WO1987001124A1 - Procede de recuperation de sous-produits gazeux a partir d'ordures - Google Patents

Procede de recuperation de sous-produits gazeux a partir d'ordures Download PDF

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WO1987001124A1
WO1987001124A1 PCT/EP1986/000472 EP8600472W WO8701124A1 WO 1987001124 A1 WO1987001124 A1 WO 1987001124A1 EP 8600472 W EP8600472 W EP 8600472W WO 8701124 A1 WO8701124 A1 WO 8701124A1
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gas
pyrolysis
biogas plant
fraction
waste
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PCT/EP1986/000472
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Bernd M. Wolf
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Pka Pyrolyse Kraftanlagen Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • 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
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a method for recovering usable gas from waste by pyrolysis, the waste being pressed into pellets or granules in a size of 1-50 mm, pre-dewatered to a dry matter content of at least 75% and then into a heated one Carbonization drum is introduced, in which carbonization gas is generated and separated from the residues, such as ash and other small parts, and wherein the carbonization gas produced is broken down into fuel gas in a gas converter with the supply of air and in the presence of a glowing carbon bed becomes.
  • a method of this type and a system for this is described in DE-OS 33 47 554.
  • the core of the process is a low-temperature pyrolysis in a smoldering drum.
  • the gas obtained, which is post-treated in subsequent processes, is used to drive gas turbines and gas engines.
  • the low-temperature smoldering of the waste materials is carried out with extensive exclusion of air in a temperature range below 600 ° C., in order, inter alia, to prevent gasification of the heavy metals present in the waste and subsequent heavy metal oxidation, since heavy metal oxides are no longer recyclable and thus cause environmental damage.
  • pyrolysis in the temperature range mentioned has the result that a high proportion of carbon remains in the pyrolysis residues, which was previously not available for energy use.
  • the carbon content in the pyrolysis residue can be up to 40 percent by weight. In household garbage pyrolysis, the carbon content is around 18%.
  • Another disadvantage is that the vegetables have a high water content, which on average can be over 50%. Since the calorific value of these vegetables is very low and the primary energy content in this vegetable fraction cannot be fully used by low-temperature pyrolysis, these vegetables also have a negative effect on the total energy gain in waste treatment.
  • the present invention is therefore based on the object of improving the method described at the outset in such a way that, while maintaining low-temperature pyrolysis, the resulting energy gain is further improved and there is also a further improvement in the waste water problems with regard to the ammonium content.
  • this object is achieved in that the waste is separated into a vegetable wet fraction and a light-weight light fraction, the light fraction then being pressed into the briquettes, pellets or granules and degassed by pyrolysis and the wet fraction being fed to a biogas plant for methane gas formation .
  • the separated light fraction which is considerably less water than the wet and thus heavier vegetable fraction, can be treated in a conventional manner by low-temperature pyrolysis, whereby the known water pressure and evaporation process to give granules with a rule of 85% dry matter value can be. This significantly increases the calorific value of the pyrolysis gas.
  • this vegetable wet fraction is, however, processed biologically in a biogas plant in a multi-stage fermenter by means of appropriate bacteria to methane gas. It is known that, with the exclusion of air from organic substances, a methane-containing gas arises from fermentation, which gas can also be used to operate a gas turbine or a gas engine.
  • the pyrolysis residue resulting from the pyrolysis in the smoldering process is introduced into the biogas plant.
  • the carbon content contained in the pyrolysis residue can also be worked up during the methane gas formation.
  • a phase-separated biogas plant (acid, acetic acid, methane phase) can be used as the biogas plant.
  • the vapor vapor condensate obtained during the granulation and / or drying of the light fraction is introduced or mixed into the hydrolysis stage for leaching out the biological substances.
  • the high temperature of the vapor vapor condensate is used for preheating in the biogas plant.
  • This also results in a biological processing and energetic use of the ammonium gas contained in the vapor condensation in some cases, which can be up to approx. 200 g / m 3 and is undesirable in the case of discharge into sewage systems because of its concrete-decomposing effect.
  • the washing water concentrate which is obtained during the washing, filtering and cooling of the pyrolysis gas, is introduced into the biogas plant, the organic components of the washing water concentrate also serving as the basic material for the bacterial methane gas formation.
  • the wash water concentrate contains other organic substances which can be used to cover the heat requirements of the biogas plant and for its energetic use.
  • the sludge-like washing water concentrate contains bacteria which can accelerate methane gas formation in this way.
  • the residues remaining after the bio-gasification are mixed with cupola furnaces to improve the metal.
  • the residues have a high content of non-oxidized heavy metals or heavy metal compounds and mineral or inert substances which can be used in the manufacture of castings or steel finishing. To this In this way, these residues are also recycled and possible environmental pollution avoided.
