DE2748510A1

DE2748510A1 - Verfahren zur verwertung von abfallstoffen mit brennbaren bestandteilen

Info

Publication number: DE2748510A1
Application number: DE19772748510
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Jung; Ludwig Ing Kwech
Original assignee: Perlmooser Zementwerke AG
Current assignee: Perlmooser Zementwerke AG
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1978-05-03
Also published as: ATA807776A; AT387273B; FR2369505A1; IT1090829B

Description

J₀ > ₂₈. Qkt. 1977

βυθό MCNCHEN 3

3930-1-10.145

R. SPlANEMANN Dr. C. REITZNER L -ING. j. RICHTER

Patentanmeldung

Pexlmooser Zementwerke Aktiengesellschaft in Wien (Österreich)

Verfahren zur Verwertung von Abfallstoffen mit brennbaren Bestandteilen

Die starke Verteuerung der herkömmlichen Brennstoffe macht es notwendig, neue Energiequellen zu erschließen. Von besonderem Interesse sind dabei Abfallstoffe, die brennbare Bestandteile aufweisen, d.h. einen Heizwert besitzen, deren Verwertung bis jetzt aber noch nicht möglich war, beispiels-

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..eise weil sie schv/er in einen für herkömmliche Verbrennung geeigneten Zustand gebracht werden können, weil ihr Heizwert zu großen Schwankungen unterworfen ist oder weil sie hohe Verbrennungsrückstände aufweisen, deren Zusammensetzung meist stark schwankt und deren Nutzung oder Deponie problematisch ist.

Beispiele für die erste Gruppe von Abfallstoffen mit hohem Heizwert sind Industrieabfälle aus Kunststoff oder AIt- und Schrottreifen. Hier liegt der Heizwert in der gleichen Größenordnung wie bei hochwertigen herkömmlichen Brennstoffen, die Abfallstoffe können jedoch nur mit sehr hohen Kosten zerkleinert und von störenden Bestandteilen wie etwa Stahleinlagen befreit werden. Im unzerkleinerten Zustand können sie wiederum in konventionellen Brennvorrichtungen nicht eingesetzt werden. Man hat versucht, beispielsweise Reifen unter Verwendung von flüssiger Kohlensäure bzw. Stickstoff im unterkühlten Zustand bei -60⁰C zu zerkleinern, jedoch hat sich dieses Verfahren nicht dur hsetzen können. Auch sind die Verwertungsmöglichkeiten von zerkleinerten Reifen, etwa für wärmedämmende Bodenbeläge, Badematten, Schuhsohlen u.dgl. aus verschiedenen Gründen gleichfalls nicht befriedigend. Andererseits ist es aber aus Urrv.veltschutzgründen nicht möglich, Altreifen und Kunststoffabfälle in den sehr großen derzeit anfallenden Mengen auf Deponien zu lagern.

Beispiele für die zweite Gruppe sind Hausmüll, Ölschlamm, Altöl, Lackrückstände, Tierkadaver, Faulschlamm u.dgl. Diesen Stoffen ist ein stark schwankender, zeitweise relativ niedriger Heizwert gemeinsam und es fallen weiters häufig Verbxennungsrückstände an, deren Menge und Zusammensetzung ebenfalls starken Schwankungen unterworfen sind.

Wegen der erwähnten Schwierigkeiten ist es in der Regel

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notwendig, die Abfallstoffe, gegebenenfalls nach kostspieliger Aufbereitung, in eigenen Anlagen zu verbrennen, ohne daß die ihnen innewohnende Energie genützt werden könnte. Bei im Heizwert stark schwankenden Abfallstoffen ist es häufig sogar notwendig, zumindest zeitweise, den Verbrennungsvorgang durch eine Zusatzheizung, die beispielsweise mit Heizöl oder Erdgas betrieben wird, aufrechtzuhalten· Es kann also in diesen Fällen nicht nur die Energie der Abfallstoffe nicht genützt, sondern es muß zusätzlich noch hochwertige Energie zugeführt werden. Eine solche Zusatzheizung ist aber aus Umweltschutzgründen meist unerläßlich, um eine unvollständige Verbrennung, die etwa bei Kunststoffabfällen, Reifen und anderen organischen Stoffen nicht nur eine Geruchsbelästigung darstellt, sondern gesundheitsschädigend ist, mit absoluter Sicherheit zu vermeiden. Auch bei vollständiger Verbrennung bereitet die Lagerung der Verbrennungsrückstände in der Regel weitere erhebliche Schwierigkeiten, Eine Lagerung im Freien ist im Hinblick auf eine Verunreinigung des Grundwassers oder eine Luftverschmutzung durch Verstaubung problematisch. Der Weiterverarbeitung der anfallenden Verbrennungsruckstände kommt daher besondere Bedeutung zu.

Es wurden bereits viele Wege zur Nutzung der oben erwähnten Abfallstoffe bzw. zu ihrer schadfreien Beseitigung vorgeschlagen.

So hat man beispielsweise versucht, Hausmüll als Rohstoff in der ZementIndustrie einzusetzen, wobei der Hausmüll in den Verbrennungsofen eingetragen wird. Dabei kann der ihm innewohnende Heizwert genützt werden, die verbleibende Asche reagiert mit der bereits im Ofen befindlichen Rohmasse zu Zementklinker. Schwierigkeiten bei diesem Verfahren ergeben

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sich jedoch dadurch, daß sowohl der Heizwert des Hausmülls, als auch die Zusammensetzung der Verbrennungsrückstande stark schwanken. Es müssen aus diesem Grund sowohl Heizwert des Hausmülls, als auch die genaue Zusammensetzung der Verbrennungsrückstande vor der Nutzung schon bekannt sein, um die Zufuhrmenge herkömmlichen Brennstoffs anzupassen und die Rückstände bei der Abstimmung der Zementklinkerrohmasse berücksichtigen zu können. Dies bedingt naturgemäß hohe Kosten und erfordert zumindest große Lager an Müll und aufwendige Homogenisieranlagen.

In der DT-OS 2 41o 32o ist ein Verfahren zum Abbrennen von Gummi- und Kunststoff schichten auf Metallkörper unter voller Erhaltung der Metalleigenschaften beschrieben. Bei diesem Verfahren findet eine Nutzung des Heizwertes der Pyrolysegase außerhalb des Verfahrens nicht statt. Es wird der Wärmeinhalt bzw. der Heizwert der Pyrolysegase entweder überhaupt nicht oder nur zur Vorwärmung der Metallkörper bzw. zur Auf rechter haltung des Schwelvorganges genutzt. Das gesamte Verfahren ist also ausschließlich darauf ausgerichtet, die Beseitigung bzw. Verbrennung einer, im übrigen sehr speziellen kleinen Gruppe von Abfallstoffen, nämlich Kunststoff schichten auf Metallkörpern, zu bewerkstelligen, u.zw. in einer eigens für diesen Zweck ausgestatteten Anlage. Es dient die Verfahrensstufe der Pyrolyse der Abfallstoffe nur dazu, in besser kontrollierbarer und geregelter Weise, als dies bei einer gewöhnlichen Verbrennung möglich ist, das Abbrennen dieser Stoffe vorzunehmen und damit die Abgabe eines Übermaßes an schädlichen Abgasen an die Atmosphäre zu vermeiden. Es wird dabei ein relativ großer technischer Aufwand bei gleichzeitig hohen Verlusten des diesen Stoffen innewohnenden Heizwertes betrieben, eine gezielte Nutzung der Wärme für einen technischen Zweck ist nicht vorgesehen. Es wird bei diesem Ver-

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fahren ein großex Teil des den Pyxolysegasen innewohnenden Heizwertes bzw. der bei deren Verbrennung frei werdenden V/armemenge in einer der Brennkammer nachgeschalteten Kühlstrecke durch Eindüsung von Luft oder"Wasser vernichtet.

Die DT-OS 2 51o 339 beschreibt ein Verfahren, bei dem halogen- und/oder schwefelhaltige Abfallstoffe einer Pyrolyse unterworfen werden, wonach die bei der Pyrolyse entstandenen Gase zuerst gereinigt und schließlich erst einer Verbrennung zu deren Vernichtung zugeführt werden. Die Pyrolyse wird dort nur deswegen durchgeführt, um die Menge der aus dem Abgas zu entfernten schädlichen Halogene bzw. Schwefelverbindungen zu senken. Die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung besteht dementsprechend aus einer PyroIysekammer, einer gesonderten Einrichtung zur Entfernung von Halogenen bzw. Schwefelvexbindungen und einem Bxennex zum Abbxennen des Pyrolysegases.

