DE4226032C1 - Solid and pasty waste material utilisation - useful as feed material for fixed bed pressure gasifier - Google Patents

Solid and pasty waste material utilisation - useful as feed material for fixed bed pressure gasifier

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Abstract

Combined utilisation of fine grained, solid and pasty wastes in the fixed bed pressure gasification process comprises (i) mixing 60-99% solid, fine grained waste of granulometry 100% 0-100 mm. and more than 50% 0-20 mm. with 1-40% pasty waste; (ii) feeding the mixt., in amount 1-70%, with lump waste material, lump carbonaceous gasification material and/or agglomerates of fine grained waste and coal, to a fixed bed pressure gasifier for chemical conversion and thermal treatment; and (iii) adjusting both the time for heating the waste to 350-400 deg.C (exclusive) in the reducing atmos. in the gasifier and the dwell time of the residual and/or waste material in the gasifier until direct contact with the product gas stream, which is shock cooled to below 200 deg.C after leaving the gasifier, to a duration of more than 30 mins. The pre-mixed fine grained solid and pasty waste materials are agglomerated before mixing with the lump waste and/or lump gasification material. Calcium-contg. waste and active materials are present in amount greater than 5% during agglomeration. USE/ADVANTAGE - For e.g. decontamination of dioxin-loaded earth or contaminated dusts, together with tar residues, clarification sludge or lacquer sludge, or possibly for combined disposal of contaminated gypsum products or other calcium-contg. wastes (e.g. from flue gas cleaning) with clarification sludge. The process allows use of large amounts of contaminated fine grained residues and wastes and pasty wastes and residues, contg. various chemical contaminants, in pressure gasifiers.

Description

Historisch gesehen war das am wenigsten aufwendige Verfahren zum Beseitigen von festen Abfallstoffen das Ablagern in offenen Deponien oder in Untertagedeponien. Deponien für nicht verarbeiteten Abfall bringen jedoch ernsthafte Probleme mit sich. Durch Auslaugen kommt es leicht zu Grundwasserverschmutzung. Wertvolle Bodenflächen verloren. Brände können entstehen.Historically, the least expensive method to remove solid waste is deposited in open landfills or underground. However, landfills for unprocessed waste pose serious problems. Leaching easily leads to groundwater pollution. Valuable floor space lost. Fires can occur.

Ein günstigeres Verfahren, das diese Probleme verringert, besteht in einer sanitären Geländeauffüllung durch Kompostieren und Abdecken des Abfalls mit Erde.A cheaper method that reduces these problems is a sanitary one Ground filling by composting and covering the waste with earth.

Dessen ungeachtet wurde in größeren städtischen Bereichen dieses Vorgehen in zunehmenden Maße unattraktiv, da geeignete Plätze immer weniger zur Verfügung stehen. Beide vorgenannten Verfahren wurden durch eine Verbrennung des Mülls vor der Geländeauffällung ergänzt. Die herkömmliche Abfallverbrennung sorgt zwar für eine wesentliche Volumenminderung der Abfallstoffe und verringert die durch Auslaugen verursachte Verschmutzung bringt jedoch neue Umweltprobleme, beispielsweise eine Luftverschmutzung und erhöhten Anfall an belasteten Reststoffen wie Filterstäuben und Salzschlämmen, mit sich. Obwohl Volumenverringerungen von 80 bis 90% möglich sind, ist der Rückstand der Asche nicht in jedem Fall biologisch inaktiv, so daß weiterhin eine Geländeauffüllung notwendig ist. Desweiteren ist bei der herkömmlichen Verbrennung die Wiedergewinnung von Nutzwerten im allgemeinen minimal.Regardless of this, in larger urban areas this procedure was carried out in Increasingly unattractive because suitable places are less and less available stand. Both of the above methods were preceded by incineration of the waste of the terrain. Conventional waste incineration ensures that substantial reduction in volume of waste materials and reduced by leaching The pollution caused, however, brings new environmental problems, for example one Air pollution and increased amounts of contaminated residues such as filter dust and Salt mud, with itself. Although volume reductions of 80 to 90% are possible, the residue of the ash is not biologically inactive in every case, so that still a terrain filling is necessary. Furthermore, the conventional Combustion the recovery of utility values is generally minimal.

