DE2432504C3

DE2432504C3 -

Info

Publication number: DE2432504C3
Application number: DE2432504A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7095 Rainau Kiener
Original assignee: Individual
Current assignee: Kraftwerk Union-Umwelttechnik 7000 Stuttgart GmbH
Priority date: 1974-07-04
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1981-02-26
Also published as: BE830840A; ZA754116B; SU831087A3; DE2432504B2; DE2432504A1

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 z^r: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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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 stammt

3. 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.