DE3407236C2 - - Google Patents
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- DE3407236C2 DE3407236C2 DE3407236A DE3407236A DE3407236C2 DE 3407236 C2 DE3407236 C2 DE 3407236C2 DE 3407236 A DE3407236 A DE 3407236A DE 3407236 A DE3407236 A DE 3407236A DE 3407236 C2 DE3407236 C2 DE 3407236C2
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B1/00—Retorts
- C10B1/10—Rotary retorts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger
Brennstoffe durch Entgasung von insbesondere cellulosehaltigen
Abfällen oder Materialien mittels thermischer
Behandlung in einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor,
dem die Abfälle kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels
geeigneter Fördermittel zugeführt und in dem die Abfälle,
während sie stetig vom Eintragende zum Austragende
des Reaktors befördert werden, pyrolysiert werden, wonach
die Pyrolysegase und der feste, als Brennstoff verwendbare
Rückstand getrennt voneinander aus dem Reaktor abgeführt
werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Drehtrommelreaktor zur
Durchführung dieses Verfahrens mit mehreren Außenbeheizungskammern,
mit vom Eintragende zum Austragende geneigt angeordneter
Drehtrommel, mit Fördermitteln zum kontinuierlichen
oder diskontinuierlichen Beschicken der Trommel, mit einer
Eintragsöffnung an der Stirnseite am Eintragsende und mit
einer Austragsöffnung an der gegenüberliegenden Stirnseite
am Austragende der Trommel, mit Mitteln zum getrennten Abführen
von Pyrolysegasen und festem Rückstand, sowie mit
mindestens einer Brennkammer, deren Brennstoffzuführung mit
den Mitteln zum Abführen der Pyrolysegase verbunden ist.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung dieses
Drehtrommelreaktors zur Herstellung hochwertiger Brennstoffe
durch Entgasung von cellulosehaltigen Materialien, insbesondere
aus einjährigen Pflanzen, z. B. von Bagasse (Zuckerrohrabfälle)
oder Nußschalen.
Ein Verfahren und ein Drehtrommelreaktor der genannten Gattungen
sind aus der DE-AS 28 21 825 bekannt. Das bekannte
Verfahren und der bekannte Reaktor eignen sich zwar zur
Entgasung von Hausmüll und von vergleichsweise homogenen
Abfällen, nicht aber zur Entgasung von cellulosehaltigen
Abfällen und sonstigen Materialien mit sehr geringer
Schüttdichte. Zwar kann man theoretisch jedes beliebige
Material in einem Drehtrommelreaktor der bekannten Gattung
verschwelen oder pyrolysieren, auf wirtschaftlich vertretbare
Weise lassen sich damit aber nur sehr wenige ausgewählte
und auf spezielle Weise vorbehandelte Materialien entgasen.
Die Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens hängt
in erster Linie von den Investitionskosten, vom Energiebedarf
und von den Kosten für die Entsorgung der Pyrolysegase
sowie der verbleibenden festen Rückstände ab. Der Entsorgungsaufwand
und der Energiebedarf sind um so höher, je
geringer deren Schüttdichte und deren Heizwert sind und je
höher der Feuchteanteil der zu behandelnden Materialien ist.
Bei zu geringer Schüttdichte eines zu verschwelenden oder zu
pyrolysierenden Materials ist der Wärmeübergang zwischen der
beheizten Reaktorwand und dem Schüttgut sowie im Schüttgut
selbst so niedrig, daß der thermische Wirkungsgrad jede
wirtschaftliche Verwertung des Verfahrens unmöglich macht.