Die dem Pyxolysegas innewohnende Energie wird in ähnlicher IVeise wie gemäß der oben behandelten DT-OS nicht oder nur zu einem sehr kleinen Teil, wie beispielsweise zur Aufrechterhaltung der Pyrolyse selbst odex zur Beheizung der gesonderten Einrichtung zur Entfernung dez Halogene bzw. S-Verbindungen genutzt. Eine außerhalb der Abfallverbrennungsanlage liegende Nutzung der Pyrolysegase ist nicht vorgesehen. Das Verfahren arbeitet darüber hinaus diskontinuierlich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, unter Einbeziehung eines Prozesses, bei dem eine/vollständige Verbrennung der Abfallstoffe stattfindet, z.B. eines Pyrolyseverfahrens, gegebenenfalls nach entsprechender Adaption, ein neues vorteilhaftes Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, die den

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aus (brennbaren) Abfallstoffen beliebiger Art freigesetzten Pyrolysegasen, innewohnenden beträchtlichen Heizwerte (und auch V/ärmemenge vom Pyrolysevorgang her) in einem industriellen Verfahren außerhalb,des Abfall-Verbrennungsverfahrens zu nutzen, dabei aber gleichzeitig und ohne zusätzlichen Aufwand - also z.B. ohne Zwischenschaltung einer nicht nur in der Anschaffung/sondern auch im Betrieb aufwendigen Reinigungsstufe - auch den Anforderungen des Umweltschutzes an die Reinheit der Abgase aus der Abfallverbrennung in vollem Umfang zu entsprechen.

Es werden erfindungsgemäß nicht die Abfallstoffe selbst der Erhitzungsvorrichtung eines industriellen Verfahrens zugeführt, sondern sie werden zuerst in einer gesonderten Vorrichtung, die im Folgenden der Einfachheit halber als "Schwelofen¹¹ bezeichnet sei, unvollständig verbrannt. Man leitet dann die bei diesem Erhitzungsprozeß im Schwelofen entstehenden Gase, denen je nach Natur der zur Anwendung kommenden Abfallstoffe ein mehr oder weniger großer Heizwert innewohnt, der Erhitzungs- bzw. Brennvorrichtung zu, wo sie, gegebenenfalls gemeinsam mit herkömmlichen Brennstoffen, vollständig verbrannt werden. Die im Schwelofen gegebenenfalls zurückbleibenden Erhitzungsxückstände können kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen und weiter genützt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Verwertung von Abfallstoffen mit brennbaren Bestandteilen, die gegebenenfalls Schwankungen in der Zusammensetzung und Beschaffenheit, insbesondere im Wassergehalt, im Gehalt an Bestandteilen, welche bei der Erhitzung einer endothermen Reaktion unterliegen und/oder Schwankungen im Heizwert aufweisen, beispielsweise Kunststoff abfalle, insbesondere Polyäthylen, Polyvinylazetat, Polyamid, Polyvinylchlorid u.dgl.,

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im besonderen Schnüre, Strümpfe, Trikota.genrest u.a. schwer zu zerkleinernde Kunststoffabfälle, natürliche oder künstliche Gummiprodukte, insbesondere Auto- und Schrottreifen, Kautschuk, Müll, insbesondere Hausmüll und/oder Sperrgut, Schlachthofabfälle, Fette, Tierkadaver, Abfallsäuren/ Textilien, Papier, Holz, Stroh, Sulfitablaugen, phenolhältige Abfallprodukte, ölhaltige Abfallprodukte aus den Abwasserreinigungsanlagen der Raffinerien oder petrochemischen Betriebe ,sowie Bodensätze aus Öltanks, Ölabscheidern, ölhaltige Schleifschlämme, Schwimmschlamm aus Kläranlagen, Ölemulsionen, Abfälle aus Benzinabscheidern, Altöle, Abfall-Lösemittel, Lackrückstände, mit Öl, Lacken oder ähnlichen organischen Produkten durchtränkte poröse Gesteine, insbesondere Perlit contaminxerte Erde

/oder Branntkalk, beispielsweise aus Tanker Unfällen, Raffinerieschlamm, Druckerschwärze, Faulschlamm, Frischschlamm, Vorklärschlamm und/oder Überschußschlamm, bei welchem Verfahren die Abfallstoffe bei Luftabschluß oder bei Luftarmut einer Zersetzung unter Freisetzung ihrer flüchtigen Bestandteile und/ oder unvollständigen Verbrennung unterzogen werden, und die dabei entstehenden Gase, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Speichers bzw. Puffers, gegebenenfalls gemeinsam mit herkömmlichen Brennstoffen, verbrannt werden» das dadurch ge-

ver flucht igung,
kennzeichnet ist, daß di^r Zersetzung und/oder, unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe in einer ersten Verfahr ens stuf e erfolgt, welche direkt mit einer zweiten Verfahrens stufe kombiniert ist, innerhalb welcher die bei der/Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung der Abfällstoffe entstandenen Pyrolyse-Gase, gegebenenfalls gemeinsam mit herkömmlichen Brennstoffen, in einem Erhitzungsraum, insbesondere einem Brennraum, zur Erhitzung, insbesondere zum Brennen, von Ausgangsrohstoffen für Baustoffe, vorzugsweise für hydraulische oder nichthydraulische Bindemittel, verbrannt werden, wobei

- 7 *) oxydierbare Gftstoffe, z.B. solche mit Cyanverbindungen

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gegebenenfalls weiters zur Regelung, Einstellung und gegebenenfalls erforderlichen bzw. gewünschten Konstanthaltung des

Verflüchtigung,

Gesant-Heizwertes der zugeführten, durch die/Zersetzung und/ oder unvollständige Verbrennung entstandenen, Gase und der konventionellen Brennstoffe die Menge der zugeführten herkömmlichen Brennstoffe, vorzugsweise mittels Messung der Temperatur und/oder des Erhitzungszustandes, insbesondere des Entsäuerungsgrades, des der Erhitzung unterworfenen Baustoffes, insbesondere Bindemittel, innerhalb des Erhitzungsraumes, insbesondere Brennraumes, der zweiten Verfahrensstufe gesteuert bzw. geregelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert zum ersten Mal und in bisher nicht beschriebener V/eise ein Verfahren, bei dem eine unvollständige Verbrennung von Abfallstoffen erfolgt, In technisch fortschrittlicher Weise mit einem Verfahren zur Herstellung von Baustoffen, insbesondere Bindemittel, dessen wesentlichster Bestandteil ein Erhitzungs-, insbesondere ein Brennprozeß, darstellt.

Bei Durchführung des erf indungsgemäßen Verfahrens hat sich ganz unerwartet gezeigt, daß nicht nur die bei bisherigen Abfall-Vernichtungsverfahren nicht genutzte bzw. sogar vernichtete in den Abfallstoffen bzw. den Pyrolysegasen vorhandene Energie in vorteilhafter Weise weitestgehend ausgenützt werden kann, daß weiters auch durchaus mit umweItgefährdenden Stoffen, wie Schwefel ox id en, Zink-,Blei- oder Ha log en/ ν er unrein igte Pyrolysegase - u.zw. wieder überraschenderweise - völlig unabhängig von der Art der eingesetzten Abfallstoffe - die empfindlichen Reaktionen in Brennprozessen der Baustoff erzeugung, wie z.B. jene bei der Erbrennung von Zementklinker - in keiner V/eise stören, und daß letzten Endes ein Abgas erhalten wird,

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das im Veigleich zu einem aus einem bisher üblichen mit konventionellen Brennstoffen betriebenen Brennprozeß stammenden Abgas in seiner Zusammensetzung nicht abweicht bzw, sogar reiner ist, und daß auf diese einfache und gleichzeitig nützliche Weise die umweltgefährdenden Substanzen aus der Abfallverbrennung völlig unschädlich gemacht wurden.

Ein weiterex Nebeneffekt ist die gegebenenfalls zu erreichende Verbesserung der Festigkeitseigenschaften eines bei Erhitzung mit Pyrolysegasen erbxannten Zement-Klinkers· V/eitere Effekte bestehen darin, daß die gemäß Stand der Technik vorgesehene (Nach)-Brennkammer entfallen kann, denn diese wird durch den direkt angeschlossenen Ofen zur Erhitzung bzw. zum Brennen des Baustoffes gebildet. Eine eigene Kühlung oder Entstaubung dex vexbrannten Pyrolyseabgase erübrigt sich, sie erfolgt praktisch im Erhitzungsprozeß bzw. Brennprozeß für die Baustoffe selbst und/oder in den diesem nachgeschalteten, für diesen Piozeß ja an sich nötigen und daher von vornherein vorhandenen Einxichtungen zux Kühlung oder Entstaubung. Auch die Herabsetzung der Explosionsgefahr soll hier nicht unerwähnt bleiben.

