EP0495766A2

EP0495766A2 - Method for the utilization of residual material from pyrolysis and of pyrolysis gas

Info

Publication number: EP0495766A2
Application number: EP92890005A
Authority: EP
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Jetter
Original assignee: Tbr Gesellschaft F Techn Bodenreinigung Gesmbh
Current assignee: Tbr Gesellschaft F Techn Bodenreinigung Gesmbh
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1992-07-22
Also published as: EP0495766A3

Abstract

In a disposal installation in accordance with the process of the invention, residual refuse (Rm) and contaminated parts (AL) from a landfill (D) are fed via a sorting unit (SA) to a pyrolysis unit (PA). The resulting pyrolysis gas (PG) and the pyrolysis coke (PK) are used as energy carriers for a furnace consisting of a burner (BR) and an afterburner (NB). In this way, the pyrolysis gas (PG), the pyrolysis coke (PK) and further contaminated parts (AL) are, without pollution of the environment, disposed of and converted to an inert material (IM). A high energy yield in the thermal decomposition of organic material, plastics, leather and rubber is achieved. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Pyrolyse-Reststoff und Pyrolysegas, die aus einer aus nichtverwertbarem Restmüll aussortierten und mechanisch aufbereiteten Müll - Leichtfraktion durch Pyrolyse gewonnen werden.The invention relates to a method for recycling pyrolysis residue and pyrolysis gas, which are obtained from a mechanically processed refuse - light fraction fractionated from non-usable residual waste - by pyrolysis.

Derartige Verfahren sind aus der DE-OS 37 27 004 bekannt. So wird der Kohlenstoffgehalt des Pyrolysekokses erhöht, womit er eine Aktivkohlestruktur mit chemosorbierenden Eigenschaften erhält. Dadurch kann er als Filter verwendet werden, wird verschmutzt und muß anschließend entsorgt werden. Als weitere Möglichkeit wird u.a. beschrieben, Pyrolysereststoff zur energetischen Versorgung in Kalkbrandöfen zu verwenden. Dadurch ist eine Kalzinierung bzw. Keramisierung der inerten Stoffanteile beabsichtigt. Es ist jedoch immer eine bestimmte Zusammensetzung des Pyrolyse-Reststoffes erforderlich, um die gewünschten Entsorgungseffekte zu erzielen.Such methods are known from DE-OS 37 27 004. This increases the carbon content of the pyrolysis coke, giving it an activated carbon structure with chemosorbing properties. This means that it can be used as a filter, becomes dirty and must then be disposed of. Another possibility is described using pyrolysis residues for energy supply in lime kilns. In this way, calcination or ceramization of the inert substance portions is intended. However, a certain composition of the pyrolysis residue is always required to achieve the desired disposal effects.

Aus der DE-OS 35 20 819 ist ein Verfahren zur thermischen behandlung von mit Schadstoffen belasteten Materialien bekannt die erhitzt werden und die entstehende Abluft einer thermischen Nachverbrennung unterzogen wird. Mit Hilfe eines Drehrohrofens können auch stark verschmutzte Abfälle verarbeitet werden. Thermisch gereinigter Boden kann anstelle von ausgehobenen bodenmaterial wieder eingebaut werden. Als Brennstoff für den Drehrohrofen wird öl oder Gas verwendet.DE-OS 35 20 819 discloses a method for the thermal treatment of materials contaminated with pollutants which are heated and the resulting exhaust air is subjected to thermal afterburning. With the help of a rotary kiln, heavily soiled waste can also be processed. Thermally cleaned floor can be reinstalled instead of excavated floor material. Oil or gas is used as fuel for the rotary kiln.

