DE2855510B1

DE2855510B1 - Process and plant for the thermal utilization of waste

Info

Publication number: DE2855510B1
Application number: DE19782855510
Authority: DE
Inventors: Peter Voelskow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-04-17

Description

Als Entgasungsanlage kann ein ebenfalls bekannter Drehtrommelreaktor, vorzugsweise mit innenliegenden Rauchrohren verwendet werden. A well-known degassing system can also be used Rotary drum reactor, should preferably be used with internal smoke tubes.

Als Entgasungsanlage kann auch ein indirekt beheizter Etagenofen verwendet werden, bei dem beispielsweise jede Etage aus zahlreichen nebeneinander angeordneten, halbkreisförmigen Rinnen besteht, in denen Paddelschnecken angeordnet sind. Vorzugsweise werden nur die unterste bzw. die untersten Etagen aus besonders hitzebeständigem Material ausgeführt und für Temperaturen von über 500"C ausgelegt. An indirectly heated deck oven can also be used as a degassing system can be used in which, for example, each floor consists of numerous side by side arranged, semicircular troughs in which paddle snails are arranged are. Preferably only the lowest or lowest floors are made of special Made of heat-resistant material and designed for temperatures of over 500 "C.

Die erzielten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen auf der Hand. Der kohlenstoffhaltige Rest im Pyrolysekoks wird vollständig thermisch genutzt. Die Abzweigung von Schwelgas aus der Entgasungsanlage zur Beheizung derselben entfällt Wirbelschichtöfen zur Verbrennung minderwertiger fester Brennstoffe haben sich an verschiedenen Stellen bewährt, beispielsweise zur thermischen Verwertung von sogenannten »Waschbergen« der Kohlegewinnung, in denen manchmal nur noch 20% Kohlenstoff neben Erde, Gestein und Schlacken enthalten sind. Ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil ist natürlich auch die Verwertung des Verbrennungsgases aus der Verbrennungsanlage nach einer teilweisen Abkühlung durch die indirekte Beheizung der Entgasungsanlage durch die Nutzung der dann noch enthaltenen Wärmeenergie in der Trocknungsanlage. The advantages achieved by the method according to the invention are evident of the hand. The carbon-containing residue in the pyrolysis coke becomes completely thermal utilized. The branching of carbonization gas from the degassing system for heating the same not applicable to have fluidized bed furnaces for burning inferior solid fuels Has proven itself in various places, for example for thermal recycling of so-called "wash mountains" of coal production, in which sometimes only 20% It contains carbon in addition to earth, rock and slag. Another economic one Of course, the use of the combustion gas from the incineration plant is also an advantage after a partial cooling through the indirect heating of the degassing system through the use of the thermal energy still contained in the drying system.

Auf einen weiteren wirtschaftlichen Vorteil muß jedoch auch noch hingewiesen werden: Bei bekannten Entgasungsanlagen wird oft eine relativ hohe Temperatur angewendet, um den kohlenstoffhaltigen Rest, diesen sogenannten Pyrolysekoks, so weitgehend wie möglich zu entgasen. Die Ausbeute an Schwelgas bei Temperaturen über 500"C ist zwar sehr gering, man strebte jedoch diese restlose Ausbeute durch entsprechend hohe Temperaturen an. Diese hohen Temperaturen bei dem Betrieb einer indirekt beheizten Entgasungsanlage erfordern den Einsatz sehr teuren hitzebeständigen Spezialmaterials. Solche hitzebeständigen Speziallegierungen sind oft auch besonders korrosionsanfällig, sie neigen zu Spannungsrissen an den Schweißnähten u. dgl. mehr. However, there must also be another economic advantage be pointed out: In known degassing systems, a relatively high temperature is often used applied to the carbon-containing residue, this so-called pyrolysis coke, so to degas as much as possible. The yield of carbonization gas at temperatures above 500 "C is very low, but the aim was to achieve this complete yield accordingly high temperatures. These high temperatures when operating an indirectly heated Degassing systems require the use of very expensive, heat-resistant special materials. Such heat-resistant special alloys are often particularly susceptible to corrosion, they are more prone to stress cracks at the weld seams and the like.

