DE3633212A1 - Pyrolyseanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pyrolyseanlage zur Müll- und Abfallverwertung mit einer beheizten Schweltrommel, mit einer Schwelguteintragsvorrichtung an der einen Stirnseite der Schweltrommel und einer Reststoffaustragsvorrichtung an der anderen Stirnseite der Schweltrommel, mit einem Schwel­ gasabzug und mit einem an den Schwelgasabzug angeschlossenen Gaswandler zur Umwandlung des Schwelgases in Spaltgas.

Bei bekannten Pyrolyseanlagen läßt man das Schwelgut - im allgemeinen zerkleinerte Müll- und Abfallstoffe - in einer sich langsam drehenden, beheizten Schweltrommel bei 400-500°C verschwelen. Das dabei entstehende Schwelgas wird abgezogen, entstaubt und in einem sogenannten Gaswandler in industriell verwertbares Spaltgas umgewandelt. Dabei ist es durch die DE-OS 34 12 583 auch bekannt, die Schweltrommel zur Aufhei­ zung des eingetragenen Schwelgutes in ihrem Inneren mit Heiz­ rohren zu versehen, die von einem separat erzeugten Heizgas durchströmt werden. Es ist eine Eigenart einer solchen Pyro­ lyseanlage, daß die im allgemeinen mit einem geringen Unter­ druck betriebene und sich langsam drehende Schweltrommel an ihren beiden offenen Stirnseiten mit Ringdichtungen gegenüber dem stationären Schwelguteintragsgehäuse und Reststoffaus­ tragsgehäuse abgedichtet sein muß. Darüber hinaus werden weitere Ringdichtungen benötigt, um die Schwelgasleitung an­ zuschließen und um die Heizrohranschlüsse an die Schweltrommel anzukuppeln. Diese Ringdichtungen, die auch temperaturbeding­ te axiale Längenänderungen der Schweltrommel aufnehmen müssen, unterliegen bei den gegebenen Betriebsbedingungen, den rela­ tiv hohen Temperaturen, der Staubbelastung und der Belastung durch die aggressiven Gase einem starken Verschleiß und müssen in verhältnismäßig kurzen Zeitintervallen ausgetauscht werden. Das Austauschen der Ringdichtungen ist jedesmal mit einem Stillstand der Anlage verbunden. Auch die im Innern der Schwel­ trommel verlaufenden Heizrohre unterliegen einem merklichen Verschleiß durch mit dem Schwelgut mitgeführte Feststoffe und müssen von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Außerdem ist bei dieser vorbekannten Anlage für die Erzeugung der Heizgase eine besondere Brennkammer vorzusehen.

Durch die DE-PS 27 13 031 ist auch eine Schweltrommel be­ kannt, die ohne anfällige Heizrohre auskommt und die keine separate Brennkammer für die Erzeugung der Heizgase benötigt. Dort werden die Abgase einer Nutzleistungsmaschine, d.h. ei­ ner mit dem Spaltgas betriebenen Verbrennungskraftmaschine als Heizgas verwendet. Außerdem sind dort die den axialen Vor­ trieb des Schwelgutes im Inneren der Schweltrommel bewirkenden spiralförmigen Schaufeln als Hohlkörper ausgebildet und wer­ den von dem Abgas durchströmt. Die Wartungsintervalle werden bei dieser Anlage durch die vielen an den beiden Enden der Schweltrommel erforderlichen Ringdichtungen bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie der Aufwand für die Aufheizung des Schwelgutes und die Wartungsintervalle und Wartungskosten vermindert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2-10 zu entnehmen.

Infolge der Verwendung eines Teiles des unverbrannten Spalt­ gases für die Aufheizung des Schwelgutes in der Schweltrommel wird mit geringstmöglichem Aufwand und ohne Verbrennung von Spaltgas oder Einspeisung von externer Heizenergie die für die Verschwelung erforderliche Wärme bereitgestellt.