  • the combined gas yield of a ton of household waste can be more than 850 Nm of gas with a calorific value of more than 4,250 MJ according to its statistical mean of its chemical-physical composition.
  • the biogas plant can e.g. at the waste sorting and pelletizing plant, preferably created and operated for its energy supply.
  • Pyrolysis plants which are operated with the granulate according to the invention should preferably be set up and operated at the location of a respective heat consumer.
  • the vehicles that deliver granulate on the return trip can then transport pyrolysis residues and circulating water concentrate to the granulating device and to the biogas plant for recycling there.
  • the refuse to be processed arrives on a conveyor belt 1 in a primary crusher 2 for coarse shredding.
  • the primary crusher can be a hammer mill, for example.
  • the sorting device 6 can be, for example, a comb roller separator with rotating rollers, the heavier vegetable wet fraction being combined in one underlying container 7 falls.
  • the lighter-weight fraction is fed via a further conveyor belt 8 to a further comminution device 9. In this case, a heavy goods fraction is removed again in accordance with arrow 9A.
  • the shredding device 9 is followed by a hydrocyclone 10, in which heavy parts are separated again, which are fed via a line 11 together with the wet fraction from the container 7 via a feed line 12 to a biogas plant 13.
  • a hydrocyclone 10 in which heavy parts are separated again, which are fed via a line 11 together with the wet fraction from the container 7 via a feed line 12 to a biogas plant 13.
  • the hydrocyclone 10 From the hydrocyclone 10, the light fraction reaches a thermal screw press 14, in which the light fraction is comminuted into granules of a size of approximately 1-50 mm by frictional pressure at approximately 110-150 ° C.
  • the mode of operation of the thermal screw press and the downstream devices and equipment of the low-temperature Temperature pyrolysis essentially corresponds to the facilities as described, for example, in DE-OS 33 47 554.
  • the granules pass through a rotary valve 15 into a low-temperature carbonization drum 16, is generated in the at temperatures of 450-600 ° C in a known manner carbonization gas, which via a withdrawal line 17 and a precipitator 18 to a high temperature '-Gaswandler is supplied to the nineteenth In the high-temperature gas converter 19, the carbonization gas is worked up or converted via a carbon bed.
  • a gas converter of this type is described, for example, in DE-OS 33 17 977.
  • the gasometer 26 is generally used to balance gas ⁇ fluctuations necessary. If too much .Gas is supplied, the excess gas can be fed to a flare device 28 via a secondary line 27. From the gasometer 26, the gas reaches a gas engine 29, which is connected to a generator 30. The burned exhaust gases are passed into a chimney 32 via an exhaust gas line 31.
  • the gas converter 19 receives water via a line 33 and 34 coke via a coke inlet. Ash is discharged via a discharge line 35. A coke return line 36 can also be provided to save energy. From the gas line 25 branches off a secondary line 37, which leads to a gas burner 38, which serves to supply heat for the smoldering drum 16. During the start-up phase, an oil burner 39 is used to heat up the smoldering drum. Later, during operation, the heat required for the smoldering drum can only be covered by the burner 38.
  • the scrubbing water obtained during gas cleaning passes into a scrubbing water tank 40 and then into a filter device 41. Separated solids in the filter device 41 pass via a line 42 into the ash container 43, into which the ash from the gas converter 19 is also introduced. The residues are discharged from the ash container 43 via a discharge line 44 and returned to the smoldering drum 16 via an entry system, preferably via the cellular wheel lock 15.
  • This recycling has the advantage according to the invention that polycyclic aromatic hydrocarbons, for example fluoranthene, pyrene, benzo-a-anthracene, chrysene, which can be formed during the smoldering gas cracking process in the gas converter and mainly to the solid particles of the separated product Filtercakes from the gas washing filter system 41 are connected, are broken down again in the pyrolysis process into compounds of lower molecular weight, while the remaining solids via the dust separator and the other pyrolysis residues discharge 55 predominantly from the pyrolysis process. Circulatory system. At the same time, the solids discharge from the pyrolysis plant, which requires monitoring, is concentrated in one place.
  • polycyclic aromatic hydrocarbons for example fluoranthene, pyrene, benzo-a-anthracene, chrysene
  • the cleaned washing water returns from the filter device 41 via a return line 45 after passing through a cooling tower 46 back into the spray tower 21.
  • a part of the cleaned washing water is introduced into a washing water neutralization system 47, into which the vapor vapor condensate from the thermal screw press 14 is also introduced via a line 48, unless it is preferably fed via line 65 to the reservoir 53 of the biogas system can be.
  • the wash water reaches a circulating water batch treatment system 48.
  • the wash water is chemically cleaned by appropriate chemicals which are fed into the treatment system 48 via lines 49.
  • the chemicals used for this purpose are, for example, NaOH, H 2 0 2 , H 2 S0 » etc.
