DE10021383A1 - Processing of organic waste materials to produce fuels, electricity and fertilizer includes fermentation, carbonization and steam reforming - Google Patents

Processing of organic waste materials to produce fuels, electricity and fertilizer includes fermentation, carbonization and steam reforming

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Abstract

Processing of organic waste materials comprising dewatering the comminuted material, fermenting the water to produce biogas, carbonizing the solids to produce process gas, size-fractionating the char, and steam reforming the fine char fraction and process gas, is new. Processing of waste materials comprising biogenic materials and/or hydrocarbons or other organic compounds to convert carbonaceous materials into fuels, electricity and fertilizer comprises: (i) comminuting and mixing the materials; (ii) dewatering the comminuted material; (iii) fermenting the water in one or more reactors and passing the resulting biogas to a power station and/or a pressure reactor; (iv) heating the solids to 450-480 deg C in a low-oxygen atmosphere to produce process gas and a dry residue; (v) separating the dry residue into a coarse fraction comprising mainly ferrous and nonferrous metals and inert minerals and a fine fraction comprising more than 99% solid carbon; and (vi) passing the fine fraction and process gas to a pressure reactor. An Independent claim is also included for the apparatus for carrying out the process, comprising a combination of at least one conversion or carbonization apparatus, at least one fermentation reactor, at least one power station and at least one pressure reactor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Reststoffgemengen und zur Konversion von kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffen in den Reststoffgemengen, umfassend biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen. Diese Rest- oder Rohstoffe bzw. die kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffe in den Reststoffgemengen sollen in Energieträger wie Wasserstoff, Biogas, Methanol, elektrischen Strom und in Düngemittel umgewandelt werden.The present invention relates to a method and an apparatus for processing Residual batches and for the conversion of carbon-containing residues or raw materials in the Residual mixtures, including biogenic material such as organic waste, wood, garden and Food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds. This Residual or raw materials or the carbon-containing residual or raw materials in the Residual batches are said to be in energy sources such as hydrogen, biogas, methanol, electrical Electricity and converted into fertilizers.

Aus energietechnischen und ökologischen Gesichtspunkten wurden in den letzten Jahren Lösungen angestrebt, einerseits nachwachsende Energieträger zur Energieerzeugung auszunutzen und andererseits bei der Abfallentsorgung möglichst umweltschonende Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln. Bei der Müllentsorgung spielt die derzeit in Deutschland erfolgende Müllsortierung eine Schlüsselrolle, wobei jedoch noch keine Verfahren und Vorrichtungen bekannt sind, die in effizienter Weise das Müllaufkommen energetisch nutzen können. Es sind zwar Recycling-Anlagen zum Wiederverwenden von Kunststoffabfällen bekannt, diese erfordern jedoch meistens sortenreines Abfallmaterial, welches nur äußerst selten gegeben ist. Biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle werden derzeit entweder kompostiert oder unter Fremdenergiezufuhr in Müllverbrennungsanlagen verfeuert. In jedem Fall wird aus diesem biogenen Material sowie aus Kohlenwasserstoffen und deren organischen Verbindungen bis dato kaum ein nennenswerter energetischer Nutzen gezogen.From an energy-technical and ecological point of view, in recent years Solutions sought, on the one hand, to use renewable energy sources for energy generation and on the other hand, processes that are as environmentally friendly as possible in waste disposal and To develop devices. When it comes to waste disposal, it is currently playing in Germany sorting of waste takes a key role, but no process and Devices are known which use the amount of waste energetically in an efficient manner can. They are recycling plants for reusing plastic waste known, but these usually require sorted waste material, which is extremely rare given is. Biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste currently either composted or with external energy supply in waste incineration plants fired. In any case, this biogenic material as well as hydrocarbons and to date, their organic compounds are hardly any significant energetic benefits drawn.

Verfahren und Vorrichtungen zur generellen Konversion pflanzlich gebundener Sonnenenergie und von biologischem Material sind z. B. aus der DE 44 02 559 desselben Anmelders bekannt. Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen sind beschrieben in der EP 0 347 765 und der DE 40 42 964. Methods and devices for the general conversion of plant-based solar energy and of biological material are e.g. B. from DE 44 02 559 the same applicant. Other methods and devices for generating energy from renewable raw materials are described in EP 0 347 765 and DE 40 42 964.  

