-
Verfahren und Einrichtung zum Vergasen von Abfällen aus organischen
Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergasen von Abfällen aus
organischen Stoffen, bei dem die Abfälle im kontinuierlichen Stoff luß zunächst
unter Luftabschluß bei bis zu etwa 550 °C ansteigenden T<mperaturen getrocknet
und entgast und im Anschluß daran bei höheren Temperaturen vergast werden, sowie
eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Verfahren und Einrichtungen, bei denen Abfälle aus organischen Stoffen,
das heißt insbesondere feste und gegebenenfalls flüssige Abfallstoffe vergast werden,
gehören zum bekannten Stande der Technik. So ist beispielsweise aus der i)E-PS 26
54 041 ein Verfahren bekannt, bei dem Abfallstoffe zunachst getrocknet werdert,
dann entgast und anschließend vergast werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden
jedoch die so vorbehandelten gasförmigen und festen lXrodukte anschließend verbrannt.
-
Trocknungs-, Entgasungs-, Vregasungs- und Verbrennungsprozesse laufen
dabei kontinuierlich ab. Um eine möglichst weitgehende Vergasung der Abtallstoffe
zu erzielen, wird bei diesem bekannten Verfahren aus den in die Vergasungskammer
gelangenden Entgasungsprodukten ein Glutbett gebildet. Zu diesem Zweck wird in die
Vergasungszone
in hinreichender Menge Luft geleitet, damit das
Gluthett ein ausreichenden Volumen und ebentalls eine ausrechende Temperatuhöhe
aufweist. Die bei diesem Verfahren anfallenden Vergasungsgase weisen jedoch nicht
eine so gleichmäßige Zusammensetzung auf, daß ein Transport zu einem Verbraucher
an einem anderen Ort lohnend ist.
-
Aus DE-OS 27 34 973 ist auch schon ein Verfahren bekannt, bei dem
den erhitzten Abfällen nach dem Trocknen, das heißt während der Vergasung Frischluft
in unterstöchiometrischem Mengenverhältnis, und zwar vor Eintritt in die Brennkammer
zugeführt wird. Dabei wird ein Teil des bei der Vergasung der Abtalle entsprechenden
brennbaren Gases vor Eintritt in die Brennkammer entnommen. Doch wird auch dabei
kein Gas mit der für einen Transport zu einem Vrebraucher in einem anderen Ort erforderlichen
Gleichmäßigkeit erzeugt.
-
die Erfindung stel lot insofern eine Weiterausbildung dieser bekannten
Verfahren dar, als dem zu vergasenden Gut Vergasungsmittel wie Luft, CO2, 02 oder
eine Mischung dieser Stoffe zugegeben werden, das heißt diese Stoffe werden den
zu vergasenden Stoffen von Anfang an während des Vergasungsvorganges in Gleichstrom
zugeführt. Dadurch wird erreicht, daß der Verqasungsvorgang sehr viel leichter beherrschbar
ist, als bislang, weil die Zugabe an Vergasungsmitteln in Abhängigkeit von der Zusammensetzung
der toe 1 der Vergasung entstehenden Gase brennbarer Stoffe auf ainfache Weise steuerbar
ist.
-
Sehr verteilhaft ist es, das Verfahren gemäß der Erfindung so durchzuführen,
daß der beim Trocknen freiwerdende Dampf unter jldung von Wassergas zur Vergasung
von Kohlenstoff und die beim Entgasen der Abfälle anfallenden Schwelgase zum Aufcracken
der langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle in niedermolekulare Verbindung bei der
Vergasungstemperatur über den beim und so Entgasen gebildeten Koks gleitet werden,
Abfallstoffe zu einem nicht unbedeutenden Teil in hochwertige Verbindungen umzusetzen.
-
Zweckmäßig ist es, das Verfahren gemäß der Erfindung so durchzuführen,
daß mit den Abfällen aus organischen Stoffen verbundene nicht brennb,iro Bestandteile
we Mettalkörper nach der Entgasung aus dem Stoffluß der weiter zu behandelnden Stoffe
abgezogen werdtri I)adurch wird die Beherrschbarkeit der Vorgange wahrend der Vergasung
erheblich erhöht.