  • the washing water is passed through an air filter 51 to remove foams, exhaust gases being discharged through a line 52 through the chimney 32.
  • the chemically and mechanically cleaned water passes from the circulating water batch treatment system 48 via a line 52 into a preliminary tank 53 to the biogas system. In the reservoir 53 also get the wet via line 12 Vegetables. Likewise, sewage sludge, raw compost or the like can be stored in the primary tank. be added. This is indicated by the "arrow 54".
  • the pyrolysis residue which contains a high proportion of carbon, also passes through a line 55 (see right and left outside in the figure) into the preliminary container 53.
  • the carbon fraction in the pyrolysis residue can generally be more than 80% biologically for methane gas formation be worked up.
  • the vapor vapor condensate is also introduced into the preliminary container 53 via the line 65 directly or after passing through the cycle water batch treatment 48 and the line 52.
  • the vapor vapor condensate also contains phenols and / or other hydrocarbons which can be processed biologically.
  • the vapor vapor condensate likewise has a higher proportion of ammonium and can thus advantageously be fed to the biogas plant as a hydrolysis substance.
  • the substances to be processed in the biogas plant 13 reach a hydrolysis stage or hydrogenator 56.
  • the hydrolysis stage 56 is followed by a large-area countercurrent heat exchanger 57, which receives its heat through a hot water line 62, which branches off from the cooling tower 46 of the wash water cleaning system and the substrate to the temperature which is advantageous for bio-gasification of 22 ° C in the entry area in the first phase of the fermenter (biogas plant).
  • a pipe coil heating supplied by the hot water line 62 ensures a temperature rise in the methane region of the digester of 33-37 ° C. In this way, the excess heat from the pyrolysis plant is used for the biogas plant 13.
  • the biogas plant 13 is constructed in the usual way. It can be a phase-separated biogas plant, with a normal acid phase prevailing in the middle shaft 63 in the upper area, while an acetic acid phase is present in the lower area.
  • the methane gas formed is drawn off via a methane gas line 59 and is fed via a buffer 60 and a compressor 61 to the gas line 25 or the gas washing system to the pyrolysis system for H 2S purification if necessary.
  • the digestate 4% dry matter is discharged from the fermenter (biogas plant 13) through floating suction lines 66 and fed to a pre-dewatering device 68 and thereby brought to about 20% dry matter.
  • the solids contained in the digestate are brought to approx. 85% dry matter via a dry press 69, the remaining fermentation water is collected in a lagoon 70 and, if necessary, sent to the treatment plant 48 or directly to the sewage system.
  • the substances separated in the circulating water batch treatment plant 48 reach a sewage treatment plant via a line 64.

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Description

- I -
Verfahren zur Rückgewinnung von verwertbarem Gas aus Müll
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückge¬ winnung von verwertbarem Gas aus Müll durch Pyrolyse, wobei der Müll zu Pellets oder Granulaten in eine Größe von 1-50 mm gepreßt, auf einen Trockensubstanzgehalt von minde¬ stens 75% vorentwässert und anschließend in eine beheizte Schwel trommei eingebracht wird, in der Schwelgas erzeugt und von den Reststoffen, wie Asche und anderen Kleinteilen, abge¬ trennt wird, und wobei das erzeugte Schwelgas in einem Gas¬ wandler unter Zufuhr von Luft und in Gegenwart eines glühen¬ den Kohlebettes in Brenngas zerlegt wird. Ein Verfahren dieser Art und eine Anlage hierfür ist in der DE-OS 33 47 554 beschrieben.
Durch dieses Verfahren wird ohne besondere Umweltbelastung verwertbares Gas aus dem Müll zurückerhalten, wobei insbe¬ sondere keine besonders kostenintensiven Probleme bezüglich der Abwasserbehandlung auftreten, obwohl der hohe Ammonium¬ anteil im Abwasser unerwünscht ist. Gleichzeitig wird dabei ein relativ guter Wirkungsgrad erzielt, wobei man auf einen Energieüberschuß von 50% und mehr kommen kann.
