DE3048350A1 - Gasification of organic wastes - and use of energy of prod., gases for electricity generation and district heating - Google Patents

Gasification of organic wastes - and use of energy of prod., gases for electricity generation and district heating

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Abstract

Carbonaceous waste is processed by gasification. Heat passes from the prod. gas to the water used in washing it, and thence (pref. after raising the temp. in a heat pump) to the working medium of a district heating system. The prod. gas is then burnt under pressure in a gas turbine, driving an electricity generator. The exhaust gas from the gas turbine is used to raise superheated steam to drive a steam turbine, and so to generate more electricity. Part of the heat of the prod. gas can be used to preheat the waste before this pressing. Tar and oil removed from the prod. gas can be recycled to the gasifier or added to the waste being prepd. for gasification. The energy available in the waste is used optimally and economically.

Description

Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltiyem AbfallProcess for the recovery of carbon-containing waste

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigem Abfall.The invention relates to a process for the recovery of carbonaceous Waste.

Es ist heute weithin üblich, Abfälle, die noch Anteile brennbarer, kohlenstoffhaltiger Stoffe -enthalten, in zentralen Anlagen zu verbrennen und die freiwerdende Wärmeenergie zur Dampf-bzw. Elektrizitätserzeugung zu nutzen. Abfallverbrennung und Dampf- bzw. Elektrizitätserzeugung sind unmittelbar - auch örtlich - miteinander verbunden. Das erfordert einmal groUe, zentrale Anlagen, andererseits muß die Abfallbeseitigung meist kontinuierlich erfolgen, unabhängig vom Bedarf an Wärme- oder elektrischer Energie. Es ist daher nicht immer möylich, die bei der Abfallverbrennung gewonnene Energie sinnvoll und wirtschaftlich zu nutzen.It is now common practice to collect waste that still contains flammable, carbonaceous substances -contained, to be incinerated in central plants and the released thermal energy for steam or. To use electricity generation. Waste incineration and the generation of steam and electricity are direct - also locally - with one another tied together. On the one hand, this requires large, central facilities, on the other hand, waste disposal must be carried out usually take place continuously, regardless of the need for heat or electrical Energy. It is therefore not always possible to use the waste incinerated Using energy sensibly and economically.

Gegenüber der Verbrennung hat die Vergasung kohlenstoffhaltigen Abfalls den Vorteil, daß sowohl die Gaserzeugung als auch die Gasverwertung dezentral angeordnet sein können, insbesondere aber kann das erzeugte Gas gespeichert und somit die Wärmeerzeugung besser dem Bedarf angepaßt werden.As opposed to incineration, gasification has carbonaceous waste the advantage that both gas generation and gas utilization are decentralized can be, but in particular the gas generated can be stored and thus the heat generation be better adapted to the needs.

Das erzeugte Produktgas hat einen geringen Heizwert und wird bisher vorwiegend in Industriefeuerungen zur Erzeugung von Prozedwäre oder Dalllpf einyesetzt. Diese Prozesse weisen einen niedrigen Wirkungsgrad auf, so daß die üblichen Verfahren insgesamt nicht wirtschaftlich durchführbar sind.The product gas produced has a low calorific value and is so far mainly in industrial furnaces for the generation of procedures or Dalllpf uses. These processes have a low efficiency, so that the usual procedures are generally not economically feasible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigem Abfall anzugeben, das es - neben der Beseitigung des Abfalls selbst - erlaubt, die aus dem Abfall gewinnbare Energie optimal und wirtschaftlich zu nutzen.The object of the present invention is to provide a process for recycling of carbon-containing waste to indicate that it - in addition to the disposal of the waste itself - allows the energy recoverable from the waste optimally and economically to use.

Diese Aufyabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abfall aufbereitet, ggf. sortiert, zumindest teilweise zu Formkörpern gepreßt und in einem Reaktor vergast wird, daß dem Produktgas zumindest ein Teil seiner fühlbaren Wärme entzogen und einem Fernwärmenetz zugeführt wird, und daß anschließend das Produktgas in gereinigtem Zustand unter Druck der Brennkammer einer Gasturbine zugeführt wird.This task is achieved according to the invention in that the waste processed, possibly sorted, at least partially pressed into molded bodies and all in one Reactor is gasified that the product gas at least a part of its sensible heat withdrawn and fed to a district heating network, and that then the product gas is fed in a cleaned state under pressure to the combustion chamber of a gas turbine.

Durch die teilweise Verarbeitung zu Formkörpern wird eine gleichmäßige und vollständige Vergasung des kohlestoffhaltigen Abfalls erreicht. Da sowohl die fühlbare Wärme des Produktgases als auch seine Verbrennungsenergie vollständig genutzt werden, ist das vorgeschlagene Verfahren besonders wirtschaftlich durchführbar.Due to the partial processing into moldings, a uniform and complete gasification of the carbonaceous waste is achieved. Since both the sensible heat of the product gas as well as its combustion energy are fully used the proposed method is particularly economical to carry out.

