DE2432504C3 - - Google Patents
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Description
Die F.rfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um
Herstellen von Brenneisen aus stückigem ti ms und
Industriemüll, Altreifen. Kunststoffabfallen od. dgl., bei
dem diese Abfallsloffe in einer ersten Verfahrensstufe durch indirekte Beheizung unter Luft ibschluB l>ei
Temperaturen /wischen JOO und 600 C verschwelt und die Schwelgase in einer gesonderten /weiten Verfah
renssiufe unter Zufuhr von durch die erzeugten heißen
Brenngase vorgewärmter Luft und in der ersten Verfahrensstufc anfallendem Schwelkoks bei Tempera
luren /wischen !"00 und !20O1 (J /erlegt werden,
Ferner bezieht sich die Rrfindung auf eine Gaserzeugungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens mit
einer mantelbehci/tcn und mit inneren Förder- und Uniwälzrippen versehenen Sehwcllrommel und mit
einem daran angeschlossenen mit Koks bzw. Schwelkoks gefüllten schachlförrnigcn Brenngasreaklor, der
Anschlüsse für vorgewärmte Luft und gegebenenfalls Dampf aufweist.
Es ist bereits ein Verfahren zur Zersetzung von organischen Abfallstoffen unter Gewinnung von chemischen
Nebenprodukten bekannt (DE-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, gegebenen-
Ulis unter Einschaltung 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
xo 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. unzerkleinertem Haus- oder Industriemüll
Z5 aufgrund seiner äußerst heterogenen Zusammensetzung
nicht erreicht werden. Ein für Jie 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-
j5 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 Verfahrensstufe zusetzen, was / »angsläufig zum
Erliegen des Betriebes führt. Da die Krackvorgänge ohne Gegenwart von z. B. oberflächenaktiven Materialien,
wie Koks, ablaufen, sondern sich beim Durchströmen eines freien Reaktorraumes vollziehen, ist auch die
Umwandlung der Pyrolysegase aus der ersten Verfah rensstufeindas Brc.ngas nur unvollständig.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur F.rzeugung
eines Brenngases aus Abfällen (AT-PS 44 467) werden die Abfallstoffe in einem Schachtofen unter Entgasen
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 Verbren
nungsgasen durch die heiße Koksmasse des anderen Koksofens geleitet werden. Aufgrund der weitgehend
vollständigen Verbrennung der Abfallstoffe ist der
te 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 Um-Setzung
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 Kehlen 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 mantelbeheizten
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 zusammengesetzten 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 würden
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.
Femer ist aus der DE-PS 4 24 724 ein Verfahren und
Vorrichtungen zur Gewinnung von leicht siedenden Kohlenwasserstoffen aus Schwelgasen bekannt, die bei
der Verschwelung von Brennstoffen entstehen und außerhalb des Schwelraumes einem Crackprozeß
unterworfen werden. Die zu verschwelende Kohle wird in eine im Ofenmauerwerk angeordnete Schweltrommel
eingegeben, die aus einem von Heizgasen durchströmten Innenrohr und abgetrennten, das
Schwelgut aufnehmenden Längskammern besteht. Der gebildete Halbkoks wird gesondert ausgetragen und
ohne Weiterbehandlung abgefördert Das Cracken der Schwelgase vollzieht sich bei einer Temperatur unterhalb
der Naphthalin-Bildungstemperatur bei etwa 700° C mitteis der zur Beheizung der Schwelvorrichtung
verwendeten Heizgase. Dieses bekannte, ausschließlich zur Behandlung von Brennstoffen, d. h. von Schwelkohlen
mit ausreichend hohem Anteil an flüchtigen Bestandteilen, konzipierte Verfahren ist zur Verwertung
von Müll und anderen Abfällen völlig ungeeignet. Würden die mit Längseinbauten versehenen Schweltrommeln
mit Müll beschickt, dann ließen sich aufgrund der Sperrigkeit von Müliteilen Verstopfungen nicht
vermeiden. Darüber hinaus reicht das Wärmeangebot der bereits zur indirekten Erwärmung der Schwelgase
auf Temperaturen von 700 bis 750"C herangezogenen gesonderten Heizgase nicht aus, um eine vollständige
Verschwelung auch von Müll mit hohem Wassergehalt sicherzustellen. Die bei diesem bekannten Verfahren als
obere Grenze angegebenen Cracktemperaturen von
maximal 75O"C sind zum F.rhalt der gewünschten leicht
siedenden Kohlenwasserstoffe zwar ausreichend, für eine vollständige Umwandlung der Schwelgase in ein
niedrigmolekulares Brenngas jedoch zu niedrig.
Aufgabe der Krfindung ist es, ein Verfahren der
eingangs genannten Art zum Herstellen von Brenngasen aus stückigem Haus- und Industriemüll, Altreifen,
Kunststoffabfällen od. dgl. aufzuzeigen, das eine vergleichsweise einfache Rückgewinnung der wertvollen
Feststoffe aus den unvorbehandelten Abfallstoffen ermöglicht und eine vollständige Umwandlung der
reaktionsfähigen Bestandteile des Aufgabcgules /u
einem /.. H. zinn Antrieb von Brennkraftmaschinen
geeigneten Brenngas von hohem Energieinhalt sicherstellt Ferner soll eine Gaserzeugungsanlage zr:r
Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, 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 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 Verfa! uisstufe 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 pinen 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 der ersten Veifahrei.sstufe
besteht darin, daß keine niedrigschmelzenden Bestandteile aus dem Müll in die zweite Verfahrensstufe
gelungen, 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 Schwermetaliverbindungen ist. die
bei den bekannten Verfahren entweder aus dem Brenngas auf komplizierte Weise abgeschieden werden
müssen oder aber mit den Auspuffgasen bei der Brenngasverwertung ir die Atmosphäre gelangen.