Da die im Schwelofen entstehenden Gase, die beispielsweise ungesättigte Kohlenwasserstoffe sind, unmittelbar der Erhitzungseinrichtung zugeführt werden, in der sie vollständig verbrannt werden, kann eine Umweltbelästigung (Geruchsbelästigung, Gesundhe its Schädigung durch nicht gesättigte Kohlenwasserstoffspaltprodukte usw.) wie sie bei bisherigen Abfallverbrennungsverfahren zu befürchten wax, nicht eintreten. Bei dem erfindungsgemäßen Vexfahxen ist es daher nicht notwendig, wie bei den bisherigen Verfahren, sie unter allen Umständen mit stark überhöhtem Luftüberschuß zu betreiben, um bei einer

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plötzlichen Zunahme des Heizwertes, etwa durch Kunststoffanteile im Hausmüll, und/oder bei einer plötzlichen Abnahme des Gehaltes an Stoffen, welche bei der Erhitzung endotherme Reaktionen eingehen, mit Sicherheit zu verhindern, daß es zu einer umweltschädigenden, unvollständigen Verbrennung kommt. Die Abfallstoffe werden im Gegenteil bei für eine vollständige Verbrennung zu geringem Luftüberschu3, bei Luftarmut oder bei Luftabschluß erhitzt. Es wird also bei der Erhitzung immer eine unvollständige Verbrennung angestrebt und erreicht. Da ein üblicherweise bei einer Verbrennung nötiger hoher Luftüberschuß den thermischen Wirkungsgrad außerordentlich stark verschlechtert, bringt das erfindungsgemäße Verfahren schon aus diesem Grund eine bessere Ausbeute der den Abfallstoffen innewohnenden Energie und es kann auf hochwertige Zuschußenergie verzichtet werden. Schwankungen im Wassergehalt und/ oder im Gehalt an Stoffen, welche bei der Erhitzung endotherme Reaktionen erleiden und/oder im Heizwert der Abfallstoffe wirken sich bei dem erf indungsgemäßen Verfahren nur im Grad der Unvollständigkeit der Verbrennung aus, was ohne große Bedeutung ist, da beim erfindungsgemäßen Verfahren immer eine unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe angestrebt wird. Eine Nachbrennkammer, wie sie bei den derzeit bekannten Verfahren zur Verwertung bzw. Beseitigung von Abfallstoffen angeordnet werden muß, entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vollständig. Die bei der Erhitzung bzw. unvollständigen Verbrennung der Abfallstoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Gase werden, da sie unmittelbar zur weiteren Nutzung der Erhitzungseinrichtung eines Baustofferzeugungsprozesses zugeführt werden, dort vollständig verbrannt. Sie müssen daher weder gekühlt, gereinigt, entstaubt oder in anderer Weise aufbereitet werden. Auch die ihnen innewohnende Wärme wird voll genützt. Bei der unvollständigen

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Verbrennung in der 1.Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens können weiters Explosionen durch leicht entzündliche, niedrig siedende Stoffe in viel besserer V/eise vermieden werden als bei den bisher bekannten Verfahren, indem die verdampften Gase sofort und kontinuierlich aus dem Schwelofen abgezogen und dem Erhitzungsraum bzw. Brennraum zugeführt werden, wo sie vollständig verbrannt werden.

Bevorzugt ist es, daß die in der ersten Verfahrensstufe aus den Abfallstoffen gebildeten Gase unmittelbar in einer zur Erhitzung bzw. zum Brennen von Ausgangsrohstoffen für Zementklinker vorgesehenen zweiten Verfahrensstufe in deren Hochtemperaturbereich verbrannt werden. Unter Hochtemperaturbereich wird ein Temperaturbereich von über 600⁰C, insbesondere über 85o°C, vorteilhaft über lloo°C und besonders bevorzugt über 12oo°C verstanden. Es werden dabei sehr gute Resultate hinsichtlich der Reinheit der Abgase erreicht.

Verflüc ht ig ung, Vorteilhafterweise wird di^ Zersetzung der Abfallstoffe

und/oder die Freisetzung der bei der unvollständigen Verbrennung entstandenen Gase dadurch gefördert, daß in der dafür vorgesehenen Abfall-Erhitzungseinrichtung ein Unterdruck, insbesondere ein Druck zwischen 0,2 und 0,8 ata aufrechterhalten wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens .ist dadurch

Ver flueTit igung, gekennzeichnet, dad die Temperatur in der für die/Zersetzung und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehenen Erhitzungse anrieht ung der ersten Verfahrens stufe dadurch eingestellt und/oder im wesentlichen konstant gehalten wird, daß bei einem Ansteigen der Temperatur die Gasentnahme gefördert wird, währenddessen bei einem Sinken der Temperatur die Gasentnahme gedrosselt wird.

Steigt die Temperatur im Schwelofen an, beispielsweise

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durch Abnahme des Wassergehaltes der Abfallstoffe, so können, gegebenenfalls automatisch, mehr Gase aus dem Schwelofen abgezogen v/erden und dadurch wird ein weiteres Ansteigen der Temperatur im Schwelofen vermieden. Bei einem Absinken der Temperatur im Schwelofen kann das Abziehen des Gases gedrosselt werden, wodurch das Absinken der Temperatur zum Stillstand kommt. Die auf diese Weise eingestellte bzw. vergleichmäßigte Temperatur in dem Abfallerhitzungsofen gewährleistet die beste Nutzung der den Abfallstoffen innewohnenden Energie. Durch diese bevorzugte Verfahrensweise kann weiters eine bei den derzeit bekannten Verfahren bei plötzlichen Änderungen in der Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit der Abfallstoffe relativ häufig eintretende Überhitzung des Abfall-Schwelofens, die zur Bildung von Schmelzen, Ansätzen, dem überdurchschnittlichen Entweichen von flüchtigen Bestandteilen, wie z.B. Alkali-, Schwefel-, Chlor- oder Fluorverbindungen, sowie zu Korrosionserscheinungen, insbesondere an der Feuerfestausmauerung des Abfall-Schwelofens, führt, mit Sicherheit vermieden werden.

Eine günstige Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß der für die unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehenen Erhitzungseinrichtung der ersten Verfahrensstufe zusätzlich Wärme zugeführt wird. Dies kann z.B. durch direkte Beheizung mit in konventionellen Brennern verfeuerten herkömmlichen Brennstoffen erfolgen. Bevorzugt ist es, in die die Verflüchtigung,.
/Zersetzung und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe umfassende erste Verfahrens stuf e zusätzlich Wärme durch Einbringen von heißem, innerhalb der zweiten Verfahrensstufe, insbesondere in einem Brennraum, erhitzten Ausgangsrohstoff, insbesondere Zementklinker oder Branntkalk, zuzuführen. Nach einer weiteren vorteilhaften Variante erfolgt die Wärmezufuhr

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durch Zufuhr von Heißgasen, insbesondere durch einem geson-

v or zug sw eise derten Prozeß entnommene heiße Abgase, die/eine Temperatur von 2oo bis looo°C, vorteilhafterweise von 3oo bis 800 C, insbesondere von 4oo bis 600⁰C, aufweisen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß in die die Zersetzung und/oder unvollständige Verbrennung umfassende erste Verfahrens stuf e die innerhalb der zweiten Verfahrensstufe beim Brennen der Ausgangsstoffe für hydraulische oder nichthydraulische Bindemittel, insbesondere für Zementklinker, anfallenden Ofenabgase und/oder bei der Kühlung der gebrannten Stoffe, insbesondere des Zementklinkers, durch direkten und/ oder indirekten Wärmeaustausch anfallende(n) Heißgase bzw. Heißluft, insbesondere mit den obengenannten Temperaturen zugeführt werden· Besonders günstig ist es, einen Teil der Ofenabgase auf diese Weise der ersten Verfahxensstufe direkt oder indirekt zuzuführen, wenn aus Gründen der Alkali-,Sulfatoder Chloridbelastung der zweiten Vexfahrensstufe im Bereich der Wärmetauscher ein Bypass angeordnet werden muß. Durch Veränderung der auf diese Weise zugeführten Wärme kann die im Schwelofen jeweils herrschende Temperatur in gewünschter Weise eingestellt und geregelt und gegebenenfalls auch konstant gehalten werden. Dies ist insbesondere in der ersten Zeit der Inbetriebnahme bzw. wenn der Ofen zeitweise gedrosselt oder forciert werden soll, oder wenn Abfallstoffe sehr unterschiedlicher Beschaffenheit oder mit nur geringem Heizwert zur Verwendung kommen sollen, zweckmäßig. Solche Heißgase mit Temperaturen, wie sie oben angegeben sind, fallen allgemein in vielen Industriezweigen als minderwertige Gase an, die derzeit nicht oder nur ungenügend genützt werden können. Als Beispiel sei im speziellen genannt die Kühlluft, welche bei der Kühlung des heißen Portlandzementklinkers nach den derzeit bekannten Verfahren anfällt und die nur teilweise, etwa zur Vorwärmung der dem Brenner zugeführten Luft genützt werden kann, währenddessen für den Rest oft eine Verwertungsmöglichkeit bzw. ein Anwendungsgebiet fehlt.

