DE4444845A1

DE4444845A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entsorgung von festen Abfallstoffen unter Anwendung hoher Temperaturen und Erzeugung nützlicher Produkte

Info

Publication number: DE4444845A1
Application number: DE4444845A
Authority: DE
Inventors: Irina Albertovna Dolgonosova; Olga Vladimirovna Malofeeva; Hans Kuehschweiger
Original assignee: Kuehschweiger & Co GmbH
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-07-18

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur vollständigen Ver brennung, zur Entsorgung festen Abfalls und insbesondere ein Verfahren zur Beseitigung fester Abfallstoffe, bei welchem ein Luftstrom mit hoher Temperatur verwendet wird, um festen Abfall in einem Schachtofen in geschmolzenes Metall, Schlacke und ein Abgas zu konvertieren.

Ein Vorschlag zur Entsorgung von festem Abfall unter Reduzierung nicht brennba rer Inhaltsstoffe zu geschmolzenem Metall und Schlacke und Überführung brenn barer Stoffe in Gase in einem vertikalen Schachtofen durch kopfseitige Zufuhr des Abfalls und vorerhitzter Luft an der Basis ist z. B. aus der US-P 211,503 bekannt.

Eine technologisch aufwendigere Variante eines ähnlichen Verfahrens ist in den US-P 3,511,194 und 3,702,039 offenbart, das darin besteht, daß vorerhitzte Luft über die Basis eines Schachtofens eingeleitet wird, die mit abwärts durch den Schachtofen geleitetem Abfall reagiert. Geschmolzenes Metall und Schlacke wer den von der Basis des Ofens abgezogen, wohingegen heiße Gase im Gegen strom zum absteigenden Abfall geleitet werden und diesen unter Bildung von Gas, Kohlenwasserstoffen und Schwelkohle thermisch zersetzen. Das nahe des Kopfes des Ofens abgezogene Gas ist brennbar und wird in einer zweiten Kammer unter Zufuhr von Luft vollständig verbrannt. Das Abgas aus der Brennkammer kann durch quenchen oder durch Verwendung des Wärmeinhalts in einem Abfallerhit zer, vor einer Reinigung mit Hilfe von Sackfiltern, gekühlt werden.

Die Verfahren nach den obengenannten Literaturstellen (Stookey- bzw. Foot- Verfahren) leiden unter gravierenden Nachteilen. Beide Verfahren beruhen auf der Fähigkeit, Wärme an der Basis des Schachtofens durch Verbrennung der absteigenden Kohleanteile mit vorerhitzter Luft zu übertragen. Jedoch ist die Wärmeübertragung unter den im Inneren vorliegenden Bedingungen nur besten falls im Grenzbereich, um Eisen in Schmelze zu erhalten und die Bildung von kor rosivem Eisenoxid zu vermeiden. Folglich kann die Temperatur bei veränderter Abfallzusammensetzung unter den Punkt absinken, bei welchem Schlacke und Metall ausreichend fließfähig für einen Abzug sind, was die Verfahrensführung ernsthaft stört.

In den 70er Jahren wurden Abfallbeseitigungsanlagen in einigen Ländern Europas und in den USA nach dem Andco-Tarrax-System (Stookey-Verfahren) errichtet. Diese zeichnen sich aus durch minimalen Ausstoß an Luft- und Wasserverunrei nigung. Weitere Anlagen wurden später nicht erstellt, da sie einige Nachteile auf weisen, wie z. B. eine große Schwankung der technologischen Parameter des Abfallbeseitigungsverfahrens im Ofen und folglich auch eine Störung der Ofenar beit und eine vorzeitige Schädigung des Ofeninneren. Diese Technologie läßt erhebliche Schwankungen der Gaszusammensetzungen im Schachtofen zu sowie Gastemperaturen an der Basis des Ofens im Bereich von 1500 bis 3000°C. Diese Streuungen der Gaszusammensetzung geben keine Sicherheit für das Fehlen von giftigen Beimischungen im Gas. Die großen und scharfen Schwankungen der Temperatur führen zur vorzeitigen Zerstörung einiger Bauteile in der Hochtempe raturzone des Ofens.

Der wesentlichste Index für die Schwankungen des im Ofen entstehenden Gases ist das CO₂/CO-Verhältnis in den Gasen sowie hoher CO₂-Gehalt, der nicht der chemischen Zusammensetzung des bearbeiteten Abfalls entspricht, da CO₂ in der Ofenbasis gebildet wird, wo die Kohle der Charge im heißen Luftstrom verbrannt wird.

