EP0157332B1 - Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen - Google Patents

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EP0157332B1
EP0157332B1 EP85103523A EP85103523A EP0157332B1 EP 0157332 B1 EP0157332 B1 EP 0157332B1 EP 85103523 A EP85103523 A EP 85103523A EP 85103523 A EP85103523 A EP 85103523A EP 0157332 B1 EP0157332 B1 EP 0157332B1
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gases
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EP0157332A3 (en
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Horst Jelinek
Egon Teuner
Helmut Werdinig
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KRAFTWERK UNION-UMWELTTECHNIK GmbH
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Kraftwerk Union-Umwelttechnik GmbH
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    • C10J2300/0959—Oxygen

Definitions

  • the invention relates to a gas converter for carbonization gases from a pyrolysis of waste materials, consisting of a combustion chamber for a substoichiometric combustion of the carbonization gases with the supply of oxygen-containing gases, a vertical chamber with a bed of glowing solid bodies, a feed line for the hot substoichiometrically burned carbonization gases into the chamber , a discharge for the gases from the chamber after passing through the bed of the solid bodies, an addition device for the solids into the chamber and an outlet device for solids from the chamber.
  • One method is that carbonization of the waste materials at temperatures of around 300-800 ° C produces carbonization gases and a solid carbonization residue.
  • the carbonization gases are then cracked at higher temperatures of around 850-1200 ° C. This is done by sub-stoichiometric partial combustion with the supply of oxygen-containing gases and passage of the gases through a glowing bed of solids. After cleaning, the cracked gases are used as fuel gases.
  • the carbonization gases are cracked at temperatures of 850 to 1200 ° C.
  • the mixed gas is then cooled, cleaned and used as a combustible gas.
  • the ashes from the smoked coke are extracted from the gas converter on the floor.
  • EP-A-0026450 also refers to such a gas converter.
  • the carbonization gas entering the gas converter contains even if it has been previously cleaned by a mechanical gas cleaner, e.g. a cyclone separator, even larger contents of entrained dust particles. These are deposited in the bed of solid bodies and lead to caking and clumping due to the higher temperatures in the gas converter. This prevents even and optimal gas passage.
  • a mechanical gas cleaner e.g. a cyclone separator
  • the invention has for its object to provide a gas converter that enables the most uniform and optimal gas passage through the bed of solids with the least possible effort.
  • combustion chamber for the substoichiometric combustion of the carbonization gas is arranged horizontally, the feed line from the combustion chamber opens laterally into the upper part of the vertical chamber, the vertical chamber is tapered downwards, the discharge for the gases are arranged in the upper part of the chamber after passing through the upper part of the bed of glowing solid bodies, solid bodies are continuously withdrawn from the outlet device of the chamber and fresh solid bodies are constantly introduced into the addition device of the chamber.
  • the upper part of the bed of solid bodies through which the hot, partially burned smoldering gases flow is selected so that the desired conversion of the gases is achieved. The size required for this depends on the composition of the carbonization gases and can be determined empirically.
  • solid bodies mean both removed and cleaned solid bodies as well as new solid bodies. New solid bodies are preferably only added in an amount which corresponds to the consumption by abrasion and undersize removed.
  • the solid bodies are heated by the hot, partially burned carbonization gases. Even when using it There is practically no combustion of coke or other carbon-containing materials as solid bodies, since the partially burned carbonization gases do not contain any free oxygen.
  • a preferred embodiment is that the vertical chamber is designed with a round cross section. This ensures that the bed drops automatically and evenly.
  • a preferred embodiment is that the mouth of the feed line of the combustion chamber in the upper part of the vertical chamber is designed as an annular channel and the discharge for the gas is arranged in the ceiling of the vertical chamber after passing through the upper part of the bed of the glowing solid bodies .
  • the outlet opening of the ring channel is arranged at a height of the chamber such that the bed of solid bodies above it has a sufficient height.
  • a preferred embodiment consists in that the opening of the feed of the combustion chamber in the upper part of the vertical chamber is arranged on one side of the chamber and the discharge for the gas on the opposite side of the chamber, the solid bodies in the upper part of the chamber between two vertical ones gas-permeable walls are arranged, the gas-permeable vapors are arranged at a distance from one another which is smaller than the diameter of the bed of the solid bodies in the adjoining part of the chamber and the gas-permeable walls extend over the cross section of the upper part of the chamber.
  • the height and thickness of the bed of solid bodies between the two gas-permeable walls is chosen so that it is sufficient to convert the gas.
  • a preferred embodiment consists in that the outlet opening for the solid bodies is arranged in a water bath at the lower end of the vertical chamber. This results in a simple discharge with immediate cooling of the solid bodies.
  • the horizontal combustion chamber consists of the burner 1 and the combustion chamber 2. Preheated air 3 and carbonization gas 3a are fed into the burner 1 and partially burned under-stoichiometrically in the combustion chamber 2.
  • the supply line to the combustion chamber is designed as an annular channel 4 with nozzle stones 5.
  • the feed line is formed through the outlet opening of the combustion chamber 2.
  • the supply line 4, 4a opens into the upper part of the vertical chamber 6.
  • the chamber 6 has a round cross section and is designed to taper conically below the supply line 4, 4a.
  • the discharge line 8 for the gases after passage through the upper part of the bed 7 of the solid body is arranged in FIG. 1 in the ceiling of the chamber 6 and in FIG.
  • the upper part of the bed 7 consists of the part which is located above the nozzle stones 5.
  • two gas-permeable walls 9, 9a are arranged in the upper part of the chamber 6 and extend over the entire cross section of the chamber 6.
  • the walls 9, 9a consist of grate bars which are attached to air-cooled tubes 10.
  • the space between the walls 9, 9a is filled by a bed 7a of the solid body, which is supported on the lower bed 7.
  • Solid bodies are continuously discharged from the outlet opening 11 of the chamber 6 via a water bath 12. Fresh solid bodies are fed through the addition device 13.
  • a support burner 14 is arranged in the combustion chamber 2 and is used to heat the solid bodies during commissioning, at standstill and when the composition of the carbonization gas fluctuates.
  • the advantages of the invention are that the structural design of the gas converter achieves considerable weight savings, the wear and tear caused by the moving bed is kept low, the replacement of the solid bodies is carried out in a simple manner and the smoldering gases nevertheless constantly encounter a bed of fresh solid bodies .