In der US 4,017,273 wird die Verbesserung eines Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses beschrieben. Der Sauerstoffgehalt des zugeführten Brenngases soll dadurch reduziert werden können, daß Pyrolysekoks aus dem Ofen entnommen wird. Dieser muß dann zusätzlich entsorgt werden. Eine andere Weiterentwicklung des Pyrolyse- und Verbrennungsverfahrens ist in der US 4,042,345 beschrieben. Es soll die Bildung von Abgaskanälen bei Befüllung des Ofens mit geschredderten Müll verhindert werden. Grundsätzlich wird bei den beiden Müllverbrennungsverfahren jedoch hauptsächlich ein Synthesegas als Rohstoff für die chemische Industrie erzeugt. Für dessen Qualität ist der Sauerstoffanteil des Brenngases von großer Bedeutung. Die kombinierte Pyrolyse und Verbrennung von Abfall in einem einzigen Ofen ist schwer beherrschbar, wie die beiden Verbesserungsversuche zeigen.US 4,017,273 describes the improvement of a pyrolysis and combustion process. It should be possible to reduce the oxygen content of the fuel gas supplied by removing pyrolysis coke from the furnace. This must then be disposed of in addition. Another further development of the pyrolysis and combustion process is described in US 4,042,345. The aim is to prevent the formation of exhaust gas channels when the furnace is filled with shredded waste. Basically, however, the two waste incineration processes mainly produce synthesis gas as a raw material for the chemical industry. The oxygen content of the fuel gas is of great importance for its quality. The combined pyrolysis and incineration of waste in a single furnace is difficult to master, as the two attempts to improve show.

Die Erfindung hat die Aufgabe, Abfälle auch bei wechselnder Zusammensetzung sicher zu entsorgen.The object of the invention is to safely dispose of waste even with changing composition.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Pyrolyse-Reststoff als Pyrolysekoks in einem Ofen durch Erhitzen auf hohe Temperatur in inertes Material umgewandelt, das Pyrolysegas zur Befeuerung des Ofens verwendet und die Abluft nachverbrannt wird.This is achieved in that the pyrolysis residue as pyrolysis coke in an oven by heating to high temperature converted into inert material, which uses pyrolysis gas to fire the furnace and the exhaust air is afterburned.

Dadurch kann auch als Filter wiederverschmutzter Pyrolysekoks umweltfreundlich entsorgt werden. Das bei der Pyrolyse gewonnene Pyrolysegas wird direkt zur Umwandlung von Pyrolysekoks in inertes Material verwendet. Damit wird die Verwendung zusätzlicher Energieträger, wie Öl oder Gas, überflüssig oder zumindest sehr stark beschränkt. Pyrolysekoks trägt gleichfalls zur Beheizung bei, da er oftmals etwa 36 % Kohlenstoffanteil hat. Das Pyrolysegas wird nach der Befeuerung des Ofens mit der Abluft nachverbrannt und gereinigt, womit alle schädlichen Emissionen auf ein Minimum reduziert werden. Im Gegensatz zur Kalzinierung gewährleistet das Erhitzen des Pyrolysekoks in einem Ofen die zuverlässige Inertisierung.As a result, pyrolysis coke can also be disposed of as a filter in an environmentally friendly manner. The pyrolysis gas obtained from pyrolysis is used directly to convert pyrolysis coke into inert material. The use of additional energy sources, such as oil or gas, is thus superfluous or at least very limited. Pyrolysis coke also contributes to heating, since it often has around 36% carbon content. After firing the furnace, the pyrolysis gas is burned with the exhaust air and cleaned, thus reducing all harmful emissions to a minimum. In contrast to calcining, heating the pyrolysis coke in an oven ensures reliable inerting.

Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Deponiesanierung gekoppelt, wobei ein Altlastteil mit stückigem organischem Material der Aussortierung des Restmülles beigemischt wird. Somit kann die für die Sanierung der Altlast erforderliche Energie aus der Zerlegung des Restmülls in Pyrolysegas und Pyrolysekoks gewonnen werden. Gerade diese Altlasten aus alten Industriestandorten, Rangierhöfen, Tanklagern, Schrottplätzen und kontaminierten Böden weisen zahlreiche Stoffe mit hohem Heizwert auf.Advantageously, the method according to the invention is coupled with landfill remediation, with a contaminated part with lumpy organic material being mixed in with the sorting of the residual waste. The energy required for the remediation of the contaminated site can thus be obtained by breaking down the residual waste into pyrolysis gas and pyrolysis coke. It is precisely these contaminated sites from old industrial sites, marshalling yards, tank farms, scrap yards and contaminated soils that have numerous substances with a high calorific value.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können wesentlich stärker verschmutzte Abfälle verarbeitet werden und mit einem höheren Anteil von Kunststoffen und Gummi wird die Pyrolysegas-Ausbeute erhöht. Dieses Gas wird nunmehr einer sinnvollen Verwertung, wie beispeilsweise den Sanieren einer Altlast zugeführt. Ein hoher Kohlenstoffanteil, wie er durch Kunststoffe, Gummi und Öle entsteht, wirkt sich beim Erhitzen im Ofen verbrennungsfördernd aus. Dadurch werden gerade die problematischen Müllinhaltsstoffe zum Sanieren der Umwelt herangezogen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine wesentlich bessere Wärmenutzung bei der thermischen Zerlegung von Kohlenwasserstoffen. Mit der Pyrolyse erfolgt eine kontrollierte Wärmenutzung durch bessere Zerlegung unter Sauerstoffabschluß, der stark belastete Pyrolyse-Reststoff wird als Pyrolysekoks an Ort und Stelle im Ofen weitergenutzt. Andernfalls müßte er aufgrund seiner starken Verunreinigung in gesicherten Deponien unter Grundwasserabschluß gelagert werden, wobei auch viel Methan ungenutzt entweicht, das die Ozonschicht schädigt und den Treibhauseffekt verstärkt.The method according to the invention can process much more contaminated waste and with a higher proportion of plastics and rubber the pyrolysis gas yield is increased. This gas is now being recycled in a sensible manner, such as the remediation of a contaminated site. A high proportion of carbon, such as that produced by plastics, rubber and oils, has a combustion-promoting effect when heated in the oven. This is precisely the problematic waste ingredients used to clean up the environment. The process according to the invention results in a significantly better use of heat in the thermal decomposition of hydrocarbons. With pyrolysis there is a controlled use of heat through better decomposition with the exclusion of oxygen, the heavily loaded pyrolysis residue is used as pyrolysis coke on the spot in the furnace. Otherwise it would have to be stored in secured landfill sites under groundwater because of its high level of pollution, whereby a lot of methane escapes unused, which damages the ozone layer and increases the greenhouse effect.

Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, daß eine Sortieranlage vor einer Pyrolyseanlage angeordnet ist, daß eine Leitung für Pyrolysegas von der Pyrolyseanlage zu einem Ofen mit Brenner und Nachbrenner führt, daß der Pyrolysekoks dem Brenner direkt bzw. nach Verwendung in einer Adsorbtionsfilteranlage zugeleitet ist und eine Siebeinrichtung für Altlastteile vorhanden ist.To carry out the method, it is advantageous that a sorting system is arranged in front of a pyrolysis system, that a line for pyrolysis gas leads from the pyrolysis system to an oven with a burner and afterburner, that the pyrolysis coke is fed to the burner directly or after use in an adsorption filter system and a screening device for contaminated parts is available.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Figur näher erläutert. Die Fig. zeigt das schematische Blockschaltbild einer Entsorgungsanlage.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment and a figure. The figure shows the schematic block diagram of a disposal facility.