Das Andco-Tarrax-System bewirkt eine vollständige Konversion einer veränderli chen Mischung von organischem und anorganischem kommunalem Abfall bei vollständiger Oxidierung mit Hilfe einer partiellen oxidierenden Gasreaktion und einer nachgeschalteten Oxidationsstufe, die den Oxidationsprozeß vervollständigt. Die Reaktion verläuft bei einer ausreichend hohen Temperatur, so daß der anor ganische Anteil der Charge zu einer neutralen geschmolzenen Masse konvertiert wird, die in Gestalt und Volumen sehr stark eingeschränkt und nach dem Abzug aus dem Behälter abgezogen und abgekühlt ist, so daß sie leicht deponiert wer den kann. Das System arbeitet mit höchster Effektivität in bezug auf eine voll ständige Oxidation des Abfalls.

Genau dieses Faktum, nämlich die vollständige Oxidation, bewirkt an der Ofen basis die genannten Temperaturschwankungen. Der Abfall wird in das obere Ende der senkrechten Vergasungskammer gegeben. Die Temperatur des heißen Luftstroms zur Vergasung kann variiert werden, jedoch ist die notwendige Verfah renstemperatur in der Größenordnung von 1000-1200°C. Bei dieser Temperatur des heißen Luftstroms liegt die Temperatur der Vergasung bei 2200°C, wie die US-P 3,511,194 und 3,702,039 annehmen. Grundsätzlich stimmt dies, jedoch beeinflussen die Temperaturschwankungen sehr stark die Effektivität.

Das vorliegende Verfahren ist anzupassen an eine beliebig variierende Zusam mensetzung des Abfalls und an ein Minimum an Aufwand für Trennung und Vor bereitung des Abfalls, unabhängig von den prozentualen Anteilen an organischen und anorganischen Materialien in der Mischung. Dabei versteht sich, daß unter gewissen Bedingungen anorganische Stoffe wie Eisenmetalle, Aluminiumfolie Glasbehälter etc. einen derart hohen Anteil ausmachen, daß der Brennstoffanteil nicht für die Entstehung von Schlacke oder Schmelze ausreicht. In einem solchen Falle muß nach dem Andco-Torrax-System zusätzlicher Brennstoff wie Kohle oder Koks am Kopf zusammen mit der Charge oder Kohle oder Gas oder Öl über Rohrleitungen am Boden der Kammer zugeführt werden, um zur benötigten Atmosphäre und Temperatur für ein Schmelzen oder eine Schlackenbildung zu kommen.

Die Zugabe von Brennstoff wie z. B. Methan, Kohle oder Öl zusammen mit der vorerhitzten Luft ist jedoch von geringem Wert unter reduzierenden Bedingungen und unter gewissen Bedingungen schädlich, d. h. der zusätzliche Brennstoff kann tatsächlich den Schmelzraum kühlen. Die Zugabe von Koks oder Kohle über den Ofenkopf erreicht die Basis beträchtlich verzögert. Somit bestehen in der Zugabe von zusätzlichem Brennstoff nach dem Andco-Torrax-System gravierende Nach teile.

Das Verfahren nach US-P 3,511,194 und 3,702,039 basiert auf der Annahme, daß ein Generatorgas mit einem überwiegenden Anteil an Kohlenmonoxid in der Schmelzzone gebildet wird. Es wird angenommen, daß Kohle in absteigendem entzündetem Abfallmaterial mit Sauerstoff im heißen Strom unter anfänglicher Bildung von Kohlendioxid reagiert und eine adiabatische Flammtemperatur der Größenordnung von 4000 F (2200°C) oder darüber erzeugt. Umgekehrt reagiert das Kohlendioxid mit glühender Kohle sofort unter Bildung von Kohlenmonoxid des Generatorgases (US-P 3,702,039). Darüber hinaus wird erklärt, daß in die sem System "eine vollständige Umsetzung des . . . Abfallprodukts in einen voll ständig oxidierten Zustand" geschieht. Nach diesem Verfahren entsteht in der Tat ein hoher Metalloxidanteil in der Schlacke, was auf die Gegenwart von Kohlendi oxid und sehr hohe Gastemperaturen in der Schmelzzone hindeutet. Es läßt sich leicht errechnen, daß eine Verbrennung von Kohle in auf 1000°C aufgeheizter Luft zu Kohlenmonoxid eine adiabatische Flammentemperatur der Größenord nung von 2200°C ergibt, die Verbrennung zum Dioxid jedoch eine solche von 3000°C.

Dies deutet auf eine nicht einheitliche Anschauung zum vorliegenden Problem hin.

Die nicht regelbare Schwankungsbreite der Temperaturen schafft einen signifikan ten Nachteil des Verfahrens. Derartige Bedingungen hält kein Material in der Schmelzzone aus.

