EP2059756A1 - Verfahren und vorrichtung zur trocknung und stoffstromspezifischen aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen abfällen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur trocknung und stoffstromspezifischen aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen abfällen

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EP2059756A1
EP2059756A1 EP07785636A EP07785636A EP2059756A1 EP 2059756 A1 EP2059756 A1 EP 2059756A1 EP 07785636 A EP07785636 A EP 07785636A EP 07785636 A EP07785636 A EP 07785636A EP 2059756 A1 EP2059756 A1 EP 2059756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drying
air
cooling
tunnel dryer
waste
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07785636A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Schu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renusol Europe GmbH
Original Assignee
Ecoenergy Gesellschaft fuer Energie und Umwelttechnik mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Ecoenergy Gesellschaft fuer Energie und Umwelttechnik mbH filed Critical Ecoenergy Gesellschaft fuer Energie und Umwelttechnik mbH
Publication of EP2059756A1 publication Critical patent/EP2059756A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/26—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by reciprocating or oscillating conveyors propelling materials over stationary surfaces; with movement performed by reciprocating or oscillating shelves, sieves, or trays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B1/00—Preliminary treatment of solid materials or objects to facilitate drying, e.g. mixing or backmixing the materials to be dried with predominantly dry solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/001—Handling, e.g. loading or unloading arrangements
    • F26B25/002—Handling, e.g. loading or unloading arrangements for bulk goods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly

Definitions

  • waste such as screen overflow from municipal waste or commercial waste, packaging waste, biomass, wood chips is required in the sense of a sustainable economy.
  • the recovery of valuable materials from waste takes place by separating the materially or energetically utilisable components contained therein.
  • the separation can be carried out, for example, by selective comminution with subsequent classification into a coarse fraction and a fine fraction.
  • the high-calorific coarse fraction can then be used directly without further treatment in a substitute fuel recycling plant.
  • a further treatment of the coarse fraction with the aim of obtaining fractions that can be recycled in terms of material or energy can be used.
  • This object is also pursued by the present invention, which provides a method and an apparatus for the drying and material-flow-specific treatment of aerated, coarse-grained waste, i. relates to a mixture of low bulk density.
  • the method can also be used, for example, for drying biomass, such as wood chips.
  • DE 196 49 901 A1 discloses the dry stabilization process as a cold air drying process.
  • the biological drying should be achieved here by using the self-heating of the waste mixture in conjunction with a forced ventilation and energy return by means of heat exchangers.
  • the energy for drying is mainly produced by oxidation of organic ingredients in the waste due to micro-bacterial processes (composting). Disadvantages of this method are a high exhaust air volume flow of 4,000 - 6,000 m 3 / Mg and a high residence time of 7-10 days to dry the waste.
  • the heat energy required for drying is primarily brought to the dry material from the outside by preheated air.
  • Waste management knows, for example, methods in which dryers are used, which are operated with the primary energy source natural gas. In this case, high hot air temperatures are often achieved, so that in the drying of heterogeneous waste, such as solvent-containing mixtures, fire hazard may exist.
  • an exhaust gas purification of the not small flue gases and a subset of the exhaust air from the dryer is required.
  • the hot air drying is a comminution of the material to a particle size below 40 mm ahead. However, this is disadvantageous for the subsequent fractionation with the aim of high-quality material recycling.
  • Intensive dryers with short residence times and high drying temperatures are already used today for drying domestic hot air and / or the high-calorific fraction from municipal waste.
  • the intensive dryers require a high degree of preparation of the material to be dried before drying.
  • Drum dryers are known, which are usually heated with the noble fuel natural gas.
  • the Exhaust air is cleaned by scrubber, fabric filter and regenerative thermal oxidation (RTO).
  • RTO regenerative thermal oxidation
  • the material must be shredded to a grain size ⁇ 40 mm for drum dryers. Due to the associated homogenization, subsequent material separation is hardly possible.
  • Due to the high temperatures there is an increased risk of fire as well as a negative change in the material properties of usable substances, for example recyclable plastics.
  • the waste is subjected to hot air drying in a tunnel dryer in a first step, followed by the further steps screening for separation of the fine material, preferably with a particle size ⁇ 40 mm, air classification, metal deposition and optical sorting and crushing of the residual fraction, preferably a grain size ⁇ 40 mm, and return the crushed residual fraction in the tunnel dryer follow.
  • the advantages of this method are essentially in an improvement of the separation properties, for example in the screening or air classification, and in achieving a storage stability of the separated recyclables by dry stabilization.
  • advantageous side effects are further to mention an increase in the calorific value in the energetic utilization and the setting of a favorable for a subsequent pelleting residual moisture content of about 8 to 12%.
  • the hot air drying is carried out substantially in the recirculation mode, wherein the supply air, that is, the circulating air supplied to the drying process, is preheated to temperatures of about 85 ° Celsius.
  • the supply air that is, the circulating air supplied to the drying process.
  • the use of low-temperature waste heat of less than 100 ° Celsius results in a reduction of the drying costs, which already account for about 50% of the energy costs.
  • the safety regulations with regard to the risk of fire and explosion in the event of the possible presence of solvents can be met by exceeding the maximum surface temperatures (see Directive 1999/92 / EC of 16 December 1999).
  • the recirculating air used as drying air must be dehumidified for reuse and then cooled down.
  • a two-stage cooling system is used for the exhaust air cooling, wherein the first stage of the cooling takes place via an air cooling and the second stage via a hybrid cooling.