Als Erhitzungseinrichtungen ("Schwelöfen"), in welchen

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die Erhitzung und unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe durchgeführt wird, eignen sich u.a. Drehofen, wie sie beispielsweise in der Zement Industrie eingesetzt werden, Schachtofen, Viirbelschichtöfen, Etagenofen, Rostöfen, Sinterbänder u.dgl. Vorteilhaft ist hierbei eine Ausführungsvariante, bei der die Temperatur innerhalb der für die unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehenen Erhitzungseinrichtung dadurch eingestellt und/oder im wesentlichen konstant gehalten wird, daß die Abfallstoffe in die Erhitzungseinrichtung mit einer unterschiedlichen bzw. einstellbaren Geschwindigkeit eingebracht werden bzw. durch diese durchgeführt werden. Bei einem Ansteigen der Temperatur wird beispielsweise die Wanderungsgeschwindigkeit erhöht, bei einem Abfallen abgesenkt, Die Einstellung der Wanderungsgeschwindigkeit kann beispielsweise bei einem Drehofen durch Veränderung der Drehgeschwindigkeit, bei einem Schachtofen durch Veränderung des Abzugs der Verbrennungsrückstände, bei einem Rostofen oder Sinterband durch Veränderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Rostes bzw. Sinterbandes und bei einem Etagenofen durch Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Rührarme erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, die Temperatur in der Erhitzungsvorrichtung zu beeinflussen, besteht darin, die Aufgabemenge an Abfallstoffen zu verändern, z.B. bei Rostöfen oder Sinterbändern durch Variation der Schichthöhe am Rost bzw.Sinterband.

Selbstverständlich können auch zwei oder auch alle der oben erwähnten Maßnahmen zur Einstellung und gegebenenfalls Vergleichmäßigung der Temperatur im Schwelofen gleichzeitig und nebeneinander angewendet werden. Es kann weiters von Vorteil sein, die Zufuhr von 'Wärme nur zeitweise und bei Bedarf vorzusehen, etwa nur bei der Inbetriebnahme.

Gegebenenfalls kann zur Verbesserung der W ir tschaft lic h-

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β*

keit auch der /vas serge ha It der für die unvollständige Verbrennung bestimmten Abfallstoffe vor dem Einbringen in den Schwelofen durch mechanische Entwässerung, beispielsweise mit Hilfe von Vakuuindrehfiltern, Zentrifugen, Filterpressen u.dgl. und/oder auf chemischem Weg, z.B. durch Zusatz von Branntkalk und/oder Kalziumhvdroxid und/oder durch Trocknung, verringert werden, wobei gegebenenfalls vorhandene heiße Abgase oder andere UberschuSwa'rme eingesetzt werden kann.

Als beim erfindungsgemäßen Verfahren in die zweite Verfahrensstufe gegebenenfalls eingebrachte herkömmliche Brennstoffe seien beispielhaft Erdgas, Heizöl, Kohlenstaub oder deren Mischungen genannt.

er Es können bei Einsatz zusätzlich/herkömmlicher Brennstoffe

in die zweite Verfahrensstufe, die durch die unvollständige Verbrennung entstandenen Gase und der mindestens eine herkömmliche Brennstoff dem Erhitzungsraum, insbesondere Brennraum, über einen gemeinsamen Brenner zugeführt werden.

Günstig hinsichtlich der Effektivität der Verbrennung ist eine Verfahrensweise, bei der vorgesehen ist, daß die durch die unvollständige Verbrennung entstandenen Gase, gegebenenfalls mit zusätzlicher Luft, als Trägermedium für den herkömmlichen Brennstoff, insbesondere für Kohlenstaub und/oder zur Verbesserung der Zerstäubung eines herkömmlichen flüssigen Brennstoffes, beispielsweise Heizöls, und/oder als zweiter gasförmiger Brennstoffanteil bei einem gasförmigen Brennstoff, z.B, Erdgas insbesondere zur Regelung der Fläramenform eingesetzt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet die hohe

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Temperatur in den Brennofen der zweiten Verfahrensstufe, welche beim Zementbrennen etwa 145o°C, beim Kalkbrennen etwa ll5o°C beträgt, (wobei die Ofenraumtemperatur noch um einige loo°C höher liegt) daß die bei der unvollständigen Verbrennung in der ersten Stufe entstandenen Spaltprodukte mit Sicherheit restlos verbrennen, wodurch eine Urnweltschädigung ausgeschlossen werden kann. Die Gase können entweder direkt in den Ofen eingeblasen werden oder sie können besonders vorteilhaft, wie erwähnt, auch als Trägermedium für die herkömmlichen Brennstoffe, eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gase aus dem Abfall-Schwelofen auch schädliche flüchtige Bestandteile, wie beispielsweise Schwefel- und/oder Alkaliverbindungen, enthalten können, da die Gase üblicherweise nach ihrer Verbrennung als Ofenabgase in bekannter V/eise

ζ Β
zur Trocknung der Rohstoffe/ln'Mahltrocknungsanlagen verwendet werden, wo die flüchtigen Bestandteile am Rohstoff kondensieren bzw. mit diesem reagieren· und daher nicht mehr in die Atmosphäre abgegeben werden. Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang z.B. die zinkoxidreichen Gase, welche bei der Erhitzung von Gurnmiprodukten, insbesondere Alt- und Schrottreifen entstehen und eine wesentliche Umweltbelästigung darstellen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Zementklinkererzeugungsprozeß werden die mit den unvollständig verbrannten Gasen in den Brennofen eingeführten Zinkoxide auf dem Zementklinkerohmehl niedergeschlagen, wo sie sich zu Kalziumzinkat verbinden. Diese Verbindung ist nicht nur völlig ungefährlich, sondern steigext den festigkeitsbildenden Wert des Klinkers bedeutend.

Günstig im Hinblick auf eine angestrebte Einfachheit der Regelung des Erhitzungsprozesses in der zweiten Verfahrensstufe ist es, wenn ein Gemisch von bei der unvollständigen Verbrennung entstandenen Gasen zu herkömmlichem Brennstoff in

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Nm Exdgasäquivalenten im Veihältnis von 1 : 3o bis 1 : I₁ voxzugsweise von 1 : 2o bis 1 : 2,5_t insbesondexe von 1 : Io bis 1 : 4, zugefühxt wixd.

Eine sehx einfache und effektive Regelung dex Erhitzung in dex zweiten Vexfahxensstufe, bei völliger Freiheit in der Prozeßgestaltung bei der Erhitzung der Abfallstoffe mit brennbaren Anteilen erlaubt weiters eine Verfahrensvariante, bei welcher innerhalb der zweiten Verfahrensstufe, insbesondere des Erhitzungs-, insbesondere Brennraumes, mittels Messung der Temperatur und/odex des Erhitzungszustandes des erhitzten Ausgangsrohstoffes in der Sinterzone des Brennraumes, das Verhältnis von in der ersten Verfahrensstufe bei der Zersetzung und/oder unvollständigen Vexbxennung entstandenen Gasen zu herkömmlichem Brennstoff eingestellt und geregelt wixd. Dabei kann die Brennzonentemperatur bzw. der Erhitzungszustand im wesentlichen konstant gehalten werden.

Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, daß innerhalb der zweiten Verfahrensstufe insbesondere des Brennraumes, mittels Messung der Temperatur und/odex Bestimmung des Erhitzungszustandes der zu brennenden Rohstoffe, vorzugsweise mittels Bestimmung des Entsäuerungsgrades, am Ende der Kalzinierzone des Brennraumes (insbesondexe bei Warmetauseheröfen und Lepolöfen im Ofeneinlauf) das Verhältnis von in der ersten Verfahrensstufe bei der Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung entstandenen Gasen zu herkömmlichem Brennstoff eingestellt und gexegelt wixd·

Bei dem in dex Baustoffindustrie angewandten erfindungsgemäßen Verfahren ist als Gerät zur Bestimmung des Erhitzungszustandes des Exhitzungsgut.es ein Gexät zur Bestimmung des Entsäuerungsgrades bevorzugt. Die genannten als "Meßfühler¹¹

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dienenden Geräte können demnach in der Sinterzone eines Drehofens angeordnet sein, bevorzugt jedoch, insbesondere bei Geräten zur Bestimmung des Entsäuerungsgrades, sind sie am Ende der Kalzinierzone, des Brennraumes, insbesondere bei V/ärmetauscheröf en und Lepolöfen, im Ofeneinlauf angeordnet.