Kern des Verfahrens bildet dabei eine Niedertemperaturpyro¬ lyse in einer Schweltrommei . Dabei wird das gewonnene Gas, welches in anschließenden Prozessen nachbehandelt wird, zum Antrieb von Gasturbinen und Gasmotoren verwendet. Die Nie- dertemperaturverschwelung der Abfallstoffe wird bei weitge¬ hendem Luftabschluß in einem Temperaturbereich unter 600 C vorgenommen, um u.a. eine Vergasung der im Müll vorhandenen Schwermetalle und eine anschließende Schwermetalloxidation zu verhindern, da Schwermetalloxide nicht mehr recyclebar sind und damit Umweltschäden verursachen. Die Pyrolyse in dem genannten Temperaturbereich hat jedoch zur Folge, daß in den Pyrolysereststoffen ein hoher Kohlenstoffanteil ver¬ bleibt, der bisher einer energetischen Nutzung entzogen war. Wenn im Müll ein hoher Anteil von Vegetabilien vorhanden ist, kann der Kohlenstoffanteil im Pyrolysereststoff bis zu 40 Gewichtsprozent betragen. Bei der Hausmülipyrolyse Hegt der Kohlenstoffanteil bei ca. 18%. Nachteilig ist auch, daß die Vegetabilien einen hohen Wassergehalt besitzen, welcher im Mittel über 50% betragen kann. Da der Heizwert dieser Vegetabilien sehr niedrig liegt und der in dieser Vegetabi- 1 ien-Fraktion vorhandenen Primärenergiegehalt durch eine Niedertemperaturpyrolyse nicht voll genutzt werden kann, be¬ einflussen diese Vegetabilien auch den Gesamtenergiegewinn bei der Müllaufbereitung negativ.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde das eingangs beschriebene Verfahren dahingehend zu verbes¬ sern, daß bei Beibehaltung einer Niedertemperaturpyrolyse der daraus resultierende Energiegewinn nochmals verbessert wird und auch eine weitere Verbesserung der Abwasserprobleme bezüglich des Ammoniumanteiles erfolgt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Müll in eine vegetabile Naßfraktion und eine leichtgewichti¬ gere Leichtfraktion getrennt wird, wobei die Leichtfraktion anschließend zu den Briketts, Pellets oder Granulaten ge¬ preßt und durch Pyrolyse entgast und die Naßfraktion einer Biogasanlage zur Methangasbildung zugeführt wird.
Durch die Aussortierung und getrennte Bearbeitung des Mülls läßt sich eine weitere Erhöhung der Energierückgewinnung erzielen. Die abgetrennte Leichtfraktion, welche wesentlich wasser rmer ist wie die naße und damit schwerere vegetabile Fraktion, läßt sich in herkömmlicher Weise durch die Nieder¬ temperaturpyrolyse behandeln, wobei durch die bekannte vor¬ angegangene Wasserabpressung und Verdampfung zu Granulat mit einem Regel trockensubstanzwert von 85% bearbeitet werden kann. Dadurch erhöht sich der Heizwert des Pyrolysereingases bedeutend.
Die aussortierten Vegetabilien sind aufgrund ihrer hohen Belastung mit Schwermetallen für eine Kompostierung im all¬ gemeinen nicht mehr geeignet. Erfindungsgemäß wird diese vegetabile Naßfraktion jedoch in einer Biogasanlage bakte¬ riell in einem Mehrstufenfermenter mittels entsprechender Bakterien biologisch zu Methangas aufbereitet. Bekanntlich entsteht unter Luftabschluß aus organischen Stoffen durch Fermentation ein methanhal tiges Gas, das ebenfalls zum Be¬ trieb einer Gasturbine oder eines Gasmotores verwendet wer¬ den kann.
Grundsätzlich ist die Gewinnung von Methangas aus Vegetabi¬ lien durch eine Biogasanlage bereits bekannt, aber sie war bisher unwirtschaftlich. Im Zusammenhang mit einer Nieder¬ temperaturpyrolyse führt sie jedoch zu einer unerwarteten Verbesserung der Gesamtanlage. So entsteht kein Überschu߬ wasser aus dem Müll . Der vorhandene Anteil wird voll in Wassergas 1m Gaswandler umgewandelt. Vorhandene Schadstoffe werden im Waschwasser aufkonzentriert, wobei nur ein Teil davon ersetzt werden muß.
Dadurch daß die bei der Niedertemperaturpyrolyse anfallende Wärme der Biogasanlage zugeführt werden kann, welche einen entsprechenden Wärmebedarf hat, wird deren Wirkungsgrad deutlich verbessert.
So kann z.B. der bei der Pyrolyse in der Schwel rommei an¬ fallende Pyrolysereststoff in die Biogasanlage eingebracht werden. Neben dem Wärmegewinn kann auf diese Weise der in dem Pyrolysereststoff enthaltene Kohl enstoffanteil bei der Methangasbildung mit aufgearbeitet werden.
Als Biogasanlage kann eine phasengetrennte Biogasanlage (Säure-, Essigsäure-, Methanphase) verwendet werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn das bei der Granulierung und/- oder Trocknung der Leichtfraktion anfallende Brüdendampfkon¬ densat in die Hydrolysestufe zur Auslaugung der biologischen Stoffe eingebracht bzw. zugemischt wird. Auf diese Weise wird die hohe Temperatur des Brüdendampfkondensats zur Vor¬ wärmung in der Biogasanlage verwendet. Auch erfolgt dadurch eine biologische Aufarbeitung und energetische Mitnutzung des in der Brüdendampfkondensation enthaltenen Ammoniuman- teils, der bis ca. 200g/m3 betragen kann und bei einer Ab¬ leitung in Kanalisationssysteme wegen seiner Beton zerset¬ zenden Wirkung unerwünscht ist.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das Waschwasserkonzentrat, das bei der Wäsche, Filterung und Kühlung des Pyrolysegases anfällt, in die Biogasanlage einge¬ bracht wird, wobei die organischen Bestandteile des Wasch¬ wasserkonzentrats ebenfalls als Grundstoff für die bakte¬ rielle Methangasbildung dienen.
