WO2000017288A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufarbeitung von abprodukten und abfallstoffen - Google Patents

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Harald Martin
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Hartwig Streitenberger
Harald Martin
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    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Definitions

  • the invention relates to the fields of the paper industry, waste management and mechanical engineering and relates to a method and an apparatus for processing waste products and waste materials, in particular waste materials that occur in the paper industry and are to be used as widely as possible.
  • rejects When processing waste paper in the recycling process, residues remain after the mechanical sludge has been slurried. These residues can contain clumped paper, cardboard residues, plastic pieces, wood residues, metal parts and more in different amounts, concentrations and types. The entirety of these residues are called rejects. These rejects are generally stored in a hazardous waste landfill after exiting the sludge process and, if necessary, after intermediate storage, during which gravimetric dewatering can take place.
  • these rejects contain an average of 50% water, which can occur as surface water and also as absorbed water in the paper and wood content.
  • waste materials are household waste, plastic-containing industrial waste, paint residues, old tires, shredder light goods from car recycling or waste contaminated with oils.
  • these waste materials are subjected to a combination of known process steps, such as pyrolysis, comminution, classification, gasification and gas purification, without expensive pretreatments.
  • this process is intended to generate a clean, versatile gas and energy-efficient gas and, on the other hand, to produce purely mineral, solid residues that are resistant to elution, usable or easy to deposit, and at the same time to exclude toxic pollution to the environment.
  • a method and a device which are used to obtain usable gas from waste by pyrolysis.
  • the shredded waste is placed in a gas-tight pyrolysis drum, in which the pyrolysis gas is generated and the pyrolysis residue is separated off.
  • the pyrolysis gas is split into a cracked gas in a gas converter with the supply of air and in the presence of a glowing coke bed.
  • the heat required for pyrolysis is transferred by a gas in direct contact with the material to be pyrolyzed. A partial flow of this gas is the cracked gas emerging from the gas converter.
  • a method for recycling a starting material according to DE 43 34 544 is also known.
  • the starting material made of polymeric or other packaging material with or without content residues, which are vaporizable or not or pyrolyzable or not is brought into a reaction space.
  • the carbonizable components are carbonized and the pyrolyzable components are pyrolyzed, the resulting gases being used as energy sources for firing and the residues being removed for further treatment.
  • a process for the thermal treatment of residues is known, for example for the separation and recycling of metal compounds with organic components by means of a combination of pyrolysis and gasification.
  • the residues are separated and broken down into a gas and a solid phase by means of pyrolysis at 300 to 700 ° C.
  • Existing usable products are separated from the solid phase and the remaining substances are gasified together with the gas phase at temperatures> 1300 ° C with oxygen-enriched air or oxygen to fuel gas.
  • a method for removing fissile impurities from a pyrolysis gas is also known from DE 36 32 105. Thereafter, the pyrolysis gas, which is formed in the pyrolysis of a carbon and / or hydrocarbon-containing material, is simultaneously fed to a reaction chamber with a gas heated in a plasma generator and the impurities are split off there, so that the gas can now be fed directly to the consumer.
  • Also known from DE 38 26 520 A1 is a process for the pyrolysis of sewage sludge in an externally heated fixed reactor with an internally mounted transport device, in which the pyrolysis is a controllable, spatially and temporally separate process in several stages of drying, heating to decomposition temperature, pyrolysis is carried out in several temperature ranges and recycling of the pyrolysis residues as fuel.
  • the first stage is the dewatering of the sewage sludge
  • the second stage the heating of the dried products to 200 - 250 ° C
  • the third stage is the thermal decomposition of the sewage sludge to pyrolysis gases and a carbonaceous residue at 251 to 700 ° C, preferably at 300 - 500 ° C
  • the fourth stage is the combustion of the pyrolysis gases and the use of hot gas to heat the reactor in separate heating zones according to stages 1, 2 and 3.
  • the object of the invention is to obtain as complete a processing of the waste products and waste materials as possible with the least possible environmental pollution, using a device that is easier to handle and easier to regulate.
  • the solution according to the invention makes it possible to almost completely process waste products and waste materials in an environmentally friendly manner and thereby obtain energy which can be used in part to maintain the method according to the invention. However, it can also be used for other energy-intensive processes.
  • waste products and waste materials from a wide variety of areas for example from the paper industry (rejects) or from the leather industry or household or special waste, are transported.
  • These products and substances are very inhomogeneous, composed of a wide variety of inorganic and organic substances and often pressed or compressed together.
  • the first process step and device component according to the invention are necessary for dividing these products and substances. This can be done by devices known per se in the form of shredders, shredders or chaffing devices.
  • a selection is carried out according to the invention.
  • This selection aims in particular at separation according to metallic and non-metallic substances. All metallic substances can be recycled.
  • This selection is advantageously carried out by means of a magnet for ferrous metals and an eddy current separator for non-ferrous metals.
  • the waste products and waste materials thus prepared are then either fed to a separate device for preheating and / or drying them, or are fed to the container via a device in which the thermal decomposition is carried out.
  • the separated and selected waste products and waste materials are preheated and / or dried in a separate device, which is advantageously a preheater that receives the required energy from the process and at the same time serves as a material buffer. From this device the preheated and / or dried material is then brought to the container for the thermal decomposition via a device.
  • the divided and selected and, if necessary, preheated and / or dried material reaches the container via a lock-type feed.