Von weiterer Bedeutung ist es, daß die bei der unvollständigen Verbrennung im Schwelofen der ersten Stufe gegebenenfalls anfallenden Erhitzungsrückstände bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der baustoff erzeugenden Industrie ohne besondere Schwierigkeiten weiterverwertet werden können. Die Erhitzungsrückstände bestehen nämlich in der Regel im wesentlichen aus Verbindungen von Kalk, Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxid. Nach einer Ausführungsform des Verfahrens können sie daher, gegebenenfalls nach Homogenisierung, als Rohstoff beispielsweise für Zementklinker, hydraulischer Kalk, hochhydraulischen Kalk oder Romankalk eingesetzt werden. Es werden also die bei der unvollständigen Verbrennung der Abfallstoffe anfallenden Erhitzungsrückstände oder ein Teil davon vorteilhaft der Rohmasse zugegeben, die in der zweiten Brenneinrichtung gebrannt wird. Diese Variante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Erhitzungsrückstände noch geringe Mengen unverbrannter Bestandteile enthalten, die zwar aus wärmetechnischen Gründen nicht mehr interessant sind, die jedoch bei anderweitiger Nutzung der Rückstände zu Schwierigkeiten führen.

Die gegebenenfalls mit den im Schwelofen der ersten Stufe entstandenen Gasen aus dem Schwelofen herausgetragenen Asche- und Staubteilchen können unmittelbar und direkt bei der Abstimmung der Rohmasse, zu deren Erhitzung diese Gase verwendet werden, berücksichtigt werden. Gegebenenfalls können sie aber

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auch nach dem Schwelofen, jedoch vor der.Weiterverwertung nach einem der üblichen Verfahren aus dem Gas entfernt und gegebenenfalls der Rohmasse vor deren Eintritt in den Brennofen zugegeben werden.

Nach einer weiteren Variante können die bei der unvollständigen Verbrennung der Abfällstoffe anfallenden Verbrennungsrückstände besonders vorteilhaft als latenthydraulische oder puzzolanartige Zumahl- oder Zusatzstoffe bei der Herstellung von (zumahlstoff hält igen) hydraulischen Bindemitteln, insbesondere von Zement mit Zumahlstoff en, Mischbindern, Putz- und Mauexbandern, Mauermörteln, zumahlstoffhältigen Weißkalken oder hydraulischen Kalken, Fertigputzen, gipshältigen Putzen oder Bindern usw. und/oder als Zusatz bei der Verarbeitung dieser Bindemittel eingesetzt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei anhand der schematischen Skizze in der Zeichnung erläutert.

Die Vorrichtung ist im wesentliehen gebildet durch eine gegebenenfalls mit einer Wärmezuführungseanriehtung 3 versehene, erste Erhitzungseinrichtung 1 zur Verflüchtigung, Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung von Abfallstoffen mit brennbaren Bestandteilen, eine zweite Erhitzungseinrichtung 2, insbesondere einen Brennofen, weiters eine erste Leitung 4 zur Abführung der in der ersten Erhitzungseinrichtung 1 entstehenden Gase, die mit einem innerhalb der zweiten Erhitzungseinrichtung 2 angeordneten Brenner 5 verbunden ist, gegebenenfalls einer zweiten Leitung 6 zur Zuführung der konventionellen Brennstoffe in die zweite Erhitzungseinrichtung 2, sowie gegebenenfalls eine, vorzugsweise diskontinuierlich arbeitende, in bzw. an der ersten Erhitzungseinxichtung 1 angeordnete

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Austragseinrichtung 8 zum Entfernen der beim Erhitzen der Abfallstoffe anfallenden Erhitzungsrückstände.

Es bestehen nun innerhalb dieses Grundsystems verschiedene Möglichkeiten zur noch besseren Nutzung von Wärme und eingesetzten Abfallstoffen.

So wird beispielsweise das gebrannte heiße Gut, z.B. Zementklinker, am Auslauf 13 des Brennofens 2 entnommen und gelangt über die Abführung 14, beispielsweise ein Schacht, entweder in die Kühleinrichtung 15, z.B. einen Klinker kühler, die dort vom heißen Gut erhitzte Kühlluft kann aus der Kühleinrichtung 15 über eine Leitung 16 zur direkten oder indirekten Beheizung der Abfallstoffe der ersten Erhitzungseinrichtung 1 zugeführt werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das heiße Gut aus der Abführung 14 noch vor Erreichung der Kühleinrichtung durch die Zuführung 14a in die erste Erhitzungse inr ichtung abzuzweigen, wo es den ihm innewohnenden Wärme inhalt an die zu verschwelenden Abfallstoffe abgeben kann.

Die Abfallstoffe A selbst können der Erhitzungseinrichtung 1 entweder direkt über den Einlauf la zugegeben oder aber über eine Leitung 9 zuerst über den Wärmetauscher 17 geführt werden, VJO sie (vor) erhitzt werden. Als Heizmedium für den Wärmetauscher 17 können die über Leitungen 18, 18a der zweiten Erhitzungseinrichtung 2, insbesondere einen Brennofen, entnommenen heißen Abgase dienen, die schließlich dann auch, gegebenenfalls aber auch direkt, zur Beheizung der Abfallstoffe in die erste Erhitzungse inr ichtung 1 eingeführt werden können.

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27A8510

Die Verbrennungsrückständen weiden dex eisten Erhitzungseinxichtung 1 entwedex über die Austiagseinrichtung 8 entnommen odei abex sie weiden über die Leitung 2o dem über die Leitung 19 aus dex Kühleinxichtung 15 abgefühlten, im Kühler 15 gekühlten Gut aus dem Biennpiozeß, z.B. gekühlten Klinker, zugefühit bzw. im gewünschten Veihältnis zugemischt. Die Veibiennungsiückstände V können abex wie schon weitei oben angefühlt übei eine nicht gezeigte Leitung dex in die Erhitzungseinrichtung 2 zugeführten und doxt beispielsweise zu bxennenden Rohmasse zugegeben weiden. Eine solche Zugabe von Rückständen zum Rohmehl ist besonders günstig, wenn im Pyrolyseofen nux die leichtflüchtigen Anteile fieigesetzt werden, und in den Rückständen noch schwerfluchtige koksähnliche Rückstände enthalten sind. Zur gegebenenfalls gewünschten Erhitzung der Abfallstoffe mit konventionellen Brennstoffen ist eine Zuleitung 3a mit in dex Exhitzungseinrichtung angeordnetem Brenner 3 vorgesehen.

Vorteilhaft ist die erste Erhitzungseinxichtung 1 zur Verflüchtigung, Zersetzung und/odex unvollständigen Veibrennung von Abfallstoffen als Schachtofen, Dxehxohxofen, Wixbelschichtofen, Etagenofen, Röstofen odex als Sintexband ausgebildet.

Zur Steuerung und Regelung des Gesamt-Heizwertes von konventionellem Brennstoff und dex aus dex eisten Exhitzungseiniichtung 1 stammenden Abgase ist innexhalb dex zweiten Erhitzungseinrichtung 2 vorgesehen, daß in der zweiten Leitung zur Zufühxung dex konventionellen Brennstoffe in die zweite Eihitzungseini ic htung 2 eine durch ein Tempexatuxmeßgeiät lo, loa und/odei ein Geiät lo, loa zur Erfassung des Erhitzungszustandes des Erhitzungsgutes, gegebenenfalls über eine Leitung 12, beeinflußbare Duichflußiegeleiniichtung 11 angeordnet ist.