DE 198 09 400 C1 und DE 198 57 870 beschreiben weiterhin Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffgemengen und zur Konversion von kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffen in den Reststoffgemengen, bei welchen die in den Reststoffgemengen enthaltenden kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffe von anorganischen und/oder metallischen Materialien getrennt werden, die kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffe entwässert und pelletiert werden, das im Zuge der Entwässerung anfallende Abpreßwasser in einem Reaktor einer Fermentation unterzogen wird und das dabei gebildete Biogas in mindestens einem Kraftwerk zur Energiegewinnung eingesetzt und/oder das Biogas mindestens zu einem Druckreaktor zugeführt und dort mit einem pelletiertem Rest- oder Rohstoffen aufgeschlossen wird. DE 198 57 870 und DE 198 09 400 arbeiten ohne Anwendung von Pyrolyse und/oder Verbrennung. Die Sortierung der anfallenden Abfallprodukte bzw. der organische Abfall muß sehr aufwendig durchgeführt werden. Das getrocknete Material wird mittels einer Pelletiereinrichtung in Pellets überführt, die dann in den Wasserdampfreaktor zugeführt werden, worin das Material aufgeschlossen und in Biogas überführt wird. Durch diese Vorgehensweise arbeitet der Druckreaktor nur mit einem suboptimalen Wirkungsgrad, bezogen auf die in den Rest- und Abfallstoffen gespeicherte chemische Energie. Auch ist das Problem der vom Blockheizkraftwerk ausgestoßenen Abgase noch immer nicht befriedigend gelöst.DE 198 09 400 C1 and DE 198 57 870 also describe processes for the preparation of Residual batches and for the conversion of carbon-containing residues or raw materials in the Residual batches in which the carbon-containing contained in the residual batches Residual or raw materials are separated from inorganic and / or metallic materials that carbon-containing residues or raw materials are dewatered and pelletized in the course of Dewatering waste water is subjected to fermentation in a reactor and the biogas formed is used in at least one power plant for energy generation and / or the biogas is fed to at least one pressure reactor and there with a pelleted residues or raw materials. DE 198 57 870 and DE 198 09 400 work without the use of pyrolysis and / or combustion. Sorting the accruing Waste products or the organic waste must be carried out very costly. The Dried material is converted into pellets by means of a pelletizer, which are then in the Steam reactor are fed, wherein the material is digested and in biogas is transferred. With this procedure, the pressure reactor only works with one Suboptimal efficiency, based on that stored in the residual and waste materials chemical energy. There is also the problem of the exhaust gases emitted by the combined heat and power plant still not solved satisfactorily.

Alle oben genannten bekannten Verfahren erfordern weiterhin sortenreines biogenes Material und stellen gesamtkonzeptionsmäßig lediglich Zwischenlösungen dar. Insbesondere ist die Energieausbeute nicht optimiert, und die Handhabung der entstehenden Reststoffe stellt nach wie vor deutliche Probleme dar.All of the known methods mentioned above still require single-variety biogenic material and represent only interim solutions in terms of overall concept. In particular, the Energy yield is not optimized, and the handling of the resulting residues continues presents significant problems.

Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur vollständigen und schadstoffreien Konversion von Reststoffgemengen und zur Konversion von kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffen in diesen Reststoffgemengen, wobei unter strenger Berücksichtigung des Kreislaufsprinzips der Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert werden soll und die sich aus der Verfahrensdurchführung gegebene ökologisch Belastung weitgehenst vermindert bzw. vermieden werden soll.Accordingly, there is a need for an improved method and an improved one Device for the complete and pollutant-free conversion of residues and for Conversion of carbon-containing residues or raw materials in these residues, whereby the efficiency of the process under strict consideration of the circulatory principle should be improved and the ecological resulting from the implementation of the process Load should be largely reduced or avoided.