  • a transport device In the container, which can be cooled, there is a transport device, with the aid of which the introduced goods are transported in the longitudinal direction of the container to the discharge opening.
  • a transport device must withstand the temperatures prevailing inside the container and be fully functional.
  • Such a transport device is advantageously a conveyor belt or a screw conveyor or a cellular wheel sluice.
  • heat is supplied, advantageously in the form of already cooled down gaseous decomposition products of the thermal decomposition from the area for thermal decomposition in the container arranged in the direction of the discharge opening.
  • the introduced goods are brought to a temperature of advantageously approximately 150-200 ° C. or are kept at this temperature.
  • a partition across the entire cross section of the container with a lock-like opening At the end of this area in the container there is a partition across the entire cross section of the container with a lock-like opening.
  • a device for removing the gaseous decomposition products through which the gases for heating or maintaining the temperature of the introduced goods are removed.
  • the preheated material is transported through the lock-like opening in the partition into the area of the container in which the thermal decomposition takes place
  • the embers are maintained in this ember bed by the subsequent supply of material to be decomposed and by the supply of oxygen or air.
  • Below the ember bed there is advantageously a device for the metered supply of air or oxygen over the entire length of the area for the thermal decomposition
  • Controlled thermal decomposition is achieved through the targeted and metered supply of air or oxygen in the area of thermal decomposition, which can be controlled very precisely with regard to its temperature control via the amount of supplied air or oxygen.
  • thermal decomposition is a controlled process between
  • pyrolysis is a process in which substances are pyrolyzed in a container with the exclusion of air at temperatures around 700 ° C.
  • the container is heated from the outside
  • substances can in principle also be gasified and / or burned according to the prior art
  • thermolysis This makes it possible not to have to run the process under absolutely gas-tight conditions, which results in a considerably less expensive device leads the safety requirements are no longer so high
  • temperatures up to 900 ° C. are controllably generated and maintained. Temperatures between 400 and 800 ° C. are advantageously set
  • thermal decomposition in addition to the solid decomposition products, gaseous ones are also produced. These are discharged from the container via a device for removing these gaseous decomposition products.
  • the gaseous decomposition products which are hot up to 900 ° C., are passed through a device for heat removal and / or filtering.
  • This device can advantageously be used or be more than one heat exchanger and / or one or more gas scrubbers In these devices, thermal energy is extracted from the gaseous decomposition products and their temperature is cooled down to advantageously around 200 ° C.
  • These cooled gaseous decomposition products can be wholly or partly the container in the area of the supply of the divided and selected waste products and waste materials are fed or a separate device for preheating / drying the divided and selected waste products and waste materials. The remaining rest is further cooled down and ge optionally filtered and then released to the environment, advantageously via a further device for the combustion of these gaseous decomposition products in the form of a flame
  • the solid decomposition products can be fed to a further thermal decomposition.
  • the further thermal decomposition takes place with the addition of water vapor and / or preheated air Decomposition products are used after their cooling and filtering to introduce energy into the process
  • the device according to the invention consists of tearing rollers to which a conveyor belt with a magnet is connected.
  • a drying tower with a capacity of 30 m 3 is also present and a pneumatic conveyor system to the drying tower and from the drying tower to the container is a conveyor belt.
  • a cylindrical container with the dimensions length 8000 mm, inside diameter 1600 mm has a sluice in the upper left area, through which the preheated substances fall into the container in portions.
  • the container also has a tubular gas supply in the lower left part. After 5000 mm long, a partition is installed inside the container over the entire cross-section. which has an opening in the lower area with the dimensions 200 x 500 mm.
  • a supply of air is located below the area of the container after the partition and a burner is arranged in the same area above it.
  • the discharge opening is provided with a lock and leads into a cylindrical container for post-treatment
  • a gas extraction opening is arranged above the area of the container after the partition. From there, a pipeline leads to two heat exchangers and on to the gas supply in the lower left part of the container. From the upper left part of the container, a pipeline leads to a gas scrubber in which an air vent is installed further pipeline leads from that first heat exchanger to the device for supplying air and a pipeline leads from the second heat exchanger to the drying tower.
  • Waste products and waste materials from the paper industry are used, the following
  • Paper and cardboard remains, lumpy, 1.0 to 3.0 cm edge length
  • Pieces of wood, mechanically broken open, partly fibrous surface 0.5 to 5 cm
  • PE film and plastic residues sometimes in lumps, up to 10 cm 2 .
  • Ferrous metal as pieces of wire, sheet metal strips and shredded in shredded form
  • Aluminum foil as pieces or crumpled up to 2cm ball diameter
  • Tinplate beverage cans, crushed.
  • the gross weight of these products and fabrics is approx. 0.35 kg / dm 3 .
  • the water content is approximately 40%.
  • the throughput is 5 t / h.
  • the cut goods are then processed with a magnet and the selected metal parts removed.
  • the goods are then transported to a drying tower by means of a pneumatic conveyor system, in which they are heated to approx. 80 ° C and the water is extracted.
  • the residence time in the drying tower is approximately 1.5 hours.
  • the dried goods are then continuously conveyed into the container in portions via conveyor belts and the lock in the upper left part of the container.
  • the material is conveyed with the agitator in the direction of the discharge opening at a speed of 5 - 7 rpm. The remaining moisture is removed.
  • the material then reaches the partition and is transported through the lock-like opening in the partition into the area of thermal decomposition.
  • this area after starting the process, there is a bed of embers that is fed by the material that is conveyed in and that the embers are maintained by the heated air supplied (3.2 m3 / h).