-
Eine bevorzugte Vorrichtung zur durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung ist eine Einrichtung mit Schachtofen mit zwei hintereinander geschalteten
Kammern, von denen die erste einer Vorbehandlung der Abfälle aus organischen Stoffen
durch Wärmeeinwirkung unter Luftabschluß bei Temperaturen bis zu etwa 55() °C, die
zweite der Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen dient, wobei an die Kammer mit
höherer Warmeeinwirkung Abgaskanäle, die in ihrem Verlauf die Außewandung der zur
Vorbehandlung der Abfalle bestimmten Kammer umgeben, angeschlossen sind, wobei am
Ende des de@ Vergasung dienenden Teils der zur Wärmebehandlung
bei
höheren Temperaturen vorgesehenen Kammer ein den Vergasungsraum von dem nachgeordneten
Raum trennender Durchlaß mit veränderbarem Querschnitt zum Durchtritt der nach der
Vergasung verbleibenden nicht brennbaren Rückstände und am Boden des Schachtofens
ein Austrag für die Asche vorgesehen ist.
-
Eine solche Einrichtung ist zum Beispiel aus der DE-PS 26 54 041 bekannt.
Gemäß der Erfindung wird diese Einrichtung in der Weise weiterausgestaltet, daß
am oberen Teil des Schachtotens in den Vergasungsraum eine Zuführung für die dem
zu vergasenden Gut zuzugebenden Vergasungsmittel und unmittelbar unterhalb des im
Schachtofen vorgesehen Durchgangs, jedoch oberhalb eines im unteren Teil des Schachtofens
vorgesehenen Drehrostes ein Vergasungsgasabzug angeordnet ist.
-
Dadurch wird erreicht, daß dem zu vergasenden Gut gleich ZU Beginn
des Vergasungsprozesses die vorgesehenen Vergasungsmittel im Gleichstrom zugeführt
werden. Damit wird eine Dosierung entsprechend der Zusammensetzung der bei der Vergasung
entstehenden Gase und der festen brennbaren Stoffe, die den Vergasungsraum durchlaufen,
ermöglicht. Es wird somit eine laufende Anpassung an die sich ständig andernden
Gegebenheiten durch Aussteuern möglich.
-
Die Verwendung eines Schachtfens zur Beseitigung von Abfällen ist
zum Beispiel auch lUS der DE-J>S 26 04 409 bekannt. Bei diesem bekannten Schachtofen
ist im Schacht des Schachtofens eine Engstelle vorgesehen. Diese Engstelle
dient
bei der bekannten Vorrichtung jedoch dazu, Vergasungsraum und Brennraum gegeneinander
abzugrenzen.
-
Demgegenüber entfällt bei der Einrichtung gemäß der Erfindung die
Anordnung eines Brennraumes. l)ie Anordnung einer Engstelle in dem Schacht dient
dazu, im Vergasungraum eine Schüttung hinreichender Höhe aufzubauen und zu erreichen,
daß der Abzug für das Vergasungsgas außerhalb der Schüttung liegt.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung
besteht darin, daß die zur Vorbehandlung der Abfälle durch Trocknen und Entgasen
bestimmte Kammer als gegeniiber der Waagerechten geneigt liegende Drehtrommel mit
einem gasdichten Scshleustnsystem am Beschickungsende ausgebildet ist, deren anderes
Ende an dem oberen Teil des die Vergasungskammer bildenden Schachtotens mundet,
so daß das de@ Warmebehandlung uterworfene Gut namch dem Ausschleusen aus der Drehtrommel
in den den Verqasungsraum bildenden Teil des Ofenschachtes gelangt.
-
Bei den bisher bekannten Vorrichtungsn zur Beseitigung von Abfällen
aus organischen Stoffen unter Verwendung von Schachtöfen wie sie beispielsweise
dus der DE-PS 26 04 409 bekannt sind, wird die Trocknung der Abfälle, ihre Entgasung
und die Weiterbehandlung bei höheren Temperaturen im Schachtofen selbst vorgenommen,
Es hat sich jedoch gezeigt, bei der Verwendung eines solchen
Schachtofens
ein bestimmter Ofenguerschnitt nicht überschritten werden darf, weil es wegen der
schlechten Wärmeleitfähigkeit der Abfälle dann nicht mehr gelingt, die zum Trocknen,
Entgasen und Vergasen notwendige Energie gleichmäßig zuzuführen. Das hat bei indirekter
Wärmezufuhr ung von den Ofenwandungen her, aber auch bei direkter Wärmezufuhr ung
durch Teilverbrennung der beim Vergasen gebildeten Gase die weitre nachteilige Folge,
daß sich Reaktionskanäle ausbilden und daß Randgängigkeit au@tritt. Es hat sich
gezeigt, daß der Durchsatz unter ausschließlicher Verwendung eines Schachtofens
nicht über 1 t/h gesteigert werden kann, wenn der Prozeß einwandfrei ablaufen soll.