  • the exhaust air i. in the first stage of cooling in a spray condenser or spray washer washed wet, with depending on the inlet temperature, a cooling to 40 to 45 ° Celsius (cooling limit temperature) takes place.
  • the dust and pollutants and odors contained in the circulating air e.g. Washed out ammonia and hydrogen sulfide.
  • the condensate / wash water of the first stage is pollutant-containing and must be treated prior to its discharge, depending on the wastewater discharge conditions.
  • the circulating air enters the condenser, which is designed as a hybrid cooling tower.
  • the circulating air is cooled to preferably less than 30 to 35 ° Celsius.
  • the resulting condensate is only slightly loaded and can be recycled after a wastewater treatment as cooling water in the hybrid cooling tower.
  • the cooled and dehumidified circulating air is now reheated to a drying temperature of more than 80 ° Celsius, preferably using waste heat at a temperature level of about 90 to 100 ° Celsius. If not enough waste heat is available, the use of a heat pump is optionally possible. After a preferred embodiment, at least a portion of the energy for heating and / or cooling of the circulating air is provided via the use of a heat pump.
  • the drying can also be operated largely free from exhaust air, whereby the exhaust air emissions are significantly reduced compared to other drying techniques. It just just creates as much exhaust air, as must be sucked out of the system for leaks.
  • the drying as well as the filling and / or emptying of the tunnel dryer can moreover be carried out fully automatically, whereby additionally the immission of dust and germs for the plant personnel and the environment is minimized.
  • the tunnel dryer is filled via a shaft with movable and reversible distribution belts.
  • the material to be dried simultaneously seals against the feed system.
  • the tunnel dryer in addition to a deduction system that can be carried out with a conveyor or scraper conveyor system, preferably has a pendulum flap, which is additionally metered with a reel system Discharge from the tunnel is provided and at the same time represents an air seal against the exit system. In this way, the burglary of false air is minimized and accordingly the amount of exhaust air is largely reduced.
  • the use of metering devices for metering the material discharge also allows effective and largely trouble-free operation of the other treatment units.
  • a pendulum floor system is used to promote the material to be dried through the tunnel dryer, which allows a mass flow of the dry matter carried by the system.
  • the dump height in the tunnel dryer is between 3 and 6 m, depending on the density.
  • a scraper arranged on the ceiling can be used.
  • the residence time in the tunnel dryer is preferably less than eight hours.
  • the proposed low-temperature drying is a prerequisite for high-quality recycling of the coarse fraction.
  • a maximized material recycling rate is made possible by the further development of positive sorting with fully automated optical recognition systems.
  • the further steps of the process following the drying include a comprehensive treatment, which starts with a sieving at 30 mm to 60 mm, preferably at 40 mm. It serves to separate the fine material, as this would worsen the cleanliness of the flying fraction.
  • the fines are dry-stabilized and suitable for energy recovery.
  • the fine grain having a size between 2 and 8 mm, preferably 5 mm, for example by means of a star screen can be separated from the screened fine fraction, since this is a significant pollutant carrier with respect to heavy metals and salts.
  • the fly fraction is dry-stabilized and can be recycled energetically or after further processing.
  • Another advantage of the previous drying is that the air sifter in dry waste significantly clears sharpener than wet waste.
  • the air classification takes place in two stages.
  • Fe and non-ferrous metals are separated in a further step via a metal separator.
  • the dust-free and dry heavy fraction which preferably has a particle size between 40 and 300 mm, is then fed to an optical sorting (near-infrared, X-ray).
  • optical sorting near-infrared, X-ray
  • all optically detectable recyclables such as PE, PP, PS, PET, PVC, wood, aluminum composites and the like, separated and discharged as recyclable product fractions.
  • Further processing of the product fractions takes place in a separate plant.
  • the remaining, unrecognized heavy fraction is crushed, preferably to a particle size ⁇ 40 mm, and fed back to the drying process to allow a better drying of the coarse materials, whereby an enrichment of fraction fractions can be excluded.
  • the process described above is preferably preceded by a pretreatment of the waste.
  • the stored in a deep or shallow bunker waste are first roughly crushed to a target grain size of ⁇ 150 mm to 350 mm and then by sieving into a nativ-organic and inertstoffreiche fraction ⁇ 40 mm to 120 mm, preferably ⁇ 60 mm to 80 mm , and separated into a high-calorific and plastic-rich superfraction. A metal separation in Gökomfr hope is not required.
  • the plastic-rich oversize or coarse fraction then passes into the tunnel dryer only to carry out the drying.
  • the invention likewise provides an apparatus for carrying out a method as described above.
  • the device is equipped with a tunnel dryer for hot air drying and a screening device, an air classifier, a metal separator and an optical sorting device for the preparation of the dried material and a crusher for the residual fraction attributable to the tunnel dryer.
  • the tunnel dryer has a two-stage cooling system consisting of air cooling and hybrid cooling to cool the exhaust air, i. the circulating air discharged from the tunnel dryer.
  • the tunnel dryer on a pendulum floor system for conveying the material to be dried and a scraper arranged on the ceiling side for adjusting the bed height and metering for a metered material discharge on.
  • the device additionally comprises a temperature detector, by means of which the entry of mica chips in the tunnel dryer can be avoided.
  • a temperature detector by means of which the entry of mica chips in the tunnel dryer can be avoided.
  • FIG. 1 shows the schematic sequence of the method steps and the associated device components.