  • the introduced material is thermally decomposed and the solid decomposition products in The form of 95 - 98% crystalline carbon, the so-called pyrolysis coke, is discharged from the discharge opening and subjected to further thermal decomposition
  • temperatures of approx. 700 ° C prevail after starting the process.
  • the temperature is generated by a nozzle burner. Thereafter, thermal decomposition releases energy that is used to maintain the temperature in this area
  • the resulting gaseous decomposition products are fed from the container via pipes to two heat exchangers and cooled down to a temperature of 200 ° C.
  • This gas is then fed into the left part of the container, where heat is extracted again and it absorbs water vapor and flows through it Good filterahn ch is freed from long-chain hydrocarbons
  • the air heated in the heat exchangers is then partly discharged to the drying tower of the device for the metered supply of air and partly to the atmosphere

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Papierindustrie und betrifft die Aufarbeitung von Abfallstoffen aus der Papierindustrie. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer geringen Umweltbelastung eine Aufarbeitung der eingesetzten Stoffe zu erhalten. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem die anfallenden Stoffe zerteilt, selektiert, vorgewärmt und/oder getrocknet, danach einer thermischen Zersetzung unterworfen werden, wobei die thermische Zersetzung bei unterstöchiometrischen Bedingungen durchgeführt, dem Prozess Luft zugeführt und eine offene Flamme realisiert wird. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung, enthaltend mindestens einen kühlbaren Behälter, der im Inneren eine Transportvorrichtung und eine Trennwand mit einer schleusenartigen Öffnung aufweist, und weiterhin an der Austragsseite des Behälters eine Vorrichtung zur Erzeugung einer offenen Flamme und unterhalb des Bereiches der thermischen Zersetzung eine Vorrichtung zur dosierbaren Zuführung von Luft aufweist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abprodukten und Abfallstoffen
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Papierindustrie, der Abfallwirtschaft und des Maschinenbaus und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abprodukten und Abfallstoffen, insbesondere von Abfallstoffen, die in der Papierindustrie anfallen und einer möglichst umfassenden Verwertung zugeführt werden sollen.
Stand der Technik
Bei der Verarbeitung von Altpapier im Recyclingprozeß verbleiben nach dem Aufschlämmen der mechanisch arbeitenden Entschlämmung Reststoffe. Diese Reststoffe können in unterschiedlicher Menge, Konzentration und Art verklumptes Papier, Pappreste, Plaststücke, Holzrückstände, Metallteile und anderes mehr enthalten. Die Gesamtheit dieser Reststoffe werden als Spuckstoffe bezeichnet. Diese Spuckstoffe werden nach dem Austritt aus dem Schlämmprozeß und gegebenenfalls nach einer Zwischenlagerung, bei der eine gravimetrische Entwässerung stattfinden kann, im allgemeinen auf einer Sondermülldeponie gelagert.
Diese Spuckstoffe enthalten zu diesem Zeitpunkt durchschnittlich 50 % Wasser, welches als Oberflächenwasser und auch als aufgesaugtes Wasser im Papier- und Holzanteil vorkommen kann.
Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt oder beschrieben worden, die die Verwertung und insbesondere thermische Behandlung von Abfällen, Reststoffen und auch Spuckstoffen beinhalten.
Nach der DE 41 39 512 A1 ist ein Verfahren zur thermischen Verwertung von Abfallstoffen bekannt. Die Abfallstoffe sind dabei Hausmüll, kunststoffhaltige Industrieabfälle, Farbrückstände, Altreifen, Shredder-Leichtgut der Autoverwertung oder mit Ölen kontaminierte Abfälle. Nach diesem Verfahren werden diese Abfallstoffe ohne aufwendige Vorbehandlungen einer Kombination von bekannten Verfahrensstufen, wie Pyrolyse, Zerkleinerung, Klassierung, Vergasung und Gasreinigung unterworfen. Dabei soll dieses Verfahren einerseits zur Erzeugung eines sauberen, vielseitig stoffwirtschaftlich und energetisch einsetzbaren Gases dienen und andererseits eluationsfeste, verwertbare oder einfach zu deponierende rein mineralische, feste Rückstände hervorbringen und gleichzeitig toxische Belastungen der Umwelt ausschließen.
Weiterhin sind nach der DE 44 41 423 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur Gewinnung von verwertbarem Gas aus Müll durch Pyrolyse dienen. Bei diesem Verfahren wird der zerkleinerte Müll in eine gasdicht abgeschlossene Pyrolysetrommel eingebracht, in der das Pyrolysegas erzeugt und der Pyrolysereststoff abgetrennt wird. Das Pyrolysegas wird in einem Gaswandler unter Zufuhr von Luft und in Gegenwart eines glühenden Koksbettes zu einem Spaltgas gespalten. Die für die Pyrolyse notwendige Wärme wird durch ein Gas im direktem Kontakt mit dem zu pyrolysierenden Gut übertragen. Ein Teilstrom dieses Gases ist das aus dem Gaswandler austretende Spaltgas.
Es ist weiterhin ein Verfahren zur Verwertung eines Ausgangsmaterials nach der DE 43 34 544 bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Ausgangsmaterial aus polymerem oder sonstigem Verpackungsmaterial mit oder ohne Inhaltsresten, die verschwelbar oder nicht oder pyrolysierbar oder nicht sind, in einen Reaktionsraum gebracht. In diesem Reaktionsraum werden die verschwelbaren Bestandteile verschwelt und die pyrolysierbaren Bestandteile pyrolysiert, wobei die entstehenden Gase als Energieträger für eine Feuerung benutzt und die Rückstände für eine Weiterbehandlung ausgetragen werden.