Das Waschwasserkonzentrat enthält neben Phenolen weitere organische Stoffe, die zur Wärmebedarfsbedeckung der Biogas¬ anlage und zu dessen energetischen Nutzung verwendet werden können. Außerdem enthält das schlammartige Waschwasserkon¬ zentrat Bakterien, welche die Methangasbildung auf diese Weise beschleunigen können.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß die nach der Biovergasung verbleibenden Reststoffe Kupolöfen zur Metall veredel ung zugemischt werden.
Die Reststoffe weisen einen hohen Gehalt nicht oxidierter Schwermetalle oder Schwermetall Verbindungen und mineralische oder inerte Substanzen auf, welche bei der Gußherstellung bzw. Stahlveredel ung Verwendung finden können. Auf diese Weise werden auch diese Reststoffe wiederverwertet und eine evtl. Umweltbelastung vermieden. Gleiches gilt für den Pyro¬ lysereststoff, welcher - wie erwähnt - der Biogasanlage zu¬ geführt wird. Ebenso ist es auch möglich Klärschlamm von fremden Deponien oder Anlagen durch die Biogasanlage zu ent¬ sorgen und zu vergasen. Hierzu kann der Klärschlamm der Bio¬ gasanlage, z.B. der Hydrolysestufe, beigemischt werden. Gleiches gilt für Rohkompost.
Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß:
1) Die zusammengefaßte Gasausbeute von einer Tonne Hausmüll entsprechend deren statistischem Mittelwert seiner chemisch- physikalischen Zusammensetzung mehr als 850 Nm Gas mit einem Heizwert von mehr als 4.250 MJ betragen kann.
2) Nur noch ca. 250 kp pro Tonne (Trockensubstanzwert) nicht mehr abbaubare oder noch nicht ganz abgebaute Substanzen verbleiben. Diese Reststoffe sind biologisch stabil , d.h. unter Normal bedingungen in der Natur nicht weiter abbaubar. Sie können auf eine Deponie gebracht oder wegen des hohen Schwermetall gehal tes nochmals aufbereitet werden, was z.B. nach entsprechender Vorbehandlung durch eine Beimischung in der Stahlschmelze zur Stahl veredel ung erfolgen kann. 3) Nur ca. 250 1 pro Tonne Hausmüllabwässer mit wesentlich verringertem Ammoniumgehalt einem Vorfluter bzw. einer Klär¬ anlage zugeleitet werden müssen.
4) Eine sehr umweltfreundliche Abfallbeseitigung bei gleich¬ zeitig optimaler Energienutzung, der in den Abfallstoffen enthaltenen Primärenergie gewährleistet ist.
Wegen des geringen Transportverlustes der Pyrolysereststof¬ fe, sowie des Waschwasserkonzentrates aus der Gaswäsche der Pyrolyseanlage ist es auch nicht unbedingt notwendig, daß die Biogasanlage sich am gleichen Standort befindet. Die Biogasanlage kann z.B. beim Müllsortier- und Granulierwerk, vorzugsweise zu dessen energetischen Versorgung erstellt und betrieben werden.
Pyrolyseanlagen, die mit dem erfindungsgemäßen Granulat be¬ trieben werden, sollten vorzugsweise am Standort eines je¬ weiligen Wärmeverbrauchers errichtet und betrieben werden. Dabei können dann die Fahrzeuge, welche Granulat anliefern auf der Rückfahrt Pyrolysereststoffe und Kreislaufwasserkon¬ zentrat zur Granuliervorrichtung und zur Biogasanlage zur dortigen Verwertung transportieren.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile hervorgehen, prinzipmäßig anhand eines Fließschemas beschrieben.