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen, bestehend aus einer Brennkammer für eine unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen, einer vertikalen Kammer mit einem Bett aus glühenden Feststoffkörpern, einer Zuleitung für die heissen unterstöchiometrisch verbrannten Schwelgase in die Kammer, einer Ableitung für die Gase aus der Kammer nach Durchgang durch das Bett der Feststoffkörper, einer Zugabevorrichtung für die Feststoffe in die Kammer und einer Austrittsvorrichtung für Feststoffe aus der Kammer.
  • - Die Beseitigung von organischen und anorganischen Abfallstoffen, wie Hausmüll, Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen, Klärschlamm oder dgl., in einer Weise, welche die Umweltbelastung möglichst gering hält, wird zu einem immer dringlicheren Problem.
  • Ein Verfahrensweg besteht darin, dass durch eine Verschwelung der Abfallstoffe bei Temperaturen von etwa 300-800 °C Schwelgase und ein fester Schwelrückstand erzeugt werden. Die Schwelgase werden anschliessend bei höheren Temperaturen von etwa 850-1200 °C gekrackt. Dies geschieht durch eine unterstöchiometrische Teilverbrennung unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen und Durchleiten der Gase durch ein glühendes Bett aus Feststoffen. Die gekrackten Gase werden nach einer Reinigung als Brenngase verwendet.
  • Aus der DE-A-2927240 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die-Abfallstoffe in einer indirekt beheizten Drehtrommel bei Temperaturen von 300 bis 600 °C unter Luftabschluss verschwelt werden. Der den gebildeten Schwelkoks enthaltende Schwelrückstand aus der Drehtrommel wird in einen schachtförmigen Gaswandler überführt. Die Schwelgase werden aus der Drehtrommel direkt in den freien, oberen Teil des Gaswandlers geleitet und dort mit vorgewärmter Luft vermischt und teilverbrannt. Danach werden sie im unteren Teil des Gaswandlers durch einen Teil der glühenden Schicht des Schwelrückstandes geleitet. Von unten werden in die glühende Schicht des Schwelrückstandes Luft und Dampf eingeleitet. Die Verbrennungsgase werden zusammen mit den gekrackten Schwelgasen aus einem mittleren Teil der glühenden Schicht des Schwelrückstandes abgezogen. Das Kracken der Schwelgase erfolgt bei Temperaturen von 850 bis 1200 °C. Anschliessend wird das Mischgas abgekühlt, gereinigt und als brennbares Gas einer Verwendung zugeführt. Die aus dem Schwelkoks entstehende Asche wird aus dem Gaswandler am Boden abgezogen. Auf einen solchen Gaswandler nimmt auch die EP-A-0026450 Bezug.
  • Aus der DE-C-2432504 und DE-A-2526947 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem jedoch der aus der Drehtrommel ausgetragene Schwelrückstand zunächst in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert wird und nur der Schwelkoks in den Gaswandler chargiert wird. Gegebenenfalls kann zusätzlich Fremdkoks chargiert werden. Die Schwelgase werden nach einer Staubentfernung in den Gaswandler geleitet und mit der im unteren Teil der glühenden Schicht eingeleiteten Frischluft teilverbrannt. Das bei der gleichzeitigen Verbrennung von Schwelkoks und Schwelgas entstehende Mischgas wird unten aus der Schicht abgezogen. Die Asche wird unten in ein Wasserbad ausgetragen.