Diesf ·' besondere und in der Zukunft immer bedeutsa
mer werdende Vorzug ergibt sich daraus, daß bei den
relativ niedrigen ."nrnweltemperaturen in ('er ersten
Verfahrensstufe sich weder Schwefelwasserstoffe noch gasförmige Halogen- oder Schwermetallverbindungen
bilden, so daß der im Müll enthaltene Schwefel zusammen mit den giftigen Schwermetallen in Jen
festen VersthwelungsrüQkstanden verbleibt,
Gemäß einer vorteilhaften Weitsrbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann die Schwelwärme für die Abfa'istoffe aus heißen Abgasen einer mit dein
erzeugten Brenngas betriebenen Brennkraftmaschine stammen. Die Verwertung von heißen Auspuffgasen
eines Sauggasmotors zur Beheizung von /.. D. Teer-Destillationspfannen
ist aus der DE-PS 4 45 3J4 an sich bekannt.
Die Gaserzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens unterscheidet sich von der aus der DE-PS
1 15 070 bekannten Anlage dadurch, daß die Schwel-Drehtrommel
nur über eine Schwelgasleitung an den Brenngasreaktor angeschlossen ist; daß dem Feststoffaustrag
der Schweltrommel 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 DE-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
Fig. I die Gaserzeugungsanlage in schematischer Darstellung.
Fig.2 eine der in der Anlage nach Fig. I verwendeten Schweltrommelp 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 6 ausgetrieben und durch Umlegen einer Klappe 25
(Fig. 2) in Richtung des Pfeiles Cabgeführt. Gleichzeitig
wird eine weitere Charge an bereits getrocknetem Müll in einer zweiten Schweltrommel auf Schweltemperaiur
gebracht, in einer drinen Schwehrommei ertoigt
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 6 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 7yklon 8 wird das Schwelgas teilweise entstaubt Die ausgeschwelten
Feststoffe gelangen aus der Schwehrommei 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 DGsers 14a 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 B in 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.
ij Durch die Vorwärmung der Frischluft in der
Gasmuntelkammer 18 und durch die weitestgehend ohne äußere Energieträger ablaufende Verfahrensführung
ergibt sich eine äußerst günstige Energiebilanz. Das Energie verbrauchende Frischluftgebläse 19 für den
jo Brenngasreaktor 9 und die Brenner 5 der Schweltrommel
2 sind lediglich beim Anführen der Anlage in 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
^o werden in einen Außenmantel 21 der Schweltrommel 2
in axialer Richtung des Pfeiles Weingeblasen und treten abgekühlt durch die vyfinuiigeii in Richtung des rfeiies E
aus (F i g. 2). Zur ständigen Umwälzung der aufgegebenen stückigen Abfallstoffe und zur Intensivierung der
4) Beheizung sind in den Schweltrommeln 2 im Inneren
Förder- und Umwälzrippen 22 vorgesehen. Mit Hilfe 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 Brenngasmengen
entsprechen. Mit dem Beginn der Verschwelung entsteht im Inneren der jeweiligen Schweltrommel
2 ein Oberdruck, durch den das Schwelgas über eine
5$ abdichtende Gleitmuffe 23 in die Schwelgasleitung 7 abgefördert wird.
Damit der Energieinhalt der Abfallstoffe nach der Vergasung möglichst vollständig als Heizwert im
Brenngas enthalten ist sind die Schweltrommelp 2, die
(0 Leitung 24, die Gleitrnuffe 23, die Schwelgasleitung 7,
der Zyklon 8 und der Brenngasreaktor 9 nach außen gegen Wärmeverluste isoliert
Unter dem Rost 15 des Brenngasreaktors 9 kann ein Wasserbad zum automatischen Ablöschen der Asche
*3 vorgesehen sein. Statt des Rostes 15 kann auch ein
Gleitkegel eingesetzt werden, an dessen geneigten Wänden die Asche in das Wasserbad gleitet
Claims (1)
- Patentansprüche:• 1. Verfahren zum Herstellen von Brenngasen aus stackigem Haus- und Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen 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 Temperaturen zwischen 1000 und 1200° C in Brenngase zerlegt werden, dadurch 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 Kohfenstoffträgero gebildete Reaktionszone hindurchgesaugt werden, während die festen Schwelrückstände in einer Wiedergewinnungsstufe in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert werden.Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelwärme für die Abfallstoffe aus heißen Abgasen einer nit dem erzeugten Brenngas betriebenen Brennkraftmaschine stammt3. Gaserzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer mantelbeheizten und mit inneren Förder- und Umwälzrippen versehenen Schwel-Drehirommel und mit einem dü<-an angeschlossenen, mit Koks bzw. Schwelkoks getollten schachtförmigen 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 Feststoffaustrag der Scbweltrommel (2) eine Sortiereinrichtung (10) für die festen Verschwelungsrückstände in Schwelkoks und andere feste Rückstände nachgeschaltet ist; und daß die Luft- und Dampfdüsen (14a) in einer Oasmantelkammer (18) in einem kegel stumpfförmig verjüngten Bereich des Brenngasreaktors (9) über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Priority Applications (25)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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