In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann das der Schweltrommel zugeleitete Spaltgas die Schweltrommel zur direkten Aufheizung des Schwelgutes im Gegenstrom durch­ strömen und mit dem Schwelgas abgezogen werden. Dies bringt nicht nur den Vorteil mit sich, daß sich die Wärmeverluste gegenüber einer indirekten Aufheizung verringern, sondern führt vor allem dazu, daß die Anzahl der Dichtungen an den beiden Stirnflächen der Schweltrommel auf je eine vermindert werden kann.

Die Energiebilanz der Pyrolyseanlage wird verbessert, wenn in Ausgestaltung der Erfindung das der Schweltrommel zugeleitete Spaltgas zur Temperaturabsenkung durch einen der Schweltrommel spaltgasseitig vorgeschalteten Wärmetauscher geleitet wird. Es kann dort auf etwa 550°C abgekühlt werden. Auf diese Wei­ se wird wertvolle Hochtemperaturenergie frei und wird zu­ gleich ein Überheizen der Schweltrommel verhindert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

die Figur eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Pyrolyseanlage.

In der Figur ist die Schweltrommel mit 1 bezeichnet. Sie ist an ihren beiden Stirnseiten offen und auf Rollenlagern 2, 3, 4 um ihre Längsachse 5 drehbar. Zu ihrem Antrieb ist ein Elektro­ motor 6 vorgesehen. Zwischen den beiden Rollenlagern 2, 3, 4 ist die Schweltrommel 1 mit einer Wärmedämmung 7, 8 versehen. An ihrer in der Darstellung der Figur linken Stirnseite ist ein Schwelguteintragsgehäuse 9 zu erkennen, das über die Stirnseite der Schweltrommel 1 gestülpt ist und mit einer Ring­ dichtung 10 gasdicht an der Schweltrommel anschließt. Dieses Schwelguteintragsgehäuse 9 trägt eine Schwelguteintragsvor­ richtung 11 mit einer gasdichten Schleuse 12 und einen Schwel­ gasabzugsstutzen 14. Über die in der Darstellung der FIG rech­ te Stirnseite der Schweltrommel 1 ist ein Reststoffaustrags­ gehäuse 15 gestülpt, welches an seinem unteren Ende eine Reststoffaustragsvorrichtung 16 mit einer gasdichten Schleuse 17 und einen Spaltgasanschlußstutzen 19 trägt. Auch dieses Reststoffaustragsgehäuse schließt über eine Ringdichtung 20 gasdicht mit der Schweltrommel 1 ab. Unterhalb der Reststoff­ austragsvorrichtung 16 ist ein mit Wasser gefülltes Auffang­ becken 21 für den Reststoff und eine in das Auffangbecken hineinragende Transportschnecke 22 für die Entnahme des aus­ getragenen Reststoffes und Beförderung desselben in einen Transportbehälter 23 zu erkennen.

An den Schwelgasabzugsstutzen 14 des Schwelguteintragsgehäuses schließt eine Schwelgasleitung 24 an, die zu einem Zyklon 25 und von diesem über einen Gasverdichter 26 zu einem Gaswand­ ler 27 führt. Dieser Gaswandler besitzt eine Brennkammer 28, an der die Schwelgasleitung 24 und eine Frischluftleitung 29 angeschlossen sind. Außerdem besitzt der Gaswandler 27 eine mittels einer Schleuse 30 abgedichtete Kokseinfüllvorrichtung 31 sowie eine ebenfalls mittels einer Schleuse 32 abgedichte­ te Schwelkoksaustragsvorrichtung 33, die in ein Wasserbad 34 mündet. Von der den Gaswandler 27 verlassenden Spaltgaslei­ tung 35 zweigt eine weitere Spaltgasleitung 36 ab, welche über einen Wärmetauscher 37 geführt und an den Spaltgasan­ schlußstutzen 19 des Reststoffaustragsgehäuses 15 angeschlos­ sen ist. In der vom Zyklon 25 zum Gasverdichter 26 und zur Brennkammer 28 des Gaswandlers 27 führenden Schwelgasleitung 24 befindet sich ein Anschlußstutzen 38 für ein extern be­ zogenes Brenngas, im vorliegenden Fall von Stadtgas.