Ein Lösungsvorschlag zur Vergasung von Abfall zeigt das Anderson-Verfahren (US- PS 37 29 298). Dabei werden Abfallstoffe in den oberen Teil und Sauerstoff in den unteren Teil eines aufrecht stehenden Schachtofens eingeführt. Bei der Durchführung des Verfahrens wird geshredderter Müll unverdichtet eingesetzt. Die im Unterteil entstehende flüssige Schlacke wird kontinuierlich abgestochen. Dieses Verfahren hatte den Nachteil, daß der geshredderte Müll sich im Reaktor verdichtete und zu Kanalströmungen mit den bekannten Nachteilen der Leistungsminderung und Explosionsgefahr führte.The Anderson process (US PS 37 29 298). Waste is in the upper part and oxygen in the lower part of an upright shaft furnace. During execution In the process, shredded waste is used without being compacted. The one in the lower part the resulting liquid slag is tapped continuously. Had this procedure the disadvantage that the shredded waste compacted in the reactor and closed Channel flows with the known disadvantages of derating and Risk of explosion.

Gemäß DE-OS 26 19 302 wurde vorgeschlagen, Abfallstoffe in Form definierter Pellets aus geshreddertem Müll im Schachtofen zu vergasen. Dieses Verfahren ist eingeschränkt auf eine Vergasung von definierten Pellets unter Normaldruck mit Flüssigschlackeabzug anwendbar.According to DE-OS 26 19 302 it has been proposed to use waste materials in the form of defined pellets to gasify from shredded waste in the shaft furnace. This procedure is restricted to gasification of defined pellets under normal pressure Liquid slag discharge applicable.

In DE-AS 23 23 654 wird ein Verfahren beschrieben, in dem feste Abfallstoffe aus Hausmüll in den Oberteil und flüssige kohlenwasserstoffhaltige Kondensate aus der Gasreinigung sowie flüssige Abfallstoffe in den Unterteil des Reaktors eingebracht werden. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß eine gezielte Fixierung bzw. Eleminierung von organischen und anorganischen Schadstoffen nicht erfolgt. Bei der vorgeschlagenen Abkühlung des Gases auf 300°C ist eine Denovo Synthese von Dioxin und Furanen nicht ausgeschlossen.DE-AS 23 23 654 describes a process in which solid waste materials Household garbage in the top and liquid hydrocarbonaceous condensates from the Gas cleaning and liquid waste are introduced into the lower part of the reactor become. This method has the disadvantage that a targeted fixation or Organic and inorganic pollutants are not eliminated. In the proposed cooling of the gas to 300 ° C is a Denovo synthesis of Dioxin and furans are not excluded.

Nach einem Vorschlag gemäß DE-OS 33 42 383 wird in einem kombinierten Flugstrom- und Festbettdruckvergaser in einem Primärprozeß eine Suspension und in einem Sekundärprozeß stückiger Vergasungsstoff vergast, wobei die anfallende Schlacke in einem Natriumcarbonatschmelzbad aufgefangen wird.According to a proposal according to DE-OS 33 42 383 in a combined entrained flow and fixed bed pressure carburetors in a primary process a suspension and in one Gasified lumpy gasification secondary process, the resulting slag in a sodium carbonate melt bath is collected.

Dieses Verfahren dient dazu, Reaktionen von Schwermetallen, insbesondere von Vanadium mit der Ausmauerung zu vermeiden.This process serves to react heavy metals, especially vanadium to avoid with the lining.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß dem Einsatz von festen und flüssigen Abfallstoffen enge Grenzen gesetzt sind und daß insbesondere eine Kohlenwasserstoff- und/oder Dioxinzerstörung im Sekundärreaktor nur unvollständig gelingen kann.This method has the disadvantage that the use of solid and liquid Waste materials are subject to narrow limits and that in particular a hydrocarbon and / or dioxin destruction in the secondary reactor can only be achieved incompletely.