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27A8510

Bevorzugt ist das Tempexatürmeßgerät lo, loa und/oder das Gerät lo, loa zur Erfassung des Exhitzungszustandes des Erhitzungsgutes, insbesondere ein Gerät zur Bestimmung des Entsäuerungsgxades des Erhitzungsgutes, am Ende der Ka Iz inier ζ one, insbesondere bei Wärmetauschexöfen und Lepolöfen im Qfeneinlauf angeordnet.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Leitung 4 zur Abführung der in der ersten Erhitzungseinrichtung 1 entstehenden Gase mit der zweiten Leitung 6 zur Zuführung der herkömmlichen Brennstoffe vor deren Mündung in den Brenner oder im Brenner 7 selbst, insbesondere an der Brennerdüse, zusammengeführt sind. Die entsprechende Leitung ist in der Fig. mit 4a bezeichnet. Es kann, wie schon oben erwähnt, dadurch erreicht werden, daß diese Gase entweder als Trägermedium für festen herkömmlichen Brennstoff, wie z.B. Kohlenstaub dienen, oder aber zur Verbesserung der Zerstäubung eines herkömmlichen flüssigen Brennstoffes, beispielsweise Heizöls, und/oder als zweiter gasförmiger Brennstoffanteil bei einem gasförmigen Brennstoff, z.B. Erdgas, insbesondere zur Regelung der Flammenform.

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fKii.v^i; ■

Anwendungsbeispiel 1:

In einem elektrisch beheizten Ofen wurde ein zylindrisches Pyrolysegefäß eingesetzt, das mit einem gasdicht aufgesetzten Deckel versehen war. Der Deckel hatte am Kopf einen wärme isolierten Über leitstutzen, der zu einem halbtechnischen Zementbrennofen geführt wurde und dort in einen Gasbrenner mündete. Parallel zu diesem Brenner war im Brennofen ein zweiter Brenner angeordnet, mit dem ein übliches Erdgas-Sauerstoff-Gemisch verfeuert werden konnte. Der Zementdrehofen, der in Form einer Wanne ausgebildet war, besaß keine Neigung. Dadurch war es möglich, das in dem Ofen befindliche Brenngut bis zur abgeschlossenen Sinterung zu belassen. Dem Drehofen nachgeschaltet war ein Rohmehlgranalienbett in der Form eines Lepolrostes, durch welches die den Ofen verlassenden heißen Ofenabgase geleitet wurden. Der Rost, auf welchem sich die Rohmehlgranalien befanden, wurde langsam bewegt, so daß die Ofenabgase nach dem Durchtritt durch den Rost sich während des gesamten Versuches wesentlich abkühlten. Die Rohmehlgranalien wurden anschließend in üblicher Weise zu Zementklinker gebrannt, worauf später zurückgekommen wird. Als Abfallstoff wurden dem Pyrolysegefäß 8 kg Autoreifengranulat mit einer Korngröße von 3 mm aufgegeben. Die Temperatur im Pyrolysegefäß wurde auf 7oo°C eingestellt. Die bei dieser Temperatur entweichenden Pyrolysegase wurden nun in der oben beschriebenen Weise dem ersten Brenner des Zementdrehofens zugeführt. Der Ofen war vorher bereits mit dem, mit herkömmlichem Erdgas befeuerten Brenner auf Temperatur gebracht und unmittelbar vor dem Versuch mit etwa 7 kg aus vorka Iz inier tem Mergel gepreßten Rohmehltabletten (ca. Io mm Höhe, ca. Io mm Durchmesser, chemische Zusammensetzung 65,0 % CaO, 20,8 % SiO₂, 1,1% und 2,6 % Fe₂O₃) beschickt worden. Während des Versuches

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wurde das Mischungsverhältnis Pyrolysegas - herkömmliches Erdgas in dem dem Ofen zugeführten Brennstoff so eingestellt, daß die Temperatur im Ofen praktisch konstant blieb. Nach Verlassen des Ofens wurden die Abgase, die sich nun aus dem verbrannten Pyrolysegas, sowie dem verbrannten herkömmlichen Erdgas zusammensetzen, in der beschriebenen Weise durch das Rohmehlgranalienbett geleitet. Die Zusammensetzung der Rohmehlgranalien entsprach derjenigen des Ofenaufgabegutes, jedoch waren diese Rohmehlgranalien nicht kalziniert und wiesen demgemäß einen Glühverlust von 36,2 %, sowie eine Feuchtigkeit von lo,4 % auf.

Die Pyrolysegase wurden auf diese Weise über einen Zeitraum von 6o min im Brennofen verbrannt. Nach dieser Zeit wies der im Ofen entstandene Klinker einen Freikalkgehalt von 2,7 % auf. Mit diesem Klinker wurde in der Laboratoriumsmühle mit Zusatz von 5 % Rohgipsstein (34,5 % SO-) Zement auf eine Mahlfeinheit entsprechend 31oo cm /g nach Blaine gemahlen.

Parallel dazu wurde Klinker der gleichen Zusammensetzung hergestellt, bei dem jedoch kein Pyrolysegas, sondern nur herkömmliches Erdgas zur Befeuerung des Ofens eingesetzt worden war. Dieser Klinker, der einen Freikalkgehalt von 3,0 % aufwies, wurde ebenfalls in der Laboxatoriumsmühle auf 31oo cm /g nach Blaine vermählen.

Bei der Prüfung entsprechend der österreichischen Zementnorm ON B 33Io'ergaben sich folgende Resultate:

*) OE-NORM

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	π	2748510
	"Pyrolyseklinker"	"Exdgasklinker"
Mahlfeinheit
nach Blaine	3loo cm /g	31oo cm /g
Erstarrungsbeginn	2^h 35 min	2^h 2o min
Erstarrungsende	3^h 5o min	4^h 00 min
Druckfestigkeit
nach 3 Tagen	212 kp/cnr	2o3 kp/cnr
η 28 "	396 kp/cm	374 kp/cm²

Dex exfindungsgemäß exhaltene "Pyxolyseklinkex" wies damit etwas höhexe Festigkeiten auf.

Wie bexeits exwähnt, wurden die Gxanalien, duxch welche die Abgase nach Vexlassen des Ofens geleitet woxden waxen, in üblicher Weise zu Klinker fertiggebrannt und es wurde diesex Klinkex, wiedexum mit 5 % Rohgipsstein (34,5 % SO₃) in dex Laboxatoxiumsmühle vermählen. Zwischen dem aus "Pyrolyseabgasgranalien" und dem aus "herkömmlichen Abgas behandelten Granalien" exzeugten Klinkex exgaben sich bei Prüfung nach ON B 331ο folgende Unterschiede:

Klinkex aus

"Pyrolyseabgas- "mit hexkömmlichen gianaiien" Abgas behandelten

Gxanalien"

nach Blaine	317 0 cm²/g	Q	318o cm²/g
Erstarrungsbeginn	3^h 25 min	2o4 kp/cmr	3^h 05 min
Erstarrungsende	4^h 15 min	425 kp/cm²	3^h 55 min
Dxuckfestigkeit
nach 3 Tagen	2ol kp/cm
•1 28 ^M	366 kp/cm²

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Währenddessen die Erstarrungszeiten und Anfangsfestigkeiten praktisch gleich sind, weist der Klinker aus den "Pyrolyseabgasgranalien" deutlich höhere 28-Tagesfestigkeiten auf.

Es wird vermutet, daß dies auf den Zinkgehalt zurückzuführen ist, den diese Granalien aus den Pyrolyseabgasen aufgenommen haben. Die Pyrolyseabgasgranalien wiesen einen Gehalt an Zink entsprechend 0,3 % ZnO auf, in den mit herkömmlichem Abgas behandelten Granalien war analytisch kein Zink nachzuweisen.

In gleicher Weise wurde Klinker unter Verwendung von Pyrolysegasen erzeugt, die aus folgenden Abfallstoffen gewonnen wurden:

a) Altreifengranulat 8 mm

b) Altreifengranulat 1 mm

c) Schnitzel aus Polyäthylen, Polyamid, Polypropylen, Polyvinylazetat und Latex

d) Schnitzel aus Polyvinylchlorid

e) Fettgetränkte Abfallbleicherde

f) Textilienxeste (Strümpfe, Kunststoffschnüre usw.)

g) Schlachthofabfälle
h) Sulfitablauge

i) phenolhältiger Gießereisand

k) verunreinigtes Altöl

1) ölkontarninierte Erde

m) Kunststoff lack

n) Faulschlamm

In all diesen Fällen ergaben sich ähnlich günstige Ergebnisse wie in dem bei Verwendung des Altreifengranulats

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beschriebenen Beispiel·

Im einzelnen ergaben sich folgende Ergebnisse bei der
Normenprüfung nach ON B 331o. Alle Prüfgemische enthielten
% Rohgips mit einem Gehalt von 345JIi SO₃, die Mahlfeinheit nach BIaine betrug 3o5o - 3l5o cm/g.