Bei der Inbetriebnahme der Pyrolyseanlage wird über den An­ schlußstutzen 38 der Schwelgasleitung 24 Stadtgas in die Brennkammer 28 des Gaswandlers 27 geleitet und dort unterstö­ chiometrisch verbrannt. Das heiße teilverbrannte, den Gaswand­ ler 27 verlassende Stadtgas gelangt über den Wärmetauscher 37 und den Spaltgasanschlußstutzen in das Reststoffaustragsge­ häuse 15 der Schweltrommel und von dort im Gegenstrom zum Schwelgut in die Schweltrommel 1. Dabei wird das in der Schwel­ trommel 1 dauernd umgewendete Schwelgut auf die Schweltempe­ ratur von ca. 450°C bis 500°C aufgeheizt. Das dabei frei­ werdende Schwelgas wird vom Gasverdichter 26 zusammen mit dem Stadtgas über das Schwelguteintragsgehäuse 9 und die Schwel­ gasleitung 24 in den Zyklon 25 gesaugt, dort entstaubt und dann weiter in die Brennkammer 28 des Gaswandlers 27 gedrückt. In der Brennkammer des Gaswandlers wird das Schwelgas mit unterstöchiometrisch zugemischter Luft verbrannt. Dabei wird die Luftzugabe so geregelt, daß die Flammentemperatur etwa 1000°C bis 1200°C beträgt. Bei dieser Temperatur werden die Kohlenwasserstoffe gecrackt. In Verbindung mit der anschließen­ den Wassergasreaktion im Koksbett des Gaswandlers 27 entsteht ein Spaltgas, das im wesentlichen Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Wasserstoff enthält. Dieses Spaltgas ist schadstoff­ frei und kann einem industriellen Verbraucher zugeleitet und dort bedenkenlos verbrannt werden.

Ein Teil des Spaltgases wird über die Spaltgasleitung 36 und den Wärmetauscher 37 wieder in die Schweltrommel 1 zurückge­ führt. In dem Wärmetauscher 37 wird die Temperatur des ca. 1200°C heißen Spaltgases auf ca. 550°C heruntergekühlt, be­ vor es in die Schweltrommel 1 eingeleitet wird. Hierdurch wird eine Überhitzung der Schweltrommel vermieden und wird im Wärmetauscher 37 Prozeßdampf erzeugt.

Während des Betriebes der Schweltrommel werden in kurzen In­ tervallen abgepaßte Mengen an Schwelgut über die Schleuse 12 an der Schwelguteintragsvorrichtung 11 durch das Schwelgut­ eintragsgehäuse 9 hindurch über ein Schwelguteintragsrohr 13 in das Innere der Schweltrommel geleitet. Während der Drehung der Schweltrommel wird das Schwelgut kontinuierlich umgewälzt und dabei von dem heißen Spaltgas erhitzt. Über im Innern der Schweltrommel angeordnete, der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellte, spiralförmige Schaufeln, wird es konti­ nuierlich in der Darstellung der FIG nach rechts befördert und verwandelt sich allmählich in den sogenannten Schwelgut­ reststoff. Schließlich wird dieser von den Schaufeln im Innern der Schweltrommel in das Reststoffaustragsgehäuse 15 befördert. Dort wird es diskontinuierlich über die Schleuse 17 der Rest­ stoffaustragsvorrichtung 16 in das wassergefüllte Auffangbecken 21 befördert. In diesem Auffangbecken kühlt der Reststoff ab. Sodann wird er über die Transportschnecke 22 in den bereitge­ stellten Transportbehälter 23 befördert.