Die obige Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.The above object is achieved by the method according to claim 1 or by a device solved according to claim 13.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur vollständigen und schadstofffreien Konversion von Material, umfassend biogenes Material, insbesondere Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträger, insbesondere Wasserstoff, Gas, Methanol, elektrischer Strom, und in Düngemittel, ohne Anwendung von Pyrolyse und/oder Verbrennung angegeben, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Vorbehandeln des Materials durch Mischen, Zerkleinern und Entwässern des Materials; Vergären des erhaltenen Abpreßwassers in einem Fermenter, wodurch Biogas, insbesondere Methan und Flüssigdünger entsteht; Erhitzen des vermischten, zerkleinerten Abfalls in sauerstoffarmer Atmosphäre von Raumtemperatur auf 400-460°C während 45 min bis 120 min zur Erzeugung eines Prozeßgases und eines trockenen Rückstandes; Austragen der verbleibenden festen Reststoffe bzw. des trockenen Rückstands und Abtrennen einer Grobfraktion, die aus Eisenmetallen, Nicht-Eisen-Metallen und einer Inertfraktion besteht von einer Feinfraktion; Zuführen des bei der Konversion, d. h. Verschwelung entstanden Prozeß- bzw. Pyrolysegases und der Feinfraktion, die 99% des festen Kohlenstoffes enthält, in einen Druckreaktor, insbesondere einen Wasserdampfreaktor dort wird bei 750-820°C in einem geschlossenem System mit überhitztem Wasserdampf die Feinfraktion und das Prozeßgas zu Wasserstoffgas und CO bzw. umweltneutralem CO2 aufgeschlossen; Umwandeln des Wasserstoffgases nach Gasreinigung in Brennstoffzellen in elektrischen Strom oder Konvertieren des Wasserstoffes mit dem gleichzeitig im Wasserdampfreaktor erzeugten COx katalytisch zu Methanol, oder Umwandeln des wasserstoffreichen Gases, welches mittels dem Wasserdampfreaktor erhalten wurde, direkt in Gas- und/oder Dampfturbinen in elektrischen Strom und in Prozeßdampf bzw. -wärme; und Verarbeiten der Reststoffe aus dem Fermenter zu Dünger, wobei ggf. Rückstände aus dem Wasserdampfreaktor zugemischt werden können, oder zu einem Additiv Komposterde weiterverarbeitet werden können.In particular, the invention provides a method for the complete and pollutant-free conversion of material, comprising biogenic material, in particular organic waste, wood, garden and food waste and / or hydrocarbons or their organic compounds, into energy sources, in particular hydrogen, gas, methanol, electrical current, and in fertilizers, without the use of pyrolysis and / or incineration, the method comprising the steps of: pretreating the material by mixing, crushing and dewatering the material; Fermentation of the water obtained in a fermenter, which produces biogas, especially methane and liquid fertilizer; Heating the mixed, comminuted waste in a low-oxygen atmosphere from room temperature to 400-460 ° C. for 45 minutes to 120 minutes to produce a process gas and a dry residue; Discharge of the remaining solid residues or the dry residue and separation of a coarse fraction consisting of ferrous metals, non-ferrous metals and an inert fraction from a fine fraction; Feeding the process gas or pyrolysis gas and the fine fraction, which contains 99% of the solid carbon, during conversion, ie carbonization, into a pressure reactor, in particular a steam reactor, at 750-820 ° C. in a closed system with superheated steam, the fine fraction and the process gas is broken down into hydrogen gas and CO or environmentally neutral CO 2 ; Converting the hydrogen gas after gas cleaning in fuel cells into electrical current or converting the hydrogen with the CO x simultaneously generated in the steam reactor to methanol, or converting the hydrogen-rich gas obtained by means of the steam reactor directly into gas and / or steam turbines into electrical current and in process steam or heat; and processing the residues from the fermenter into fertilizer, where appropriate residues from the steam reactor can be mixed in, or can be processed further to form an additive compost.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Material, umfassend biogenes Material, insbesondere organischen Müll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträger, insbesondere Wasserstoff, Gas, Methanol und elektrischen Strom, und in Düngemittel, insbesondere zur Durchführung des zuvor erwähnten Verfahrens, umfaßt eine Aufbereitungseinrichtung, die flüssige Bestandteile aus dem Material abscheidet, eine Fermentiereinrichtung, insbesondere einen Vier-Stufen-Biogas-Fermenter zur Erzeugung von Biogas und/oder Düngemittel aus den flüssigen Bestandteilen, die in der Aufbereitungseinrichtung abgeschieden werden, einen Wasserdampfreaktor zur Umwandlung des nach der Aufbereitungseinrichtung verbleibenden Materials zu Gasen, insbesondere zu H2, CO2, N2 und CH4, und Düngemittel, welches insbesondere als Feststoff vorliegt, und eine Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung, um die im Wasserdampfreaktor und/oder in der Fermentiereinrichtung gebildeten Gase zu trennen und/ oder in Energie bzw. Energieträger zu wandeln. The device according to the invention for generating energy from material, comprising biogenic material, in particular organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds, in energy carriers, in particular hydrogen, gas, methanol and electrical current, and in fertilizer, in particular for carrying out the aforementioned method, comprises a processing device which separates liquid constituents from the material, a fermentation device, in particular a four-stage biogas fermenter for producing biogas and / or fertilizers from the liquid constituents which are separated in the processing device are, a water vapor reactor for converting the remaining material after the treatment device to gases, in particular to H 2 , CO 2 , N 2 and CH 4 , and fertilizer, which is present in particular as a solid, and a gas separation and / or conversion device to the in Water Separate the ampheactor and / or gases formed in the fermentation device and / or convert them into energy or energy carriers.