Vor allem in den Ländern der dritten Welt fallen ungeheure
Mengen an bisher kaum verwertbaren pflanzlichen Abfallstoffen
an, beispielsweise Bagasse bei der Zuckerherstellung aus
Zuckerrohr, Nußschalen bei der Ölgewinnung aus Kokosnüssen,
Erdnüssen und anderen Nüssen oder Abfälle von Sisal-, Baumwoll-,
Reis-, Bambuspflanzen und dergleichen. Die Verwertung
solcher pflanzlicher Abfallstoffe durch Verschwelen oder
Pyrolyse war bisher auf wirtschaftlich vertretbare Weise
nicht möglich, vor allem wegen der viel zu geringen Schüttdichte
dieser Materialien.
Weiterhin sind viele Drehrohröfen bekannt, die mit einem
frei beweglichen Einsatzkörper ausgerüstet sind. Diese dienen
meist dazu, das Anbacken von Material an der Mantelinnenfläche
zu verhindern (DE-AS 27 15 700 und US-PS 31 42 546)
oder zur Zerkleinerung des thermisch behandelten Materials
(DE-PS 4 47 191).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattungen zu
schaffen, die es gestatten, insbesondere cellulosehaltige
Abfälle mit geringer Schüttdichte auf wirtschaftliche
Weise zu hochwertigen Brennstoffen zu entgasen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Abfälle im Reaktor während dessen Rotation kontinuierlich
zu einer festen, an mindestens einem Teil der Mantelinnenfläche
der Drehtrommel anliegenden Schicht verdichtet
werden.
Dadurch wird erreicht, daß der Wärmeübergang von dem beheizten
Mantel der Drehtrommel auf die zu verarbeitenden
Abfälle in einem Maße verbessert wird, das eine wirtschaftliche
Anwendung der Verschwelung und der Pyrolyse
erst ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
werden die Abfälle mittels eines oder mehrerer drehbar
innerhalb der Drehtrommel befestigter Füllkörper verdichtet.
Die Verdichtung erfolgt dabei ausschließlich
unter dem Eigengewicht des Füllkörpers bzw. der Füllkörper,
so daß, abgesehen von der Aufheizung der Füllkörper,
keine zusätzliche Energie für das Verdichten der
Abfälle aufgewandt werden muß.
Die Verwendung eines Füllkörpers wirkt sich zusätzlich
äußerst vorteilhaft auf den Wärmeübergang auf das zu behandelnde
Gut aus, weil die Kontaktfläche für dieses Gut
nahezu verdoppelt wird und das Gut dadurch länger und
nachhaltiger an die Wärmeaustauschflächen angepreßt wird.
Da bei der Entgasung cellulosehaltiger Abfälle erhebliche
Mengen an Ruß und sonstigen im wesentlichen aus
Kohlenstoff bestehenden Rückständen produziert werden, die
zum Abdecken an der Trommelwand des Reaktors neigen, werden
die Abfälle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise
während der Rotation des Reaktors und während
des Verdichtens kontinuierlich von der Mantelinnenfläche
der Trommel abgelöst und gleichzeitig in Längsrichtung
der Trommel zu deren Austragsende hin befördert.
Zweckmäßig werden die Abfälle bereits in vorverdichteter
Form in den Reaktor eingetragen, was zunächst zusätzliche
Energie erfordert, die Energiebilanz des Gesamtverfahrens
aber kaum beeinträchtigt, weil der Wärmeübergang zwischen
dem beheizten Trommelmantel und den vorverdichteten Abfällen
dadurch weiter verbessert, der Heizenergieaufwand
also verringert wird.
Zweckmäßig werden die vorverdichteten Abfälle bei Eintragen
einem Ort innerhalb des Reaktors zugeführt, der
im Einzugsbereich mindestens eines Füllkörpers liegt,
wodurch die Verweilzeit der Abfälle im Reaktor, und damit
wiederum die Energiebilanz des Gesamtverfahrens,
optimiert wird.