Die Reinigung des Produktgases erfolgt in einer Naßwäsche, wobei die fühlbare Wärme des Gases zunächst auf das Waschmittel und dann auf das Wärmeträgermedium eines Fernwärmenetzes übertragen wird. Dabei ist es vorteilhaft, zwischen Naßwäsche und Fernwärmeetz eine Wärmepumpe zur Erhöhung des Temperaturniveaus vorzusehen. Zweckmäßigerweise wird ein Teil der dem Produktgas entzogenen Wärme unmittelbar in die Abfallaufbereitung zurückgeleitet zur Trocknung und Vorerhitzung des Teilstromes des Abfalls, der zu Formkörpern verarbeitet wird. Die in der Gasreinigung ausgeschiedenen Teere und Öle werden erneut der Vergasung zugeführt.The product gas is cleaned in a wet wash, the sensible heat of the gas first on the detergent and then on the heat transfer medium a district heating network. It is advantageous to do this between wet washing and district heating network to provide a heat pump to increase the temperature level. Appropriately, part of the heat withdrawn from the product gas is taken directly returned to waste processing for drying and preheating of the partial flow of the waste that is processed into moldings. Those eliminated in the gas cleaning process Tars and oils are fed back into the gasification process.

Dabei können sie entweder direkt in den Reaktor eingeleitet oder bei der Vermischung der Formkörper mit dem ungepreßten Gut dem zu vergasenden Abfall wieder beigegeben werden.They can either be introduced directly into the reactor or at the mixing of the moldings with the uncompressed material, the waste to be gasified to be added again.

Das gereinigte Produktgas wird unter Druck, zusammen mit Luft oder rrli t ')auerstoff arigereicherter Luft der Brennkammer einer Gasturbloe zuyefilhrt und vcrbrarint. Die Gasturbine treibt einen Generator zur Elektrizitätserzeugung an. Die in den Rauchgase der Lasturbine enthaltene Wärme wird erfindungsgemäß zur Erzeugung von überhitztem Dampf genutzt, der eine ebenfalls mit einem Generator verbundene Dampfturbine antreibt.The purified product gas is pressurized, together with air or rrli t ') oxygen-enriched air to the combustion chamber of a gas turbine loaf and vcrbrarint. The gas turbine drives a generator for generating electricity at. The heat contained in the flue gases of the load turbine is used according to the invention Generation of superheated steam is used, the one also with a generator connected steam turbine drives.

Zur Versorgung eines Fernwärmenetzes oder zur Gewinnung von Prozeßwärme kann es vorteilhaft sein, die Dampfturbine bei erhöhtem Gegendruck zu betreiben, so daß der Dampf bei höherem, nutzbarem Temperaturniveau kondensiert. Ebenso kann durch einen Wärmetauscher dem Rauchgas der Gasturbine vor dessen Einleiten in die Atmosphäre, ggf. unter Zwischenschaltung einer Wärmepumpe, die Restwärme entzogen werden.To supply a district heating network or to generate process heat it can be advantageous to operate the steam turbine with increased back pressure, so that the steam condenses at a higher, usable temperature level. Likewise can the flue gas of the gas turbine through a heat exchanger before it is introduced into the The residual heat is extracted from the atmosphere, possibly with the interposition of a heat pump will.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand des in der Skizze beispielhaft gezeichneten Verfahrensschemas näher erläutert.The method according to the invention is described below with reference to the method shown in FIG Sketch exemplarily drawn process scheme explained in more detail.

Der kohlenstoffhaltige Abfall wird über einen Bunker 7 einer Aufbereitung 5 zugeführt. Der Abfall wird zunächst in einer Mühle 8 zerkleinert, über einen Magneten 9 eisenhaltige Teile aussortiert und über ein Sieb 10 das Unterkorn abgetrennt. Danach wird ein Teil des Abfalles in einer Presse 11 zu Formkörpern verarbeitet, mit dem Rest des Abfalles wieder gemischt und anschließend in einen Reaktor 1 geleitet und unter Zugabe von Dampf bzw. Oxidationsmittel 12 vergast. Das Produktgas wird in einer Naßwäsche 3 gereinigt. Die ausgeschiedenen Teere und Öle werden über eine Leitung 13 abgezogen und in den Reaktor 1 zurückgeführt bzw. dem zu vergasenden Abfall vor dessen Einleitung in den Reaktor 1 wieder zugemischt. Die in der Naßwäsche 3 auf das Waschwasser übertragene fühlbare Wärme des Produktgases wird diesem über eine Wärmepumpe 4 entzogen und bei erhöhtem, nutzbarem Temperaturniveau auf das Wärmeträgermedium eines Fernwärmenetzes übertragen. Ein Teil der so zurückgewonnenen Wärme kann unmittelbar zur Trocknung und Vorerhitzung des Teiles des Abfalles genutzt werden, der zu Formkörpern gepreßt werden soll.The carbon-containing waste is processed in a bunker 7 5 supplied. The waste is first crushed in a mill 8 using a magnet 9 ferrous parts are sorted out and the undersize is separated off via a sieve 10. Then some of the waste is processed into molded bodies in a press 11, mixed again with the rest of the waste and then passed into a reactor 1 and gasified with the addition of steam or oxidizing agent 12. The product gas will cleaned in a wet wash 3. The excreted tars and oils are over a Line 13 withdrawn and returned to the reactor 1 or to be gasified Waste mixed in again before it is introduced into reactor 1. The ones in the wet wash 3 sensible heat of the product gas transferred to the wash water is transferred to this a heat pump 4 withdrawn and at an increased, usable temperature level on the Transfer the heat transfer medium of a district heating network. Part of the recovered Heat can be used directly to dry and preheat the part of the waste which is to be pressed into molded articles.