  • the waste consisting of a plastic-rich oversize or coarse fraction of a particle size between 40 and 300 mm is subjected to hot air drying 1 in a tunnel dryer 10.
  • FIG. 2 shows that the supply of the material in the tunnel dryer 10 via a shaft feed system 11 with traversable and reversible Verteilacib Sn 12 takes place, wherein the dry material 13 is simultaneously a seal against the supply system.
  • the tunnel dryer is designed as an automatically fillable and drainable tunnel.
  • the residence time of the material to be dried in the tunnel is less than eight hours.
  • the tunnel dryer according to FIGS. 2 and 3 is equipped with a pendulum floor system 14, which allows a mass flow of the dry material 13 carried by the system.
  • the dump height in the tunnel dryer is between 3 and 6 m, depending on the density.
  • the tunnel dryer is designed so that via a scraper 15, the bed height in the tunnel can be adjusted depending on the density of the material.
  • the discharge from the tunnel dryer takes place via a conveyor belt 16, wherein a discharge flap 17 ensures a metered discharge of the material.
  • the dosage allows light an effective and largely trouble-free operation of the other processing units 2, 3, 4, 5 and 6 (see Fig. 1).
  • Recirculating air is used as drying air.
  • the recirculation mode is shown in Fig. 1.
  • the exhaust air 100 from the tunnel dryer 10 is first washed in a spray condenser 110, while the approximately 40 to 45 ° Celsius warm air is cooled by air cooling 101 to about 35 to 38 ° Celsius.
  • the resulting condensate 102 is contaminant-containing and is treated prior to its discharge as wastewater 105 in the condensate treatment 120.
  • the spray condenser 110 After the spray condenser 110, the circulating air enters the condenser 130.
  • the circulating air is further cooled here by means of a hybrid cooling system 103.
  • the resulting condensate 104 is also fed to the condensate treatment 120.
  • the cooled to less than 30 ° C ambient air 106 is then heated again via a heat exchanger 140 to a drying temperature of> 80 ° Celsius.
  • the recirculation mode in addition to a fan 160 include a heat pump 150, which can provide both a portion of the cooling capacity 107 and a portion of the heating power 108.
  • a heat pump 150 is shown in dashed lines, as can be dispensed with the use of a heat pump, if sufficient waste heat 170 is present.
  • Fig. 4 the drying process of the circulating air drying is shown in the Mollier diagram. Evident is the heating of the circulating air to 85 0 CeIsJUS 1 whereby the relative humidity is reduced. The reduction of the circulating air to the cooling limit temperature by the drying and the condensation and thus dehumidification of the circulating air by cooling from the Kühigrenztemperatur to 37 ° Celsius and reheating to 85 ° Celsius are also recognizable.
  • the material flow-specific preparation which comprises the steps of screening 2, air classification 3, metal deposition 4, optical sorting 5 and comminution 6 of the residual fraction for recycling into the tunnel dryer 10, follows.
  • the screening 2 is performed by a screening device 20, wherein the screen is designed such that fines of a particle size ⁇ 30 mm to 60 mm, preferably ⁇ 40 mm are separated.
  • the dry fines 21 are suitable for energy recovery.
  • the air classifier 30 is used primarily for the separation of planar components such as films, paper, cardboard, cardboard and textiles.
  • the separated flight fraction 31 can be recycled either energetically or after further processing.
  • the metal separation 4 is followed by the wind sifting.
  • 40 Fe and non-ferrous metals 41 are deposited from the heavy material of the air sifter through the use of a metal separator.
  • the dust-free and dry heavy fraction with a particle size between 40 and 300 mm is then fed to an optical sorting 5.
  • an optical sorter 50 all optically detectable recyclables, such as PE, PP, PS, PET, PVC, wood, aluminum composites, etc., separated.
  • Usable product fractions 51 are discharged in one step.
  • the remaining, unrecognized heavy fraction is comminuted to a particle size ⁇ 40 mm 6, 60 and fed back to the tunnel dryer 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trocknung und stoffstromspezifischen Aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen Abfällen. Erfindungsgemäß werden die Abfälle in einem ersten Verfahrensschritt einer Warmlufttrocknung (1) in einem Tunneltrockner (10) unterzogen, worauf die weiteren Verfahrensschritte Siebung (2) zur Abtrennung des Feingutes, vorzugsweise mit einer Korngröße < 40 mm, Windsichtung (3), Metallabscheidung (4) und optische Sortierung (5) sowie Zerkleinerung (6) der Restfraktion, vorzugsweise auf eine Korngröße < 40 mm, und Rückführung der zerkleinerten Restfraktion in den Tunneltrockner (10) folgen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und stoffstromspezifischen Aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen Abfällen
Wertstoff- und Energiegewinnung aus Abfall und Biomasse spielen bei der Abfallwirtschaft und globalen Energieversorgung eine immer wichtigere Rolle. Die Nutzung von Abfällen, wie Siebüberlauf aus Siedlungsabfällen oder Gewerbeabfälle, Verpackungsabfälle, Biomasse, Holzhackschnitzel ist im Sinne einer nachhaltigen Volkswirtschaft gefordert.