Der aufzuarbeitende Müll gelangt über ein Förderband 1 in einen Vorbrecher 2 zur Grobzerkleinerung. Der Vorbrecher kann z.B. eine Hammermühle sein. Über eine Förderrinne 3 und ein weiteres Förderband 4, auf dem Schrott durch eine Magnet¬ abscheideeinrichtung .5 abgeschieden wird, gelangt der Müll auf eine Sortiereinrichtung 6. Die Sortiereinrichtung 6 kann z.B. ein Kammwalzenabscheider mit rotierenden Walzen sein, wobei die schwerere vegetabile Naßfraktion in einen darunter liegenden Behälter 7 fällt. Die leichtgewichtigere Fraktion wird am Ende der Sortiereinrichtung zur Behandlung im Pyro¬ lyseverfahren über ein weiteres Transportband 8 einer weite¬ ren Zerkleinerungseinrichtung 9 zugeführt. Dabei wird noch¬ mals eine Schwergutfraktion entsprechend dem Pfeil 9A abge¬ führt. Der Zerklei nerungseinrichtung 9 ist ein Hydrozyklon 10 nachgeschaltet, in dem nochmals Schwerteile abgeschieden werden, die über eine Leitung 11 zusammen mit der Naßfrak¬ tion aus dem Behälter 7 über eine Zuleitung 12 einer Biogas¬ anlage 13 zugeführt wird. Von dem Hydrozyklon 10 aus gelangt die Leichtfraktion in eine Thermoschneckenpresse 14, in der die Leichtfraktion durch Reibungspressung bei ca. 110-150°C in Granulate von einer Größe von ca. l-50mm zerkleinert wird. Die Wirkungsweise der Thermoschneckenpresse und ebenso der nachgeschalteten Geräte und Einrichtungen der Niedertem- peraturpyrolyse entsprechen im wesentlichen den Einrichtun¬ gen wie sie z.B. in der DE-OS 33 47 554 beschrieben wurden. Die Granulate gelangen über eine Zellenradschleuse 15 in eine Schweltrommel 16, in der bei Temperaturen von 450-600°C in bekannter Weise Schwelgas erzeugt wird, das über eine Abzugsleitung 17 und eine Staubabscheideeinrichtung 18 einem Hochtemperatur'-Gaswandler 19 zugeführt wird. In dem Hochtem¬ peratur-Gaswandler 19 erfolgt die Aufarbeitung bzw. Umwand¬ lung des Schwelgases über ein Kohlebett. Ein Gaswandler die¬ ser Art ist z.B. in der DE-OS 33 17 977 beschrieben. Das aufbereitete Gas gelangt nach Durchgang durch einen Wärme¬ tauscher 20 , einem Wassersprühturm 21, einem Gebläse 22 und einem weiteren Reinigungszyklon 23 über einen Tropfenab¬ scheider 24 und eine Gasleitung 25 zu einem Gasometer 26. Der Gasometer 26 ist im allgemeinen zum Ausgleich von Gas¬ schwankungen notwendig. Bei einer Anlieferung von zuviel .Gas kann über eine Nebenleitung 27 das überschüssige Gas einer Abfackel einrichtung 28 zugeführt werden. Von dem Gasometer 26 aus gelangt das Gas zu einem Gasmotor 29 ,der mit einem Generator 30 verbunden ist. Über eine Abgasleitung 31 werden die verbrannten Abgase in einen Kamin 32 geleitet.
Über eine Leitung 33 erhält der Gaswandler 19 Wasser und über einen Kokseintrag 34 Koks. Asche wird über eine Aus- tragsleitung 35 ausgetragen. Zur Energieeinsparung kann auch eine Koksrückleitung 36 vorgesehen sein. Von der Gasleitung 25 aus zweigt eine Nebenleitung 37 ab, welche zu einem Gas¬ brenner 38 führt, der zur Wärmezufuhr für die Schweltrommei 16 dient. Während der Anfahrphase dient ein Ölbrenner 39 zum Anheizen der Schweltrommei . Später, im laufenden Betrieb, kann der für die Schweltrommei erforderliche Wärmebedarf ausschließlich über den Brenner 38 gedeckt werden.