Weiterhin umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Konversions-, d. h. Verschwelungseinrichtung, in der der vermischte, zerkleinerte Abfall verschwelt wird. Die Konversionseinrichtung ist insbesondere eine leicht geneigte Konversionstrommel, die sich mit 2-4 Umdrehungen/min dreht. Sie enthält üblicherweise innen liegende Heizrohre, die die Wärme auf das umzuwandelnde Material abgibt, das gleichzeitig gut durchmischt und in der Korngröße vergleichmäßigt wird.Furthermore, the device according to the invention comprises a conversion, ie. H. Smoldering facility in which the mixed, shredded waste is smoldered. The Conversion device is in particular a slightly inclined conversion drum that deals with 2-4 revolutions / min turns. It usually contains internal heating pipes that heat on the material to be converted, which mixes well at the same time and in the grain size is evened out.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Wirbelstrom-Metallabscheide- Vorrichtung, mit der die Grobfraktion, die aus der Konversionstrommel ausgetragen wird, nach Abkühlung der Reststoffe mit Magnet- und Wirbelstrom-Abscheidesystemen in Eisen-Metalle, in Nicht-Eisen-Metalle und eine inerte Fraktion, d. h. Steine, Glas, Keramik, sortenrein getrennt wird.The device according to the invention further comprises an eddy current metal separator. Device with which the coarse fraction, which is discharged from the conversion drum, after Cooling of the residues with magnetic and eddy current separation systems in ferrous metals, into non-ferrous metals and an inert fraction, d. H. Stones, glass, ceramics, separated by type becomes.

Demzufolge stellen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Gesamtkonzept zur Handhabung von organischem Müll, landwirtschaftlichen Produkten, landwirtschaftlichen Resten und/oder von Kohlenwasserstoffen bzw. deren organischen Verbindungen bereit, ohne daß diesbezüglich Sortenreinheit vorliegen müßte. Die Energieausbeute ist optimiert, wobei die verbleibenden Reststoffe nahezu vollständig als Düngemittel nutzbar sind. Es sollte erwähnt werden, daß die einzelnen Verfahrensschritte sowie die einzelnen Vorrichtungskomponenten an und für sich bekannt sind, jedoch eine erfindungsgemäße Kombination weder bekannt noch nahegelegt ist.Accordingly, the method and the device according to the invention stop Overall concept for handling organic waste, agricultural products, agricultural residues and / or of hydrocarbons or their organic Connections ready without having to be of purity in this regard. The Energy yield is optimized, with the remaining residues almost completely as Fertilizers can be used. It should be mentioned that the individual process steps as well the individual device components are known per se, but one combination according to the invention is neither known nor suggested.

Vorteilhafterweise ist der Wasserdampfreaktor zur allothermen Vergasung des nach der Aufbereitungseinrichtung verbleibenden Materials ausgelegt. Durch die allotherme Vergasung kann eine höchst effiziente Verwertung erzielt werden, wobei im wesentlichen lediglich Nitratasche als feststoffartig vorliegendes Düngemittel neben den gebildeten Gasen H2, CO2, CO, N2 und CH4 übrigbleibt.The water vapor reactor is advantageously designed for allothermal gasification of the material remaining after the processing device. The allothermal gasification enables a highly efficient utilization to be achieved, essentially leaving only nitrate ash as a solid-like fertilizer in addition to the gases H 2 , CO 2 , CO, N 2 and CH 4 formed .

Bei einer der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Aufbereitungseinrichtung eine Sortier- und/oder Trenneinrichtung zum Ausschließen von Metall, Mineralien etc. Insbesondere kann die Sortier- und/oder Trenneinrichtung einen Wirbelstrom-Magnetabscheider, ein Magnetabscheiderband, einen Trommel-Magnetabscheider und/oder einen Fächersichter zur Grobabscheidung von Mineralien umfassen. Diese Metall- und/oder Mineralienabscheidungseinrichtungen sind an und für sich bekannt und bedürfen keiner detaillierten Beschreibung.In one of the preferred embodiments, the processing device comprises a sorting and / or separating device for excluding metal, minerals etc. In particular, the Sorting and / or separating device an eddy current magnetic separator Magnetic separator belt, a drum magnetic separator and / or a fan sifter Coarse separation of minerals. This metal and / or Mineral separation facilities are known per se and do not need any detailed description.