Die Wertstoffgewinnung aus Abfällen wie Hausmüll oder Gewerbeabfälle erfolgt durch Separierung der hierin enthaltenen stofflich oder energetisch verwertbaren Bestandteile. In der Regel sind hierzu mehrere Schritte notwendig. In einem ersten Schritt kann die Separierung beispielsweise durch selektive Zerkleinerung mit anschließender Klassierung in eine Grob- und eine Feinfraktion erfolgen. Die heizwertreiche Grobfraktion kann dann direkt ohne weitere Aufbereitung in einer Ersatzbrennstoffverwertungsanlage energetisch genutzt werden. Ist jedoch eine direkte, effiziente energetische Verwertung nicht möglich, bietet sich eine weitere Aufbereitung der Grobfraktion mit dem Ziel der Gewinnung stofflich oder energetisch verwertbarer Fraktionen an.
Dieses Ziel verfolgt auch die vorliegende Erfindung, welche ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung und stoffstromspezifischen Aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen Abfällen, d.h. eines Stoffgemischs mit geringer Schüttdichte betrifft. Das Verfahren kann beispielsweise auch zur Trocknung von Biomasse - wie Holzhackschnitzel - eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zur weitgehenden Aufbereitung von Abfällen diese zunächst einer Trocknung zu unterziehen. Die Trocknung verbessert die Qualität der Aufbereitung und die Verwertungsmöglichkeiten für die zu separierenden Teilfraktionen. Darüber hinaus kann durch eine Trocknung auch der Heizwert des getrockneten Gutes angehoben werden. Bei den direkten Trocknungsverfahren für Abfälle wird zwischen Kaltlufttrocknung und Warmlufttrocknung unterschieden.
Bei der Kaltlufttrocknung wird die zur Trocknung erforderliche Energie aus dem Trocknungsgut entnommen, z.B. über Abkühlung des Trocknungsgutes oder über exotherme Reaktionen im Trocknungsgut. Aus der DE 196 49 901 A1 ist beispielsweise das Trok- kenstabilatverfahren als Kaltlufttrocknungsverfahren bekannt. Die biologische Trocknung soll hier durch Nutzung der Eigenerwärmung des Abfallgemisches in Verbindung mit einer Zwangsbelüftung und Energierückführung mittels Wärmetauscher erreicht werden. Die Energie zur Trocknung wird hauptsächlich durch Oxidation organischer Inhaltstoffe im Abfall aufgrund mikrobakterieller Prozesse (Kompostierung) erzeugt. Nachteile dieses Verfahrens sind ein hoher Abluftvolumenstrom von 4.000 - 6.000 m3/Mg und eine hohe Verweilzeit von 7-10 Tagen zur Trocknung des Abfalls. Die lange Trocknungszeit und die damit großen Reaktionsvolumen erfordern zudem unter dem Gesichtspunkt einer vollständigen Kapselung und Automatisierung der Anlagen einen hohen technischen Aufwand. Ähnliche Verfahren sind aus den Offenlegungsschriften DE 199 48 948 A1 , DE 198 04 949 A1 sowie DE 19734 319 A1 bekannt.
Kaltlufttrocknungsverfahren setzen als Energiequelle für die Trocknung die Anwesenheit hinreichender Mengen leicht abbaubarer Organik voraus. Leicht abbaubare Organik ist in der Grobfraktion aus Siedlungsabfällen nur in einem sehr geringen Umfang enthalten, so dass die Kaltluftverfahren für diese Abfälle ungeeignet sind.
Bei der Warmlufttrocknung wird die zur Trocknung benötigte Wärmeenergie vorrangig durch vorgewärmte Luft von außen an das Trockengut herangeführt. Die Abfallwirtschaft kennt beispielsweise Verfahren, bei denen Trockner eingesetzt werden, die mit dem Primärenergieträger Erdgas betrieben werden. Hierbei werden oftmals hohe Heizlufttemperaturen erzielt, so dass bei der Trocknung heterogener Abfälle, wie z.B. Lösungsmittel enthaltender Stoffgemische, Brandgefahr bestehen kann. Zudem ist in der Regel eine Abgasreinigung der nicht geringen Rauchgase und einer Teilmenge der Abluft aus dem Trockner erforderlich. Oftmals geht der Warmlufttrocknung eine Zerkleinerung des Materials auf eine Korngröße unter 40 mm voraus. Für die nachfolgende Fraktionierung mit dem Ziel einer hochwertigen stofflichen Verwertung ist dies jedoch von Nachteil.
Aus der DE 199 37 454 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine direkte Warmlufttrocknung von Siedlungsabfällen, d.h. ohne vorherige Auftrennung, in einem Durchlauftrockner vorgenommen wird. Zur Trocknung soll die Abwärme einer Energieerzeugungsanlage genutzt werden. Aufgrund einer fehlenden vorhergehenden Auftrennung kann jedoch nicht immer eine ausreichende Durchtrocknung des Materials erzielt werden, denn der in Siedlungsabfällen in der Regel enthaltene hohe Anteil einer Feinfraktion, vor allem Inertes (Sand, Steine) sowie feuchte Organik, führt zu einer geringen Porosität und somit Durchlüftungsfähigkeit des Trocknungsgutes. Die Organik enthält zudem erhebliche Anteile an Kapillar- und Zellwasser, wodurch die Trocknung weiterhin erschwert wird.
Aus der DE 101 13 139 C1 ist ferner eine Vorrichtung bekannt, mit dem eine direkte Warmlufttrocknung von zuvor zerkleinerten Siedlungsabfällen in einem Doppelschacht- Lamellentrockner im Umluftbetrieb durchführt werden kann. Wie in dem vorgenannten Beispiel wirkt sich auch hier ein zu hoher Anteil einer Feinfraktion nachteilig aus. Hinzu kommt, dass bei der Trocknung im Umluftverfahren mit hohen Luftraten aufgrund der geringeren Porosität des Trocknungsgutes das Gebläse einen deutlich erhöhten elektrischen Verbrauch aufweist. Aus den vorstehend genannten Gründen ist eine Trocknung in einem solchen Trockner daher nur bei sehr hohen Verweilzeiten in Kombination mit geringen Korngrößen und hohen Trocknungstemperaturen möglich.