Nach der DE 42 09 549 ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Reststoffen bekannt, z.B. zur Trennung und Verwertung von Metallverbunden mit organischen Anteilen mittels einer Kombination aus Pyrolyse und Vergasung. Gemäß diesem Verfahren werden die Reststoffe mittels einer Pyrolyse bei 300 bis 700 °C in eine Gas- und eine Feststoffphase getrennt und aufgeschlossen. Aus der Feststoffphase werden vorhandene verwertbare Produkte abgetrennt und die verbleibenden Stoffe werden gemeinsam mit der Gasphase bei Temperaturen > 1300 °C mit einer sauerstoffangereicherten Luft oder Sauerstoff zu Brenngas vergast.
Es ist auch nach der DE 36 32 105 ein Verfahren zur Entfernung von spaltbaren Verunreinigungen aus einem Pyrolysegas bekannt. Danach wird das Pyrolysegas, welches bei der Pyrolyse eines Kohlenstoff und/oder Kohlenwasserstoff enthaltenden Materials entstanden ist, zugleich mit einem in einem Plasmagenerator erhitzten Gas einer Reaktionskammer zugeleitet und dort die Verunreinigungen abgespalten, so daß das Gas nun direkt dem Verbraucher zugeführt werden kann.
Auch bekannt ist nach der DE 38 26 520 A1 ein Verfahren zur Pyrolyse von Klärschlamm in einem außenbeheizten feststehenden Reaktor mit einer innengelagerten Transporteinrichtung, bei der die Pyrolyse als steuerbarer, räumlich und zeitlich getrennter Prozeß in mehreren Stufen der Trocknung, der Aufheizung auf Zersetzungstemperatur, Pyrolyse in mehreren Temperaturbereichen und Verwertung der Pyrolyserückstände als Brennstoff durchgeführt wird.
Die erste Stufe ist dabei die Entwässerung des Klärschlammes, die zweite Stufe die Aufheizung der getrockneten Produkte auf 200 - 250 °C, die dritte Stufe ist die thermische Zersetzung des Klärschlammes zu Pyrolysegasen und einem kohlenstoffhaltigen Rückstand bei 251 bis 700 °C, vorzugsweise bei 300 - 500 °C, und die vierte Stufe ist die Verbrennung der entstehenden Pyrolysegase und der Einsatz des Heißgases zur Beheizung des Reaktors in voneinander getrennten Heizzonen gemäß den Stufen 1, 2 und 3.
Nachteilig bei allen diesen Verfahren ist die Einhaltung von hohen Sicherheitsstandarten, da die eingesetzten Verfahrensstufen, insbesondere die Pyrolyse und die Vergasung, zum Teil unter Luftabschluß und bei hohen Temperaturen durchgeführt werden müssen. Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer möglichst geringen Umweltbelastung eine möglichst vollständige Aufarbeitung der eingesetzten Abprodukte und Abfallstoffe zu erhalten, bei Einsatz einer Vorrichtung, die einfacher handhabbar und leichter regelbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es möglich, Abprodukte und Abfallstoffe umweltfreundlich nahezu vollständig aufzuarbeiten und dabei Energie zu gewinnen, die teilweise für die Aufrechterhaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann. Sie kann jedoch auch für andere energieintensive Prozesse verwendet werden.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende.
Anfallende Abprodukte und Abfallstoffe aus den verschiedensten Bereichen, beispielsweise aus der Papierindustrie (Spuckstoffe) oder aus der Lederindustrie oder auch Hausmüll oder Sondermüll werden antransportiert. Diese Produkte und Stoffe sind sehr inhomogen, aus den verschiedensten anorganischen und organischen Stoffen zusammengesetzt und oft miteinander verpresst oder komprimiert.
Aus diesem Grunde ist die erste erfindungsgemäße Verfahrensstufe und Vorrichtungsbestandteil dafür notwendig diese Produkte und Stoffe zu zerteilen. Dies kann durch an sich bekannte Vorrichtungen in Form von Schreddern, Reißern oder Hächseleinrichtungen erfolgen.
Nach dem Zerteilen der anfallenden Produkte und Stoffe wird erfindungsgemäß eine Selektierung durchgeführt. Diese Selektierung zielt insbesondere auf eine Trennung nach metallischen und nichtmetallischen Stoffen ab. Alle metallischen Stoffe können einer anderen Verwertung zugeführt werden. Vorteilhafterweise erfolgt diese Selektierung mittels eines Magneten für Eisenmetalle und eines Wirbelstromabscheiders für Nichteisenmetalle. Die so aufbereiteten Abprodukte und Abfallstoffe werden dann erfindungsgemäß entweder einer separaten Vorrichtung zu ihrer Vorwärmung und/oder Trocknung zugeführt oder über eine Vorrichtung an den Behälter herangeführt, in dem die thermische Zersetzung durchgeführt wird.
Im ersten Falle erfolgt eine räumlich getrennte Vorwärmung und/oder Trocknung der zerteilten und selektierten Abprodukte und Abfallstoffe in einer separaten Vorrichtung, die vorteilhafterweise ein Vorwärmer ist, der die benötigte Energie aus dem Prozeß erhält und gleichzeitig als Materialpuffer dient. Von dieser Vorrichtung wird dann das vorgewärmte und/oder getrocknete Gut über eine Vorrichtung an den Behälter für die thermische Zersetzung herangeführt.
