzung ergibt. Die im Müll in mehr oder weniger hohen Anteilen vorliegenden nichtreagierenden Feststoffe fallen nach der ersten Verfahrensstufe aufgrund der relativ niedrigen Temperaturen weitgehend unverändert an und können daher auf technisch einfache Weise in z. B. Schwelkoks, wertvolle Rückstände, wie Metall, Glas usw. und Asche sortiert werden. Die mehr oder weniger wertvollen festen Rückstände werden durch die beim Verschwelen des Aufgabegutes in der ersten Verfahrensstufe eingehaltenen Temperaturen in keiner Weise beeinflußt. Vielmehr haben die in der Drehtrommel eingehaltenen Bedingungen einen vorteilhaften Aufbereitungseffekt, weil z. B. bei der Verwertung von Altreifen, isolierten Kabeln und ähnlichen Verbundwerkstoffen die organischen Stoffe vollständig in Schwelgase, Asche und Schwelkoks umgewandelt werden und dadurch die Metalle von ihrer festen Einbettung bzw. Ummantelung befreit aus der Schweltrommel ausgetragen werden. Die andere wesentliche Funktion des gesonderten Austrages der festen Schwelrückstände, nach dec ersten Verfahrensstufe besteht darin, daß keine niedrigschmelzenden Bestandteile aus dem Müll in die zweite Verfahrensstufe gelangen, so daß ein Zusammenbacken des glutheißen Schwefelkokses in der 1000 bis 1200° C heißen Reaktionszone und damit ein Zusetzen des Reaktionsraumes wirksam verhindert wird.

Ein für die Praxis besonders bedeutsamer Vorteil liegt darin, daß das erhaltene Brenngas nahezu frei von Giftstoffen, d.h. von Schwefelwasserstoffen, Halogenverbindungen und Schwermetallverbindungen ist, die bei den bekannten Verfahren entweder aus dem Brenngas auf komplizierte Weise abgeschieden werden müssen oder aber mit den Auspuffgasen bei der Brenngasverwertung in die Atmosphäre gelangen. Dieser besondere und in der Zukunft immer bedeutsamer werdende Vorzug ergibt sich daraus, daß bei den relativ niedrigen Schweltemperaturen in der ersten Verfahrensstufe sich weder Schwefelwasserstoffe noch gasförmige Halogen- oder Schwermetallverbindungen bilden, so daß der im Müll enthaltene Schwefel zusammen mit den giftigen Schwermetallen in den festen Verschwelungsrückständen verbleibt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schwelwärme für die Abfallstoffe aus heißen Abgasen einer mit dem erzeugten Brenngas betriebenen Brennkraftmaschine stammen. Die Verwertung von heißen Auspuffgasen eines Sauggasmotors zur Beheizung von z. B. Teer-Destillationspfannen ist aus der DT-PS 4 45 334 an sich bekannt.

Die Gaserzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens unterscheidet sich von der aus der DT-PS I 15 070 bekannten Anlage dadurch, daß die Schwel-Drehtrommel nur über eine Schwelgasleitung an den Brenngasreaktor angeschlossen ist; daß dem Feststoffaustrag der Schweitrommel eine Sortiereinrichtung für die festen Verschwelungsrückstände in Schwelkoks und andere feste Rückstände nachgeschaltet ist; und daß die Luft- und Dampfdüsen in einer Gasmantelkammer in einem kegelstumpfförmig verjüngten Bereich des Brenngasreaktors über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Bei Holzgasgeneratoren für Kraftfahrzeuge ist es aus der DT-PS 5 94 096 bekannt, zur gleichmäßigen Vorwärmung der in einem kegelstumpfförmig verjüngten Bereich des Generators über den Umfang gleichmäßig verteilt zugeführten Frischluft die Frischluftleitungen ringförmig auszubilden und in einer von den Heißgasen durchströmten Mantelkammer anzuordnen.

Im folgenden wird eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Gaserzeugungsanlage anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Gaserzeugungsanlage in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine der in der Anlage nach F i g. 1 verwendeten Schweltrommeln im schematischen Längsschnitt.

Bei der dargestellten Gaserzeugungsanlage gelangt der stückige Müll aus einem Silo 1 in Richtung der Pfeile A durch abgedichtete Einträge in wärmeisolierte Schweltrommeln 2, die von einem nicht dargestellten Antrieb und Tragrollen 3 in Drehbewegung versetzt werden.