  • Aus der DE-A-2732418 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Schwelgase direkt in einen horizontal angeordneten Gaswandler geleitet werden, der ein Festbett aus inertem Material aus z. B. feuerfesten Steinen oder porösem Keramikmaterial enthält. Die festen Schwelrückstände werden einer Weiterverwertung, wie Erzeugung von Aktivkohle oder Verbrennung zu Heizzwecken, zugeführt.
  • Bei diesen Verfahren enthält.das in den Gaswandler eintretende Schwelgas, selbst wenn es vorher durch einen mechanischen Gasreiniger, z.B. einen Zyklonabscheider, geleitet wird, noch grössere Gehalte an mitgeführten Staubteilchen. Diese lagern sich in dem Bett aus Feststoffkörpern ab und führen infolge der höheren Temperaturen im Gaswandler zu Anbackungen und Verklumpungen. Dadurch wird ein gleichmässiger und optimaler Gasdurchgang verhindert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaswandler zu schaffen, der einen möglichst gleichmässigen und optimalen Gasdurchgang durch das Bett aus Feststoffen mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Brennkammer für die unterstöchiometrische Verbrennung des Schwelgases horizontal angeordnet ist, die Zuleitung von der Brennkammer seitlich in den oberen Teil der vertikalen Kammer mündet, die vertikale Kammer sich konisch nach unten verjüngend ausgebildet ist, die Ableitung für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes aus glühenden Feststoffkörpern im oberen Teil der Kammer angeordnet ist, ständig Feststoffkörper aus der Austrittsvorrichtung der Kammer abgezogen und ständig frische Feststoffkörper in die Zugabevorrichtung der Kammer eingetragen werden. Der obere Teil des Bettes der Feststoffkörper, durch den die heissen, teilverbrannten Schwelgase strömen, wird so gewählt, dass die gewünschte Umsetzung der Gase erzielt wird. Die dazu erforderliche Grösse ist von der Zusammensetzung der Schwelgase abhängig und kann empirisch ermittelt werden. Unter dem Begriff «ständiger» Abzug und Zugabe von Feststoffkörpern ist sowohl ein kontinuierlicher als auch ein schubweiser Vorgang in gewissen Zeitabständen zu verstehen. Unter «frischen» Feststoffkörpern sind sowohl abgezogene und gereinigte Feststoffkörper als auch neue Feststoffkörper zu verstehen. Neue Feststoffkörper werden vorzugsweise nur in einer Menge zugesetzt, die dem Verbrauch durch Abrieb und entferntem Unterkorn entspricht. Die Feststoffkörper werden durch die heissen, teilverbrannten Schwelgase aufgeheizt. Auch bei der Verwendung von Koks oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien als Feststoffkörper tritt praktisch kein Abbrand auf, da die teilverbrannten Schwelgase keinen freien Sauerstoff enthalten.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die vertikale Kammer mit rundem Querschnitt ausgebildet ist. Dadurch wird ein selbsttätiges und gleichmässiges Absinken des Bettes erzielt.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer als Ringkanal ausgebildet ist und die Ableitung für das Gas nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes der glühenden Feststoffkörper in der Decke der vertikalen Kammer angeordnet ist. Die Austrittsöffnung des Ringkanals wird in einer solchen Höhe der Kammer angeordnet, dass das darüberliegende Bett der Feststoffkörper eine ausreichende Höhe hat.