DE2621392C3

DE2621392C3 - Verfahren und Anlage zur Aufarbeitung von Abfallstoffen

Info

Publication number: DE2621392C3
Application number: DE19762621392
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr. 8021 Taufkirchen Schmidt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1981-07-09
Also published as: DE2621392A1; DE2621392B2

Description

Die Frfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Aufarbeitung von Abfallstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 3.

Bei bekannten Pyrolysesystemen dieser Art (DE-AS 44 753) wird das gesamte Pyrolysegas in einem Kondensationskühler vorgereinigt und anschließend eine Teilmenge des gekühlten Pyrolysegases abgezweigt und mittels eines durch Fremdenergie betriebenen Injektors und nach Erhitzung auf die erforderliche Prozeßiemperatur in einem unter Verbrennung des

ί nicht-abgezweigten Pyrolysegases beheizten Ofens erneut in den Pyrolysebehälter zurückgeführt Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt in dem hohen Verbrauch an Nutzenergie.

Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin

ίο zu sehen, das Verfahren und die Anlage der beanspruchten Art so zu verbessern, daß die Prozeß- ixnd Anlagekosten, und insbesondere der Verorauch an Fremd- bzw. Nutzenergie wesentlich verringert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im

η Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren bzw. die im Anspruch 3 gekennzeichnete Anlage gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der hochgradigen Ausnutzung der fühlbaren W^rme des den Pyrolysebehälter verlassenden Pyrolysegases in der Weise, daß zum einen die als Spülgas abgezweigte Gasteilmenge ohne vorherigen Wärmeentzug zum Pyrolysebehälter zurückgeführt wird, was zusätzlich zu der Verringerung des apparativen Aufwands den energiemäßigen Vorteil bringt, daß die in der rezirku lierten Gasmenge enthaltene, fühlbare Wärme für den endothermen Zersetzungsprozeß ausgenutzt wird und durch die Fremdwäsmezufuhr nur der äarüberhinausgehende Wärmebedarf gedeckt werden muß, und zum anderen auch der Treibdampf für die Dampfstrahlum-

jo wälzung durch den Pyrolyseprozeß selbst bevorzugt in einem Dampferzeuger unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des nicht-rezirkulierten Pyrolysegases gewonnen wird. Die Wärmeenergie des Pyrolysegases wird also weitgehend in den endothermen Zersetzungspro zeß zurückgeführt, und zwar einerseits auf direktem Wege über die rezirkulierte Gasmenge und andererseits indirekt und unter Abkühlung des nicht-rezirkulierten Pyrolysegases auf dem Wege über die Dampferzeugung und Dampfstrahlförderung.

In weiterer, zweckmäßiger Ausstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Anspruch 2 auch der Restwärmebedarf für die Aufhetzung der rezirkulierten Gasteilmenge aus dem Pyrolyseprozeß selbst, nämlich durch Verbrennung von nicht-rezirkuliertem

Pyrolysegas gewonnen.

Eine für die Dampfstrahlförderung energiemäßig besonders wirksame Abwärmerückgewinnung wird gemäß Anspruch 4 dadurch erreicht, daß der Dampferzeuger ein von dem nicht-rezirkulierten Pyrolysegas im

so wesentlichen ohne vorherige Abkühlung durchströmter Gegenstrom-Wärmetauscher ist. In diesem Fall wird das nichi-rezirkulierte Pyrolysegas gemäB Anspruch 5 in besonders einfacher, zweckmäßigerweise durch Abscheidung seiner Wasserdampfanteile im Dampfer zeuger und/oder einem diesem nachgeschalteten Kondensationskühler, der z. B. Heißwasser von etwa 80⁰C liefert, getrocknet und die Wasserversorgung des Dampferzeugers erfolgt gemäß Anspruch 6 vorzugsweise durch Rückführung der aus dem nicht-rezirkulier- ten Pyrolysegas kondensierten Wasseranteile zu dem diese zu Treibdampf umwandelnden Dampferzeuger.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage in schematiche Darstellung zeigt.