Da es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchaus nicht darauf ankommt, die letzten Prozente an Schwelgas aus dem Pyrolysekoks herauszuholen, ist eine wirtschaftliche Entgasung bei Temperaturen unterhalb 500 bis 600"C möglich ohne den Einsatz dieser problematischen Speziallegierungen. Since in the method according to the invention it is by no means important Getting the last percent of carbonization gas out of the pyrolysis coke is an economical one Degassing at temperatures below 500 to 600 "C is possible without using this problematic special alloys.

Die Figuren erläutern die Erfindung näher: F i g. 1 zeigt ein Kästchenschema der Standardanlage gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren; F i g. 2 zeigt schematisch den Längsschnitt durch einen geeigneten Drehtrommelrekator; F i g. 3 zeigt den Querschnitt durch denselben Drehtrommelreaktor; F i g. 4 zeigt den Querschnitt durch einen Entgasungsreaktor mit im Beispiel nur 2 gezeichneten Etagen aus nebeneinanderliegenden Rinnentrögen mit darin umlaufenden Förderschnecken; F i g. 5 zeigt die gleiche Anlage schematisch im Längsschnitt. The figures explain the invention in more detail: F i g. 1 shows a box scheme the standard system according to the method according to the invention; F i g. 2 shows schematically the longitudinal section through a suitable rotary drum elevator; F i g. 3 shows the cross section through the same rotating drum reactor; F i g. 4 shows the cross section through a degassing reactor with only 2 floors drawn from side-by-side troughs in the example with screw conveyors rotating in it; F i g. 5 shows the same system schematically in longitudinal section.

In F i g. 1 gelangt das Behandlungsgut 1, beispielsweise Hausmüll mit einer normalen Durchschnittsfeuchtigkeit von 30%, in die Trockenanlage 2. Von dort gelangt das vorgetrocknete Behandlungsgut 3 in die Entgasungsanlage 4. Das entstehende Pyrolysegas 5 wird einer unmittelbaren Verwertung zur Energie- oder Wärmeerzeugung zugeführt oder teilweise zu Öl bzw. In Fig. 1, the item to be treated 1, for example household waste, arrives with a normal average humidity of 30%, in the drying system 2. From there the pre-dried material to be treated 3 arrives in the degassing system 4. The resulting pyrolysis gas 5 is an immediate utilization for energy or Heat generation supplied or partially to oil or

Teeröl kondensiert und als Chemierohstoff verwertet.Tar oil condenses and used as a chemical raw material.

Der Pyrolysekoks 6 gelangt in die Verbrennungsanlage 7, die vorzugsweise als Wirbelschichtreaktor ausgebildet ist. Die vollständige ausgebrannte Asche 8 kann deponiert werden oder zu Baustoffen weiterverarbeitet werden. Die Verbrennungsabgase 9 der Verbrennungsanlage 7 werden zur indirekten Beheizung der Entgasungsanlage 4, beispielsweise durch einen Doppelmantel 10, um die Entgasungsanlage 4 geführt. Die durch die Beheizung der Entgasungsanlage 4 abgekühlten Verbrennungsabgase 11 werden zur direkten oder indirekten Beheizung der Trockenanlage 2 verwertet Die in den Brüden 12 der Trockenanlage 2 enthaltene Wärmeenergie kann noch zur indirekten Aufheizung der Verbrennungsluft 13 für die Verbrennungsanlage 7 verwendet werden.The pyrolysis coke 6 reaches the incinerator 7, which is preferably is designed as a fluidized bed reactor. The complete burnt out ashes 8 can be dumped or processed into building materials. The combustion gases 9 of the combustion system 7 are used for indirect heating of the degassing system 4, for example through a double jacket 10, guided around the degassing system 4. The combustion exhaust gases 11 cooled by the heating of the degassing system 4 are used for direct or indirect heating of the drying system 2 Thermal energy contained in the vapors 12 of the drying system 2 can still be used indirectly Heating of the combustion air 13 can be used for the combustion system 7.

Andere Verfahrensweisen mit dem gleichen Anlagenschema sind der Beschreibung und den Patentansprüchen zu entnehmen. Other procedures with the same system scheme are in the description and to be found in the claims.