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, hohe Anteile von kontaminierten feinkörnigen Abfall- und Reststoffen und pastöse Abfall- und Reststoffe, welche verschiedene chemische Verunreinigungen enthalten, zu verwerten.The aim and object of the invention are to ensure high proportions of contaminated fine-grained Waste and residues and pasty waste and residues, which different contain chemical contaminants.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, in dem die festen, feinkörnigen Abfallstoffe mit einer Körnung von 0 bis 100 mm, wobei der Anteil von 0 bis 20 mm < 50% beträgt, in einem Anteil von 60 bis 99% mit pastösen Abfallstoffen in einem Anteil von 1 bis 40% vermischt werden und dieses Gemisch in einem Anteil von 1 bis 70% mit stückigen Abfallstoffen und/oder kohlenstoffhaltigen, stückigen Vergasungsstoffen und/oder mit Agglomeraten aus feinkörnigen Abfallstoffen und feinkörniger Kohle einem Festbettdruckvergaser zur chemischen Umsetzung und thermischen Behandlung zugeführt werden und die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser in reduzierender Atmosphäre auf < 350°C und < 400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten Rohgasstrom, der nach Verlassen des Festbettdruckvergasers schockartig auf < 200°C abgekühlt wird, auf größer 30 min eingestellt wird.According to the invention the object is achieved in that the firm, fine-grained Waste with a grain size of 0 to 100 mm, whereby the proportion from 0 to 20 mm is <50%, in one proportion from 60 to 99% with pasty waste in one proportion from 1 to 40% are mixed and this mixture in one Share from 1 to 70% with lumpy waste materials and / or carbonaceous, lumpy gasification substances and / or with agglomerates of fine-grained waste and fine-grained Coal a fixed bed pressure gasifier for chemical conversion and thermal treatment and the Heating time of the residual and / or waste materials in the fixed bed pressure gasifier in a reducing atmosphere to <350 ° C and <400 ° C and the residence time of the residual and / or waste materials in the fixed bed pressure carburettor until direct contact with the raw gas flow generated after leaving the fixed-bed gasifier is suddenly cooled to <200 ° C is set greater than 30 min.

Die vorgemischten feinkörnigen festen und pastösen Abfallstoffe können vor der Zumischung zu stückigen Abfallstoffen und/oder stückigen Vergasungsstoffen agglomeriert werden.The premixed fine-grained solid and paste-like waste materials can before Addition to lumpy waste materials and / or lumpy gasification substances agglomerated become.

Vor der Agglomerierung können calciumhaltige Abfall- und Einsatzstoffe in einem Anteil von < 5% in das Einsatzprodukt eingebracht werden.Before agglomeration, calcium-containing waste and input materials can be present in one proportion of <5% can be introduced into the feed product.

Durch die Anwendung der Erfindung gelingt es, feinkörnige kontaminierte Rest- und Abfallstoffe in einen Transportzustand zu bringen, in dem eine Bildung von kontaminierten Stäuben vermieden wird. Andererseits sind pastöse Rest- und Abfallstoffe schwierig zu transportieren und nicht rieselfähig. Durch Vermischung mit feinkörnigen Produkten wird ein rieselfähiges Mischprodukt, welches leicht dosierbar ist, erzeugbar. So gelingt es durch die definierte Vermischung sowohl feinkörnige kontaminierte, als auch pastöse Reststoffe zu einen kombinierten transportfähigen Produkt umzuwandeln.By applying the invention it is possible to fine-grained contaminated residual and To bring waste materials into a transport state in which a formation of contaminated dusts is avoided. On the other hand there are pasty residues and waste materials difficult to transport and not flowable. By mixing with fine-grained Products become a free-flowing mixed product that is easy to dose. The defined mixing enables both fine-grained contaminated and also convert pasty residues into a combined transportable product.

Es wurde gefunden, daß durch den Zusatz von calciumhaltigen Produkten im Festbettdruckvergaser bei einer Temperaturerhöhung auf bis zu 800°C eine Verfestigung des Einsatzproduktes stattfindet und somit ein erhöhter Staubaustrag und eine unvollständige Umsetzung des Einsatzproduktes vermieden wird.It was found that the addition of calcium-containing products in the fixed-bed pressure gasifier resulted in a solidification when the temperature was raised to 800.degree of the input product takes place and thus an increased dust discharge and incomplete implementation of the input product is avoided.

Anwendbar ist die Erfindung beispielsweise bei der Verwertung bzw. Dekontaminierung von dioxinbelasteter Erde oder kontaminierten Stäuben gemeinsam mit Teerückständen, Klärschlamm oder Lackschlamm. Möglich ist ebenfalls eine kombinierte Entsorgung von verunreinigten Gipsprodukten oder anderen calciumhaltigen feinkörnigen Abfallstoffen zum Beispiel aus der Rauchgasreinigung mit Klärschlamm, wobei das Mischprodukt durch Verpressung in eine feste transportfähige Form zur Verwertung im Festbettdruckvergaser gebracht werden kann.The invention can be used, for example, for recycling or decontamination of dioxin contaminated earth or contaminated dusts together with Tea residues, sewage sludge or paint sludge. One is also possible Combined disposal of contaminated gypsum products or others calcium-containing fine-grained waste materials, for example from flue gas cleaning Sewage sludge, the mixed product being pressed into a solid transportable Form for recycling in the fixed bed pressure carburetor can be brought.