Über eine schleusenartige Zuführung gelangt das zerteilte und selektierte und gegebenenfalls vorgewärmte und/oder getrocknete Gut in den Behälter.
In dem Behälter, der kühlbar ist, befindet sich eine Transportvorrichtung, mit deren Hilfe das eingebrachte Gut in Längsrichtung des Behälters zur Austragsöffnung hin transportiert wird. Eine solche Transporteinrichtung muß die im Inneren des Behälters herrschenden Temperaturen standhalten und dabei voll funktionsfähig sein. Eine solche Transporteinrichtung ist vorteilhafterweise ein Förderband oder ein Schneckenförderer oder eine Zellradschleuse.
In dem Bereich, in dem das Gut nunmehr eingebracht ist, wird Wärme zugeführt, vorteilhafterweise in Form von bereits heruntergekühlten gasförmigen Zersetzungsprodukten der thermischen Zersetzung aus dem in Richtung der Austragsöffnung hin angeordneten Bereich für die thermische Zersetzung im Behälter. In diesem Bereich wird das eingebrachte Gut auf eine Temperatur von vorteilhafterweise ca. 150 - 200 °C gebracht oder auf dieser Temperatur gehalten. Am Ende dieses Bereiches im Behälter befindet sich eine Trennwand über den gesamten Querschnitt des Behälters mit einer schleusenartigen Öffnung. Im oberen Teil dieses Behälterabschnittes befindet sich eine Vorrichtung zur Abführung der gasförmigen Zersetzungsprodukte, durch die die Gase für die Erwärmung oder Temperaturaufrechterhaltung des eingebrachten Gutes abgeführt werden. Durch die schleusenartige Öffnung in der Trennwand wird das vorgewärmte Gut in den Bereich des Behalters transportiert, in dem die thermische Zersetzung stattfindet
Beim Anfahren des Prozesses wird in diesem Bereich des Behalters durch Energiezufuhrung ein Art Glutbett von glühenden, thermisch zersetzten Abprodukten und Abfallstoffen erzeugt, welches durch das nachfolgend herantransportierte vorgewärmte Gut immer wieder gespeist wird Dieses Glutbett wird ebenfalls in Richtung auf die Austragsöffnung weitertransportiert und anschließend durch die schleusenartige Austragsöffnung ausgetragen Diese festen Zersetzungsprodukte sind von koksartiger Natur
Die Glut wird in diesem Glutbett durch die nachfolgende Zufuhr von zu zersetzendem Gut und durch die Zufuhrung von Sauerstoff oder Luft aufrechterhalten Unterhalb des Glutbettes befindet sich, vorteiihafterweise über die gesamte Lange des Bereiches für die thermische Zersetzung eine Vorrichtung für die dosierbare Zufuhrung von Luft oder Sauerstoff
Durch die gezielte und dosierte Zufuhrung von Luft oder Sauerstoff in den Bereich der thermischen Zersetzung wird eine steuerbare thermische Zersetzung erreicht, die hinsichtlich ihrer Temperaturfuhrung sehr genau über die Menge an zugefuhrter Luft oder Sauerstoff geregelt werden kann Je mehr Luft oder Sauerstoff zugeführt werden, um so hoher ist die Temperatur im Bereich der thermischen Zersetzung des Behalters
Die thermische Zersetzung ist erfindungsgemaß ein gesteuerter Prozeß zwischen
Pyrolyse und Verbrennung des eingebrachten Gutes
Nach dem Stand der Technik handelt es sich bei der Pyrolyse um einen Prozeß, bei dem in einem Behalter unter Luftabschluß bei Temperaturen um 700 °C Stoffe pyrolysiert werden Dabei erfolgt die Beheizung des Behalters von außen
Im Gegensatz zur Pyrolyse können nach dem Stand der Technik Stoffe prinzipiell auch vergast und/oder verbrannt werden
Erfindungsgemaß erfolgt jedoch keine vollständige Pyrolyse und auch keine vollständige Verbrennung des eingebrachten Gutes da immer nur in unterstochiometπscher Menge Luft oder Sauerstoff dem Prozeß zugeführt wird und in jedem Fall freier Sauerstoff sich vollständig mit oxidationsfahigen Stoffen verbindet Dieser erfindungsgemaße Prozeß wird als Thermolyse bezeichnet Dadurch ist es möglich, den Prozeß nicht unter absolut gasdichten Bedingungen fuhren zu müssen, was zu einer erheblich kostengünstigeren Vorrichtung fuhrt Auch sind dadurch die Sicherheitsanforderungen nicht mehr so hoch
Nach dem Anfahren des Prozesses erfolgt die thermische Zersetzung unter Freisetzung von Energie
Im Bereich der thermischen Zersetzung in dem Behalter werden steuerbar Temperaturen bis 900 °C erzeugt und aufrechterhalten Vorteilhafterweise werden Temperaturen zwischen 400 und 800 °C eingestellt