Die vorgenannte, sehr uneinheitliche Variation der Zusammensetzung der Abfallstoffe bewirkt häufige Schwankungen des Brennprozesses von Kohle zu CO sowie dessen Verbrennung zu CO₂. Diese Tatsachen werden in industriellen Anlagen bestätigt, der hohe CO₂-Anteil in industriellen Gasen entspricht nicht der Zusammensetzung des verbrannten Abfalls. Ebenso schwankt der gasförmige Brennstoff beträchtlich. Weiterhin ergeben sich große Schwankungen im Brenn wert der Gase von ca. 250 bis 300 B.t.u./c.f. In industriellen Öfen wird praktisch das gesamte Metall zu Metalloxid oxidiert (siehe Biomass Conversion Processes for Energy and Fuels, Herausgeber Samir S. Sofer und O. Zaborsky, Plenum Press, New York und London, 1981, sowie Problemy bolschich gorodow, Benja mowskÿ D.N., Tarasow N.M. Moskwa, Gosinti, 1981, N18).

Das Verbrennen eines Metalls in der Schmelzzone des Ofens erzeugt eine sehr hohe Flammentemperatur.

Diese hohen Temperaturen schädigen Schachtöfen nicht, wenn die Temperatur annähernd konstant bleibt. Wenn jedoch die Verhältnisse von organischen und anorganischen Anteilen der Charge im Ofenvolumen ungleich sind, ist auch die Temperaturverteilung in der feuerfesten Auskleidung des Ofens entsprechend schwankend und ungleich. Diese Wechsel der Temperatur zerstören die Ausmau erung und die Leitungen im Ofenherd.

Herkömmliche Technologien sehen keine Verhinderung des Verbrennens von Metall in der Schmelzzone vor, obwohl eine Ungleichmäßigkeit der Metallvertei lung im Ofen schädlicher ist, als eine Ungleichmäßigkeit der Verteilung der orga nischen Bestandteile in der Zufuhr.

Die Konversion von Metall zu Schlackemetalloxiden macht die Schlacke unnötig flüssig und kühl.

Die Schlacke des Abfallbeseitigungsverfahrens enthält überflüssige Anteile an Siliciumdioxid von ungefähr 50% und einen kleinen Anteil von Calciumoxid von etwa 10%. Solche Schlacken schaffen Schwierigkeiten bei der Entsorgung im Schachtofen. In dem über der Schmelzzone liegenden Bereich haben solche Schlacken eine hohe Viskosität und erhalten nicht genug Wärme. Sie bewirken den Anstieg der Ungleichmäßigkeit der Gaspenetration durch die Zufuhr im Schachtofen, steigern die Temperaturschwankungen und vermindern die Stand zeit und die Effektivität des Ofens.

Die unerwünschte Schaffung von CO₂ und die ungleiche Entwicklung der Reak tion CO₂ + C = 2 CO sind das Ergebnis der geringen Reaktionsfähigkeit des im Abfall enthaltenen Kohlenstoffs. Es ist bekannt, daß ausreichende Qualität metall urgischen Kokses die Fähigkeit des in der Kohle enthaltenen Kohlenstoffs bestimmt, mit CO₂ bei hohen Temperaturen zu reagieren. Koks mit geringer Reaktionsfähigkeit ist auch Kohle niedriger Qualität.

Unter Berücksichtigung der Überlegungen zu den Nachteilen herkömmlicher Hochtemperaturverfahren zur Beseitigung eines beliebigen Verhältnisses von organische und anorganische Bestandteile aufweisenden Mülls und industriellen Abfalls in Schachtöfen wird folgendes vorgeschlagen:

