DE4339548C1 - Verfahren zum Entgasen und zugehöriger Entgasungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Abfallgütern gemäß dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Ein derartiges Verfahren ist in der Patentschrift DE 41 30 416 beschrieben. Es kennzeichnet sich vor allem dadurch, daß der Hochtemperaturbehandlung bei mehr als 1000°C eine Niedertemperaturbehandlung besonderer Art vorausgeht, bei der das Entsorgungsgut zunächst unter Mitführung vorhandener Fülligkeitsanteile sowie unter Beibehaltung seiner Misch- und Verbundstruktur chargenweise zu Kompaktpaketen komprimiert wird. Un­ ter Aufrechterhaltung der Druckbeaufschlagung wird es nachfolgend formschlüssig in einen auf über 100°C beheizten Kanal eingebracht und hier so lange schie­ bend in kraftschlüssigem Kontakt mit den Wandungen des Kanals gehalten, bis die anfangs vorhandenen Flüssigkeiten verdampft und mechanische Rückstellkräfte einzelner Entsorgungsgutkomponenten aufgehoben sind. Die mitgeführten organischen Be­ standteile des Entsorgungsgutes übernehmen zumindest teilweise Bindemittelfunktionen. Es entsteht dabei ein form- bzw. strukturstabiles Feststoffkonglomerat, das der Hochtemperatur-Behandlungsstufe direkt zuge­ führt wird und eine gasdurchlässige Schüttung bildet.

Das kompaktierte Einbringen des Entsorgungsgutes in seiner Misch- und Verbundstruktur in einen auf mehr als 100°C beheizten Schubkanal und das Aufrechterhal­ ten des Druckkontaktes mit den Kanalwänden während des gesamten Durchschubes hat eine Reihe von Vortei­ len:

• - Das Kompaktieren des Entsorgungsgutes und sein Durchschub in diesem Zustand durch den beheizten Schubkanal vermindert das Volumen des Versor­ gungsgutes und garantiert kleine Anlagenabmes­ sungen.
• - Die Zufuhr unsortierten Entsorgungsgutes sorgt dafür, daß eine Vielzahl von Elementen der Hoch­ temperatur-Behandlungsstufe zugeführt wird. Hierdurch wird die hohe chemische Stabilität und die Eluatfestigkeit des Restproduktes garan­ tiert, das bei diesem Entsorgungsverfahren unbe­ grenzt deponiefähig ist.
• - Dadurch, daß auf eine Vorentwässerung des Entsor­ gungsgutes verzichtet wird, entstehen keine Ab­ wasserprobleme.
• - Alle organischen Bestandteile des Entsorgungs­ gutes - auch die sonst nicht verwertbaren - wer­ den als Bindemittel genutzt, um eine für die Hochtemperaturbehandlung günstige Konsistenz zu erzeugen. Die Konstruktion der Hochtemperatur- Behandlungsstufe kann dadurch besonders einfach und störungssicher gestaltet werden.

Die verdampfenden mitgeführten Flüssigkeitsanteile und die gasförmigen Pyrolyseprodukte, die während des Durchschubes des Versorgungsgutes durch den Schubka­ nal entstehen, erzeugen im Schubgut einen inneren Überdruck. Infolge des hohen Konpaktierungsgrades des Schubgutes kann sich dieser innere Überdruck nur un­ vollständig ausgleichen mit der Folge, daß einmal die mit dem Durchströmen verbundene bessere Wärmevertei­ lung nicht voll genutzt werden kann und zum anderen der innere Überdruck zu unkontrolliertem Materialein­ trag in die Hochtemperatur-Behandlungsstufe führen könnte, was die Temperaturführung und die Schadstoff­ vernichtung im Hochtemperaturreaktor beeinträchtigt.

Der ohne Vorsortierung und Vorentwässerung dem Ver­ fahren zugeführte Müll kann derartig inhomogen sein, daß sich sogenannte "Drucknester" im Inneren des Schubkanals ausbilden können.

Ergänzend soll hier zum Stand der Technik noch auf ein bekanntes Verfahren zur Einschleusung verdichtete Abfälle enthaltender, gasdicht verschlossener Behäl­ ter (DE 26 28 966 A1) hingewiesen werden, nach dem es nicht mehr neu ist, Abfälle zwecks Volumenreduzierung in nach Belüftung gasdicht bzw. strahlensicher ver­ schlossenen Behältern über ein Schleusen- und Be­ schickungssystem einer thermischen Abfallbehandlungs­ einrichtung zuzuführen. Solche Maßnahmen sind immer dann wichtig, wenn es sich um kontaminiertes Material handelt, welches - in den Behältern gelagert - nicht, auch nicht in kleinsten Dosen, in die Umwelt gelangen darf. Hierbei ist es wichtig, das Material zusammen mit den Behältern zu verbrennen, d. h. eine Wiederver­ wendung der Behälter ist nicht beabsichtigt.