Bei der thermischen Zersetzung entstehen neben den festen Zersetzungsprodukten auch gasformige Diese werden über eine Vorrichtung zur Abfuhrung dieser gasformigen Zersetzungsprodukte aus dem Behalter abgeführt Die bis zu 900 °C heißen gasformigen Zersetzungsprodukte werden über eine Vorrichtung zum Wärmeentzug und/oder Filtern gefuhrt Diese Vorrichtung können vorteilhafterweise ein oder mehrere Wärmetauscher und/oder ein oder mehrere Gaswäscher sein In diesen Vorrichtungen wird den gasformigen Zersetzungsprodukten Wärmeenergie entzogen und ihre Temperatur bis auf vorteilhafterweise ca 200 °C heruntergekühlt Diese gekühlten gasformigen Zersetzungsprodukte können ganz oder teilweise dem Behalter im Bereich der Zufuhrung der zerteilten und selektierten Abprodukte und Abfallstoffe zugeleitet werden oder einer separaten Vorrichtung für die Vorwarmung/Trocknung der zerteilten und selektierten Abprodukte und Abfallstoffe Der verbleibende Rest wird weiter heruntergekühlt und gegebenenfalls gefiltert und dann an die Umwelt abgegeben, vorteilhafterweise über eine weiter Vorrichtung zur Verbrennung dieser gasformigen Zersetzungsprodukte in Form einer Flamme
Die festen Zersetzungsprodukte können einer weiteren thermischen Zersetzung zugeführt werden Die weitere thermische Zersetzung erfolgt unter Zugabe von Wasserdampf und/oder vorgewärmter Luft Dabei können ebenfalls gasformige Zersetzungsprodukte nach ihrer Kühlung und Filterung zum Energieeintrag in den Prozeß verwendet werden
Im weiteren wird die Erfindung an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert
Die erfindungsgemaße Vorrichtung besteht aus Reißwalzen an denen ein Forderband mit einem Magneten anschließt Weiterhin ist ein Trockenturm mit einem Fassungsvermögen von 30 m3 vorhanden und ein pneumatisches Fordersystem zum Trockenturm und vom Trockenturm zum Behalter ein Forderband Ein zylindrischer Behalter mit den Abmaßen Lange 8000 mm, Innendurchmesser 1600 mm weist im oberen linken Bereich eine Schleuse auf, durch die die vorgewärmten Stoffe in den Behalter portionsweise fallen Der Behalter weist weiterhin im linken unteren Teil eine rohrformige Gaszufuhrung auf Nach 5000 mm Lange ist im inneren des Behalters über den gesamten Querschnitt eine Trennwand eingebaut, die im unteren Bereich eine Öffnung mit den Abmaßen 200 x 500 mm aufweist Über die gesamte Lange des Behalters ist im Inneren ein Ruhrwerk mit Transportflugeln mit einer mittig zum Behalter angeordneten Achse angeordnet Dieses Ruhrwerk mit Transportflugeln wird über einen Motor angetrieben, der außerhalb des Behalters angeordnet ist Im oberen Bereich des Behalters vor der Trennwand in Richtung auf die Austragsöffnung hin ist eine rohrformige Gasabzugsoffnung mit Rohrleitungen angeordnet
Unterhalb des Bereiches des Behalters nach der Trennwand ist eine Zufuhrung von Luft und im gleichen Bereich darüber ist ein Brenner angeordnet Die Austragsöffnung ist mit einer Schleuse versehen und fuhrt in einen zylindrischen Behalter zur Nachbehandlung
Oberhalb des Bereiches des Behalters nacn der Trennwand ist eine Gasabzugsoffnung angeordnet Von dort fuhrt eine Rohrleitung zu zwei Wärmetauschern und weiter zu der Gaszufuhrung im linken unteren Teil des Behalters Vom linken oberen Teil des Behalters fuhrt eine Rohrleitung zu einem Gaswäscher in der ein Lufter eingebaut ist Eine weitere Rohrleitung fuhrt von dem ersten Wärmetauscher zu der Vorrichtung für die Zuführung von Luft und eine Rohrleitung führt von dem zweiten Wärmetauscher zum Trockenturm.
Eingesetzt werden Abprodukte und Abfallstoffe aus der Papierindustrie, die folgende
Zusammensetzung aufweisen.
Papier- und Pappreste, klumpig, 1.0 bis 3,0 cm Kantenlänge,
Holzstücke, mechanisch aufgebrochen, teilweise fasrige Oberfläche, 0,5 bis 5 cm
Kantenlänge,
PE-Folie und Kunststoffreste, teilweise in Klumpen, bis 10 cm2,
Gummistücken, als Streifen und Schnüre, verwickelt, 0,5 bis 3,0 cm,
Textilreste, zerfasert als Stücke, 1 cm2 bis 5 cm2,
Eisenmetall, als Drahtstücken, Blechstreifen und in zerkleinerter Form geschreddert,
0,5 bis 3 mm Kantenlänge bzw. Durchmesser,
Alufolie, als Stücke oder zerknüllt bis 2cm Knülldurchmesser,
Weißblech, Getränkedosen, zerdrückt.
Das Rohgewicht dieser Produkte und Stoffe beträgt ca. 0,35 kg/dm3.
Der Wassergehalt beträgt ca. 40 %.
Diese Produkte und Stoffe werden mit Reißwalzen zerteilt. Der Durchsatz beträgt 5 t/h. Anschließend wird das zerteilte Gut mit einem Magneten bearbeitet und die selektierten Metallteile entfernt. Danach wird das Gut über ein pneumatisches Fördersystem in einen Trockenturm transportiert, in dem es auf ca. 80 °C erwärmt und das Wasser entzogen wird. Die Verweilzeit im Trockenturm beträgt ca. 1 ,5 h.