1. Zur schnellen Eliminierung von CO₂ im Gas der Brennzone durch die Reaktion CO₂ + C = 2 CO der Charge eine Kohle oder anderes kohlenhaltiges Material mit hoher Kohle-Reaktionsfähigkeit zuzufügen. Die Anwesenheit von Kohle in der Charge garantiert den Erfolg der Beseitigung der nicht brennbaren anorga nischen Substanzen, gewährleistet die Stabilität der Reduktionsfähigkeit und Temperatur der Ofengase. Die Gase der Schmelzzone enthalten kein CO₂, H₂O und O₂. Solche Gase sind lediglich Reduktionsgase. Diese Tatsache garantiert eine vollständige Verhinderung der Entstehung von Giften und Nebenprodukten wie Dioxin, Furfuran, NO_x etc.
Die Stabilisierung der Temperaturen im Ofen ermöglicht eine hohe Standfestig keit der in der Hochtemperaturzone des Ofens befindlichen Teile.
Zur Beseitigung von Abfall beliebiger Anteile anorganischer Masse ist es erfor derlich, der Ofencharge 200 kg Kohle je Tonne Abfall zuzufügen, vorausge setzt, die Temperatur des heißen Luftstromes beträgt 1000°C und darüber.
Die Kohle kann sehr geringe Qualität besitzen und sogar zur Herstellung von Strom nicht infrage kommen. In diesem Falle braucht der Kohleanteil in der Zufuhr nicht limitiert werden, da die Vergasung einer solchen Kohle im Hochtemperatur-Schachtofen unter anschließender Erzeugung elektrischer Energie unter Erhalt marktfähiger Produkte aus Kohleabfall ausgesprochen lohnend ist.
2. Die günstigsten Schlackebedingungen zu schaffen, eine gute Hitze und optima les Fließverhalten der Schlacke, Absorption von S, F und Cl durch die Schlacke und ihre Konvertierung in neutrale Verbindungen. Zu diesem Zweck wird Kalk stein in notwendiger Menge zugefügt, um in der Schlacke ein CaO/SiO-Ver hältnis von größer 0,8 einzustellen. Eine solche Schlacke kann für verschie dene Baumaterialien verwendet werden, wie gegossene Steinelemente, Bau teile einfacher oder komplexer Gestalt, Bindemittel, Fliesen, Rohre, poröse Leichtblöcke etc.
3. Die Gaspermeabilität der Ofenzufuhr zu verbessern durch Zuführen von Kom ponenten wie Abfall (r), Kalkstein (1) und Kohle (c) in den Ofen in separaten Portionen in festgelegter Reihenfolge. So wird z. B. als erstes der Abfall zuge geben (r↓), als zweites Kalkstein (l↓) und danach Kohle (c↓), etc. Dabei bedeu tet das Symbol (↓) ein Absteigen der Anteile zum Ofen. Durch Änderung der Reihenfolge der Beschickung ändert sich auch die Gaspermeabilität des Ofens.
Durch Gewichtsveränderung der separaten Zufuhranteile kann sich auch die Gaspermeabilität der Zufuhrsäule im Ofen ändern.
Große Kalksteinzwischenlagerungen fördern die Verteilung der Gase in allen Teilen des Ofenabzugs.
4. Zur Verbesserung der Gasverteilung im Ofen darf der Durchmesser des Ofen herdes Dh nicht größer sein als 0,8 Db, wobei Db der Bauchdurchmesser ist (die Namen der Ofenteile sind in Fig. 1 angegeben).

Die beiliegenden Figuren zeigen:

Fig. 1 ist ein vertikaler Querschnitt eines Schachtofens für die Beseitigung von 60.000 t Abfall p.A.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Schachtofens und weiterer zugehöriger Vorrichtungen.

Zu Fig. 1: gezeigt wird ein Schachtofen mit einer Zuführzone - der Kopf 2 in dessen oberem Teil, eine Zone zum Trocknen, Aufheizen und für thermische Zer setzung der organischen Bestandteile und des Kalksteins, - der Abzug 3; eine Zone des Schmelzbeginns des anorganischen Anteils, - der Bauch 4, eine Zone des vollen Schmelzens des anorganischen Materials, - die Rast 5, eine Zone der Kohleverbrennung und der Schmelzakkumulation, - sowie der Herdraum 6. Die horizontalen Querschnitte des Ofens sind Kreise.

Fig. 2 ist ein Fließschema, in dem das gesamte Abfallumwandlungssystem nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Abfall, Kalkstein und Kohle werden aus den Schüttwagen 7 in die Zufuhrkammer 8, im wesentlichen ohne Vorbehandlung, eingebracht. Der Boden dieser Kammer ist eine kleine Glocke 9. Wenn die Glocke 9 abgesenkt wird, rieseln die Chargenmaterialien in die Einspeisekammer 10. Nach Anheben der kleinen Glocke schließt diese die Einspeisekammer 10. Der Boden der Kammer 10 ist eine große Glocke 11, die ebenfalls zum Zuführen von Material in den Ofen abgesenkt werden kann. Nach Anheben der großen Glocke 11 schließt diese hermetisch den Ofen. Die kleine Glocke wird nach Einfüllen des Materials aus jedem Schüttwagen 7 abgesenkt. Diese Möglichkeit der Ansamm lung von Massen auf der großen Glocke 11 hat wesentliche Bedeutung für die Bildung einer Chargensäule 15 im Ofenabzug mit einer guten Gaspermeabilität. Ebenso ermöglicht sie gute quantitative und qualitative Kennzahlen der Ofenar beit.