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer auf einer Seite der Kammer und die Ableitung für das Gas auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer angeordnet sind, die Feststoffkörper im oberen Teil der Kammer zwischen zwei vertikalen gasdurchlässigen Wänden angeordnet sind, die gasdurchlässigen Dämpfe mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner ist als der Durchmesser des Bettes der Feststoffkörper im anschliessenden Teil der Kammer und die gasdurchlässigen Wände sich über den Querschnitt des oberen Teils der Kammer erstrecken. Die Höhe und Dicke des Bettes der Feststoffkörper zwischen den beiden gasdurchlässigen Wänden wird so gewählt, dass sie zur Umsetzung des Gases ausreicht.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Austrittsöffnung für die Feststoffkörper am unteren Ende der vertikalen Kammer in einem Wasserbad angeordnet ist. Dadurch wird ein einfacher Austrag mit sofortiger Kühlung der Feststoffkörper erzielt.
  • Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Brennkammer und einen Gaswandler mit einem Ringkanal als Einmündung für das Gas in die Kammer;
    • Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Brennkammer und einen Gaswandler mit einem Bett aus Feststoffkörpern zwischen zwei gasdurchlässigen Platten im oberen Teil der Kammer.
  • Die horizontale Brennkammer besteht aus dem Brenner 1 und dem Brennraum 2. Vorgewärmte Luft 3 und Schwelgas 3a werden in den Brenner 1 geleitet und im Brennraum 2 unterstöchiometrisch teilverbrannt. In Fig. 1 ist die Zuleitung der Brennkammer als Ringkanal 4 mit Düsensteinen 5 ausgebildet. In Fig. 2 wird die Zuleitung durch die Austrittsöffnung des Brennraumes 2 gebildet. Die Zuleitung 4, 4a mündet in den oberen Teil der vertikalen Kammer 6. Die Kammer 6 hat einen runden Querschnitt und ist unterhalb der Zuleitung 4, 4a konisch verjüngend ausgebildet. In der Kammer 6 befindet sich ein Bett 7 aus Feststoffkörpern. Die Ableitung 8 für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes 7 der Feststoffkörper ist in Fig. 1 in der Decke der Kammer 6 und in Fig. 2 gegenüber der Zuleitung 4a angeordnet. In Fig. 1 besteht der obere Teil des Bettes 7 aus dem Teil, der sich oberhalb der Düsensteine 5 befindet. In Fig. 2 sind im oberen Teil der Kammer 6 zwei gasdurchlässige Wände 9, 9a angeordnet, die sich über den ganzen Querschnitt der Kammer 6 erstrecken. Die Wände 9, 9a bestehen aus Roststäben, die an luftgekühlten Rohren 10 befestigt sind. Der Zwischenraum zwischen den Wänden 9, 9a ist von einem Bett 7a der Feststoffkörper ausgefüllt, das sich auf das untere Bett 7 abstützt. Aus der Austrittsöffnung 11 der Kammer 6 werden ständig Feststoffkörper über ein Wasserbad 12 ausgetragen. Frische Feststoffkörper werden durch die Zugabevorrichtung 13 aufgegeben. In dem Brennraum 2 ist ein Stützbrenner 14 angeordnet, der zur Aufheizung der Feststoffkörper bei Inbetriebsetzung, bei Stillständen und bei schwankender Zusammensetzung des Schwelgases dient.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch die konstruktive Ausgestaltung des Gaswandlers eine beträchtliche Gewichtsersparnis erzielt wird, der Verschleiss durch das wandernde Bett gering gehalten wird, die Auswechslung der Feststoffkörper in einfacher Weise erfolgt und die Schwelgase trotzdem ständig auf ein Bett aus frischen Feststoffkörpern treffen.