Zur Lösung des Müllproblems gibt es verschiedene Ansätze. So wird durch die getrennte Sammlung von Papier, Glas, Metallen, Kunststoffteilen in Reinsammlung und bioabfällen eine Wiederverwertung bzw. Kompostierung und eine Reduzierung des Abfalls um mehr als 60 % erreicht. Weitere 15 % Gewichtsreduktion wird durch die Erfassung von Sperrmüll und Bauschutt erzielt. Wie in der Fig. dargestellt, wird der verbleibende Restmüll RM oder unsortierter Müll einer Entsorgungsanlage zugeführt. Über eine Sortieranlage SA werden energetisch nutzbare Bestandteile des Restmülls RM in eine Pyrolyseanlage PA eingebracht. Hier erfolgt die Aufspaltung des Eintragsmaterials in die nutzbaren Energieformen Pyrolysegas PG und Pyrolysekoks PK. Ein nachfolgender Ofen mit Brenner BR und Nachbrenner NB wandelt unter Ausnutzung dieser Energie gefährliche Altlastteile AL von Deponien D, kontaminierte Klärschlämme und sonstige schadstoffbelastete Reste in ein wiederverwertbares, mineralisiertes Endprodukt von inertem Material IM um.There are various approaches to solving the garbage problem. The separate collection of paper, glass, metals, plastic parts in the pure collection and organic waste enables recycling or composting and a reduction in waste by more than 60%. A further 15% reduction in weight is achieved by recording bulky waste and building rubble. As shown in the figure, the remaining residual waste RM or unsorted waste is fed to a disposal system. A sorting system SA is used to make components of the Residual waste RM introduced into a pyrolysis plant PA. Here the input material is split up into the usable energy forms Pyrolysegas PG and Pyrolysekoks PK. A subsequent furnace with burner BR and afterburner NB converts hazardous waste parts AL from landfill D, contaminated sewage sludge and other contaminated residues into a reusable, mineralized end product of inert material IM using this energy.

Die Pyrolyseanlage PA wird auch selbst durch Pyrolysegas PG beheizt. Weiteres Pyrolysegas PG kann auch über einen Gasmotor GM zur Stromerzeugung herangezogen werden. Zur Sicherheit ist eine Notfackel NF vorhanden.The pyrolysis plant PA is also heated by pyrolysis gas PG. Additional pyrolysis gas PG can also be used to generate electricity via a gas engine GM. An NF emergency torch is provided for safety.

Der Altlastteil AL wird vor der Entsorgung einer Siebeinrichtung S zugeführt. Er kann cyanid-verunreinigten Boden, PCB-verunreinigtes Material, Galvanikschlämme, Gerbereischlämme, ölverunreinigte Böden und mit tierischen Fetten verunreinigte Deponiekörper enthalten. Der Altlastteil AL mit Plastik, Gummi, Leder und organischem Material wird der Sortieranlage SA zugeführt. Öl- und Cyanidverunreinigungen, sowie anorganische Stoffe kommen direkt in den Brenner BR. Der Sortieranlage kann auch Shredder-Leichtmüll, u.a. aus Gummireifen, bzw. auch Autoshredder zugeführt werden. Vor allem verschwelbares Material mit langkettigen Kohlenwasserstoffen eignet sich zur Zerlegung in Pyrolyseanlagen PA unter Sauerstoffabschluß. Nach der Sortieranlage SA wird für die Pyrolyse ungeeignetes Material direkt dem Brenner BR zugeführt.The contaminated part AL is fed to a screening device S before disposal. It can contain cyanide-contaminated soil, PCB-contaminated material, electroplating sludge, tannery sludge, oil-contaminated soil and landfill bodies contaminated with animal fats. The contaminated part AL with plastic, rubber, leather and organic material is fed to the sorting system SA. Oil and cyanide impurities, as well as inorganic substances come directly into the burner BR. The sorting system can also handle shredder light waste, e.g. made of rubber tires or auto shredders. Above all, carbonizable material with long-chain hydrocarbons is suitable for disassembly in pyrolysis plants PA with the exclusion of oxygen. After the sorting system SA, material unsuitable for pyrolysis is fed directly to the burner BR.