Die vorerhitzte Luft wird mit einer Temperatur von 1000 bis 1400°C in den Herd raum 6 des Ofens eingeblasen. Der Sauerstoff des Luftstroms reagiert mit der Kohle der Charge nach folgender Formel:

C + 0,5 O + 1,88 N = CO + 1,88 N + Q (Energie).

Die Verbrennungsprodukte haben eine Temperatur von über 2000°C und weisen keine Oxidationsprodukte wie O₂, CO₂ und Wasser auf. Eine solche Temperatur schafft eine hohe thermische Triebkraft im Herdraum zum Schmelzen und Ver flüssigen der nicht brennbaren anorganischen Substanz und erlaubt, geschmol zenes Metall und Schlacke von der Ofenbasis abzuziehen. Das hohe Reduktions vermögen der Herdgase schafft Bedingungen für die volle Reduzierung von Oxi den solcher Metalle wie Eisen, Mangan, Zink und teilweise Silicium.

Das Verbrennen des Kohlenstoffs und das Schmelzen der anorganischen Anteile der Charge schaffen einen Leerraum im Herdraum des Ofens, in den die Chargen eingebracht werden.

Die heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte durch die Kohlenstoff-Sauer stoffreaktion im Herdraum 6, vornehmlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die wegen der reduzierenden Bedingungen im Herdraum 6 erhalten werden, steigen im Gegenstrom zum Abfall auf. Die aufsteigenden heißen Gase passieren zuerst die Schmelzzonen 5 und 4 und danach die Zone 3, wo sie einen Teil ihrer Wär meenergie abgeben und organische Anteile des Abfalls und den Kalkstein zu Gasen und zu Asche zersetzen und danach hinauf zur Trocknungszone, wo wei tere Wärme entzogen wird durch Verdampfung der Feuchtigkeit des absteigenden Mülls.

Die gasförmigen Produkte verlassen den Schachtofen 1 durch vier Abteilungen 13 mit einer Temperatur von 100-400°C. Diese Temperatur kann mit einfachen technologischen Methoden geregelt werden.

Wie oben gesagt, sichert das Vorhandensein hoher Temperaturen und einer reduzierenden Gasatmosphäre im Ofen eine vollständige Beseitigung aller orga nischen Stoffe und verhindert die Bildung giftiger und schädlicher Moleküle wie Dioxine, Furfurane, Stickoxide etc.

Die im Ofen gebildeten Gase fließen unter Druck vom Ofenkopf durch eine Gasableitung 13 zu einem Trockenstaubfänger 14, danach zu einem Naß wäscher 15 und zu einer Gasfeinreinigung 16. Danach wird ein Teil der Gase (etwa 85%) einer Kraftwerkseinheit 17 zur Erzeugung von Hitze und Strom zuge führt. Der andere Teil der Gase (etwa 15%) kommt in den regenerativen Luft- Vorerhitzer 18 zur Vorerhitzung des Luftblasstromes. Die Luft zur Verbrennung dieses Gases wird durch ein Gebläse 19 zugeführt.

Der Satz Lufterhitzer besteht aus drei Einheiten, wovon jede in der Lage ist, den Luftstrom auf 1400°C zu erhitzen.

Die Einsätze der hochtemperaturfesten Schichten bestehen aus feuerfesten Dinasziegeln, die Temperaturen bis zu 1550°C widerstehen. Die Gas-Luft- Mischung wird in die Verbrennung durch mit Antipulsatoren ausgerüstete Brenner eingeleitet. Die heißen Verbrennungsprodukte gelangen von den Brennern an die Einsätze, geben Wärme an diese ab und verlassen die Vorerhitzer über den Kamineinlaß 20 und den Kamin 21 bei einer Temperatur von etwa 200°C.

Die Verbrennungsprodukte der Kraftwerkseinheit 17 werden über die Rauchlei tung ebenfalls in den Kamin 21 geführt.

Ein Gebläse 23 leitet den Wärmetauschern 18 einen Luftstrom zu, danach gelangt dieser über die Heißluftleitung 24 zu der Ringleitung 25 am Boden des Hoch ofens 1.

Die Ringleitung 25 enthält eine Anzahl Druckleitungen 26 je mit Blasrohren 12, die rund um die Ofenbasis angeordnet sind und in diesen hineinreichen.

Der Schachtofen 1 besteht aus einem im wesentlichen senkrechten hermetischen Metallkessel mit unterschiedlichen Durchmessern über die Höhe mit einer feuer festen Auskleidung.

Der durch das Gebläse 23 erzeugte Druck im Ofen ist derart bemessen, daß er ausreicht für das gesamte System vom Gebläse 23 bis zum Kamin 21.