Bei der gezeigten Anlage werden einem Pyrolysebehälter 2 am oberen Ende über eine Beschickungseinrichtung 4 einschließlich einer Förderschnecke 6 und einer

Schleuse 8 Abfallstoffe, etwa Hausmüll, unter Ausschluß von Fremdgasen kontinuierlich zugeführt und durch ein über eine Düsenanordnung 10 im Gegenstrom eingeblasenes, heißes Spülgas thermisch zersetzt, das abgesehen von einem höheren Wasserdampfgehalt die gleiche Zusammensetzung wie das bei der thermischen Zersetzung entstehende Pyrolysegas hat. In der stark reduzierenden Atmosphäre des Pyrolysebehälters 2 setzen sich die in den Abfallstoffen enthaltenen Metalloxyde zu Ferrometall um und werden durch eine Entnahmeeinrichtung am Ferrometallauslaß 12 des Behälters 2 abgezogen, während die übrigen, nicht vergasten Feststoffe über den Schlackenauslaß 14 abgeführt werden. Das ai^s der thermischen Müllzersetzung entstehende Pyrolysegas (in erster Linie Kohlenmonoxyd, sowie Wasserdampf und etwa zu gleichen Teilen Kohlendioxyd und Wasserstoff) wird gemeinsam mit desn mengenmäßig etwa dreimal so großen Spülgasstrom am Gasauslaß 16 des Behälters 2 abgezogen, und ein Teilstrom dieses Gasgemisches (etwas weniger als die Hälfte) über eine Rückführleitung 18 einschließlich eines Regelventils 20 einen Dampfejektor 22 zugeführt, wo sie durch Zugabe von heißem Treibdampf unter Dampfstrahlwirkung auf das zur Gasumwälzung erforderliche Druckniveau gebracht wird. In einem den Dampfejektor 22 nachgeschalteten Wärmetauscher 24 wird dem Gasgemisch die zur thermischen Zersetzung der Abfallstoffe benötigte Restwärme in Form von Fremdwärme zugeführt, woraufhin das erhitzte Gasgemisch über die Düsenanordnung 10 als Spülgasstrom wieder in den Pyrolysebehälter 2 eingeblasen wird und der Kreislauf für die rezirkulierte Pyrolysegas-Teilmenge geschlossen ist.

Der Pyrolysebehäiter 2 enthält ferner einen Erhitzer 26 in Form eines Brenners oder Heißluftbläsers, der jedoch nur zum Anfahren der Anlage auf die weiter unten beschriebene Weise dient.

Die nach Abzweigung der Rückführleitung 18 verbleibende, nicht im geschlossenen Kreislauf rezirkulierte Pyrolysegas-Restmenge wird in einem Dampferzeuger 28 gekühlt, wo ein großer Teil der Wasserdampfkomponente abgeschieden und über eine Kondensatleitung 30 abgezogen wird, während das verbleibende Gasgemisch einem Kondensationskühler 32 zuströmt und dort unter weiterer Abkühlung und Abscheidung der restlichen Wasserdampfanteik im Gegenstrom Heißwasser von etwa 80° C liefert.

Das im Kondensationskahler 32 abgeschiedene Kondensat wird zum Teil über eine Abzugsleitung 34 entfernt, während der restliche Teil über eine Kondensatleitung 36 gemeinsam mit der über die Leitung 30 vom Dampferzeuger 28 abströmenden Kondensatmenge von einer Wasserpumpe 38 als Brauchwasser zum Dampferzeuger 28 zurückgefördert und dort im Gegenstrom zu dem heißen Pyrolysegas zu Treibdampf umgewandelt wird, der über eine Treibdampfleitung 40 dem Dampfejektor 22 zum Betrieb desselben zuströmt und dort unter Dampfstrahlwirkung der über die Rückführltritung 18 rezirkulierten Pyrolysegas-Teilmer,-gezugemischi wird.

Von dem den Kondensationskühler 32 verlassenden, reinen und getrockneten Pyrolysegas wird eine Teilmenge zu einem Kompressor 42 abgezweigt, während der übrige Teil an eine Auslaßleitung 44 abströmseitig eines Dreiwegeveniils 46, dessen Funk-

Hi tion in Verbindung mit dem Anfahren der Anlage erläutert wird, für die weitere Verwertung zur Verfugung steht und etwa dem Stadtgas beigemischt oder zur Dampf und Stromerzeugung verbrannt werden kann.

>ϊ Die im Kompressor 42 verdichtete Pyrolysegasmenge wird gemeinsam mit einer zu ihrer Verbrennung erforderlichen Luftmenge, die in einem zusammen mit dem Kompressor 42 von einem Motor 48 angetriebenen Verdichter 50 komprimiert wird, in eine Brennkammer

.?o 52 eingespeist, deren heiße Verbrennungsgase im Wärmetauscher 24 das über die kückführleitung 18 rezirkulierte Pyrolysegas im Gegenstrcm auf das zur Aufrechterhaltung des Pyrolyseprozesses erforderliche Temperaturniveau (etwa 1800 bis 2000° K) aufheben.