Vorzugsweise wird der Reaktor nach dem Aufheizen auf
Betriebstemperatur mit den durch Verbrennung der Schwel-
oder Pyrolysegase entstehenden Rauchgasen beheizt. Ein
Teil des für die Beheizung des Reaktors erforderlichen
Brennstoffs wird also den zu behandelnden Materialien
selbst entnommen. Es ist vorteilhaft, die Rauchgase dem
Reaktor über einzelne Heizkammern im Querstrom zuzuführen,
weil dies die Steuerung und Regelung des Verfahrens
durch eine abgestufte Temperaturführung über verschiedene
Zonen des Reaktors erleichtert. Die Wandtemperatur
der Drehtrommel soll zwischen 300 und 700°C,
vorzugsweise 400-600°C betragen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei dem die Beheizung des
Reaktors nach Erreichen seiner Betriebstemperatur so gesteuert
und geregelt wird, daß nur ein solcher Anteil an
Pyrolysegasen freigesetzt wird, dessen Verbrennung Rauchgase
in solcher Menge und von solcher Temperatur ergibt,
die an den Reaktor gerade die zur Aufrechterhaltung
seiner Betriebstemperatur erforderliche Energie abgeben.
Bei dieser Prozeßsteuerung wird nämlich der in dem als
Brennstoff verwendbaren Rückstand verbleibende Anteil an
ebenfalls brennbaren und damit Energie liefernden Pyrolysegasen
maximiert, ohne daß zusätzlicher Brennstoff zur
Erzeugung der Rauchgase für die Beheizung des Reaktors
erforderlich wäre, ohne daß der Reaktor auf eine höhere
Temperatur erhitzt würde, als seiner gerade notwendigen
Betriebstemperatur entspricht, ohne daß also wiederverwendbare
Energie verlorengeht, und ohne daß überschüssiges
Pyrolysegas durch Quenchung oder sonstige Entsorgungsmaßnahmen
aufgefangen werden muß.
Je nach der Bestimmung des als Brennstoff verwendbaren
festen Rückstandes kann es aber auch erwünscht sein,
die Abfälle über den Bedarf einer thermisch autarken
Betriebsweise hinaus, d. h. mehr oder weniger vollständig
zu entgasen. In diesem Falle wird der nicht zur Beheizung
des Reaktors erforderliche Anteil der Pyrolysegase erfindungsgemäß
gequencht, und das dadurch erhaltene Kondensat
bzw. die dabei entstehende wäßrige Lösung, Emulsion,
Suspension oder Dispersion wird als Klebemittel bei der
Pelletisierung des vollständig entgasten, als Brennstoff
verwendbaren festen Rückstands verwendet. Der nach der
Entgasung verbleibende feste Rückstand, der sich problemlos
pulverisieren läßt, kann nämlich wie Kohlestaub in
einer Wirbelschichtfeuerungsanlage als fester Energieträger
Verwendung finden, kann aber auch als Gries verfeuert
werden oder zu relativ grobkörnigem Gut pelletisiert oder
in seiner ursprünglichen Form oder aus Pellets brikettiert
oder auf andere Weise zu Formkörpern verpreßt werden. Diese
hängt allein von den örtlichen Gegebenheiten, Bedürfnissen
oder Wiederverwendungsmöglichkeiten oder -notwendigkeiten
ab.
Die genannte Aufgabe wird ferner bei einem Drehtrommelreaktor
der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß innerhalb der Trommel mindestens ein
drehbar befestigter Füllkörper angeordnet ist. Der Füllkörper
sorgt auf einfachste Weise und mit geringstmöglichem
Energieaufwand dafür, daß die Abfälle im Reaktor
während dessen Rotation kontinuierlich zu einer festen,
an mindestens einem Teil der Mantelinnenfläche der Drehtrommel
anliegenden Schicht verdichtet werden. Unter dem
Eigengewicht des Füllkörpers wird das lockere Schüttgut
verdichtet und gegen die Mantelfläche der Drehtrommel gepreßt.
Drehbar ist der Füllkörper deshalb angeordnet,
damit dessen Oberfläche in bezug auf die sich drehende
Trommel eine Relativbewegung ausführen kann, was bei
drehfester Anordnung des Füllkörpers nicht möglich wäre.