Infolge der Verwendung von unverbranntem Spaltgas als Heiz­ medium werden Brenner und Brennstoffkosten für die Erzeugung von Heizgas eingespart. Darüber hinaus werden durch die direk­ te Einleitung des Spaltgases in das Innere der Schweltrommel wartungsträchtige Ringdichtungen eingespart. Bei der erfin­ dungsgemäßen Anlage wird nur noch je eine Ringdichtung am Schwel­ guteintragsgehäuse und Reststoffaustragsgehäuse benötigt. Darüber hinaus wird durch die direkte Einleitung des Spaltga­ ses in die Schweltrommel 1 die Wärmeübertragung von dem als Wärmetransportmittel verwendeten Spaltgas zu dem Schwelgut optimiert. Die hierfür benötigte Wärmemenge wird durch die Wärmedämmung 7, 8 der Schweltrommel 1 noch weiter verringert. Infolge der Zumischung des für die Aufheizung des Schwelgutes in die Schweltrommel 1 eingeleiteten Spaltgases zu dem in der Schweltrommel erzeugten Schwelgas werden die Gasmengen und somit auch die Abscheidungsbedingungen für den in der Schwel­ gasleitung 24 eingebauten Zyklon 25 verbessert. Die in dem Wärmetauscher 37 freiwerdende Wärme ist Hochtemperaturwärme und kann zur Prozeßdampferzeugung sowie für innerbetrieblichen Heizzwecken herangezogen werden.

Es ist auch möglich, das Spaltgas statt über einen Wärme­ tauscher 37 durch Eindüsung von Wasser bzw. von Niedertempe­ raturdampf abzukühlen. Eine hierzu erforderliche Eindüsvor­ richtung 39 wäre dann anstelle oder zusätzlich zum Wärmetau­ scher 37 in die zur Schweltrommel 1 führende Spaltgasleitung 36 einzubauen. Durch die Eindüsung von Wasser oder Nieder­ temperaturdampf wird nicht nur das Spaltgas abgekühlt, viel­ mehr wird infolge des dem Schwelgas zusätzlich beigemischten Wasserdampfes im Gaswandler über die Wassergasreaktion mit dem glühenden Koks der Wasserstoffanteil des Spaltgases und damit auch dessen Heizwert erhöht.

Claims (10)

1. Pyrolyseanlage zur Müll- und Abfallverwertung mit einer beheizten Schweltrommel, mit einer Schwelguteintragsvorrich­ tung an der einen Stirnseite der Schweltrommel und einer Reststoffaustragsvorrichtung an der anderen Stirnseite der Schweltrommel mit einem Schwelgasabzug und mit einem an dem Schwelgasabzug angeschlossen Gaswandler zur Umwandlung des Schwelgases in Spaltgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweltrommel (1) ein Teil des dem Gaswandler (27) ent­ strömenden Spaltgases als Wärmeträger zugeleitet wird.

2. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Schweltrommel (1) zugeleitete Spaltgas die Schwel­ trommel (1) zur direkten Aufheizung des Schwelgutes im Gegen­ strom zum Schwelgut durchströmt und zusammen mit dem Schwelgas abgezogen wird.

3. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Schweltrommel (1) zugeleitete Spaltgas zur Tempera­ turabsenkung durch einen der Schweltrommel spaltgasseitig vorge­ schalteten Wärmetauscher (37) geleitet wird.

4. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturabsenkung des der Schweltrommel (1) zu­ strömenden Spaltgases Wasser eingedüst wird.

5. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Staubabscheider (25) in der von der Schweltrommel (1) zum Gaswandler (27) führenden Schwelgasleitung (24) eingebaut ist.

6. Pyrolyseanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Zyklon (25).

7. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Schweltrommel zugeleitete Spaltgas zur indirekten Aufheizung der Schweltrommel durch mit der Schweltrommel ver­ bundene hohle Leitungen geleitet wird.

8. Pyrolyseanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Leitungen durch Aufschweißen von Halbrundpro­ filen auf der Außenwand der Schweltrommel gebildet sind.

9. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch eine die Schweltrommel (1) im Umfangsbereich umhüllende Wärmedämmung (7, 8).

10. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Inbetriebsetzung der Anlage anderweitig bezogenes Brenngas (38) in die Schwelgasleitung (24) einspeisbar ist.