2i Um die Enthalpie der den Wärmetauscher 24 mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur verlassenden Verbrennungsgase auszunutzen, ist im Zuge der Abgasleitung 54 des Wärmetauschers 24 ein Treibdampferzeuger 56 angeordnet, der etwa Teil eines

«ι geschlossenen Dampfturbinenkreislauis zur Erzeugung elektrischer Energie ist Wahlweise können die Verbrennungsgase abströmseitig des Wärmetauschers 24 auch eine (nicht gezeigte) Gasturbine zur Stromerzeugung und einen dieser nachgeschalteten (ebenfalls nicht

J5 gezeigten) Wärmetauscher zur Restwärmeverwertung, etwa zu Heizzwecken, durchsetzen.

Zum Anfahren der Anlage wird der Erhitzer 26 zwecks Zufuhr eines heißen Fremdgases eingeschaltet und das am Behälterauslaß 16 abgezogene Gasgemisch, das aus Fremdgas und Pyrolysegas besteht, nach Durchströmen des Dampferzeugers 28 und des Kundensationskühlers 32 im Kompressor 42 verdichtet und mit vom Verdichter 50 gelieferter Luft in der Brennkammer 52 verbrannt, während der vom Kompressor 42 nicht verarbeitete Tail dieses durch Fremdgase verunreinigten Gasgemisches bei umgeschaltetem Dreiwegeventil 46 über eine Auspuffleitung 58 abgeblasen wird. Wenn die einzelnen Anlageteile das erforderliche Temperaturniveau erreicht haben, wird der Erhitzer 26 allmählich abgeschaltet und der oben beschriebene Pyrolyseprozeß kommt selbsttätig in Gang. Sobald über die Auspuffleitung 58 von Fremd- und Inertgasen freies Pyrolysegas abströmt, wird das Dre'*vt;geventil 46 auf die Auslaßleitung 44 umgeschal-

M tet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufarbeitung von Abfallstoffen, insbesondere Müll, bei dem die Abfallstoffe durch ein diese in direktem Kontakt durchströmendes, erhitztes Spülgas in einem Pyrolysebehälter aufgeheizt und unter Bildung eines Pyrolysegases thermisch zersetzt und die anfallenden Reststoffe einschließlich der zu Ferrometall reduzierten metallischen Abfallbestandteile dem Pyrolysebehälter entnommen werden und eine Teilmenge des Pyrolysegases durch Zufuhr von Fremdwärme erhitzt und unter Dampfstrahlwirkung in den Pyrolysebehälter als Spülgas zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysegasteilmenge im wesentlichen ohne Wärmeentzug und unter der Dampfstrahlwirkung eines vom nicht-rezirkulierten Pyrolysegas erzeugten Treibdampfes in den Pyrolysebehälter zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdwärme durch Verbrennung von nicht-rezirkuliertem Pyrolysegas erzeugt wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Pyrolysebehälten der eine Beschickungseinrichtung zum Einspeisen der Abfallstoffe sowie einen Auslaß für die Pyrolysegase am oberen Behälterende, eine Entnahmeeinrichtung zum Abzug von Ferrometall und Schlackenstoffen am unteren Behälterende und eine Düsenanordnung zum Einblasen, eines erhitzten Spülgases im Gegenstrom zu den den Behälter passierenden Abfallstoffen aufweist, einer Ruckfüh.',eitung, über die eine Teilmenge des Pyrolytegases vom Behälterauslaß als Spülgas der Düsenanordnu- tf zuführbar ist, einer im Zuge der Rückführleitung angeordneten, die Pyrolysegas-Teilmenge durch Zufuhr von Fremdwärme erhitzenden Heizeinrichtung und einem die Pyrolysegas-Teilmenge in geschlossenem Kreislauf umwälzende Dampfejektor, gekennzeichnet durch einen den Dampfejektor (22) mit Treibdampf versorgenden, von dem nicht-rezirkulierten Pyrolysegas beheizten Dampferzeuger (28).

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger (28) ein von dem nicht-rezirkulierten Pyrolysegas im wesentlichen ohne vorherige Abkühlung durchsirömter Gegenstrom-Wärmetauscher ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Abscheidung der Wasserdampfanteile des nicht-rezirkulierten Pyrolysegases im Dampferzeuger (28) und/oder einem diesen nachgeschalteten Kondensationskühler (32).

6. Anlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Rückführung der aus dem nicht-rezirkulierten Pyrolysegas kondensierten Wasserdampfanteile zu dem diese zu Treibdampf umwandelnden Dampferzeuger (28).