Danach wird das getrocknete Gut über Förderbänder und die Schleuse im linken oberen Teil des Behälters kontinuierlich portionsweise in den Behälter gefördert. Im dem Behälter wird das Gut mit dem Rührwerk in Richtung der Austragsöffnung hin mit einer Drehzahl von 5 - 7 U/min befördert. Dabei wird die restliche Feuchtigkeit entzogen. Das Gut gelangt dann an die Trennwand und wird durch die schleusenartige Öffnung in der Trennwand in den Bereich der thermischen Zersetzung transportiert. In diesem Bereich ist nach dem Anfahren des Prozesses ein Glutbett vorhanden, daß durch das nachgeförderte Gut gespeist wird und die Glut durch die zugeführte erwärmte Luft (3,2 m3/h) aufrechterhalten wird. Das eingebrachte Gut wird thermisch zersetzt und die festen Zersetzungsprodukte in Form von 95 - 98 % kristallinem Kohlenstoff dem sogenannten Pyrolysekoks werden aus der Austragsöffnung ausgetragen und einer weiteren thermischen Zersetzung zugeführt
Im Bereich der thermischen Zersetzung herrschen nach dem Anfahren des Prozesses Temperaturen von ca 700 °C Zum Anfahren des Prozesses wird die Temperatur durch einen Stutzbrenner erzeugt Danach wird durch die thermische Zersetzung Energie freigesetzt, die zur Aufrechterhaltung der Temperatur in diesem Bereich verwendet wird
Die entstehenden gasformigen Zersetzungsprodukte werden aus dem Behalter über Rohrleitungen zu zwei Wärmetauschern gefuhrt und dort auf eine Temperatur von 200 °C heruntergekühlt Dann wird dieses Gas in den linken Teil des Behalters gefuhrt, wo ihm nochmals Warme entzogen wird es Wasserdampf aufnimmt und beim Durchströmen des eingesetzten Gutes filterahn ch von langkettigen Kohlenwasserstoffen befreit wird Nach dem Austritt aus dem linken Teil des Behalters durchlauft es ein Geblase zur Druckerhohung und von dort wird es in eine Gaswasche geleitet, wo alle unerwünschten Verunreinigungen aus dem Gas entfernt werden Danach wird es zu einer weiteren Nutzung geleitet oder zum Abfackeln Die in den Wärmetauschern erhitzte Luft wird dann teilweise dem Trockenturm der Vorrichtung zur dosierbaren Zufuhrung von Luft und teilweise an die Atmosphäre abgeführt

Claims

Patentansprüche
1 Verfahren zur Aufarbeitung von Abprodukten und Abfallstoffen, bei dem die anfallenden Produkte oder Stoffe zerteilt und selektiert werden, wobei insbesondere metallische Bestandteile ganz oder teilweise entfernt werden, anschließend vorgewärmt und/oder getrocknet werden, danach einer thermischen Zersetzung unterworfen werden, wobei die thermische Zersetzung bei Temperaturen bis 900 °C unter direktem Energieeintrag in den Prozeßraum und bei unterstochiometπschen Bedingungen durchgeführt und dem Prozeß eine Menge von bis 5 m3/h Luft oder Sauerstoff direkt zugeführt wird und eine offene Flamme dirket im Bereich der thermischen Zersetzung realisiert wird, und die anfallenden Zersetzungsprodukte entweder einer weiteren nachfolgenden thermischen Zersetzung oder einer Aufbereitung zugeführt werden, wobei bei der Aufbereitung den Stoffen Energie entzogen wird und mindestens ein Teil dieser gewonnenen Energie für die thermische Zersetzung der Abprodukte und Abfallstoffe verwendet wird
2 Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die anfallenden Abprodukte und Abfallstoffe mechanisch zerteilt werden
3 Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die anfallenden Abprodukte und Abfallstoffe unmittelbar nach der Zerteilung hinsichtlich metallischer und nichtmetalhscher Bestandteile selektiert werden, wobei nur die nichtmetallischen Bestandteile der weiteren Aufarbeitung der Abprodukte und Abfallstoffe zugeführt werden
4 Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die selektierten Abprodukte und Abfallstoffe auf eine Temperatur von 150 bis 200 °C vorgewärmt werden
5 Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die selektierten Abprodukte und Abfallstoffe bei einer Temperatur von 150 bis 200 °C getrocknet werden
6 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Vorwarmung und/oder Trocknung der selektierten Abprodukte und Abfallstoffe in einer separaten Vorrichtung unabhängig von der Vorrichtung für die thermische Zersetzung durchgeführt wird
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Vorwärmung und/oder Trocknung der selektierten Abprodukte und Abfallstoffe in einem Teil der Vorrichtung für die thermische Zersetzung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die thermische Zersetzung der selektierten und vorgewärmten/getrockneten Abprodukte und Abfallstoffe in einem Teil der Vorrichtung für die thermische Zersetzung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die thermische Zersetzung der selektierten und vorgewärmten/getrockneten Abprodukte und Abfallstoffe bei Temperaturen zwischen 400 und 800 °C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die thermische Zersetzung der selektierten und vorgewärmten/getrockneten Abprodukte und Abfallstoffe bei unterstöchiometrischen Bedingungen durchgeführt wird, wobei über die Menge an zugeführtem Sauerstoff für die thermische Zersetzung die Zersetzungstemperatur gesteuert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die thermische Zersetzung der selektierten und vorgewärmten/getrockneten Abprodukte und Abfallstoffe unter Zufuhr von 0,5 - 4 m3/h Luft oder Sauerstoff durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die anfallenden gasförmigen Zersetzungsprodukte einer Aufbereitung unterzogen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Aufbereitung unter Energieentzug der Zersetzungsprodukte durchgeführt wird, wobei die gasförmigen Zersetzungsprodukte in einem Wärmetauscher heruntergekühlt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gasförmigen Zersetzungsprodukte in einer Gaswäsche unter Wärmeabgabe aufbereitet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gasförmigen Zersetzungsprodukte durch vollständiges oder teilweises Entfernen der unerwünschten Bestandteile, insbesondere mitgerissene feste Bestandteil, aufbereitet werden.