Die Relativbewegung des Füllkörpers sorgt in Verbindung
mit der aus der Horizontalen geneigten Rotationsachse
der Trommel - die Rotationsachse solcher Drehtrommelreaktoren
ist grundsätzlich geneigt - für einen wirksameren
Transport bzw. eine bessere Föderung des Schüttguts vom
Eintragsende zum Austragsende der Trommel.
Der Füllkörper ist bei einer zweckmäßigen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Reaktors rotationssymmetrisch
und vorzugsweise walzenförmig ausgebildet; der Durchmesser
des Füllkörpers beträgt in der Regel ¼-¾ des
Trommelradius.
Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist der Füllkörper nur an der Stirnwand am Eintragsende
der Trommel drehbar, und zwar vorzugsweise mittels eines
Kugelgelenks, befestigt. Die nur einseitige Befestigung
bewirkt, daß der Füllkörper nicht etwa freischwebend in
der Trommel aufgehängt ist, sondern daß mindestens das
freie, nicht befestige Ende des Füllkörpers auf dem Füllgut
am Boden der Drehtrommel aufliegt. Vorzugsweise liegt
der Füllkörper praktisch in seiner ganzen Länge auf dem
durch sein Eigengewicht zu einer verdichteten Schicht zusammengepreßten,
aus den umzusetzenden Abfällen bestehenden
Schüttgut auf.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Drehtrommelreaktors besteht darin, daß das
der Stirnwand am Eintragsende der Trommel zugewandte Ende
des Füllkörpers in Richtung auf das Eintragsende verjüngend,
vorzugsweise kegelförmig oder kegelstumpfförmig,
ausgebildet ist. Diese Ausbildung des Füllkörpers am Eintragsende
der Trommel bewirkt, daß die in die Trommel
eingeführten, durch Entgasung umzusetzenden Abfälle rasch
und gleichmäßig unter den Füllkörper transportiert, dadurch
verdichtet und in Richtung auf das Austragsende der
Trommel weiterbefördert werden.
Bei einer zweckmäßigen und besonders vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Drehtrommelreaktors
weist mindestens das sich verjüngend ausgebildete Ende
des Füllkörpers einen schneckengängien Aufsatz auf, von
dem das eingetragene Material erfaßt und wegen der zwischen
der Trommel und dem Füllkörper stattfindenden Relativbewegung
kontinuierlich in Richtung auf das Austragsende
der Trommel weiterbefördert wird. Wenn der Schnecken
gang nicht nur im Bereich des sich verjüngend ausgebildeten
Endes des Füllkörpers, sondern auf der gesamten Mantelfläche
des vorzugsweise walzenförmigen Füllkörpers angebracht
ist, wirkt die so ausgebildete Walze nicht nur wie
eine Förderschnecke, sondern die einzelnen "Rippen" des
schneckengängigen Aufsatzes können dann die verdichtete
Schicht des zu verschwelenden oder zu pyrolysierenden
Materials vollständig durchdringen, bis sie auf der Mantelfläche
der Trommel aufliegen. Die Rippen des schneckengängigen
Aufsatzes wirken wie Kratzer oder Schaber, die
das eingetragene Füllgut bzw. den entgasten festen Rückstand
ständig in axialer Richtung auf dem Trommelmantel
verschieben und dadurch das Anbacken des Materials äußerst
wirksam verhindern.
Zweckmäßig umfassen die Fördermittel zum Beschicken der
Trommel eine Stopfschnecke, die vorzugsweise so in der
Stirnwand angeordnet ist, daß sich der Austrag der Stopfschnecke
an einem Ort im Einzugsbereich des Füllkörpers
befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und
der Beispiele weiter erläutert:
Fig. 1 ist ein Fließbild des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
Fig. 2 ist eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Drehtrommelreaktors, teilweise
im Schnitt und teilweise ausgebrochen;
Fig. 3 ist ein Teilschnitt des Drehtrommelreaktors
gemäß Fig. 2 mit einer Seitenansicht des in der
Trommel befindlichen Füllkörpers.