In Fig. 2 ist der Drehtrommelreaktor 14 mit Guteintrag 15 und Gutaustrag 15a schematisch im Längsschnitt dargestellt. Die radialen Rauchrohre 16 münden in ein zentrales Rauchrohr 17 und wirken gleichzeitig gewissermaßen als Speichen und Versteifung für die Drehtrommel 14. Durch das zentrale Rauchrohr 17 geht eine durchgehende Welle 18, die als Hohlwelle mit Wasserkühlung ausgebildet sein kann. Sie kann innerhalb des Rauchrohres 17 noch mit einem zusätzlichen Rohr 19 gegen zu starke Wärmeübertragung von den Heizgasen geschützt werden. In Fig. 2, the rotary drum reactor 14 is with material input 15 and material discharge 15a shown schematically in longitudinal section. The radial smoke tubes 16 open into a central smoke pipe 17 and at the same time act to a certain extent as spokes and Reinforcement for the rotary drum 14. A continuous one goes through the central smoke tube 17 Shaft 18, which can be designed as a hollow shaft with water cooling. You can within of the smoke pipe 17 with an additional pipe 19 against excessive heat transfer be protected from the heating gases.

Die Innenseite der Drehtrommel 14 und die Außenseite des Rauchrohres 17 sind mit Lamellen 20 besetzt, um eine bessere Wärmeübertragung auf das Behandlungsgut sowie einen Transport und eine Durchmischung des Behandlungsgutes innerhalb des gesamten Drehtrommelreaktors zu verbessern. Der Guteintrag 15 bzw. der Gutaustrag 15a kann beispielsweise über Schnecken geschehen, die auf Hohlwellen um die Welle 18 herum gelagert sind und im Eintrags-bzw. Austragsgehäuse mit gasdichten Zellenschleusen münden. Ebenso wurde in der schematischen Figur die Abdichtung der rotierenden Trommel gegenüber dem Guteintrag und Gutaustrag weggelassen, hierfür gibt es verschiedene bekannte Möglichkeiten. The inside of the rotating drum 14 and the outside of the smoke pipe 17 are covered with lamellae 20 in order to improve the heat transfer to the material to be treated as well as a transport and a mixing of the material to be treated within the to improve the entire rotary drum reactor. The good entry 15 or the good discharge 15a can be done, for example, by means of screws that are mounted on hollow shafts around the shaft 18 are stored around and in the entry or. Discharge housing with gas-tight cell locks flow out. The sealing of the rotating drum was also shown in the schematic figure compared to the good entry and discharge, there are different ones known possibilities.

F i g. 4 zeigt schematisch den Querschnitt durch einen Mehretagenentgasungs-Reaktor, im Beispiel nur mit 2 Etagen. In dem wärmeisolierten Gehäuse 21 sind die obere Etage 22 und die untere Etage 23 angeordnet. Die Oberseite jeder Etage ist aus aneinandergereihten halbkreisförmigen Rinnen 24 gebildet. In diesen Rinnen 24 liegen Förderschnecken 25, die den axialen Guttransport bewerkstelligen. Die Unterseite der zum Innenraum des Gehäuses 21 gasdichten Etagen 22 und 23 ist durch wärmeisolierte Böden 26 gebildet Durch den Hohlraum zwischen den Rinnen 24 und Böden 26 werden die Heizgase hindurchgeführt und beheizen indirekt das Behandlungsgut über die Rinnen 24. Aus dem Innenraum der Kammer 21 wird das Pyrolysegas über die Rohrleitung 27 abgeführt. F i g. 4 shows schematically the cross section through a multi-level degassing reactor, in the example only with 2 floors. In the thermally insulated housing 21 are the upper floor 22 and the lower floor 23 are arranged. The top of each floor is made up of strung together semicircular grooves 24 are formed. Conveyor screws are located in these channels 24 25, which manage the axial transport of goods. The bottom of the to the interior of the housing 21 gas-tight floors 22 and 23 is formed by thermally insulated floors 26 The heating gases are passed through the cavity between the channels 24 and floors 26 and indirectly heat the items to be treated via the channels 24. From the interior of the Chamber 21, the pyrolysis gas is discharged via the pipe 27.