16 Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die mitgerissenen festen Bestandteile in den gasförmigen Zersetzungsprodukten entfernt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die sauren Bestandteile der gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Neutralisation entfernt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Wasserdampf als Bestandteil der gasförmigen Zersetzungsprodukte in der Gaswäsche durch Rückkühlen des Waschwassers und Kondensation entfernt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gasförmigen Zersetzungsprodukte nach der Aufbereitung einer weiteren Nutzung zugeführt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gasförmigen Zersetzungsprodukte umweltfreundlich verbrannt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die festen Zersetzungsprodukte der thermischen Zersetzung einer weiteren thermischen Zersetzung unter den Bedingungen der Zugabe von Wasserdampf und/oder einer unterstöchiometrischen Luftzugabe unterworfen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die festen Zersetzungsprodukte einer weiteren Nutzung zugeführt oder deponiert werden.
23. Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abprodukte und Abfallstoffen, enthaltend eine Vorrichtung zur Zerteilung der anfallenden Abprodukte und Abfallstoffe und einer Vorrichtung zur Selektierung der anfallenden Abprodukte und Abfallstoffe und weiterhin enthaltend mindestens einen kühlbaren Behälter, der im Inneren eine Transportvorrichtung und eine Trennwand mit einer schleusenartigen Öffnung aufweist, weiterhin an dem einen Ende des Behälters eine schleusenartige Zuführung für die Abprodukte und Abfallstoffe angeordnet ist und am gegenüberliegenden Ende des Behälters eine schleusenartige Austragsöffnung für die festen Zersetzungsprodukte angeordnet ist und weiterhin an diesem Ende des Behälters eine Vorrichtung zur Erzeugung einer offenen Flamme angeordnet ist, wobei die offene Flamme in den Behälter hineinreicht, und ebenfalls an diesem Ende des Behälters ganz oder teilweise unterhalb des Bereiches der thermischen Zersetzung eine Vorrichtung zur dosierbaren Zuführung von Luft oder Sauerstoff angeordnet ist, die eine direkte Zuführung von Luft oder Sauerstoff in den Behälter ermöglicht, und im oberen Teil des Bereiches der thermischen Zersetzung im Behälter eine Vorrichtung zur Abführung der gasförmigen Zersetzungsprodukte angeordnet ist, die über mindestens eine Vorrichtung zum Wärmeentzug und/oder Filtern der gasförmigen Zersetzungsprodukte ganz oder teilweise zur weiteren Nutzung oder zu dem Teil des Behälters geführt ist, in dem die schleusenartige Zuführung für die Abprodukte und Abfallstoffe angeordnet ist und eine weitere Vorrichtung zur Abführung der gasförmigen gekühlten und/oder gefilterten Zersetzungsprodukte aus dem Bereich des Behälters vor der Trennwand angeordnet ist
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der der kühlbare Behälter rohrförmig ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der der kühlbare Behälter doppelwandig aufgeführt ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der im Inneren des Behälters eine Transportvorrichtung in Form eines Förderbandes oder eines Schneckenförderers oder einer Zellradschleuse angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der der Behälter durch eine Trennwand in einen größeren Bereich von der schleusenartigen Zuführung her und in einen kleineren Bereich für die thermische Zersetzung in Richtung auf die schleusenartige Austragsöffnung hin angeordnet ist.
28, Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Vorrichtung zur Erzeugung einer offenen Flamme ein Brenner ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Vorrichtung zur dosierbaren Zuführung von Luft oder Sauerstoff unterhalb des Bereiches für die thermische Zersetzung der Abprodukte und Abfallstoffe angeordnet ist und ganz mindestens über die Länge des Bereiches für die thermische Zersetzung geführt ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Vorrichtung zur dosierbaren Zuführung von Luft oder Sauerstoff erwärmte Luft ganz oder teilweise aus der Vorrichtung zur Abführung der gasförmigen Zersetzungsprodukte aus dem Bereich des Behälters, in dem die thermische Zersetzung erfolgt, erhält.
31. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Vorrichtung zum Wärmeentzug mindestens ein Wärmetauscher ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Vorrichtung zum Waschen der gasförmigen Zersetzungsprodukte ein Gaswäscher ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der eine Vorrichtung zur Vorwärmung und/oder Trocknung der zerteilten und selektierten Abprodukte und Abfallstoffe vorhanden ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der eine Vorrichtung zur Verbrennung der anfallenden gasförmigen Zersetzungsprodukte vorhanden ist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der eine Vorrichtung zur thermischen Nachbehandlung der anfallenden festen Zersetzungsprodukte vorhanden ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der eine Vorrichtung zur Lagerung der anfallenden festen Zersetzungsprodukte vorhanden ist.
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