Das erfindungsgemäße System zur Gewinnung von gasförmigem Brennstoff aus Müll und Industrieabfällen, die anschließende Gasreinigung in der speziellen Anordnung 14, 15, 16, das Verbrennen von Gasen in der Kraftwerkseinheit 17 und in den Luftvorerhitzern 18 sichern eine vollständige Eliminierung schädlicher oder giftiger Nebenprodukte, von Flugasche und anderer im Rauch am Ort der Einleitung in die Atmosphäre. Derartiger Rauch entspricht den Reinheitsanforde rungen für Emissionen jeden Landes.

Die in den Gas- und Wasserreinigungssystemen des Ofenabzugs niedergeschla genen Flugstaub, Filterkuchen und Schlamm werden wieder in den Ofen zurück gegeben.

Metallabfälle und Prozeßschlacke werden ebenfalls dem Ofen zugeführt.

Damit ergibt das vorliegende System einer Hochtemperatur-, Feststoffabfall- und Industrieabfall-Entsorgung und Produktion von brauchbaren Produkten keine Abfälle.

Geschmolzene Schlacke 27 und Metall 28 werden in dem Herdraum 6 in zwei Schichten gesammelt: Metall als untere Schicht, Schlacke als obere Schicht. Die geschmolzenen Massen werden periodisch aus dem Ofen 1 durch den Schlackenschacht 29 und das Gußeisenabzugsloch 30 herausgeholt. Schlacke fällt durch den feuerfest verkleideten Schacht in den Schlackenbehälter 31 und Metall in den Heißmetallbehälter 32. Der Metallbehälter 32 wird zu der Metallwie dergewinnungsstation 33 befördert, welche eine Metallproduzierende Einrichtung zur Herstellung vermarktbarer Produkte enthält. Der Schlackenbehälter 31 wird zu der Schlackenwiederverwendungsstation 34 befördert, welche eine Schlacken gießvorrichtung zur Herstellung von ebenfalls verkäuflichen Produkten aufweist.

Die verkäuflichen Produkte werden aus der Flüssigschlacke und dem Flüssigme tall, ohne zusätzliches Erhitzen, hergestellt, weil Schlacke und Metall in dem Ofen eine genügende Überhitzung erhalten. Die verkäuflichen Produkte sind innert und vollständig sicher.

Es sollte weiterhin bemerkt werden, daß im vorliegenden System die festen Abfälle eingesetzt werden können, ohne Kalkstein und Kohle in den Ofen einzu führen, wie es in den Systemen von Andco-Torrax, Purox, etc. erforderlich ist. In diesem Fall ist die Stabilität der Arbeit des vorliegenden Systems wesentlich bes ser als in den anderen Systemen, dank der Tatsachen, daß der Ofen und die obe ren Durchmesser (Dh und Dt) des Ofens verringert sind im Vergleich mit dem Bauchdurchmesser Db. Es verringert die Bildung von CO₂ in dem Ofenboden und die Temperaturschwankungen. Die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung längs der Ofendurchmesser in irgendeiner Höhe wird besser. Es ist möglich, dem Ofen die Ausgangsstoffe mit variierenden Gewichtsmengen und Reihenfolgen zuzuführen, welches eine weitere Möglichkeit gibt, die Gleichmäßigkeit der Gas verteilung im Ofen zu verbessern.

Trotzdem sind die ökonomischen Kenndaten der Ofenarbeit in diesem Fall schlechter als die Arbeitskennzahlen des Ofens dem Kohle und Kalkstein in besagten Menge zugeführt werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur Illustrierung der Art und Weise in der das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, insbesondere beziehen sie sich auf die Arbeitsweise des Ofens.

Beispiel 1

Ein Schachtofen mit 200 m³ Arbeitsvolumen, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, wird benutzt.

Die Mischung des Abfalls ist wie folgt:


Gewichtsprozent
Papier
40,0
Holz	0,85
Textil	4,2
Leder, Gummi	1,5
Plastik	1,7
Knochen	0,4
Glas	3,4
Metall	18,65
Steine	0,2
Nahrungsabfälle	25,0
andere Abfälle	4,1
	100,0
Feuchtigkeit	34,0

326,9 kg Kalkstein und 284 kg Kohle minderer Qualität, welche 59,1% Kohlen stoff und 12% H₂O enthält, werden zu einer Tonne des obigen Abfalls zugefügt. Die eingeblasene Luft wird auf 1300°C erhitzt.

Während das Verfahren sich in Gleichgewicht befindet, werden geschmolzenes Metall und Schlacke periodisch durch die Auslaßlöcher am Boden des Ofens abgezogen.