Der Calciumanteil begünstigt das Schmelzverhalten der Asche und wird in diese eingebunden, der Schwefelanteil wird zu H₂S umgesetzt und letztendlich über eine Tieftemperaturwäsche und eine Sulfosolvan-Claus-Anlage zu Reinstschwefel aufbereitet.The calcium content favors the melting behavior of the ash and is integrated into it, the sulfur content is converted to H₂S and ultimately via a low-temperature wash and a Sulfosolvan-Claus plant processed into high-purity sulfur.

Die Lösung wird in 2 Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben.The solution is described in two exemplary embodiments below.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Aus einem zu sanierenden Gebiet sind 600 t Erde, welche mit 10 000 ng Dioxin belastet sind, zu dekontaminieren.From an area to be rehabilitated are 600 t of soil contaminated with 10,000 ng of dioxin are to decontaminate.

Die Erde liegt in einer Körnung von 50% mit 0-2 mm, 30% mit 2-5 mm, und 5% mit 20-60 mm vor.The earth lies in a grain size of 50% with 0-2 mm, 30% with 2-5 mm, and 5% with 20-60 mm in front.

Der direkte Transport und Einsatz des Produktes im Festbettdruckvergaser ist auf Grund der Feinkörnigkeit und Staubigkeit nicht möglich. Aus einem anderen Sanierungsstandort werden 70 t Teerschlamm, die auf Grund der Konsistenz nicht im Festbettdruckvergaser entsorgbar sind, antransportiert und in einer Mischeinrichtung bekannter Bauart innig mit der kontaminierten Erde vermischt. Auf diese Weise entsteht ein krümliges Produkt mit einer Körnung von 1-5 mm mit 50%, 5-20 mm mit 40% und 10% mit 20-60 mm, welches ein günstiges Transport- und Schüttverhalten aufweist. Die staubigen dioxinbelasteten Erdbestandteile sind mit einem feststoffhaltigen Kohlenwasserstoffilm umgeben und können frei von Dioxinemissionen gehändelt werden. Das Mischprodukt wird in einer Menge von 5 t/h mit 15 t/h Briketts in einem Festbettdruckvergaser eingebracht und mit 2300 m³ Sauerstoff/h und 15 t Vergasungsdampf/h bei 400-1300°C umgesetzt. Das Dioxin wird im Aufheizbereich bei 200-400°C, bei einer Verweilzeit von 1 h, in reduzierender sauerstofffreier Atmosphäre bei 25 Bar weitgehend zerstört. Bei höheren Temperaturen werden die Teerbestandteile abgetrieben und gecrackt. Der Restkoks umhüllt weiterhin die kontaminierte Erde und wird schließlich bei 800-1300°C zu überwiegend zu Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan umgesetzt. Kleine Restmengen von Dioxin werden in diesem Bereich vollständig zerstört. Das kohlenwasserstoffhaltige Rohgas mit einer Temperatur von 420°C wird im nachgeschalteten Waschkühler schockartig auf 195°C abgekühlt. Die Kohlenstoffreaktion des Kondensats wird in einem nachgeschalteten Flugstromvergaser bei 1350°C zu überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt.The direct transport and use of the product in the fixed bed pressure carburetor is due to fine grain and dustiness not possible. From another renovation site 70 t tar sludge, which due to the consistency is not in the fixed bed pressure gasifier are disposable, transported and known in a mixing device Design intimately mixed with the contaminated soil. This creates a crumbly product with a grain size of 1-5 mm with 50%, 5-20 mm with 40% and 10% with 20-60 mm, which has a favorable transport and pouring behavior. The Dusty, dioxin-contaminated earth components are covered with a hydrocarbon film containing solids surrounded and can be traded free of dioxin emissions. The mixed product is in an amount of 5 t / h with 15 t / h briquettes in one Fixed bed pressure gasifier introduced and with 2300 m³ oxygen / h and 15 t gasification steam / h implemented at 400-1300 ° C. The dioxin is in the heating area at 200-400 ° C, with a dwell time of 1 h, in a reducing oxygen-free atmosphere at 25 bar largely destroyed. The tar components are driven off at higher temperatures and cracked. The residual coke continues to coat the contaminated soil and will finally at 800-1300 ° C to mainly hydrogen, carbon monoxide and Implemented methane. Small amounts of dioxin are left in this area completely destroyed. The raw gas containing hydrocarbons with a temperature of 420 ° C is suddenly cooled to 195 ° C in the downstream washer cooler. The Carbon reaction of the condensate is in a downstream entrained flow gasifier converted at 1350 ° C to predominantly carbon monoxide and hydrogen.