Die zu entgasenden Abfälle, vorzugsweise Bagasse oder
Nußschalen, gelangen von einem Vorratsbunker 1 (Fig. 1)
mit Hilfe an sich bekannter Fördermittel in die indirekt
beheizte Trommel 2 des erfindungsgemäßen Drehtrommelreaktors,
aus dem der feste Rückstand 6, der als Brennstoff
Verwendung findet, und Pyrolysegas 7 ausgetragen
wird bzw. entweicht. Das Pyrolysegas 7 wird einer Brennkammer
8 zugeführt und dort in Gegenwart von Sauerstoff,
gegebenenfalls unter Vermischung mit extern zugeführten
zusätzlichem gasförmigem Brennstoff verbrannt. Die bei
der Verbrennung in der Brennkammer 8 entstehenden heißen
Rauchgase werden den Beheizungskammern 3, 4, 5 des Drehtrommelreaktors
im Querstrom zugeführt.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Drehtrommelreaktors 10 enthält eine innerhalb
des Gehäuses 11, das in drei getrennte Beheizungskammern
30, 31, 32 aufgeteilt ist, in bekannter Weise geneigt
angeordnete Drehtrommel 20 mit einem Eintragsende
21 und einem Austragsende 37. Die zu entgasenden Abfälle
17 werden aus dem Vorratsbunker 16 mittels an sich bekannter
Fördermittel 12 dem Eintragsende 21 der Trommel 20
zugeführt. Die Trommel 20 ist mittels nicht dargestellter
Lager drehbar gelagert und mit Hilfe eines Antriebsmotors
15 über ein Getriebe 14, das in den Zahnkranz 13 eingreift,
antreibbar. Die Pyrolysegase entweichen über das Austragsende
37 durch die Rohrleitung 38, von wo sie über die
Leitung 19 ganz oder teilweise der Brennkammer 18 zugeführt
werden, wo sie gegebenenfalls mit einem extern zugeführten
gasförmigen Brennstoff vermischt und in Gegenwart von
Sauerstoff verbrannt werden. Die bei der Verbrennung in
der Brennkammer 18 entstehenden Rauchgase werden über die
Leitung 40 den Beheizungskammern 30, 31, 32 zugeführt
und im Querstrom um die rotierende Trommel 20 geleitet,
von wo sie über nicht gezeichnete Abgaskanäle abgeführt
werden.
Der nach der Entgasung der Abfälle 17 verbleibende feste
Rückstand, der als Brennstoff verwendbar ist und gegebenenfalls
anschließend pelletisiert oder zu Formkörpern
verpreßt werden kann, gelangt aus dem Austragsende 37 in
die Rohrleitung 39 und von dort in einen nicht gezeichneten
Vorratsbunker.
Im Innern der Trommel 20 befindet sich ein rotationssymmetrisch
ausgebildeter Füllkörper 25 in Form einer
Walze, die nur einseitig befestigt ist, nämlich an
der Stirnwand 22 am Eintragsende 21 der Trommel 20. Die
Walze 25 liegt auf dem aus den Abfällen 17 bestehenden
Füllgut auf und verdichtet dieses durch ihr Eigengewicht
zu einer verdichteten Schicht 28. Die Walze 25 weist auf
ihrer äußeren Mantelfläche und über ihre gesamte Länge
einen schneckengängigen Aufsatz 36 auf.