F i g. 5 zeigt den schematischen Längsschnitt durch die gleiche Anlage. Der Guteintrag geschieht über eine oder mehrere Zellenradschleusen 28 auf das eine Ende der Förderschnecken 25, die in den Rinnen 24 laufen und darin das Behandlungsgut langsam zum anderen Ende fördern. Dort fällt das Behandlungsgut durch Rohre bzw. Schächte 29 auf die Rinnen 24 der unteren Etage 23 und wird dort durch die Förderschnecken wieder in die andere Richtung bewegt. Am Ende dieser Etage 23 in der entsprechenden Förderrichtung der Schnecken 25 fällt der entgaste Pyrolysekoks durch Rohre bzw. F i g. 5 shows the schematic longitudinal section through the same system. The material is introduced via one or more rotary feeders 28 onto the one End of the screw conveyor 25, which run in the channels 24 and therein the material to be treated slowly convey to the other end. There the material to be treated falls through pipes or Shafts 29 to the channels 24 of the lower floor 23 and is there by the screw conveyors moved in the other direction again. At the end of this floor 23 in the The degassed pyrolysis coke falls through in the corresponding conveying direction of the screws 25 Pipes or

Schächte 30 über die Zellenradschleusen 31 aus der Entgasungsanlage heraus. Die Heizgase 32, beispielsweise die Abgase einer Verbrennungsanlage für den Pyrolysekoks, werden durch den Zwischenraum zwischen den Rinnen 24 und dem Boden 26 der unteren Etage hindurchgeführt, die damit stärker aufgeheizt wird als die obere Etage 22. Durch den Kanal 33 gelangen die Heizgase dann in den Zwischenraum zwischen den Rinnen 24 und dem Boden 26 der oberen Etage 22 und werden am anderen Ende des Reaktors abgezogen.Shafts 30 via the rotary valve 31 from the degassing system out. The heating gases 32, for example the exhaust gases from a combustion system for the pyrolysis coke, are through the space between the gutters 24 and the floor 26 passed through the lower floor, which is thus heated more than that Upper floor 22. The heating gases then pass through the channel 33 into the space in between between the gutters 24 and the floor 26 of the upper floor 22 and are on the other Withdrawn from the end of the reactor.

Dieses Schema deutet nur den Aufbau einer derartigen Anlage an, in der Praxis wird man eine viel größere Anzahl an Etagen anwenden. Bei einem Etagenquerschnitt von beispielsweise 5 x 6 m ergibt sich eine nutzbare Oberfläche je Etage von 45 qm, bei der Anwendung von 6 Etagen ergibt dies bereits eine nutzbare Oberfläche von 270 qm für den Wärmeübergang von den beheizten Reaktorflächen auf das Behandlungsgut Bei einer Etagenoberfläche von 10 x 10 m und 10 Etagen ergäbe sich eine Wärmeübertragungsfläche von 1500 qm. Da das Material der einzelnen Etagen, Rinnen 24 und Böden 26 durch die hohe Temperatur stark in der Festigkeit herabgesetzt wird, können diese Etagen auch zwischen den einzelnen Förderschnecken 25 an entsprechend hitzebeständigen Zugankern von oben aufgehängt werden oder durch entsprechend hitzebeständige Stützen von unten abgestützt werden. Trotz sehr großer Reaktoroberfläche ergibt sich eine kompakte Bauweise aus zahlreichen in Serie gefertigten Einzelelementen. Die Wellen der Schnecken 25 können ebenfalls als Hohlwellen ausgebildet und wassergekühlt werden. Das erwärmte Kühlwasser kann ebenso wie das Kühlwasser evtl. Gasmotore für Fernheizzwecke benutzt werden. This scheme only indicates the structure of such a system, in in practice a much larger number of floors will be used. With a floor cross-section For example, 5 x 6 m results in a usable surface of 45 per floor sqm, with the use of 6 floors this already results in a usable surface of 270 sqm for the heat transfer from the heated reactor surfaces to the Item to be treated With a floor area of 10 x 10 m and 10 floors, there would be a heat transfer surface of 1500 sqm. As the material of the individual floors, channels 24 and floors 26 through the high temperature is greatly reduced in strength, these floors can also between the individual screw conveyors 25 to correspondingly heat-resistant Tie rods can be hung from above or by means of appropriately heat-resistant supports be supported from below. Despite the very large reactor surface, there is one compact design made up of numerous individual elements manufactured in series. The waves the screws 25 can also be designed as hollow shafts and water-cooled. The heated cooling water, like the cooling water, can possibly be gas engines for district heating purposes to be used.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Beispiele, sie dienen nur der Erläuterung möglicher Ausführungsformen der einzelnen Anlagenbausteine. The invention is not limited to the examples shown, they only serve to explain possible embodiments of the individual system components.