-
Aus der Zeitschritt "MülI und Abfall", Seiten 293-300 (vergleiche
insbesondere Tabelle 2 sowie linke Spalte Seite 296) ist auch schon die Verwendung
einer Drehtrommel aus Stahl zur Pyrolyse von organischen Abfallstoffen bekannt.
Diese bekannte Drehtrommel wird indirekt mit der Auspuffwärme eines Gasmotors oder
den Abgasen eines Gas- oder Ölbrenners beheizt. An beiden Seiten der Drehtrommel
sind gasdichte Schleusensysteme vorgesehen; sie ermöglichen eine kontinuierliche
Beschickung und einen fortlautenden Austrag der Rückstände. Dabei vorgesehene Rohreinbauten
dienen neben dem Wärmeeintrag zugleich der Stoffumwälzung und dem Stofftransport.
Eine gezielte Maßnahme zur Herstellung eines gleichförmigen Gases mit gleichbleibendem
Energiegehalt, dessen Transport zu einem von der Entstehungsstelle entfernt liegenden
Verbraucher sich lohnt, ist
mittels dieser bekannten Drehtrommel
nicht möglich.
-
Demgegenüber ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Einrichtung
zu schaffen, die trotz kontinuierlich ablaufenden Verfahrens ermöglicht, Trocknung
und Entgasung der Abfälle aus organischen Stoffen von der Vergasung zu trennen.
Das geschieht dadurch, daß die Trocknung und Entgasung unter @uftabschluß in einer
von außen beheizten Drehtrommel und di.e Vergasung unter Zugabe von Vergasungsmitteln
im Schachtofen erfolgen.
-
Ferner ist es Ziel der Erfindung, durch die Trennung des Trocknungs-
und Entgasungsvorganges von dem Vergasungsvorgang zu erreichen, daß die Vorgänge
leichter aussteuerbar sind, damit in der Vergasungsstufe ein seiner Qualität nach
gleichmäßiges Brenngas erzeugt wird, das für eine externe Verwendung geeignet ist.
Außerdem soll die Verarbeitungskapazität der Einrich tung gemaß der Erfindung gegenuber
der Kapazität bis her verwendeter Einrichtungen vergrößert werden.
-
Es hat sich gezeigt, daß dieses Ziel durch die erfindungsgemäße Einrichtung
voll erreicht wird. Wurde bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung ein Schachtofen
gleicher Größe verwendet wie bislang, so führte dies zu einer Steigerung der Verarbeitungskapazität
um das 5-fache. Das ergibt sich daraus, daß die wesentliche Volumenverminderung
in der Drehtrommel stattfindet. Vorteilhaft ist ferner, daß dem Schachtofen
überwiegend
Koks zugeführt wird, wodurch eine Schüttung erreicht wird, die gegenüber normalem
Müll sehr viel gasdurchlässiger ist, so daß die im Gleichstrom am Eingang des Schachtofens
zugegebenen Vergasungsmittel bei der im Schachtofen stattfindenden Vergasung mit
der Folge voll zur Wirkung kommen, daß der Vergasungsvorgang weitaus gleichmäßiger
und vollständiger abläuft als dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen der Fall
war.
-
Ein sehr beachtlicher weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dan die
für die Herstellung der Einrichtung gemaß der Erfindung infolge unterschiedlicher
Temperaturbeanspruchung verschieden sein können. Durch die Trennung der Trockungs-
und Entgasungszone von der Vergasungszone werden zwei unterschiedliche Temperaturbereiche
geschaffen, wobei in der Trocknungs- und Entgasungszone, die von der Drehtrommel
gebildet wird, Temperaturen bis maximal. 50 C herrschen. Die Temperaturen in der
Vergasungszone betragen bis zu etwa 1000 OC. Demnach braucht nur die Vergasungszone
aus temperaturbeständigen Materlalien bestehen. Für die Drehtrommel genügen weniger
temperaturbeständige Materialien.
-
Um einen möglichst einfachen Übergangs zwischen Dreh-Ürommt 1 und
Schachtofen zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Einrichtung gemäß der Erfindung
so ausgestalten, daß zwischen dem zum WeiterschLeusen des der Trocknung und Entgasung
unterworfenen Gutes bestimmten Ende der
Drehtrommel und dem Schachtofen
eine den oberen 'reil des Schachtofens übergreitende, mittels einer oder mehrerer
gasdichter Schleusen nach außen abschließbare Zwischenkammer vorgeshen ist.