Claims (5)

1. Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen, bestehend aus einer Brennkammer für eine unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen, einer vertikalen Kammer mit einem Bett aus glühenden Feststoffkörpern, einer Zuleitung für die heissen unterstöchiometrisch verbrannten Schwelgase in die Kammer, einer Ableitung für die Gase aus der Kammer nach Durchgang durch das Bett der Feststoffkörper, einer Zugabevorrichtung für die Feststoffkörper in die Kammer und einer Austrittsvorrichtung für Feststoff aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer für die unterstöchiometrische Verbrennung des Schwelgases horizontal angeordnet ist, die Zuleitung von der Brennkammer seitlich in den oberen Teil der vertikalen Kammer mündet, die vertikale Kammer sich konisch nach unten verjüngend ausgebildet ist, die Ableitung für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes aus glühenden Feststoffkörpern im oberen Teil der Kammer angeordnet ist, eine Austrittsvorrichtung für den ständigen Abzug der Feststoffkörper aus der Kammer und eine Zugabevorrichtung für den ständigen Eintrag frischer Feststoffkörper in die Kammer vorgesehen ist.
2. Gaswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Kammer mit rundem Querschnitt ausgebildet ist.
3. Gaswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer als Ringkanal ausgebildet ist und die Ableitung für das Gas nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes der glühenden Feststoffkörper in der Decke der vertikalen Kammer angeordnet ist.
4. Gaswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer auf einer Seite der Kammer und die Ableitung für das Gas auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer angeordnet sind, die Feststoffkörper im oberen Teil der Kammer zwischen zwei vertikalen gasdurchlässigen Wänden angeordnet sind, die gasdurchlässigen Wände mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner ist als der Durchmesser des Bettes der Feststoffkörper im anschliessenden Teil der Kammer und die gasdurchlässigen Wände sich über den Querschnitt des oberen Teils der Kammer erstrecken.
5. Gaswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung für die Feststoffkörper am unteren Ende der vertikalen Kammer in einem Wasserbad angeordnet ist.
EP85103523A 1984-04-04 1985-03-25 Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen Expired EP0157332B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3412582 1984-04-04
DE19843412582 DE3412582A1 (de) 1984-04-04 1984-04-04 Gaswandler fuer schwelgase aus einer pyrolyse von abfallstoffen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0157332A2 EP0157332A2 (de) 1985-10-09
EP0157332A3 EP0157332A3 (en) 1986-01-29
EP0157332B1 true EP0157332B1 (de) 1988-06-01

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP85103523A Expired EP0157332B1 (de) 1984-04-04 1985-03-25 Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen

Country Status (5)

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EP (1) EP0157332B1 (de)
AT (1) ATE34764T1 (de)
DE (2) DE3412582A1 (de)
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