Das im Festbettdruckvergaser entstehende Asche/Schlackegemisch kann als Zuschlagstoff in der Bauindustrie eingesetzt werden.The ash / slag mixture produced in the fixed bed pressure gasifier can be used as an additive be used in the construction industry.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Klärschlamm mit einem Feststoffgehalt von 5% wird mit Gipsprodukten aus der Rauchgasreinigung von Kohlekraftwerken in einem Verhältnis von 85% Klärschlamm und 15% Gipsprodukten in einer Mischeinrichtung bekannter Bauart vermischt und anschließend in einer Kammerfilterpresse bekannter Bauart abgepreßt. Die entstehenden Filterkuchenplatten mit einem Feststoffgehalt von 35% werden über eine Stachelwalze bekannter Bauart auf Stücke mit < 100 mm Durchmesser zerkleinert.Sewage sludge with a solids content of 5% is made with gypsum products from the Flue gas cleaning of coal-fired power plants in a ratio of 85% sewage sludge and 15% gypsum products mixed in a mixing device of a known type and then pressed in a chamber filter press of a known type. The emerging Filter cake plates with a solids content of 35% are over a spiked roller known design shredded to pieces with a diameter of <100 mm.

Dieses stückige Mischprodukt wird in einer Menge von 5 t/h mit 15 t/h Briketts in einem Festbettdruckvergaser eingebracht und analog Ausführungsbeispiel 1 werden die organischen Anteile zu nutzbaren Gasbestandteilen umgewandelt. Der eingebundene Schwefel wird in der nachgeschalteten Gasreinigung als Reinstschwefel für eine Wiederverwertung gewonnen. Die Schwermetallanteile des Klärschlammes werden in die entstehende Schlacke nichteluierbar eingebunden.This lumpy mixed product is in an amount of 5 t / h with 15 t / h briquettes in one Fixed bed pressure gasifier introduced and analogous to embodiment 1, the organic Shares converted to usable gas components. The involved Sulfur is used in the downstream gas purification as high-purity sulfur for one Recycling won. The heavy metal parts of the sewage sludge are in the resulting slag cannot be eluted.

Claims (3)

1. Verfahren zur kombinierten Verwertung von feinkörnigen, festen und pastösen Abfallstoffen im Prozeß der Festbettdruckvergasung, dadurch gekennzeichnet, daß die festen, feinkörnigen Abfallstoffe mit einer Körnung von 0 bis 100 mm, wobei der Anteil von 0 bis 20 mm < 50% beträgt, in einem Anteil von 60 bis 99% mit pastösen Abfallstoffen in einem Anteil von 1 bis 40% vermischt werden und dieses Gemisch in einem Anteil von 1 bis 70% mit stückigen Abfallstoffen und/oder kohlenstoffhaltigen, stückigen Vergasungsstoffen und/oder mit Agglomeraten aus feinkörnigen Abfallstoffen und feinkörniger Kohle einem Festbettdruckvergaser zur chemischen Umsetzung und thermischen Behandlung zugeführt werden und die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser in reduzierender Atmosphäre auf < 350°C und < 400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten Rohgasstrom, der nach Verlassen des Festbettdruckvergasers schockartig auf < 200°C abgekühlt wird, auf größer 30 min eingestellt wird.1. Process for the combined use of fine-grained, solid and pasty waste materials in the process of fixed-bed pressure gasification, characterized in that the solid, fine-grain waste materials with a grain size of 0 to 100 mm, the proportion of 0 to 20 mm being <50%, in a proportion of 60 to 99% are mixed with pasty waste materials in a proportion of 1 to 40% and this mixture in a proportion of 1 to 70% with lumpy waste materials and / or carbonaceous, lumpy gasification substances and / or with agglomerates of fine-grain waste materials and fine-grained coal are fed to a fixed bed pressure gasifier for chemical conversion and thermal treatment and the heating-up time of the residual and / or waste materials in the fixed bed pressure gasifier in a reducing atmosphere to <350 ° C and <400 ° C as well as the residence time of the residual and / or waste materials in the fixed bed pressure gasifier for direct contact with the generated raw gas stream, which after leaving the Fixed bed pressure gasifier is suddenly cooled to <200 ° C, set to greater than 30 min. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgemischten, feinkörnigen, festen und pastösen Abfallstoffe vor der Zumischung zu stückigen Abfallstoffen und/oder stückigen Vergasungsstoffen agglomeriert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the premixed, fine-grained, solid and pasty waste materials before adding to lumpy waste materials and / or lumpy gasification substances are agglomerated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Agglomerierung calciumhaltigen Abfall- und Einsatzstoffe in einem Anteil von <5% im Einsatzprodukt enthalten sind.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in the case of agglomeration, calcium-containing waste and input materials are contained in the feed product in a proportion of <5%.
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