Bei zeitlicher Versetzung der Beschickung der einzelnen Schweltrommeln 2 wird in einer ersten Schweltrommel Wasserdampf des unvorbehandelten Mülls ausgetrieben und durch Umlegen einer Klappe 25 (F i g. 2) in Richtung des Pfeiles C abgeführt. Gleichzeitig wird eine weitere Charge an bereits getrocknetem Müll in einer zweiten Schweltrommel auf Schweltemperatur gebracht. In einer dritten Schweltrommel erfolgt die Verschwelung einer weiteren Charge bei Temperaturen von etwa 500° C. Es ist auch ein kontinuierliches Abziehen des Rückstandes möglich.

Beim Anfahren der Gaserzeugungsanlage wird der in eine Schweltrommel 2 eingetragene Müll durch einen Brenner 5 erwärmt, da aus dem Verbrennungsprozeß der zu erzeugenden Brenngase noch keine Abwärme zur Verfügung steht. Dieser Brenner kann ein Gas- oder ölbrenner sein. Auch elektrische Energie ist zur Anwärmung geeignet.

Die entstandenen Schwelgase gelangen aus der Trommel 2 über eine Schwelgasleitung 7 und einen Zyklon 8 in einen Brenngasreaktor 9. Im Zyklon 8 wird das Schwelgas teilweise entstaubt. Die ausgeschwelten Feststoffe gelangen aus der Schweltrommel 2 auf eine Klassier- und/oder Sortiereinrichtung 10, die beispielsweise als angetriebener Rost, als Sieb od. dgl. ausgebildet sein kann und von der der Schwelkoks in Richtung des Pfeiles Din den Brenngasreaktor eingetragen wird.

Im Brenngasrekator 9 ist eine glutheiße Reaktionszone 12 mit Hilfe von Frischluft ausgebildet, die von einem Frischluftgebläse 19, über Leitungen 13, eine Ringleitung 14 im Brenngasreaktor 9 und Düsen 14.4 in die Reaktionszone 12 gefördert wird. Im unteren Bereich des Brenngasreaktors 9 ist ein Rost 15 vorgesehen, durch den die zu Asche reagierten Bestandteile in eine Aschenkammer fallen, aus der sie durch einen Schneckenförderer 16 oder eine andere geeignete Fördereinrichtung ausgetragen werden.

Das in Richtung des Pfeiles Bin den Brenngasreaktor 9 einströmende Schwelgas durchströmt die heiße Reaktionszone 12 und eine oberhalb des Rostes 15 den Brenngasreaktor 9 umgebende Gasmantelkammer 18, in der die in Richtung des Pfeiles F mit Frischluft beaufschlagte Ringleitung 14 schraubenförmig angeordnet ist. Die auf diese Weise vorgewärmte Frischluft strömt dadurch mit vergleichsweise hohen Temperaturen in die Reaktionszone 12 durch Luftdüsen 14a ein, die in der Gasmantelkammer über den Umfang gleichmäßig verteilt in einem nach innen eingezogenen Bereich am Brenngasreaktor 9 angeordnet sind.

Beim Durchströmen der heißen Reaktionszone 12 werden die Schwelgase durch Umwandlung und Aufspaltung der in ihnen enthaltenen Feuchtigkeit in hochwertige Brenngase umgesetzt, die in der Gasmantelkammer 18 unter gleichzeitiger Vorwärmung der Frischluft abkühlen. Die Brenngase werden von einem Gebläse oder einer Brennkraftmaschine über eine Leitung 20 einem Gasreiniger und -kühler 26 zugeführt und in Richtung des Pfeiles G abgezogen.