Zur Warmlufttrocknung von Hausmüll und/oder der heizwertreichen Fraktion aus Siedlungsabfällen kommen heute bereits Intensivtrockner mit kurzen Verweilzeiten und hohen Trocknungstemperaturen zum Einsatz. Die Intensivtrockner bedingen vor der Trocknung einen hohen Aufbereitungsgrad des zu trocknenden Gutes. Bekannt sind Trommeltrockner, die in der Regel mit dem Edelbrennstoff Erdgas beheizt werden. Die Abluft wird mittels Wäscher, Gewebefilter und regenerativer thermischer Oxidation (RTO) gereinigt. Das Material ist für Trommeltrockner auf eine Korngröße < 40 mm zu zerkleinern. Durch die damit verbundene Homogenisierung ist eine anschließende Wertstofftrennung jedoch kaum noch möglich. Ferner besteht aufgrund der hohen Temperaturen eine erhöhte Brandgefahr sowie eine negative Veränderung der Materialeigenschaften verwertbarer Stoffe, beispielsweise verwertbarer Kunststoffe.
Ausgehend von den bekannten, vorstehend beschriebenen Verfahren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Trocknung und stromspezifischen Aufarbeitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen Abfällen sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 9 vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß werden bei dem vorgeschlagenen Verfahren die Abfälle in einem ersten Schritt einer Warmlufttrocknung in einem Tunneltrockner unterzogen, worauf die weiteren Schritte Siebung zur Abtrennung des Feingutes, vorzugsweise mit einer Korngröße < 40 mm, Windsichtung, Metallabscheidung und optische Sortierung sowie Zerkleinerung der Restfraktion, vorzugsweise auf eine Korngröße < 40 mm, und Rückführung der zerkleinerten Restfraktion in den Tunneltrockner folgen. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen im Wesentlichen in einer Verbesserung der Trenneigenschaften, beispielsweise bei der Siebung oder Windsichtung, und in der Erzielung einer Lagerstabilität der getrennten Wertstoffe durch Trockenstabilisierung. Als vorteilhafte Nebeneffekte sind weiterhin eine Erhöhung des Heizwertes bei der energetischen Verwertung sowie die Einstellung eines für eine nachfolgende Pelletierung günstigen Restfeuchtigkeitsgehaltes von etwa 8 bis 12% zu nennen. Vorzugsweise erfolgt die Warmlufttrocknung im Wesentlichen im Umluftbetrieb, wobei die Zuluft, d.h. die dem Trocknungsprozess zugeführte Umluft, auf Temperaturen von etwa 85° Celsius vorgewärmt wird. Die Nutzung von Niedertemperaturabwärme von unter 100° Celsius hat eine Reduzierung der Trocknungskosten zur Folge, welche sich schon heute zu etwa 50% aus den Energiekosten zusammensetzen. Gleichzeitig können die Sicherheitsbestimmungen im Hinblick auf die Brand- und Explosionsgefahr bei der möglichen Anwesenheit von Lösungsmitteln durch Unterschreitung der maximalen Oberflächentemperaturen eingehalten werden (vgl. Richtlinie 1999/92/EG vom 16. Dezember 1999).
Die als Trocknungsluft eingesetzte Umluft muss zur Wiederverwendung entfeuchtet und im Wege dessen abgekühlt werden. Bevorzugt wird zur Abluftkühlung ein zweistufiges Kühlsystem eingesetzt, wobei die erste Stufe der Kühlung über eine Luftkühlung und die zweite Stufe über eine Hybridkühlung erfolgt.
Vorzugsweise wird die Abluft, d.h. die aus dem Tunneltrockner abgeführte Umluft, in der ersten Stufe der Kühlung in einem Sprühkondensator bzw. Sprühwäscher nass gewaschen, wobei je nach Eintrittstemperatur eine Abkühlung auf 40 bis 45°Celsius (Kühlgrenztemperatur) erfolgt. Dabei werden die in der Umluft enthaltenen Staub sowie Schad- und Geruchsstoffe, z.B. Ammoniak und Schwefelwasserstoff ausgewaschen. Das Kondensat/Waschwasser der ersten Stufe ist schadstoffhaltig und muss vor seiner Ableitung je nach Abwassereinleitbedingungen behandelt werden.
In der zweiten Stufe der Kühlung gelangt die Umluft in den Kondensator, der als Hybridkühlturm ausgeführt ist. Hier wird die Umluft auf vorzugsweise weniger als 30 bis 35°Celsius abgekühlt. Das entstehende Kondensat ist nur gering belastet und kann nach einer Abwasserreinigung als Kühlwasser im Hybridkühlturm verwertet werden.
Die abgekühlte und entfeuchtet Umluft wird nun wieder auf eine Trocknungstemperatur von mehr als 80°Celsius aufgeheizt, wobei bevorzugt Abwärme bei einem Temperaturniveau von etwa 90 bis 100°Celsius verwendet wird. Falls nicht ausreichend Abwärme verfügbar sein sollte, ist optional der Einsatz einer Wärmepumpe möglich. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird wenigstens ein Teil der Energie zur Erwärmung und/oder Kühlung der Umluft über den Einsatz einer Wärmepumpe bereitgestellt.