Das bei der Gasreinigung anfallende Waschwasser gelangt in einen Waschwassertanl- 40 und anschließend in eine Filterein¬ richtung 41. Abgetrennte Feststoffe in der Filtereinrichtung 41 gelangen über eine Leitung 42 in den Aschebehälter 43, in den auch die Asche aus dem Gaswandler 19 eingebracht wird. Über eine Austragsleitung 44 werden die Reststoffe aus dem Aschebehälter 43 abgeführt und über ein Eintragssystem, vor¬ zugsweise über die Zellenradschleuße 15, in die Schweltrom¬ mel 16 zurückgeführt. Diese Rückführung hat den erfindungs¬ gemäßen Vorteil , daß polyzyklische aromatische Kohlenwasser¬ stoffe, z.B. Fluoranthen, Pyren, Benzo-a-anthracen , Chrysen, welche während des Schwel gascrackprozesses im Gaswandler ge¬ bildet werden können und hauptsächlich an die Feststoffpar¬ tikel des abgetrennten Filterkuchens aus der Gaswaschfilter¬ anlage 41 angebunden sind, im Pyrolyseprozess wieder in Ver¬ bindungen niedrigeren Molekulargewichtes aufgespalten wer¬ den, während die verbleibenden Feststoffe über die Staubab¬ scheideeinrichtung und den sonstigen Pyrolysereststoffaus- trag 55 zum überwiegenden Teil aus dem Pyrolyseverfahren- Kreislauf ausgeschieden werden. Gleichzeitig wird hierdurch der einer Überwachung bedürfende Feststoffaustrag aus der Pyrolyseanlage auf eine einzige Stelle konzentriert. Das gereinigte Waschwasser gelangt aus der Filtereinrichtung 41 über eine Rückleitung 45 nach Durchgang durch einen Kühlturm 46 wieder in den Sprühturm 21 zurück. Ein Teil des gereinig¬ ten Waschwassers wird in eine Waschwasserneutral i sationsan- lage 47 eingeleitet, in die auch über eine Leitung 48 das Brüdendampfkondensat aus der Thermoschneckenpresse 14 einge¬ leitet wird, sofern es nicht vorzugsweise über die Leitung 65 dem Vorbehälter 53 der Biogasanlage zugeführt werden kann. Von der Waschwasserneutralisationsanlage 47 aus ge¬ langt das Waschwasser in eine Kreislaufwasser-Chargenbehand¬ lungsanlage 48. In bekannter Weise erfolgt die chemische Reinigung des Waschwassers durch entsprechende Chemikalien, die über Leitungen 49 in die B.ehandlungsanläge 48 eingegeben werden. Als Chemikalien hierfür werden z.B. NaOH, H202 ,H2S0 » usw. verwendet. Über eine Kreislaufleitung 50 wird das Waschwasser durch einen Luftfilter 51 zur Entfernung von Schäumen geführt, wobei Abgase über eine Leitung 52 durch den Kamin 32 abgeführt werden.
Das chemisch und mechanisch gereinigte Wasser gelangt aus der Kreislaufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 über eine Leitung 52 in einen Vorbehälter 53 zur Biogasanlage. In den Vorbehälter 53 gelangen auch über die Leitung 12 die nassen Vegetabilien. Ebenso kann in den Vorbehälter bei Bedarf Klärschlamm, Rohkompost oder dgl . zugegeben werden. Dies ist durch den "Pfeil 54" angedeutet. Der Pyrolysereststoff, der einen hohen Kohlenstoffanteil enthält, gelangt über eine Leitung 55 (s. in der Figur rechts und links außen) eben¬ falls in den Vorbehälter 53. Der Kohlenstoffanteil im Pyro¬ lysereststoff kann im allgemeinen zu mehr als 80% biologisch zur Methangasbildung aufgearbeitet werden.
Wie ersichtlich, wird auch das Brüdendampfkondensat über die Leitung 65 direkt oder nach Durchgang durch die Kreislauf¬ wasser-Chargenbehandlung 48 und die Leitung 52 in den Vorbe¬ hälter 53 eingebracht. In dem Brüdendampfkondensat sind ebenfalls Phenole und/oder andere Kohlenwasserstoffe enthal¬ ten, die biologisch verarbeitet werden können. Ebenso be¬ sitzt das Brüdendampf ondensat einen höheren Anteil an Ammonium und kann damit als Hydrolysestoff der Biogasanlage in vorteilhafter Weise zugeleitet werden.
Von dem Vorbehälter 53 aus gelangen die in der Biogasanlage 13 aufzuarbeitenden Stoffe in eine Hydrolysestufe bzw. Hydrierer 56. An die Hydrolysestufe 56 schließt sich ein Großraumgegenstromwärmetauscher 57 an, der seine Wärme durch eine Warmwasserleitung 62 erhält, die von dem Kühlturm 46 der Waschwasserreinigungsanlage aus abzweigt und das Sub¬ strat auf die für die Biovergasung vorteilhafte Temperatur von 22°C im Eintragsbereich in die erste Phase des Fermen¬ ters (Biogasanlage) bringt. Im Faul raumboden 67 sorgt eine von der Warmwasserleitung 62 mit versorgte Rohrschlangenhei¬ zung für einen Temperaturanstieg im Methanbereich des Faul¬ raumes von 33-37°C. Auf diese Weise wird die überschüssige Wärme aus der Pyrolyseanlage für die Biogasanlage 13 verwen¬ det. Auch in dem über die Leitung 52 zugeführten Waschwasser steckt noch eine Wärmeenergie, die ebenfalls der Biogasanla¬ ge von Nutzen ist und entscheidend die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage erhöht, da ohne einen Wärmeaustausch her¬ kömmliche Biogasanlagen im Winter bis zu 50% der von ihnen erzeugten Energieträger zur Deckung des eigenen Wärmebedar¬ fes verbrauchen.