Abfallstoffe Erstarxungs- Erstarxungs- Druckfestigkeit

beginn ende in kp/cm²
h min h min nach 3 Tg. nach 28 Tg.

a) 2 4o 3 5o 2o5 4o5

b) 2 45 4 00 214 396

c) 2 35 3 45 199 388

d) 1 35 2 2o 243 427

e) 3 oo 4 Io 188 4o2

f) 2 3o 3 4o 2oo 389

g) 3 o5 4 Io 191 ' 39o h) 2 55 4 oo 216 421 i) 2 55 3 45 177 383 k) 3 Io 4 o5 199 394 1) 3 oo 3 5o 2o6 411 m) 3 45 4 4o 162 432 n) 2 5o 3 4o 185 4ol

Die Festigkeitsentwicklung des aus den mit

Pyrolysegasen behandelten Granalien erbrannten Klinkers wurde günstig beeinflußt, sofern die Abfallstoffe Chlorid-, Zinkcd er Bleiverbindungen enthielten und diese auf dem Weg über die Pyrolysegase vom Klinker bzw. den Rohmehlgranalien aufgenommen wurden.

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27Λ851

Die Untersuchung der bei der Pyrolyse der Altreifenschnitzel anfallenden Pyrolyserückstände ergab, daß 47 % des Altreifengranulats in Pyrolysegase übergeführt wurden. In einem gesonderten Versuch wurden diese Pyrolysegase kondensiert und an ihnen der untere Heizwert (roh) mit Io21o kcal/kg bestimmt.

insgesamt kcal/kg

Es wurden dem Brennofen damii/iund 3839o / zugeführt,

3 was einer Ersparnis von Erdgas in der Menge von ca. 4,5 Nm Erdgas entspricht.

Da die Pyrolyse unter Luftabschluß durchgeführt worden war, enthielt der Pyrolyserückstand 7o % Kohlenstoff und 3o % metallisches Eisen. Das Eisen konnte von Hand ausgelesen werden, der koksähnliche Rückstand als Brennstoff bei einem Schachtofenrohmehl verwendet werden.

Die Untersuchung des Ofenabgases nach dem Durchtritt durch das Rohmehl ergab, daß das Abgas in allen Fällen aus Kohlendioxid (H^O) und Stickstoff sowie Spuren von Sauerstoff bestand, gleichgültig, ob Pyrolysegase mitverbrannt wurden oder nicht.

In keinem Fall konnten in dem Versuch gemäß Beispiel 1 und den Versuchen a) - n) Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffverbindungen oder Verbindungen von Chlorid, Schwefel, Zink, Pb oder anderen Schwermetallen nachgewiesen werden.

Anwendungsbeispiel 2:

In dem in Beispiel 1 beschriebenen Pyrolysegefäß wurde fettgetränkte Bleicherde (Heizwert 568o kcal/kg) erhitzt,

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jedoch nicht wie doxt bei Luftabschluß, sondern bei Luftarmut. Dabei wurde dem Pyrolysegefäß immer soviel Luft zugeführt, daß in den entsprechenden "Pyrolysegasen" etwas Sauerstoff nachweisbar war. Es zeigte sich, daß ungeachtet dieses Sauerstoffüberschusses die "Pyrolysegase¹¹ noch wesentliche Mengen Kohlenwasserstoffverbindungen, sowie Kohlenmonoxid enthielten. Es wurde nun versucht, diese oxidierbaren Bestandteile der Pyrolysegase in einer Nachbrennkammer zu verbrennen. Dabei zeigt sich, daß diese Nachbrennkammer bei einer Verweilzeit der Gase von ca. 15 Minuten eine Temperatur von wenigstens 9oo C und eine Luftüberschußzahl von wenigstens 1,8 aufweisen mußte, um eine vollständige Oxidation der "Pyrolysegase" zu gewährleisten.

Der unter diesen Bedingungen entstandene Pyrolyserückstand wies folgende Zusammensetzung auf:

Glühverlust (looo°C) 0 %

SiO₂ 69,6 %

Al₂O₃ 18,3 %

Fe₂O₃ 4,2 %

CaO 2,6 %

MgO 2,o ?6

SO₃ o,l % .

Rest 3,2 %

Dieser Rückstand, knapp 5o % der trockenen Ausgangssubstanz, wurde nun auf eine Mahlfeinheit entsprechend einem Rückstand am Sieb 0,06 DlN 4188 (lichte Maschenweite 6o ₇um) vermählen und einem Portlandzement PZ 375 (Mahlfeinheit 368o cm /g nach Blaine) zugemischt· Bei Prüfung nach der österreichischen Zementnorm ON B 331o ergaben sich folgende Resultate, ver -glichen mit dem derzeit üblichen Zumahlstoff Hochofenschlacke

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«SW

gleicher Feinheit:

Zementzusammensetzung

"Pyrolyserückstände" Hochofenschlacke

Erstarrungsbeginn Erstarrungsende Druckfestigkeit (kp/cm²)

nach 3 Tagen nach 28 Tagen nach 9ο Tagen 572 595 577 554

Die Zumischung des "Pyrolyserückstandes" zum PZ 375 hat demnach sich nicht schädigend ausgewirkt, sondern die Festigkeiten zu den spaten Terminen sogar noch verbessert, insbesondere im Vergleich zu dem derzeit üblichen Zumahlstoff.

Bei den Versuchen gemäß Beispiel 2 wurden hinsichtlich Einsparung von Brennstoffen und Reinheit der Abgase im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt wie im Beispiel 1 und bei den dortigen Versuchen a) - n).

loo %	85	%	85	%	7o %	7o%
0 %	15	%	-		3o %	-
0 %	-		15	%	-	3o %
3.1o^h	3.25^h	3.15	h	4.oo^h	4.l5^h
4.25^h	4.3o^h	4.4o	h	5.1o^h	5.25^h
273	221	229		175	168
464	442	445		4ol	4o3

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Claims

27Α85Ί0

Pat ent a-n sprüe he :

/Verfahren iiur Verwertung von Abfallstoffen mit brennbaren Bestandteilen, die gegebenenfalls Schwankungen in der Zusammensetzung und Beschaffenheit, insbesondere im ,'Jassergehalt, im Gehalt an Bestandteilen, welche bei der Erhitzung endothermen Reaktionen unterliegen und/oder Schwankunger, im Heizwert aufweisen, beispielsweise Kunststoff abfalle, insbesondere Polyäthylen,Polyvinylazetat,Polyamid,Polyvinylchlorid u.dgl., im besonderen Schnüre, Strümpfe, Trikotagenrest u.a. schwer zu zerkleinernde Kunststoffabfalle, natürliche oder künstliche Gummiprodukte, insbesondere Auto- und Schrottreifen, Kautschuk, Müll, insbesondere Hausmüll und/oder Sperrgut, Schlachthofabfälle, Fette, Tierkadaver, Abfallsäuren, oxydierbare Giftstoffe, z.B. solche mit Cyanverbindungen,Textilien, Papier, Holz, Stroh, Sulfitablaugen, phenolhält ige Abfallprodukte, ölhaltige Abfallprodukte aus den Abv/asserrein igungsan la gen der Raffinerien oder petrochemischen Betrieben, sowie Bodensätze aus Öltanks, Ölabscheidern, ölhaltige Schleifschlämme, Schwiraraschlamm aus Kläranlagen, Ölemulsionen, Abfälle aus Benzinabscheidern, Altöle, Abfall-Lösemittel, Lackrückstände, mit Öl, Lacken oder ähnlichen organischen Produkten durchtränkte poröse Gesteine, .insbesondere Perlit c ontamin xert e nrae

/oder Branntkalk, beispielsweise aus Tanker Unfällen, Raffinerieschlamm, Druckerschwärze, Faulschlamm, Frischschlamm, Vorklärschlamm und/oder Überschußschlamm, bei welchem Verfahren die Abfallstoffe bei Luftabschluß oder bei Luftarmut eaner/2 setzung unter Freisetzung ihrer flüchtigen Bestandteile oder unvollständigen Verbrennung unterzogen werden, und die dabei entstehenden Gase, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Speichers bzw. Puffers, gegebenenfalls gemeinsam mit herkömmlichen Brennstoffen, verbrannt werden, dadurch ge-

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ORIGINAL INSPECTED

Z 274Ö510

V c-x flüchtig ar. «j, kennzeichnet , daß die/Zersetzung und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe in einer ersten Verfahrensstufe erfolgt, welche direkt mit einer zweiten Verfahrens stufe kom-

Verflüchtigung, biniert ist, innerhalb welcher die bei der/Zersetzung und/oder anvollständigen Verbrennung der Abfallstoffe entstandenen Pyrolyse-Gase, gegebenenfalls gemeinsam mit herkömmlichen Bzennstoffen, in einem Erhitzungsraum, insbesondere einem Brennraum, zur Erhitzung, insbesondere zum Brennen, von Ausgangsrohstoffen für Baustoffe, vorzugsweise für hydraulische oder nichthydraulische Bindemittel, verbrannt werden, wobei gegebenenfalls weiters zur Regelung, Einstellung und gegebenenfalls erforderlichen bzw. gewünschten Konstanthaltung des

Verflüchtigung, .