-
Um zu erreichen, daß mit den organischen Abfallstoffen verbundene
Bestandteile aus dem Stoffluß der weiterzubehandelnden Stoffe abgezogen werden,
sie also nicht in unkontrollierter Weise in die Vergasungszone eingeschleust werden,
ist es vorteilhaft, die Eanrichtung gemäß der Erfindung so zu gestalten ist, daß
der obere Teil des Schachtofens ganz oder zum Teil durch ein Rüttelsieb abgedeckt
ist und daß auf der der Einmündung der Drehtrommel in den oberen Teil des Schachtofens
gegenüberliegenden Seite ein mit seiner unteren Fläche in Höhe des Rüttelsiebes
einmundender, mit gasdichter Schleuse Abschließbaret Schacht zum Ausschleusen nicht
brennbaren Gutes vorgesehen ist.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung zum
Vergasen von Abfallen aus organischen Stoffen gemäß der Erfindung schematisch wiedergegeben.
-
Es zeigen Figur 1 den Aufbau einer Einrichtung zum Vergasen von Abfällen
aus organischen Stoffen im Schnitt Figur 2 eilt andere@ Aus üli r liltt]St>t?
1 E t dt? 1. 1 j lt r t' Ii tung@m Schnitt.
-
Wie aus Figur 1 hervorgeht, werden die Abfalle aus
organischen
Stoffen über eien Befüllschleuse 1, die an einem Stutzen 2 arugeordnet ist, in einen
Schachtofen 4 eingegeben. II oberen Teil des Schachtes werden die Abfäl.le auf etwa
550 °C aufgeheizt und dabei getrocknet und entgast. Zu diesem Zweck ist die Trocknungs-
und Entgasunqszone beheizbar. Das kann entweder direkt durch Anordnung von Brennern,
von denen in der Zeichnung jeweils nur einer dargestellt ist, oder auch dadurch
geschehen, daß die an den unterhalb einer im Schacht des Schachtofens 4 vorgesehenen,
die Vergasungszone von dem darunterliegenden Raum trennende Engstelle angeschlossene
Ableitung 11 für das Vergasungsgas so geführt ist, daß sie in ihrem Verlauf mit
der Leitungsstrecke @ die Trocknungs- und Entgasungszone so umgibt, daß die Außewandungen
@u@ diese Zone zugleich eine Innerwandlung der Leitungsstrecke der Ableitung 11
bilden. Außerdem kann arn oberen Eingang zum Schachtofen 4 ein Brenner 8 zu direkter
Beheizung angeordnet sein. Falls erforderlich, können daher auch beide möglichen
Beheizungsarten zugleich angewandt werden. An den Trocknungs- und Entgasungsraum
schließt sich in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Übergang
der Vergasungsraum 6 an; er ist von dem nach unten im Schacht des Schachtofens 4
daran anschließenden Raum durch ein oder mehrere Schleusenelemente 7 getrennt.
-
In den oberen Teil des Vergasungsraumes 6 mündet eine Zuleitung 5
für die zuzugebenden Vergasungsmittel ein.
-
Die Schleuselemente 7 we@sen gegenüber dem Vergasungsraum 6 eine goschiossene
Oberseite auf und sind auf einer Welle oder Achse gelagert, die bei ihrer Bewegung
t)urchgartgsöffnungen für das Ausschleusen der
festen und gasförmigen
Produkte aus dem Vergasungsraum 6, in den darunter liegenden Raum freigibt. Unterhalb
der Schleusenelemente 7 mündet die Abgasleitung 11 für die bei der Vergasung entstehenden
brennbaren Gase in den unterhalb des Vergasungs@aumes 6 liegenden Raum Die in den
unterhalb des Vergasungsraumes 6 liegenden Raum gelangenden nicht brennbaren Bestandteile
lagern zunächst auf einem Drehrost LO. Die Anordnung eines Drehrostes 10 hat den
Vorteil, daß dadurch die restlose Weiterschleusung der bei der Vergasung gebildeten
Asche entsprechend dem jeweiliien Abfall zur Ascheaustragung 12 erleichtert wird.
-
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbetspiel.