Gemäß US 4,650,546 wird unsortierter Müll portions­ weise zu Blöcken zusammengepreßt in einen Kanal ein­ geschoben, dessen beheizte Zone sich im Querschnitt gegenüber der Eintrittszone erweitert und wobei eine Vorentwässerung vorgenommen wird. Aus der drucklosen beheizten Zone fallen die volumenreduzierten Blöcke dann direkt in einen Hochtemperaturreaktor, in dem sie aufgeschmolzen bzw. verbrannt werden. Da im be­ heizten Schubkanal Wasseranteile nicht mehr vorhanden sind und durch die Querschnittserweiterung auch kein Kompaktierungsdruck mehr vorhanden ist, kann es hier zwar nicht zu lokalen Überdrücken bzw. Druckinhomoge­ nitäten kommen. Der Kontakt zwischen den beheizten Wandungen des Kanals und dem sich durch ihn hindurch­ schiebenden Müllpaketen ist jedoch als unbefriedi­ gend, d. h. thermisch ungünstig zu bezeichnen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Entsorgungsgut-Vorbehandlung durch druckbeaufschlagten Durchschub durch den Schubkanal unter Aufrechterhaltung der Kompaktierung, der Form­ schlüssigkeit und der Kraftschlüssigkeit mit den be­ heizten Wandungen des Schubkanals aufrechtzuerhalten und gleichzeitig eine unkontrollierte inhomogene "Drucknester-Bildung" im Inneren des Schubgutes si­ cher auszuschließen sowie die Wärmeverteilungsbedin­ gungen im Schubgut zu verbessern.

Die Aufgabe wird für den erfindungsgemäßen Verfah­ rensablauf durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteran­ sprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausge­ staltungen an und kennzeichnen die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Dadurch, daß das kompaktierte Entsorgungsgut im Schubkanal über wenigstens einen Teil seiner Schub­ strecke von Gasdrücken kontinuierlich über wenigstens einen zur Beschickungsseite hin abgedichteten ther­ misch mit dem Schubkanal in Kontakt stehenden Seiten­ kanal entlastet wird, ergeben sich für die den inne­ ren Überdruck erzeugenden Gase und Dämpfe kurze Strö­ mungswege zum Entlastungskanal hin. "Drucknester-Bil­ dung", die örtlich zu stark überhöhtem inneren Über­ druck führen kann, wird sicher vermieden. Das konti­ nuierliche Abströmen der Gase und Dämpfe - wenigstens über einen Teil der Schubkanalstrecke - sorgt durch die Strömung in diesem Bereich für eine verbesserte Homogenisierung der Wärmeleitung. Die Abdichtung des Seitenkanals oder der Seitenkanäle zur Beschickungs­ seite hin verhindert unkontrollierten Rückfluß von Gasen und Dämpfen; der thermische Kontakt mit dem Schubkanal sorgt dafür, daß Kondensatbildung weitge­ hend vermieden wird.

Werden die durch die Druckentlastung des Entsorgungs­ gutes im beheizten Kanal anfallenden Gase und Konden­ sationsprodukte der Hochtemperatur-Behandlungsstufe zusammen mit dem Feststoffstrang des Schubkanals di­ rekt zugeführt, so ergibt sich der weitere Vorteil, daß Schadstoffe in der Hochtemperatur-Behandlungsstu­ fe zusammen mit den Feststoffen des Schubstranges durch Stoffwandlung entgiftet werden.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich da­ durch, daß die Seitenwände des im Querschnitt recht­ eckig ausgebildeten beheizten Schubkanals wenigstens ein Teil seiner Lange in vorgegebenen Flächenab­ schnitten Öffnungen aufweisen, die in mitbeheizte Seitenkanäle einmünden, welche als Entgasungskanäle dienen. Sie sind zum Hochtemperaturreaktor hin offen und zur Beschickungsseite hin geschlossen. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Konstruktion der Ent­ gasungskanäle, die ohne zusätzlichen Aufwand in den Heizmantel des Schubkanals mit eingeschlossen und so mit beheizt werden können. Ihr Verschluß auf der Be­ schickungsseite und ihre Öffnung zum Hochtemperatur­ reaktor bewirken, daß die Entgasungsprodukte direkt der entgiftenden Stoffwandlung im Hochtemperaturreak­ tor zugeführt werden können. Ist der Schubkanal querrechteckig, so ergibt sich der Vorteil, daß der größte Teil des Schubstranges direkt beheizt werden kann. Die beschriebene Anordnung der druckentlasten­ den Seitenkanäle hat weiterhin den Vorteil, daß in ihnen Räumeinrichtungen umlaufend bewegbar angeordnet werden können, die direkt zur Hochtemperatur-Behand­ lungsstufe hin ausräumen, so daß die Seitenkanäle nicht verstopfen. Auch möglicherweise unter ungünsti­ gen Bedingungen auftretende Kondensate werden auf diese Weise mit beseitigt und verursachen keine Be­ triebsstörungen. Geeignete Räumvorrichtungen, bei­ spielsweise in Form von umlaufenden Ketten, die gege­ benenfalls schaufelförmige Räumeinrichtungen bewegen, können vorteilhaft Anwendung finden. Ihr Antrieb kann außerhalb des beheizten Teiles der Seitenkanäle an­ geordnet sein, so daß Temperaturprobleme nicht auf­ treten.