Claims

Claims: 1. Process and system for thermal recovery of waste, first being dried in successive process steps, then degassed and finally the degassed, carbonaceous residue is burned and these process steps are carried out in this way in system modules that have been optimized for this purpose be that, for example, the drying with part of the combustion exhaust gases a Gas turbine carried out the degassing through the completely oxidized combustion exhaust gases the residual combustion happens and the residual combustion z. B. in a cyclone combustion chamber or is carried out in a fluidized bed, characterized in that the dried Feed material in the degassing system due to the oxidized combustion exhaust gases from the residual combustion indirectly via z. B. heated metallic, gas-tight walls will.

2 The method according to claim 1, characterized in that the drying system directly or indirectly with the indirect heating of the degassing system for Part of the cooled combustion exhaust gases from the incineration system is heated.

3. Use of a known fluidized bed furnace as an incinerator for carrying out the method according to claim 1.

4. Use of a rotary drum reactor known per se, preferably with internal smoke tubes, as a degassing system for carrying out the process according to claim 1.

5. Use of an indirectly heated deck oven as a degassing system for carrying out the method according to claim 1.

6. Plant according to claim 5, characterized in that the underside Each floor consists of numerous semicircular channels arranged next to one another consists, in which paddle snails are arranged.

7. Plant according to claims 5 and 6, characterized in that only the lowest or lowest floors made of particularly heat-resistant material and are designed for temperatures of over 500 "C.

The invention relates to a method and a system for thermal Recycling of waste, whereby in successive process steps first dried, then degassed and finally the degassed, carbon-containing residue is burned.

Here, degassing is the economically interesting process. Systems of this type are also called pyrolysis systems.

One of the main disadvantages of known pyrolysis systems is the remaining "pyrolysis coke", which is still a considerable amount unburned Contains carbon. By mixing it with the non-flammable, inert waste components this carbon is so inferior that afterburning is problematic Complete combustion generally only takes place in gasification plants, in which the degassed Material in the bottom layer burned substoichiometrically is and the resulting hot gases directly to degas the above lying material layer can be used. There are such gasification plants both in the form of multi-stage incinerators, d. H. with immediate combustion of the gas produced, known, and there are also known such systems in which the gas is withdrawn and stored or otherwise used. In general shaft furnaces are used for this.

The resulting gas is a so-called lean gas, it is with the Combustion exhaust gases from the combustion zone as well as nitrogen from the combustion air strongly "diluted". Through the use of pure oxygen in such gasification plants the quality of the fuel gas produced is improved because the nitrogen dilution disappears, but the effort for the oxygen generation is considerable and a some dilution, at least by carbon dioxide, is also present.

Attempts have also been made to use the three process steps drying and degassing and to carry out combustion in zones optimized for this, with for the combustion a fluidized bed furnace is already being used for the degassed components (see GB-PS 12 89 143). Fluidized bed ovens are particularly suitable for incinerating inferior ones solid fuels with a very high ash or inert material content. Even with this one known system, however, is a gasification system with direct heating the degassing zone through the exhaust gases from the combustion zone.

Smoldering gases with a higher calorific value arise with indirect heating of the degassing reactor. Such plants are called indirect shaft furnaces, as indirect heated rotating drums or also built as indirectly heated fluidized bed systems. In the case of the shaft furnace, the outer walls are heated, in the case of the rotary drum is this heated from the outside or contains additional internal smoke tubes, in the case of the fluidized bed reactor, smoke tubes are passed through the fluidized bed, which are heated by combustion exhaust gases. With all known indirectly heated Degassing systems use part of the carbonization gas to heat the degassing reactor used. Post-combustion of the resulting pyrolysis coke is not yet possible carried out, this pyrolysis coke is regarded as waste as in incineration plants the slag. The carbon contained in the pyrolysis coke remains unused.

The task for an improved method for indirect Degassing of waste material consists of completely removing the pyrolysis coke as well burn and the chemically bound thermal energy contained therein also completely to use.

The invention solves this problem by a method in which the dried feedstock in the degassing system due to the oxidized combustion exhaust gases from the residual combustion indirectly z. B.

is heated via metal, gas-tight walls.

The drying system upstream of the degassing system is preferred directly or indirectly with the indirect heating of the degassing system partly cooled combustion exhaust gases from the incineration plant are heated.

For the incinerator (of the pyrolysis coke) is preferred a known fluidized bed furnace is used.