Der Füllkörper in Form der Walze 25 ist nur an der Stirnwand
22 am Eintragsende 21 der Trommel 20 einseitig über
ein Kugelgelenk 34 drehbar befestigt (Fig. 3). Im gezeichneten
Ausführungsbeispiel befindet sich das Kugelgelenk
34 genau im Mittelpunkt der drehfesten Stirnwand 22,
also in der Rotationsachse der Trommel 20. Die Walze 25
ist mit dem Kugelgelenk 34 starr mittels eines Gestänges
35 verbunden. Die Walze 25 weist ein sich verjüngend ausgebildetes
Ende 33 in Form eines Kegels auf. Auch dieses
kegelförmig ausgebildete Ende 33 weist einen schneckengängigen
Aufsatz 36 auf, so daß die sich an einem Ort 27
im Einzugsbereich der Walze 25 ansammelnden, kontinuierlich
oder absatzweise durch die Eintragsöffnung 23 mit
Hilfe einer Stopfschnecke 24 eingetragenen Abfälle leicht
erfaßt und durch die zwischen der Trommel 20 mit ihrer indirekt
beheizten Mantelfläche 29 und der Mantelfläche der
Walze 25 stattfindende Relativbewegung in Richtung auf
das Austragsende 37 der Trommel 20 weiterbefördert werden.
Da die Walze 25 mit ihrem Eigengewicht auf dem Füllgut
aufliegt, wird dieses stetig zu einer Schicht 28 verdichtet,
während die Entgasung stattfindet.
Durch die Verdichtung der eingetragenen Abfälle mit Hilfe
des innerhalb der Drehtrommel angeordneten Füllkörpers
lassen sich auch pflanzliche Abfälle mit extrem geringer
Schüttdichte auf wirtschaftliche Weise entgasen, weil so
der großtechnisch notwendige Wärmeübergang zwischen der
außenbeheizten Trommel und den zu entgasenden Abfällen
sichergestellt wird.
Der erfindungsgemäße Drehtrommelreaktor wird deshalb vorzugsweise
zur Herstellung hochwertiger Brennstoffe durch
Entgasung von Bagasse oder Nußschalen verwendet, von
Abfällen also, die hoch cellulosehaltig sind und wegen
ihrer geringen Schüttdichte bisher keiner wirtschaftlich
vertretbaren Verwertung zugeführt werden konnten, obwohl
sie vor allem in den Ländern der dritten Welt in ungeheuren
Mengen bei der Zuckerherstellung aus Zuckerrohr
und bei der Ölgewinnung aus Nüssen anfallen.
Die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert:
1 t Bagasse mit einem Feuchtegehalt von 11%, einem unteren
Heizwert (H u ) von 16 000 kJ/kg und einer Schüttdichte
von 0,05 t/m³ wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei einer Entgasungstemperatur von 550°C
(Temperatur der Außenwand der Drehtrommel) pyrolysiert.
Dabei entstanden fester Rückstand, Pyrolysegas und Pyrolysekondensat
in folgenden Mengen und folgender Zusammensetzung:
Fester Rückstand
Menge: 230 kg
Zusammensetzung: 90% C, 2% H₂, 1% O₂