Menge des verarbeiteten Abfalls:
Tds t/a 60,0
Vermarktbare Produkte: @	Roheisen und daraus hergestellte Artikel	Tds t/a 10,3
Gegossene Steine und Baumaterialien	Tds t/a 24,5
Brennbare Gase	Mil m³/a 132,8

Abgas, welches den Schachtkopf verläßt hat eine Durchflußgeschwindigkeit von 307,7 m³/min (feucht gemessen) bzw. 257,5 m³/min (trocken gemessen) und eine durchschnittliche Abgastemperatur von 200°C. Dies entspricht 2213,4 m³ (feucht)/Abfall t oder 1852,5 m³ (trocken)/Abfall t.

Die Analyse des Abgases auf trockener Basis ist wie folgt:


Volumenprozent
Kohlenmonoxid
35,21
Wasserstoff	22,95
Kohlendioxid	4,15
Stickstoff	37,69

Der Heizwert des Gases beträgt 0,4 J/m³ bzw. 732 J/Abfall t, die Flammentemperatur 1930°C.

Metallausbeute (Roheisen)
171,3 kg/t Abfall
Schlackenausbeute	407,8 kg/t Abfall

Die Schlackenanalyse ist wie folgt:


Gewichtsprozent
Siliciumdioxid, SiO₂
51,7
Calciumdioxid, CaO	46,4 @	Aluminiumoxid, Al₂O₃	0,5 @	Magnesiumdioxid, MgO	1,0 @	Schwefel, S	0,4

Beispiel 2

Der Ofen und die Zusammensetzung des Abfalls sind die gleichen wie in Bei spiel 1. Kohle und Kalkstein werden dem Ofen nicht zugefügt, die eingeblasene Luft wird auf 1300°C erhitzt.

Menge des verarbeiteten Abfalls und Mülls
Tds t/a 60
Vermarktbare Produkte:
Roheisen und daraus hergestellte Artikel	Tds t/a 9,96 @	Gegossene Steine und Baumaterialien	Tds t/a 10,74 @	Brennbare Gase	Mil m³/a 51,95

Abgas, welches den Schachtkopf verläßt hat eine Durchflußgeschwindigkeit von 169,4 m³/min (feucht gemessen) bzw. 119,3 m³/min (trocken gemessen) und eine durchschnittliche Abgastemperatur von 200°C. Dies entspricht 1220 m³ (feucht)/Abfall t oder 859,2 m³ (trocken)/Abfall t.

Die Analyse des Abgases auf trockener Basis ist wie folgt:


Volumenprozent
Kohlenmonoxid
39,8
Wasserstoff	31,3 @	Kohlendioxid	0,1 @	Stickstoff	28,8

Der Heizwert des Gases beträgt 0,48 J/m³ bzw. 410 J/Abfall t, die Flammentemperatur 2080°C.

Metallausbeute (Roheisen)

166 kg/t Abfall

Schlackenausbeute

179 kg/t Abfall

Die Schlackenanalyse ist wie folgt:


Gewichtsprozent
Siliciumdioxid, SiO₂
96,13
Calciumdioxid, CaO	2,32 @	Aluminiumoxid, Al₂O₃	0,72 @	Schwefel, S	0,83

Wie man sieht, erhöht die Zugabe von Kohle minderer Qualität zu der Zuführung des Ofens den Ausstoß der Wärmeenergie des Gases um 320 J/Abfall t bei den geringen Kosten der Magerkohle bedeutet dies einen zusätzlichen Gewinn der Abfallverwertungsanlage.

Die chemische Zusammensetzung der erhaltenen Schlacken, ohne Zufügen von Kalkstein zu der Ofenbeladung (Beispiel 2) begrenzt die herstellbaren verkäufli chen Produkte, welche aus der Schlacke im Vergleich mit der Schlacke gemäß Beispiel 1, der Kalkstein zugefügt wurde, hergestellt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Hochtemperatur-Entsorgung von festem Müll und Industrieab fällen, welche organische und anorganische Komponenten enthalten, durch Überführung in brauchbare gasförmige, metallische und Schlackenprodukte, welches die folgenden Schritte umfaßt:

1) Bereitstellung eines zylinderischen, senkrechten Schachtofens, welcher eine Trockenzone im Kopfbereich, eine thermische Zersetzungszone im mittleren Bereich und eine Verbrennungs- und Schmelzzone im unteren Bereich enthält,
2) Zuführen von Abfällen, welche verbrennbare organische Bestandteile ent halten und nicht verbrennbare, anorganische Bestandteile zusammen mit Kohlenstoff enthaltenden Festbrennstoffen und Kalkstein in einem Dop pelglocken-Zuführsystem,
3) Zuführen eines auf über 1000°C erhitzten Luftstromes in die Verbren nungs- und Schmelzzone,
4) thermische Zersetzung der organischen Anteile des Abfalls in der thermi schen Zersetzungszone in Schwelkohle und gasförmige Produkte, durch direkten Kontakt mit den heißen Verbrennungsgasen, welche von der Verbrennungs- und Schmelzzone aufsteigen,
5) Verbrennen der Schwelkohle und Kohlenstoffe des festen Brennstoffes, welche in die Verbrennungs- und Schmelzzone absteigen, mit dem besagten heißen Luftstrom, um heiße gasförmige Produkte, überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu produzieren, wodurch eine ausrei chende Hitze entwickelt wird, die eine genügend hohe thermische Energie zum Schmelzen und Verflüssigen der anorganischen Teile des Abfalls besitzt,
6) Ablassen der gasförmigen Produkte in die in dem Schachtofen in der Trockenzone entwickelt werden, wobei die gasförmigen Produkte minde stens 50% Kohlenmonoxid und Wasserstoff, bezogen auf trockenes Volumen, enthalten,
7) Reinigen der gasförmigen Produkte, welche aus der Trockenzone des Schachtofens abgezogen werden, mit Trocken- und Naßwäschern,
8) Ablassen der geschmolzenen Produkte aus der Verbrennungs- und Schmelzzone,
9) Verbrennen des überwiegenden Teiles der gasförmigen Produkte nach der Reinigung in einer Kraftwerkseinheit, zur Herstellung von Hitze und elektrischem Strom und Verbrennen des Restes der gasförmigen Pro dukte in einem regenerativen Luftvorerhitzer, zur Erwärmung des zuge führten Luftstromes.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von kohlen stoffhaltigem, festem Brennstoff und Kohle zu Abfallzufuhr in den Schacht ofen in einem Bereich von 0,2 bis 1,0 gehalten wird, um die Flammentem peratur in dem Ofen, die hohe Reduktionskraft der Ofengase und die Bildung von chemischen Verbindungen aus dem Kohlenstoff-Brennstoff mit dem Sauerstoff der komplexen organischen Molekühle der Abfälle stabil zu halten und die Bildung von neuen, toxischen und unangenehmen Molekülen wie Dioxin, Fufuran, NOx, etc. im Schacht des Ofens zu verhindern.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von Kalkstein zu Abfallzufuhr in den Schachtofen berechnet und aufrechterhalten wird, um in der Schlacke ein Verhältnis CaO : SiO₂ zwischen 0,8 und 2,0 aufrecht zu erhalten, um eine hohe Absorption von Schwefel und Halogenen aus jeder Art von Abfall durch das Calcium der Schlacke zu bewirken und die Bildung einer Schlackenmischung zu gewährleisten, die geeignet ist, verkaufbare, nützliche Produkte zu erzeugen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Flammentemperatur in dem Herd raum des Ofens auf über 1700°C gehalten wird, in dem man dem Ofen einen heißen Luftstrom mit Temperaturen von über 1000°C zuführt und die flüssigen Produkte in dem Ofen vor dem Ablassen aus dem Herdraum hält, bis das Metall auf eine Temperatur von mehr als 100°C über seinen Schmelzpunkt erhitzt ist, um ein brauchbares Metall- und Schlackprodukt zu erzeugen, ohne eine zwischengeschaltete Vorheizung.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jede Komponente der Zufuhr, wie Abfall, Kalk und Kohle, dem Ofen in separaten Anteilen zugefügt wird, wel che in ihrem Gewicht sich ändern können, gemäß der sich möglicherweise ändernden Notwendigkeit die Gaspermeabilität der Ofenzufuhr zu regulieren.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schachtofen eine Zufuhrzone im Kopf enthält, eine Trockenzone, Heiz- und thermische Zersetzung der orga nischen Materialien und des Kalkstein-Stapels, eine Zone des beginnenden Schmelzens der anorganischen Bestandteile - Bauch, eine Zone in der die anorganischen Bestandteile vollständig schmelzen - Rast, eine Zone zum Verbrennen des Kohlenstoffs und der Ansammlung von Schmelze - Herd, wobei der Bodendurchmesser nicht mehr als 0,8 des Bauchdurchmessers, und der Kopfdurchmesser geringer als der Bauchdurchmesser ist und = 0,85-0,95 des Bauchdurchmessers beträgt, um eine bessere Gasverteilung in dem Ofen und Ausnutzung der Hitze und chemischen Kräfte des Gases zu bewirken.