Gesamt-Heizwertes der zugeführten, durch die/Zersetzung und/ oder unvollständige Verbrennung entstandenen, Gase und der konventionellen Brennstoffe die Menge der zugeführten herkömmlichen Brennstoffe, vorzugsweise mittels Messung der Temperatur und/oder des Erhitzungszustandes, insbesondere des Entsäuexungsgrades, des der Erhitzung unterworfenen Baustoffes, insbesondere Bindemittel, innerhalb des Erhitzungsraumes, insbesondere Brennraumes, der zweiten Verfahrensstufe gesteuert bzw. geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Verfahrensstufe aus den Abfallstoffen gebildeten Gase unmittelbar einer zur Erhitzung bzw. zum Brennen von Ausgangsrohstoffen für Zementklinker vorgesehenen zweiten Verfahrensstufe zugeführt und in deren Hochtemperaturbereich, insbesondere bei Temperaturen von über 600⁰C, vorteilhaft über 85o°C, bevorzugt über lloo°C und besonders bevorzugt über 12oo°C verbrannt werden,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung der Abfallstoffe und/oder die Freisetzung dex bei αer/ZerSetzung und/oder unvollständigen Verbrennung entstehenden Gase dadurch gefördert werden, daß in

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der ersten Verfahrensstufe ein Unterdruck, insbesondere ein Druck zwischen 0,2 und 0,8 ata aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

Verflüchtigung, gekennzeichnet, daß die Temperatur in der für die/Zersetzung und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehenen ersten Verfahrensstufe eingestellt und/oder im wesentlichen konstant gehalten wird, indem bei einem Ansteigen der Temperatur die Gasentnahme gefördert wird, währenddessen bei einem Sinken der Temperatur die Gasentnahme gedrosselt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schwankungen in der Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit der Abfallstoffe die Temperatur innerhalb der für dxe/Zersexzun'g und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehenen ersten Verfahrensstufe eingestellt und im wesentlichen konstant gehalten wird, indem die Abfallstoffe in diese erste Verfahrensstufe mit einer
unterschiedlichen bzw. verstellbaren Geschwindigkeit eingebracht werden bzw. durch diese durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

.VerfJ.iLcht ig un g,

gekennzeichnet, daß in die die/Zersetziing und/oder unvollständige Verbrennung der Abfallstoffe umfassende erste Verfahrensstufe zusätzlich Wärme durch Einbringen von heißem, innerhalb der zweiten Verfahrens stuf e, insbesondere in einem Brennraum, erhitzten Ausgangsxohstoff, insbesondere Zementklinker oder Branntkalk, zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

Verf Luc ht igun g,

gekennzeichnet, daß in die die/Zersexzung und/oder unvollständige Verbrennung umfassende erste Verfahrensstufe die

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innerhalb der zweiten Vexfahrensstuf e beim Brennen der Ausgangsstoffe für hydraulische oder nichthydraulische Bindemittel, insbesondere für Zementklinker, anfallenden Ofenabgase und/oder bei der Kühlung der gebrannten Stoffe, insbesondere des Zementklinkers, durch direkten und/oder indirekten Wärmeaustausch anfallende(n) Heißgase bzw. Heißluft, insbesondere mit Temperaturen von 2oo - looo C, ,vorteilhaft 3oo - 800⁰C, bevorzugt 4oo - 600⁰C,zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der zweiten Verfahrensstufe, insbesondere des Brennraumes, mittels Messung der Temperatur und/oder des Erhitzungszustandes des erhitzten Ausgangsrohstoffes in der Sinterzone des Brennraum.es, das Verhältnis von

• j , ., , , λ. r ^ - Verflüchtigung, .

in der ersten Verfahrensstufe bei der/z.ersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung entstandenen Gasen zu herkömmlichem Brennstoff eingestellt und geregelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der zweiten Verfahrensstufe insbesondere des Brennraumes, mittels Messung der Temperatur und/ oder Bestimmung des Erhitzungszustandes der zu brennenden Rohstoffe, vorzugsweise mittels Bestimmung des Entsäuerungsgrades, am Ende der Kalziniexzone des Brennraumes (insbesondere bei tVärrnetauscheröfen und Lepolöfen im Ofeneinlauf) das Verhältnis von in der ersten Verfahrensstufe bei der Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung entstandenen Gasen zu herkömmlichem Brennstoff eingestellt und geregelt wird.

lo. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

Verflüchtigung,

gekennzeichnet, daß die bei der/Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung der Abfallstoffe in der ersten Verfahrens-

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stufe anfallenden Pyrolyse-Rückstände mindestens teilweise den Aucgangsxohstoff en für die Baustoffe, insbesondere Bindemittel, zugegeben werden, die in der zweiten Verfahrensstufe erhitzt, insbesondere gebrannt, werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch

Verflüchtigung,

gekennzeichnet, daß die bei der/Zersetzung und/oder unvollständigen Verbrennung der Abfallstoffe in der ersten Verfahxensstufe anfallenden Pyrolyserückstände als Zumahl- oder Zusatzstoffe bei der Herstellung von hydraulischen Bindemitteln, insbesondere von Zement mit Zumahlstoffen, Mischbindexn, Putz- und Mauerbindern, Mauermöxteln, zumahlstoffhält igen Weißkalken oder hydraulischen Kalken, Fertigputzen, gipshaltigen Putzen odex Bindern usw. und/oder als Zusatz bei dex Vexaxbeitung diesex Bindemittel zugesetzt werden.

12. Voiiichtung zur Duichfühxung des Vexfahxens nach einem dex Anspxüche 1 bis 11, gekennzeichnet duxch eine gegebenenfalls mit einex Wäimezufühxungseinxichtung (3) versehene, erste Exhitzungseinrichtung (1) ζux/Zersetzung und/odex unvollständigen Vexbxennung von Abfallstoffen mit bxennbaxen Bestandteilen, eine zweite Exhitzungseinrichtung (2), insbesondere einen Brennofen, weiters eine erste Leitung (4) zur Abfühxung der in dex eisten Exhitzungseinxichtüng (1) entstehenden Gase, die mit einem innexhalb dex zweiten Erhitzungseinxichtung (2) angeoxdneten Brennex (5) veibunden ist, gegebenenfalls einer zweiten Leitung (6) zux Zufühiung der konventionellen Brennstoffe in die zweite Erhitzungseinrichtung (2), sowie gegebenenfalls eine, vorzugsweise diskontinuierlich arbeitende, in bzw. an dex eisten Exhitzungseinxichtüng (1) angeoxdnete Austxagseinxichtung (8) zum Entfernen dex beim Erhitzen dex Abfallstoffe anfallenden Pyiolyse-Rückstände.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

. . Verflüchtigung, .

daß die erste Erhitzungseinrichtung (1) zur/Zersetzung und/ oder unvollständigen Verbrennung von Abfallstoffen als Schachtofen, Drehrohrofen, V/irbelschichtof en, Etagenofen, Röstofen oder als Sinterband ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Leitung (6) zur Zuführung der konventionellen Brennstoffe in die zweite Erhitzungseinrichtung (2) eine durch ein Temperaturmeßgerät (lo, loa) und/oder ein Gerät (lo, loa) zur Erfassung des Erhitzungszustandes der der Erhitzung unterworfenen Ausgangsrohstoffe, gegebenenfalls über eine Leitung (12), beeinflußbare Durchflußregeleinrichtung (11) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatürmeßgerät (lo, loa) und/oder das Gerät (lo, loa) zur Erfassung des Erhitzungszustandes der der Erhitzung unterworfenen Ausgangsrohstoffe, insbesondere ein Gerät zur Bestimmung des Entsäuerungsgrades dieser Stoffe, am Ende der Kalziniexzone, insbesondere bei ■ /ärmetauscheröfen und Lepolöfen im Ofeneinlauf, angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (4) zur Abführung der in der ersten Erhitzungseinrichtung (1) entstehenden Gase mit der zweiten Leitung (6) zur Zuführung der herkömmlichen Brennstoffe vor deren Mündung in den Brenner (7) oder im Brenner (7) selbst, insbesondere an der Brennerdüse, zusammengeführt sind.

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