Heizwert: H u = 8000 MJ
Menge: 230 kg
Zusammensetzung: 90% C, 2% H₂, 1% O₂
Heizwert: H u = 8000 MJ
Pyrolysegas und -kondensat
Menge: 770 kg
Heizwert: H u = 8000 MJ
Zusammensetzung:
Feuchteanteil: 200 kg
organ. Anteil: 570 kg
Permanentgase: 120 kg 171,4 Nm³
Dichte der Permanentgase: γ = 0,7 kg/Nm³
Heizwert der Permanentgase: H u = 12 000 kJ/Nm³
Heizwert des Pyrolysegases: H u = 2000 MJ
Heizwert des Kondensats: H u = 6000 MJ
Kondensatmenge: 650 kg
Menge: 770 kg
Heizwert: H u = 8000 MJ
Zusammensetzung:
Feuchteanteil: 200 kg
organ. Anteil: 570 kg
Permanentgase: 120 kg 171,4 Nm³
Dichte der Permanentgase: γ = 0,7 kg/Nm³
Heizwert der Permanentgase: H u = 12 000 kJ/Nm³
Heizwert des Pyrolysegases: H u = 2000 MJ
Heizwert des Kondensats: H u = 6000 MJ
Kondensatmenge: 650 kg
Energiebilanz
(bezogen auf 1 t Ausgangsmaterial Bagasse)
(bezogen auf 1 t Ausgangsmaterial Bagasse)
H u gesamt = 16 000 MJ
H u Rückstand = 8000 MJ
H u Permanentgase = 2000 MJ
H u Kondensat = 6000 MJ
H u Rückstand = 8000 MJ
H u Permanentgase = 2000 MJ
H u Kondensat = 6000 MJ
Aufwand zur Beheizung des Drehtrommelreaktors:
1 t Bagasse (11% Feuchte, H u = 16 000 kJ/kg, Schüttdichte
0,05 t/m³) wird bei einer Entgasungstemperatur von 350°C
(Temperatur der Außenwand der Drehtrommel) - ansonsten
wie in Beispiel 1 - pyrolysiert. Dabei entstanden:
Fester Rückstand
Menge: 410 kg
Zusammensetzung: 80% C, 9% H₂, 4% O₂
Heizwert: H u = 13 000 MJ
Menge: 410 kg
Zusammensetzung: 80% C, 9% H₂, 4% O₂
Heizwert: H u = 13 000 MJ
Pyrolysegas und -kondensat
Menge: 590 kg
Heizwert: H u = 3000 MJ
Zusammensetzung:
Feuchteanteil: 190 kg
organ. Anteil: 400 kg
Permanentgase: 90 kg 112,5 Nm³
Dichte der Permanentgase: γ = 0,8 kg/Nm³
Heizwert der Permanentgase: H u = 13 000 kJ/Nm³
Heizwert des Pyrolysegases: H u = 1500 MJ
Heizwert des Kondensats: H u = 1500 MJ
Kondensatmenge: 500 kg
Menge: 590 kg
Heizwert: H u = 3000 MJ
Zusammensetzung:
Feuchteanteil: 190 kg
organ. Anteil: 400 kg
Permanentgase: 90 kg 112,5 Nm³
Dichte der Permanentgase: γ = 0,8 kg/Nm³
Heizwert der Permanentgase: H u = 13 000 kJ/Nm³
Heizwert des Pyrolysegases: H u = 1500 MJ
Heizwert des Kondensats: H u = 1500 MJ
Kondensatmenge: 500 kg
Energiebilanz
(bezogen auf 1 t Ausgangsmaterial Bagasse)
(bezogen auf 1 t Ausgangsmaterial Bagasse)
H u gesamt = 16 000 MJ
H u Rückstand = 13 000 MJ
H u Permanentgas = 1500 MJ
H u Kondensat = 1500 MJ
H u Rückstand = 13 000 MJ
H u Permanentgas = 1500 MJ
H u Kondensat = 1500 MJ
Aufwand zur Beheizung des Drehtrommelreaktors:
Wie in Beispiel 1 angegeben.