Der in der Pyrolyseanlage PA entstandene Pyrolysekoks PK wird entweder direkt mit anderen Altlastteilen AL und Filterrückständen über einen Kastenbeschicker in Brennerden bR geladen oder aber als Filter in einer Adsorbtionsfilteranlage AF zur Reinigung verschmutzter Wässer verwendet und anschließend dem Brenner BR zugeführt. Der Brenner BR besteht aus einer Trockentrommel und einem Drehrohrofen. Nichtflüchtige Schwermetallanteile werden im bodenmaterial immobilisiert. Das staub- und schadstoffbelastete Abgas wird über Multizyklone mit nachgeschaltetem Schlauchfilter geführt. Die Schwermetalle legen sich an die Staubteilchen an und werden mit diesen abgeschieden. Der Staub wird mit Wasser und Tonmehl zu kleinen Kugeln vermischt und im Drehrohrofen nochmals gebrannt. Die so in Ton keramisierten Schwermetalle sind Basis für hochwertiges Baumaterial und werden als inertes Material IM ausgeschieden. Die verbleibende organische Matrix aus dem Abluftstrom wird in einem Nachbrenner NB bei 1200° C vollständig verbrannt. Im Wärmeaustauscher wird der Abgasstrom so rasch auf ca. 150° C abgekühlt, daß im Bereich 500 - 250° C kaum toxisch wirkende Dioxine und Furane entstehen können. Nach Trockenabsorbtion mit Kalkhydrat werden Staub- und Feinstpartikeln über eine Filteranlage F abgeschieden. Die Belastung der Abluft liegt weit unter dem gesetzlichen Grenzwerten.The pyrolysis coke PK created in the pyrolysis plant PA is either loaded directly with other contaminated parts AL and filter residues via a box feeder in Brennerden bR or used as a filter in an adsorption filter plant AF for cleaning contaminated water and then the Burner BR supplied. The burner BR consists of a drying drum and a rotary kiln. Non-volatile heavy metal components are immobilized in the soil. The exhaust gas, which is contaminated with dust and pollutants, is conducted via multi-cyclones with a downstream bag filter. The heavy metals attach themselves to the dust particles and are separated with them. The dust is mixed with water and clay powder into small balls and burned again in the rotary kiln. The heavy metals ceramized in clay are the basis for high-quality building materials and are excreted as inert materials IM. The remaining organic matrix from the exhaust air stream is completely burned in an afterburner NB at 1200 ° C. In the heat exchanger, the exhaust gas stream is cooled so quickly to approx. 150 ° C that in the range 500 - 250 ° C there are hardly any toxic dioxins and furans. After dry absorption with hydrated lime, dust and fine particles are separated out by a filter system F. The pollution of the exhaust air is far below the legal limit values.

Die Energieversorgung des Brenners BR und Nachbrenners NB erfolgt überwiegend mit Pyrolysegas PG, zur Sicherung eines kontinuierlichen Betriebes ist aber auch ein zusätzlicher Anschluß für Heizgas HG vorgesehen. Der Pyrolysekoks PK hat aufgrund seines Kohlenstoffanteils ebenfalls einen hohen Heizwert. Der über den Gasmotor GM erzeugte Strom versorgt ebenfalls die Entsorgungsanlage. Dadurch wird die Zufuhr externer Energie möglichst gering gehalten, Leitungs-, Umwandlungs- und Transportverluste entfallen.The energy supply for the burner BR and afterburner NB is predominantly provided with pyrolysis gas PG, but an additional connection for heating gas HG is also provided to ensure continuous operation. The pyrolysis coke PK also has a high calorific value due to its carbon content. The electricity generated by the gas engine GM also supplies the disposal system. As a result, the supply of external energy is kept as low as possible, and there are no pipeline, conversion or transport losses.

Claims

Process for the recycling of pyrolysis residue and pyrolysis gas (PG), which are obtained from a mechanically processed light refuse fraction sorted out of non-usable residual waste (RM) and recovered by pyrolysis, characterized in that the pyrolysis residue as pyrolysis coke (PK) in an oven converted to inert material (IM) by heating to high temperature, which uses pyrolysis gas (PG) to fire the furnace and the exhaust air is afterburned.

A method according to claim 1, characterized in that a legacy part (AL) with lumpy organic material of the sorting of the residual waste (RM) is added.

Apparatus for carrying out the method of claim 1 or 2, characterized in that a sorting system (SA) prior to a pyrolysis plant (PA) is arranged such that a line for the pyrolysis gas (PG) from the pyrolysis unit (PA) to a furnace having burners (BR ) and afterburner (NB) that the pyrolysis coke (PK) is fed to the burner (BR) directly or after use in an adsorption filter system (AF) and a screening device (S) for contaminated parts (AL) is available.