-
der Einrichtung gemäß der Erfindung zum Vergasen vs>r1 Abfällen
aus organischen Stoffen gelangen die Abfä] lt zunachst uber die Befüllschleuse 1,
die einem Ende einer gegenuber der Waaserechten gene@gt liegenden @@ trommel 2 angeordnet
ist, in die Drehtrommel 1. Die Befüllschleuse 1 ist gasdicht abschließbar. In der
Drehtrommel 2 werden die Abfälle auf etwa 550 °C aufgeheizt und dabei getrocknet
und entgast. Die Drehtrommel 2 ist zu diesem Zweck beheizbar, und zwar entweder
direkt durch die Anordnung eines oder mehrerer Brenner 8, von denen in der Zeichnung
nur einer dargestellt ist oder auch dadurch, daß die unterhalb des Vergasungsraumes
6 an dem Schachtofen 4 angeschlossene Abgasleitung 11 für die bei der Vergasung
entstehenden brennbaren Gase so geführt ist, daß sie in ihrem Verlauf mit dem Streckenteil
die Drehtrommel so umgibt, daß die Außenwandung der Drehtrommel 2
zugleich
eine Innenwandung der Strecke 3 der Abgasleitung 11 bildet. Falls es daher zweckmäßig
ist, können auch beide Beheizungsarten zugleich angewandt werden. Mit ihrem anderen
kunde ist die Drehtrommel 2 mit dem oberen 'eil des Schachtotens 4 über eine Zwischenkammer
15 so verbunden, da! das in die Drehtrommel 2 eingeführte Gut nach dem Trocknen
und der Entgasung in den Schacht des Schachtofens 4 weitergeschleust wird. Das in
der Drehtrommel 2 getrocknete und entgaste Gut wird daher zunächst in die mittels
Schleusen 13 und 14 gasdicht verschließbare Zwischenkammer 15, die den oberen Teil
des Schachtes eines Schachtofens 4 übergreift, weitergeschleust Der obere Teil des
Schachtofens 4 ist dabei durch ein Rüttelsieb 16 abgedeckt. Das hat den Vorteil,
daß durch das Rüttt'lsieb 16 in den Schacht des Schachtofens 4 und somit den überwiegenden
Teil des den Schacht des Schachtotens 4 einnehmenden Vergasungsraumes 6 nur gasförmige
Produkte und solche testen Produkte gelangen, die durch die Maschen des Rüttelsiebes
16 hindurchfallen können. Das ist im wesentlichen das bei der Entgasung anfallende
verkokte Material. Die übrigen nicht brennbaren Abfallbestandteile, wie beispielsweise
Metallkörper, gelangen über das Rüttelsieb 16 in einen an die Zwischenkammer 15
angeschlossenen und mittel. der Schleuse ß gasdicht verschließbaren Schacht 17 und
können von dort abgezogen werden. Die zur Bindung von Schadstoffen, die bei der
Wärmebehandlung von den Abfällen gebildet werden könrten, erforderlichen Wusch läge
werden bei dieser Ausführungsform der Kinrichtung gemäß der Er-@indung durc:ti die
an der Zwischenkammer 15 vorgesehene
Schlause 13 zugegeben. Der
obere teil des Schachtofens 4 bildet den mittels eines ldrenrwer.s 9 beheizbaren
Vergasungsraum 6, an dessen oberen Ende eine Zuleitung 5 für die zuzugebenden Vergasungsmittel
mündet. Der Vergasungsraum 6 ist, wie aus Figur 2 hervorgeht, von dem sich nach
unten anschließenden Raum durch eine als Ringspalt ausgebildete Engstelle getrennt,
zu diesem Zweck ragt in den Schacht des Schachtofens 4 ein rohrförmig ausgebildetes
Teil 18 mit einem an dem in den Schacht hineinragenden Ende angeordneten, sich kegelfcjrmig
erweiternden Teil 19.
-
Der Ringspallt wird von der Basis des kegelformigen Teils 19 und der
benachbarten Wandung des Ofenschachtes gebildet. Selbstverständlich kdnn eine solche
Verengung auch auf andere Weise gebildet werden. Das rohrförmig ausgebildete Teil
18 kann um seine Längsachse drehbar angeordnet sein, in diesem Fall kann es, wie
in der Zeichnung nicht dargestellt, zwecksmäßig sein, seitlich in den Schacht hineinragende
Rührarme anzuordnen, durch die während der Drehbewegung eine Auf.-lockerung des
zu vergasenden Gutes erzielt wird.
-
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Einrichtung nach dem in
Figur 2 dargestellten Ausführungsbeipiel der Einrichtung gemäß der Erfindung der
Vergasungsvorgang besonders gleichmäßig und vollstandig ablauft.