Durch die Reinigung der Umluft kann die Trocknung auch weitgehend abluftfrei betrieben werden, wodurch die Abluftemissionen im Vergleich zu anderen Trocknungstechniken erheblich reduziert werden. Es entsteht gerade nur soviel Abluft, wie aus Undichtigkeitsgründen aus dem System abgesaugt werden muss. Die Trocknung sowie die Befüllung und/oder Entleerung des Tunneltrockners kann zudem vollautomatisch durchgeführt werden, wodurch zusätzlich die Immission von Staub und Keimen für das Anlagenpersonal und die Umgebung minimiert wird.
Vorzugsweise erfolgt die Befüllung des Tunneltrockners über einen Schacht mit verfahr- und reversierbaren Verteilförderbändern. Bei der Zuführung über das Schachtzufuhrsystem, stellt das Trocknungsgut gleichzeitig eine Abdichtung gegenüber dem Zufuhrsystem dar. Für den Austrag weist der Tunneltrockner neben einem Abzugssystem, das mit einem Förderband oder Kratzfördersystem ausgeführt werden kann, bevorzugt eine Pendelklappe auf, die zusätzlich mit einem Haspelsystem zum dosierten Austrag aus dem Tunnel versehen ist und gleichzeitig einen Luftabschluss gegenüber dem Austrittssystem darstellt. Auf diese Weise wird der Einbruch an Falschluft minimiert und dementsprechend die Abluftmenge weitgehend reduziert. Der Einsatz von Dosiereinrichtungen zur Dosierung des Materialaustrags erlaubt ferner einen effektiven und weitgehend störungsfreien Betrieb der weiteren Aufbereitungsaggregate.
Bevorzugt wird zur Förderung des Trocknungsgutes durch den Tunneltrockner ein Pendelbodensystem eingesetzt, das einen Massenfluss des durch das System getragenen Trockengutes erlaubt. Die Schütthöhe im Tunneltrockner beträgt je nach Dichte zwischen 3 und 6 m. Zur Einstellung der Schütthöhe kann ein deckenseitig angeordneter Abstreifer eingesetzt werden.
Weiterhin bevorzugt beträgt die Verweilzeit im Tunneltrockner unter acht Stunden. Die vorgeschlagene Niedertemperaturtrocknung ist Voraussetzung für eine hochwertige stoffliche Verwertung der Grobfraktion. Eine maximierte stoffliche Verwertungsquote wird durch die Weiterentwicklung der Positivsortierung mit vollautomatisierten optischen Erkennungssystemen ermöglicht.
Die der Trocknung folgenden weiteren Schritte des Verfahrens beinhalten eine umfassende Aufbereitung, die mit einer Siebung bei 30 mm bis 60 mm, vorzugsweise bei 40 mm beginnt. Sie dient der Abtrennung des Feingutes, da dieses die Sauberkeit der Flugfraktion verschlechtern würde. Das Feingut ist trockenstabilisiert und für eine energetische Verwertung geeignet. Optional kann aus der abgesiebten Feinfraktion das Feinkorn mit einer Größe zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise 5 mm beispielsweise mittels eines Sternsiebes abgetrennt werden, da dieses ein wesentlicher Schadstoffträger bezüglich Schwermetalle und Salze ist.
Mit der auf die Siebung folgenden Windsichtung werden vor allem flächige Bestandteile wie Folien, Papier, Pappe, Kartonagen und Textilien abgetrennt. Die Flugfraktion ist trockenstabilisiert und kann energetisch oder nach einer weiteren Aufbereitung stofflich verwertet werden. Ein weiterer Vorteil der vorhergehenden Trocknung besteht darin, dass die Windsichtung bei trockenen Abfällen deutlich trennschärfer arbeitet als bei nassen Abfällen. Bevorzugt erfolgt die Windsichtung in zwei Stufen.
Aus dem Schwergut der Windsichtung werden in einem weiteren Schritt über einen Metallabscheider Fe- und NE-Metalle abgeschieden. Die staubfreie und trockene Schwerfraktion, die vorzugsweise eine Korngröße zwischen 40 und 300 mm aufweist, wird dann einer optischen Sortierung (Nah-Infrarot, Röntgen) zugeführt. Hier werden alle optisch erfassbaren Wertstoffe, wie PE, PP, PS, PET, PVC, Holz, Aluminiumverbunde und dergleichen, abgetrennt und als verwertbare Produktfraktionen ausgeschleust. Die weitere Aufbereitung der Produktfraktionen erfolgt in einer separaten Anlage. Die verbleibende, nicht erkannte Schwerfraktion wird zerkleinert, vorzugsweise auf eine Korngröße < 40 mm, und wieder dem Trocknungsprozess zugeführt, um eine bessere Trocknung der Grobstoffe zu ermöglichen, wobei eine Anreicherung von Teilfraktionen ausgeschlossen werden kann.