Durch die Vorwärmung der Frischluft in der Gasmantelkammer 18 und durch die weitestgehend ohne äußere Energieträger ablaufende Verfahrensführung ergibt sich eine äußerst günstige Energiebilanz. Das Energie verbrauchende Frischluftgebläse 19 für den Brenngasreaktor 9 und die Brenner 5 der Schweltrommel 2 sind lediglich beim Anfahren der Anlage in

ij Betrieb. Sobald der Schwelvorgang in den Trommeln angelaufen ist und die Reaktionszone 12 eine Temperatur von 1000 bis 1200° C erreicht hat, kann eine mit Brenngas beschickte Brennkraftmaschine, z. B. eine Kolbenmaschine oder eine Gasturbine, in Betrieb genommen und die Hilfsaggregate können abgeschaltet werden, da die Maschine das Gas ansaugt. Die etwa 500 bis 700° C heißen Auspuffgase der Brennkraftmaschine werden in einen Außenmantel 21 der Schweltrommel 2 in axialer Richtung des Pfeiles Heingeblasen und treten

2j abgekühlt durch die öffnungen in Richtung des Pfeiles E aus (F i g. 2). Zur ständigen Umwälzung der aufgegebenen stückigen Abfallstoffe und zur Intensivierung der Beheizung sind in den Schweltrommeln 2 im Inneren Förder- und Umwälzrippen 22 vorgesehen. Mit Hilfe

J₀ von Ventilklappen 24a kann die Beheizung der Schweltrommel durch die Auspuffgase der Brennkraftmaschine so gesteuert werden, daß die anfallenden Schwelgasmengen den von der Brennkraftmaschine bei verschiedenen Belastungen verbrauchten Brenngas-

mengen entsprechen. Mit dem Beginn der Verschwelung entsteht im Inneren der jeweiligen Schweltrommel 2 ein Überdruck, durch den das Schwelgas über eine abdichtende Gleitmuffe 23 in die Schwelgasleitung 7 abgefördert wird.

φ Damit der Energieinhalt der Abfallstoffe nach der Vergasung möglichst vollständig als Heizwert im Brenngas enthalten ist, sind die Schweltrommeln 2, die Leitung 24, die Gleitmuffe 23, die Schwelgasleitung 27 der Zyklon 8 und der Brenngasreaktor 9 nach außen gegen Wärmeverluste isoliert.

Unter dem Rost 15 des Brenngasreaktors 9 kann eir Wasserbad zum automatischen Ablöschen der Asch« vorgesehen sein. Statt des Rostes 15 kann auch eir Gleitkegel eingesetzt werden, an dessen geneigter

Wänden die Asche in das Wasserbad gleitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Brenngasen aus stückigem Haus- und Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen od. dgl, bei dem diese Abfallstof- fe in einer ersten Verfahrensstufe durch indirekte Beheizung unter Luftabschluß bei Temperaturen zwischen 300 und 600° C verschwelt und die Schwelgase in einer gesonderten zweiten Verfahrensstufe unter Zufuhr von durch die erzeugten heißen Brenngase vorgewärmter Luft und in der ersten Verfahrensstufe anfallendem Schwelkoks bei Temperaturen zwischen 1000 und 1200° C in Brenngase zerlegt werden, uadurch gekennzeichnet, daß die in der Schwelstufe unter ständiger Umwälzung des unvorbehandelten Aufgabegutes erzeugten Schwelgase abgezogen und in der zweiten Verfahrensstufe durch eine aus glutheißem Schwelkoks und gegebenenfalls anderen Kohlen-Stoffträgern gebildete Reaktionszone hindurchgesaugt werden, während die festen Schwelrückstände in einer Wiedergewinnungsstufe in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelwärme für die Abfallstoffe aus heißen Abgasen einer mit dem erzeugten Brennpas betriebenen Brennkraftmaschine stammt.

3. Gaserzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Anspnjche mit einer mantelbeheizten und mit inneren Förder- und Umwälzrippen versehenen Schwel-Drehtrcmmel und mit einem daran angeschlossenen, mit Koks bzw. Schwelkoks gefüllten sehachtförmigen Brenngasreaktor, der Anschlüsse für vorgewärmte Luft und gegebenenfalls Dampf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweltrommel (2) nur über eine Schwelgasleitung (7) an den Brenngasreaktor (9) angeschlossen ist; daß dem Feslstoffaustrag der Schweltrommel (2) eine Sortiereinrichtung (10) für die festen Verschwelungsrücksiande in Schwelkoks und andere feste Rückstände nachge schaltet ist; und daß die Luft- und Dampfdüsen (14a) in einer Gasmantelkammer (18) in einem kegelstumpfförmig verjüngten Bereich des Brenn^asreaktors (9) über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.