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung hochwertiger Brennstoffe
durch Entgasung von insbesondere cellulosehaltigen Abfällen
oder Materialien mittels thermischer Behandlung in
einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor, dem die Abfälle
kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels geeigneter
Fördermittel zugeführt und in dem die Abfälle,
während sie stetig vom Eintragsende zum Austragsende des
Reaktors befördert werden, pyrolysiert werden, wonach die
Pyrolysegase und der feste, als Brennstoff verwendbare
Rückstand getrennt voneinander aus dem Reaktor abgeführt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle im Reaktor
während dessen Rotation kontinuierlich zu einer festen,
an mindestens einem Teil der Mantelinnenfläche der Drehtrommel
anliegenden Schicht verdichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abfälle mittels eines oder mehrerer drehbar innerhalb
der Drehtrommel befestigter Füllkörper verdichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abfälle während der Rotation des Reaktors und
während des Verdichtens kontinuierlich von der Mantelinnenfläche
der Trommel abgelöst und gleichzeitig in Längsrichtung
der Trommel zu deren Austragsende hin befördert
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abfälle bereits in vorverdichteter Form in
den Reaktor eingetragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorverdichteten Abfälle beim Eintragen einem Ort
innerhalb des Reaktors zugeführt werden, der im Einzugsbereich
mindestens eines Füllkörpers liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reaktor nach dem Aufheizen auf
Betriebstemperatur mit den durch Verbrennung der Pyrolysegase
entstehenden Rauchgasen beheizt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rauchgase dem Reaktor über einzelne Heizkammern
im Querstrom zugeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beheizung des Reaktors nach Erreichen seiner
Betriebstemperatur so gesteuert und geregelt wird, daß nur
ein solcher Anteil an Pyrolysegasen freigesetzt wird, dessen
Verbrennung Rauchgase in solcher Menge und von solcher
Temperatur ergibt, die an den Reaktor gerade die zur Aufrechterhaltung
seiner Betriebstemperatur erforderliche
Energie abgeben.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abfälle über den Bedarf einer thermisch autarken
Betriebsweise hinaus entgast werden und der nicht zur
Beheizung des Reaktors erforderliche Anteil der Pyrolysegase
gequencht und das dadurch erhaltene Kondensat als
Klebemittel bei der Pelletisierung des entgasten, als
Brennstoff verwendbaren festen Rückstands verwendet wird.
10. Drehtrommelreaktor zur Durchführung des Verfahrens
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, mit mehreren Außenbeheizungskammern,
mit vom Eintragsende zum Austragsende geneigt
angeordneter Drehtrommel, mit Fördermittel zum kontinuierlichen
oder diskontinuierlichen Beschicken der
Trommel, mit einer Eintragsöffnung an der Stirnseite am
Eintragsende und mit einer Austragsöffnung an der gegenüberliegenden
Stirnseite am Austragsende der Trommel, mit
Mitteln zum getrennten Abführen von Pyrolysegasen und
festem Rückstand sowie mit mindestens einer Brennkammer,
deren Brennstoffzuführung mit den Mitteln zum Abführen der
Pyrolysegase verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Trommel (20) mindestens ein drehbar befestigter
Füllkörper (25) angeordnet ist.
11. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper (25) rotationssymmetrisch
ausgebildet ist.
12. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper (25) walzenförmig ausgebildet
ist.
13. Drehtrommelreaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (25) nur an der
Stirnwand (22) am Eintragsende (21) der Trommel (20) drehbar
befestigt ist.
14. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper (25) mittels eines Kugelgelenks
(34) an der Stirnwand (22) befestigt ist.
15. Drehtrommelreaktor nach einem der Ansprüche 10 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß das der Stirnwand (22) am
Eintragsende (21) der Trommel (20) zugewandte Ende (33)
des Füllkörpers (25) sich in Richtung auf das Eintragsende
(21) verjüngend ausgebildet ist.
16. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das der Stirnwand (22) zugewandte Ende (33)
des Füllkörpers (25) kugelförmig oder kegelstumpfförmig
ausgebildet ist.
17. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens das sich verjüngend ausgebildete
Ende (33) des Füllkörpers (25) einen schneckengängigen
Aufsatz (36) aufweist.
18. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Füllkörper (25) auf seiner äußeren
Mantelfläche einen schneckengängigen Aufsatz (36) aufweist.
19. Drehtrommelreaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermittel zum Beschicken
der Trommel (20) eine Stopfschnecke (24) umfassen.
20. Drehtrommelreaktor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stopfschnecke (24) so in der Stirnwand
(22) angeordnet ist, daß sich der Austrag der Stopfschnecke
(24) an einem Ort (27) im Einzugsbereich des Füllkörpers
(25) befindet.
21. Verwendung des Drehtrommelreaktors gemäß einem der
Ansprüche 10 bis 20 zur Herstellung hochwertiger Brennstoffe
durch Entgasung von Bagasse oder Nußschalen.
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