Die Erfindung sei nachfolgend beispielsweise anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Draufsicht (Schnittdar­ stellung) die Anordnung von Schubkanal, druckentlastenden Seitenkanälen, Heizmantel und Hochtemperatur-Behandlungsstufe,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise die Seiten­ ansicht, und

Fig. 3 - ebenfalls in schematischer Schnittdar­ stellung - den Querschnitt von Schubkanal, druckentlastenden Seitenkanälen und Heiz­ mantel.

Fig. 1 zeigt den eigentlichen Schubkanal 1, dessen Seitenwände 2 auf ganzer Länge mit Druckentlastungs- Öffnungen versehen sind. Den Schubkanal 1 umschließen Seitenkanäle 3. In den Seitenkanälen läuft eine Räum­ kette 4, die mit Hilfe von Umlenkrädern 5 und ange­ triebenen Rädern 5′ bewegt wird. Die Räder 5′ werden durch einen geeigneten Motor M angetrieben. Umlenkrä­ der 5 und Antriebsräder 5′ sind außerhalb der beheiz­ ten Seiten der Heizkanäle 3 angeordnet. Zur Beschic­ kungsseite des Schubkanals 1 (siehe Pfeilrichtung) sind die Seitenkanäle 3 verschlossen, zur Hochtempe­ ratur-Behandlungsstufe hin sind sie in der darge­ stellten Weise geöffnet.

In Fig. 2 ist der Bereich der Seitenwände 2, der mit Entlastungsöffnungen versehen ist, schraffiert darge­ stellt. Die Entlastungsöffnungen erstrecken sich über die überwiegende Länge des Schubkanals. Dieser Be­ reich liegt innerhalb der aus den Wänden 6 und 7 ge­ bildeten beheizten Seitenkanäle 3.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Schubkanal 1 mit zugeordneten Druckentlastungs-Seitenkanälen 10, und zwar in der Ebene A-A. Aus dem kompaktierten Ent­ sorgungsgut 8 können die gasförmigen Produkte in der angedeuteten Pfeilrichtung durch die mit den Entla­ stungsöffnungen versehenen Seitenwände 2 abströmen und dabei für eine Wärmeverteilung innerhalb des kom­ paktierten Entsorgungsgutes 8 sorgen. Gegebenenfalls durch die Öffnungen der Seitenwände 2 gedrückte Fest­ stoffpartikel oder Kondensate werden von der Räumket­ te 4 zur Hochtemperatur-Behandlungsstufe HT transpor­ tiert. Der Schubkanal 1 und die zugeordneten Seiten­ kanäle sind von dem kastenförmigen beheizten Heizka­ nal 3 umgeben. Die vollständige Umschließung der Druckentlastung-Seitenkanäle 10 durch den Heizkanal 3 verhindert Kondensatbildung weitgehend.

Claims (4)

1. Verfahren zur Entsorgung von Abfallgütern aller Art, bei dem diese einer Hochtemperaturbehand­ lung zur thermischen Stofftrennung und -wandlung unterzogen werden, wofür zunächst der unsortier­ te und unzerkleinerte Abfall unter Mitführung vorhandener Flüssigkeitsanteile chargenweise kompaktiert und unter Aufrechterhaltung der Druckbeaufschlagung formschlüssig in einen auf mehr als 100°C beheizten Schubkanal eingebracht so lange schiebend in kraftschlüssigem Kontakt mit den Kanalwandungen gehalten wird, bis zumin­ dest die Flüssigkeitsanteile verdampft sind, bevor die verbleibenden Feststoffe in einer Hochtemperaturbehandlungsstufe Temperaturen von mehr als 1000°C unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das kompaktierte Abfall im Schubkanal über wenigstens einen Teil seiner Schubstrecke kon­ tinuierlich über wenigstens einen zur Beschic­ kungsseite hin abgedichteten, thermisch mit dem Schubkanal in Kontakt stehenden Seitenkanal vom Gasdruck entlastet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Gas­ druckentlastung des Entsorgungsgutes im beheiz­ ten Kanal anfallenden Gase und Kondensationspro­ dukte zusammen mit dem Feststoff des Schubkanals direkt der Hochtemperaturbehandlungsstufe zuge­ führt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer Kompak­ tierungspresse, einem beheizten Schubkanal und einem diesem nachgeschalteten Hochtemperaturre­ aktor, dadurch gekennzeichnet daß die Seitenwände (2) des im Querschnitt rechteckig ausgebildeten beheizten Schubkanals (1) über wenigstens einen Teil (9) seiner Länge in vorgegebenen Flächenabschnitten Öffnungen aufweisen, die in mitbeheizte Seitenkanäle ein­ münden, welche als Entgasungskanäle dienen, zur Hochtemperaturbehandlungsstufe hin offen und zur Beschickungsseite geschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Räumein­ richtungen (4) in den Seitenkanälen umlaufend bewegbar vorgesehen sind.