Die Biogasanlage 13 ist in üblicher Weise aufgebaut. Sie kann eine phasengetrennte Biogasanlage sein, wobei im mitt¬ leren Schacht 63 im oberen Bereich eine normale Säurephase herrscht, während im unteren Bereich eine Essigsäurephase vorliegt. Um den mittleren Schacht liegt außen herum die Methangasphase, welche konstruktionsbedingt die strikte Ab¬ wesenheit von Sauerstoff gewährleistet, da der Sauerstoff¬ abbau bereits im Säurebereich erfolgt ist. Das entstandene Methangas wird über eine Methangas!eitung 59 abgezogen und wird über einen Puffer 60 und einen Kompressor 61 der Gas¬ leitung 25 oder der Gaswaschanlage der Pyrolyseanlage zur H 2S-Reini gung im Bedarfsfall zugeleitet. Der Gärrückstand aus dem Fermenter (Biogasanlage 13) wird mit ca. 4% Trocken¬ substanz durch aufschwimmende Saugleitungen 66 ausgetragen und einer Vorentwässerungseinrichtung 68 zugeleitet und da¬ durch auf ca. 20% Trockensubstanz gebracht. Die im Gärrück¬ stand enthaltenen Feststoffe werden über eine Trockenpresse 69 auf ca. 85% Trockensubstanz gebracht, das verbleibende Gärwasser in einer Lagune 70 gesammelt und im Bedarfsfall der Behandlungsanlage 48 oder direkt der Kanalisation zuge¬ leitet.
Die in der Kreislaufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 abge¬ schiedenen Stoffe gelangen über eine Leitung 64 zu einer Kläranlage.

Claims

-/έ-
P a t e n t a n s p r ü c h e ;
1) Verfahren zur Rückgewinnung von verwertbarem Gas aus Müll durch Pyrolyse, wobei der Müll zur Pellets oder Granulaten in eine Größe von 1-50 mm- gepreßt, auf einen Trockensub¬ stanzgehalt von mindestens 75 % gebracht und anschließend in eine beheizte Schweltrommei eingebracht wird, in der Schwel¬ gas erzeugt und von den Reststoffen, wie Asche und andere Kleinteile abgetrennt wird, und wobei das erzeugte Schwelgas in einem Gaswandler unter Zufuhr von Luft und in Gegenwart eines glühenden Kohlebettes in Brenngas zerlegt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Müll in eine vegetabile Naßfraktion und eine leichtge¬ wichtigere Leichtfraktion getrennt wird, wobei die Leicht- fraktion anschließend zu den Briketts, Pellets oder Granula¬ ten gepreßt und durch Pyrolyse entgast und die Naßfraktion einer Biogasanlage (13) zur Methangasbildung zugeführt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der bei der Pyrolyse in der Schwel trommei (16) anfallende
Pyrolysereststoff in die Biogasanlage (13) eingebracht wird.
3) Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Biogasanlage eine phasengetrennte Biogasanlage (13) verwendet wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das bei der Granulierung und/oder Trocknung der Leichtfrak¬ tion anfallende Brütendampfkondensat in einem Vorbehälter (53) oder in die Hydrolysestufe (56) zur Auslaugung der biologischen Stoffe eingebracht bzw. zugemischt wird.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filterkuchen, d.h. die bei der Filterung des Pyrolyse¬ gases in der Filtereinrichtung (41) ausgeschiedenen Fest¬ stoffe zur Vernichtung angebundener polyzyklischer aro ati- scher Kohlenwasserstoffe 1n die Schweltrommel (16) einge¬ bracht wird.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Waschwasserkonzentrat, das bei der Wäsche, Filterung und Kühlung des Pyrolysegases anfällt, in die Biogasanlage (13) eingebracht wird, wobei die organischen Bestandteile des -wasserkonzentrats ebenfalls als Grundstoff für die bakte¬ rielle Methangasbildung dienen.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nach der Biovergasung bleibenden Reststoffe Kupolöfen zur StahlVeredelung zugemischt werden.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Biogasanlage (13) Klärschlamm und/oder Rohkompost eingebracht wird.
9) Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Müll Zerkleinerungseinrichtung, mit einer Trocknungseinrichtung und einer indirekt beheizten Schweltrommei , die mit einem wenigstens annähernd gasdichten Einlaß, mit einem Auslaß für feste Reststoffe und mit einer Schwelgasabzugsleitung versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Trennung der Naßfraktion von der Leichtfraktion eine Sortiereinrichtung (6) vorgesehen ist, wobei an den Auslaß (7,12) für die vegetabile Naßfraktion eine Biogasanlage (13) und an den Auslaß (8) für die Leichtfraktion eine Vorrich¬ tung zum Granulieren des Mülls und zu dessen Erwärmung (14) angeschlossen ist, hinter der eine Schwel trommei (16) zur Schwelgaserzeugung folgt.
10) Anlage nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kondensatleitung (58) der Vorrichtung zum Granulieren des Mülls und zu dessen Erwärmung dem Vorbehälter (53) und/oder dem Faulgasboden (67) der Biogasanlage (13) zuge¬ führt ist.
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