Das gereinigte Produktgas wird in einem Verdichter 14 vorverdichtet und unter Zugabe von Luft bzw. sauerstoffangereicherter Luft in der Brennkammer einer Gas turbine 2 verbrannt. Erfolgt die Vergasunb unter Überdruck, kann die Vorverdichtung entfallen. Die Gasturbine 2 treibt einen Generator 15 an. In einem Abhitzekessel 16 wird die Wärme der heißen Rauchgase der Gasturbine 2, die eine Temperatur von ca. 600 C haben, zur Erzeugung von überhitztem Dampf genutzt, der seinerseits wiederum eine mit einem Generator 18 verbundene Dampfturbine 17 antreibt. Über einen Wärmetauscher 19 wird den Rauchgasen die noch verbliebene Restwärme entzogen, bevor sie in die Atmosphäre geleitet werden. Es kann auch hier zweckmäßig sein, das Temperaturniveau mittels einer Wärmepumpe anzuheben.The cleaned product gas is pre-compressed in a compressor 14 and with the addition of air or oxygen-enriched air in the combustion chamber a gas turbine 2 burned. If the gassing takes place under overpressure, the pre-compression can be omitted. The gas turbine 2 drives a generator 15. In a waste heat boiler 16, the heat of the hot flue gases from the gas turbine 2, which have a temperature of approx. 600 C, are used to generate superheated steam, which in turn has a steam turbine 17 connected to a generator 18 drives. The remaining residual heat is transferred to the flue gases via a heat exchanger 19 withdrawn before they are released into the atmosphere. It can also be useful here be to raise the temperature level by means of a heat pump.

Die Dampfturbine 17 wird vorteilhaft bei erhöhtem Gegendruck betrieben, so daß der Dampf bei erhöhtem, für Prozess- oder Fernwärme nutzbarem Temperaturniveau kondensiert. Die Wärme wird dem Kondensat über einen Wärmetauscher 20 entzogen und auf ein Wärmeträgermedium übertragen.The steam turbine 17 is advantageously operated at increased back pressure, so that the steam at an increased temperature level that can be used for process or district heating condensed. The heat is extracted from the condensate via a heat exchanger 20 and transferred to a heat transfer medium.

Claims (6)

Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigem Abfall Patentansprüche 1. Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigem Abfall, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall aufbereitet, ggf. sortiert, zumindest teilweise zu Formkörpern gepreßt und in einem Reaktor (1) vergast wird, daß dem Produktgas zumindest ein Teil seiner fühlbaren Wärme entzogen und einem Fernwärmenetz zugeführt wird, und daß anschließend das Produktgas in gereinigtem Zustand unter Druck der Brennkammer einer Gasturbine (2) zugeführt wird.Process for the recovery of carbon-containing waste Patent claims 1. Process for the recovery of carbon-containing waste, characterized in that that the waste is processed, possibly sorted, at least partially pressed into molded bodies and in a reactor (1) is gasified that the product gas at least a part of its sensible heat is withdrawn and fed to a district heating network, and that then the product gas in a purified state under pressure from the combustion chamber of a gas turbine (2) is fed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung durch eine Naßwäsche (3) erfolgt, daß hierbei die fühlbare Wärme zunächst auf das Waschmittel und von diesem auf das Wärmeträgermedium des Fernwärmenetzes übertrager wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the cleaning by a wet wash (3) takes place that here the sensible heat first on the Detergent and from this to the heat transfer medium of the district heating network will. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme des Waschmittels mittels einer Wärmepumpe (4) auf ein höheres Temperaturniveau angehoben und auf das Wärmeträgermedium des Fernwärmenetzes übertragen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the heat of the detergent is raised to a higher temperature level by means of a heat pump (4) and is transferred to the heat transfer medium of the district heating network. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein leil der dem Produktgas entzogenen Wärme in die Abfallaufbereitung (5) zurückgeleitet und zur Vorerhitzung des zu Formkörpern zu pressenden Anteils des Abfalls verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that part of the heat withdrawn from the product gas is returned to the waste treatment (5) and used for preheating the portion of the waste to be pressed into molded bodies will. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Rohgas ausgeschiedenen Teere und Öle erneut der Vergasung zugeführt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the separated from the raw gas tars and oils fed back to the gasification will. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in dem Rauchgas der Gasturbine (2) enthaltenen Wärme zur Erzeugung von überhitztem Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine (6) verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that at least part of the heat contained in the flue gas of the gas turbine (2) used to generate superheated steam to drive a steam turbine (6) will.
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