Bevorzugt geht dem vorstehend beschriebenen Verfahren eine Vorbehandlung der Abfälle voraus. Die in einem Tief- oder Flachbunker gelagerten Abfälle werden zunächst grob auf eine Zielkorngröße von < 150 mm bis 350 mm zerkleinert und danach mittels Siebung in eine nativ-organik- und inertstoffreiche Fraktion < 40 mm bis 120 mm, vorzugsweise < 60 mm bis 80 mm, und in eine heizwertreiche und kunststoffreiche Über- komfraktion aufgetrennt. Eine Metallabtrennung bei der Überkomfraktion ist nicht erforderlich. Die kunststoffreiche Überkorn- bzw. Grobfraktion gelangt dann erst zur Durchführung der Trocknung in den Tunneltrockner.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens. Hierzu ist die Vorrichtung mit einem Tunneltrockner zur Warmlufttrocknung und einer Siebeinrichtung, einem Windsichter, einem Metallabscheider und einer optischen Sortierungseinrichtung zur Aufbereitung des getrockneten Gutes sowie einem Zerkleinerer für die in den Tunneltrockner zurückzuführende Restfraktion ausgestattet.
Vorzugsweise besitzt der Tunneltrockner ein zweistufiges Kühlsystem bestehend aus einer Luftkühlung und einer Hybridkühlung zur Kühlung der Abluft, d.h. der aus dem Tunneltrockner abgeführten Umluft. Weiterhin bevorzugt weist der Tunneltrockner ein Pendelbodensystem zur Förderung des Trocknungsgutes und einen deckenseitig angeordneten Abstreifer zur Einstellung der Schütthöhe sowie Dosiereinrichtungen für einen dosierten Materialaustrag auf.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung umfasst die Vorrichtung zusätzlich einen Temperaturdetektor, mittels dessen der Eintrag von Glimmspänen in den Tunneltrockner vermieden werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden in den nachfolgenden Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 Abfolge der Verfahrensschritte sowie der zugeordneten
Vorrichtungskomponenten
Fig. 2 und 3 Schnittansichten eines Tunneltrockners
Fig. 4 Darstellung des Trocknungsverlaufs im Mollier-Diagramm
Der Fig. 1 ist die schematische Abfolge der Verfahrensschritte sowie der zugeordneten Vorrichtungskomponenten zu entnehmen. In einem ersten Schritt werden die Abfälle bestehend aus einer kunststoff reichen Überkorn- oder Grobfraktion einer Korngröße zwischen 40 und 300 mm einer Warmlufttrocknung 1 in einem Tunneltrockner 10 unterzogen.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass die Zuführung des Materials in den Tunneltrockner 10 über ein Schachtzufuhrsystem 11 mit verfahr- und reversierbaren Verteilförderbändern 12 erfolgt, wobei das Trockengut 13 gleichzeitig eine Abdichtung gegenüber dem Zufuhrsystem darstellt. Der Tunneltrockner ist als automatisch befüll- und entleerbarer Durchlauftunnel ausgeführt. Die Verweilzeit des Trocknungsgutes im Tunnel beträgt weniger als acht Stunden.
Der Tunneltrockner nach Fig. 2 und 3 ist mit einem Pendelbodensystem 14 ausgestattet, das einen Massenfluss des durch das System getragenen Trockengutes 13 erlaubt. Die Schütthöhe im Tunneltrockner beträgt je nach Dichte zwischen 3 und 6 m. Der Tunneltrockner ist so ausgeführt, dass über einen Abstreifer 15 die Schütthöhe im Tunnel abhängig von der Dichte des Materials eingestellt werden kann.
Der Austrag aus dem Tunneltrockner erfolgt über ein Förderband 16, wobei eine Aus- tragsklappe 17 für einen dosierten Austrag des Materials sorgt. Die Dosierung ermög- licht einen effektiven und weitgehend störungsfreien Betrieb der weiteren Aufbereitungsaggregate 2, 3, 4, 5 und 6 (vgl. Fig. 1).
Als Trocknungsluft wird Umluft verwendet. Der Umluftbetrieb ist in Fig. 1 dargestellt. Die Abluft 100 aus dem Tunneltrockner 10 wird zunächst in einem Sprühkondensator 110 gewaschen, dabei wird die etwa 40 bis 45° Celsius warme Umluft über Luftkühlung 101 auf etwa 35 bis 38°Celsius abgekühlt. Das hierbei anfallende Kondensat 102 ist schad- stoffhaltig und wird vor seiner Ableitung als Abwasser 105 in der Kondensataufbereitung 120 behandelt. Nach dem Sprühkondensator 110 gelangt die Umluft in den Kondensator 130. Über eine Hybridkühlung 103 wird hier die Umluft weiterhin abgekühlt. Das dabei entstehende Kondensat 104 wird ebenfalls zur Kondensataufbereitung 120 geführt. Die auf weniger als 30°Celsius abgekühlte Umluft 106 wird nun wieder über einen Wärmetauscher 140 auf eine Trocknungstemperatur von > 80°Celsius aufgeheizt.
Der Umluftbetrieb kann neben einem Ventilator 160 eine Wärmepumpe 150 umfassen, die sowohl einen Teil der Kühlleistung 107 als auch einen Teil der Heizleistung 108 erbringen kann. In Fig. 1 ist die Wärmepumpe 150 gestrichelt dargestellt, da auf den Einsatz einer Wärmepumpe verzichtet werden kann, sofern ausreichend Abwärme 170 vorhanden ist.
Eine Platz sparende Anordnung der vorstehend beschriebenen Lüftungstechnik 18 zeigen Fig. 2 und 3, nämlich außen auf dem Tunneltrockner 10.
In Fig. 4 ist der Trocknungsverlauf der Umlufttrocknung im Mollier-Diagramm dargestellt. Zu erkennen ist die Aufheizung der Umluft auf 850CeIsJUS1 wodurch sich die relative Luftfeuchtigkeit reduziert. Die Senkung der Umluft auf die Kühlgrenztemperatur durch die Trocknung und die Kondensation und damit Entfeuchtung der Umluft durch Kühlung von der Kühigrenztemperatur auf 37°Celsius und Wiederaufheizung auf 85°Celsius sind ebenfalls erkennbar. Nach der Trocknung folgt die stoffstromspezifische Aufbereitung, welche die Schritte, Siebung 2, Windsichtung 3, Metallabscheidung 4, optische Sortierung 5 und Zerkleinerung 6 der Restfraktion zur Rückführung in den Tunneltrockner 10 umfasst.
Die Siebung 2 wird von einer Siebeinrichtung 20 durchgeführt, wobei das Sieb derart ausgelegt ist, dass Feinanteile einer Korngröße < 30 mm bis 60 mm, vorzugsweise < 40 mm abgetrennt werden. Das trockene Feingut 21 ist für eine energetische Verwertung geeignet.
Der Windsichter 30 dient vor allem der Abtrennung flächiger Bestandteile wie Folien, Papier, Pappe, Kartonagen und Textilien. Die separierte Flugfraktion 31 kann entweder energetisch oder nach einer weiteren Aufbereitung stofflich verwertet werden.
Auf die Windsichtung folgt die Metailabscheidung 4. Aus dem Schwergut der Windsichtung werden über den Einsatz eines Metallabseheiders 40 Fe- und NE-Metalle 41 abgeschieden. Die staubfreie und trockene Schwerfraktion mit einer Korngröße zwischen 40 und 300 mm wird danach einer optischen Sortierung 5 zugeführt. Mittels eines optischen Sortierers 50 werden alle optisch erfassbaren Wertstoffe, beispielsweise PE, PP, PS, PET, PVC, Holz, Aluminiumverbunde etc., abgetrennt. Verwertbare Produktfraktionen 51 werden in einem Schritt ausgeschleust.
Die verbleibende, nicht erkannte Schwerfraktion wird auf eine Korngröße < 40 mm zerkleinert 6, 60 und wieder dem Tunneltrockner 10 zugeführt.
Das Gesamtverfahren besteht demnach aus folgenden Komponenten:
- Niedertemperaturtrocknung der Abfälle 40 bis 300 mm mit Umluft;
- Siebung bei 30 bis 60 mm, vorzugsweise 40 mm, wobei optional eine anschließende Nachsiebung der Feinfraktion mittels Sternsieb bei 2 bis 8 mm vorgesehen sein kann;
- Windsichtung der Grobfraktion, die auch in zwei Stufen erfolgen kann; - Metallabtrennung aus der windgesichteten Schwerfraktion; ■ optische Sortierung zur Wertstoffgewinnung und
• Nachzerkleinerung der Schwerfraktion auf die Zielkorngröße und Rückführung in den Trockner.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Trocknung und stoffstromspezifischen Aufbereitung von durchlüftungsfähigen, grobkörnigen Abfällen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Abfälle in einem ersten Schritt einer Warmlufttrocknung (1) in einem Tunneltrockner (10) unterzogen werden, worauf die weiteren Schritte Siebung (2) zur Abtrennung des Feingutes, vorzugsweise mit einer Korngröße < 40 mm, Windsichtung (3), Metallabscheidung (4 ) und optische Sortierung (5) sowie Zerkleinerung (6) der Restfraktion, vorzugsweise auf eine Korngröße < 40 mm, und Rückführung der zerkleinerten Restfraktion in den Tunneltrockner (10) folgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Warmlufttrocknung (1) im Wesentlichen im Umluftbetrieb erfolgt, wobei die Zuluft (109) auf Temperaturen von etwa 85° Celsius vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abluftkühlung ein zweistufiges Kühlsystem eingesetzt wird, wobei die erste Stufe der Kühlung über eine Luftkühlung (101 ) und die zweite Stufe über eine Hybridkühlung (103) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Energie zur Erwärmung und/oder Kühlung der Umluft über den Einsatz einer Wärmepumpe (150) bereitgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Tunneltrockners (10) über einen Schacht (11) mit verfahr- und re- versierbaren Verteilförderbändern (12) erfolgt und zum dosierten Materialaustrag Dosiereinrichtungen (16, 17) eingesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Trocknungsgutes (13) durch den Tunneltrockner (10) ein Pendel- bodensystem (14) und zur Einstellung der Schütthöhe im Tunnel ein deckenseitig angeordneter Abstreifer (15) eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit im Tunneltrockner (10) unter acht Stunden beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Windsichtung (3) in zwei Stufen erfolgt.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Tunneltrockner (10) zur Warmlufttrocknung und einer Siebeinrichtung (20), einem Windsichter (30), einem Metallabscheider (40) und einer optischen Sortierungseinrichtung (50) zur Aufbereitung des getrockneten Gutes sowie einem Zerkleinerer (60) für die Zerkleinerung der in den Tunneltrockner zurückzuführenden Restfraktion.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tunneltrockner (10) ein zweistufiges Kühlsystem bestehend aus einer Luftkühlung (101) und einer Hybridkühlung (103) zur Kühlung der Abluft (100) besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tunneltrockner (10) zudem ein Pendelbodensystem (14) zur Förderung des Trocknungsgutes (13), einen deckenseitig angeordneten Abstreifer (14) zur Einstellung der Schütthöhe und Dosiereinrichtungen (16, 17) für einen dosierten Materialaustrag aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Temperaturdetektor besitzt, mittels dessen der Eintrag von Glimmspänen in den Tunneltrockner (10) vermieden wird.
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