Vorteilhafterweise umfaßt die Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung ein Blockheizkraftwerk, eine Brennstoffzelle, ein Gas- und/oder Dampfturbinen-Kraftwerk und/oder eine Syntheseeinrichtung zum Synthetisieren von Energieträgern wie Methanol. Das Blockheizkraftwerk dient bei einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform zur Bereitstellung der internen Energie, Wärme und/oder Dampf. Die Brennstoffzelle und/oder das Gas- und/oder Dampfkraftwerk dient zur Energiewandlung aus Wasserstoff bzw. Wasserstoffgas bzw. wasserstoffhaltigem Gas zu elektrischer Energie und nutzbarer Wärme und zu Düngegranulat aufzubereiten.The gas separation and / or conversion device advantageously comprises  Combined heat and power plant, a fuel cell, a gas and / or steam turbine power plant and / or a synthesis device for synthesizing energy sources such as methanol. The In a particularly preferred embodiment, cogeneration unit is used for Provision of internal energy, heat and / or steam. The fuel cell and / or that Gas and / or steam power plants are used to convert energy from hydrogen or hydrogen gas or hydrogen-containing gas to electrical energy and usable heat and Prepare fertilizer granules.

Schließlich ist es bevorzugt, daß die Vorrichtung eine Düngemittel-Aufbereitungseinrichtung umfaßt, die z. B. dazu dienen kann, die feststoffartigen Düngemittel aus dem Wasserdampfreaktor mit dem flüssigen Düngemitteln aus dem Fermenter zu kombinieren.Finally, it is preferred that the device has a fertilizer preparation device includes the z. B. can serve the solid-like fertilizers from the To combine the steam reactor with the liquid fertilizer from the fermenter.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden detaillierten Beschreibung einiger derzeit bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.Further advantages and features of the present invention result from the present detailed description of some currently preferred embodiments with reference on the attached drawing.

Die einzige Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Gesamtkonzeption.The single figure shows a preferred embodiment of the device according to the invention as an overall concept.

Das Gesamtkonzept umfaßt eine Materialannahmehalle A mit Rolltoren und Bunkerdeckel, eine Sortier- und Aufbereitungsanlage B, ein Blockheizkraftwerk C zur internen Versorgung, eine Synthesegas-Aufbereitungsanlage D mit einem Methanolreaktor, ein Kraftwerk E zur Stromerzeugung aus Synthesegas und Wasserstoff, eine Düngemittelaufbereitungsanlage F, Betriebsräume und ein Labor G, eine Vier-Stufen-Biogas-Fermenter H, Büro- und Sozialräume J sowie eine thermische Schlammentwässerungsanlage K.The overall concept includes a material acceptance hall A with roller doors and bunker cover, one Sorting and processing plant B, a combined heat and power plant C for internal supply, one Syngas processing plant D with a methanol reactor, a power plant E for Electricity generation from synthesis gas and hydrogen, a fertilizer processing plant F, Operating rooms and a laboratory G, a four-stage biogas fermenter H, office and social rooms J as well as a thermal sludge dewatering system K.

In der Materialannahmehalle A mit Rolltoren und Bunkerdeckel wird Kommunalmüll oder anderes Ausgangsmaterial angeliefert und im Rohstoffbunker 1 für Restmüll, als unsortiertes und sortenreines Ausgangsmaterial, ggf. separat zwischengelagert.Municipal waste or other starting material is delivered in the material reception hall A with roller shutters and bunker cover and in raw material bunker 1 for residual waste, as unsorted and sorted starting material, if necessary, stored separately.

Als Ausgangsmaterialien bzw. als Feststoffgemenge kommen üblicherweise jede Kombination von organischem und anorganischem Abfall in Frage. Als biogenes Material eignet sich z. B. Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle etc. und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen wie beispielsweise Kunststoffe, Polyethylen etc. Weiterhin können auch nachwachsende Rohstoffe, wie z. B. Stroh, Heu; Holzabfälle etc. als Ausgangsmaterial verwendet werden. Any combination is usually used as the starting material or as a solid mixture of organic and inorganic waste in question. As a biogenic material z. B. Organic waste, wood, garden and food waste etc. and / or hydrocarbons or their organic compounds such as plastics, polyethylene etc. can also also renewable raw materials, such as B. straw, hay; Wood waste etc. as a raw material be used.  

Nach Anlieferung der Abfälle im Rohstoffannahmebunker werden diese in einen oder mehrere Schredder (2), der mit einer Hammermühle kombiniert sein kann, gegeben. Der wenigstens eine Schredder (2) hat die Aufgabe, den Abfall auf Korngröße zu zerkleinern. Durch die Schredderleistung wird gleichzeitig auch eine Durchmischung der Restabfälle bewirkt. Erfindungsgemäß wird nun der zerkleinert und vermischte Abfall mit Hilfe einer Entwässerungspresse (3) entwässert. Das abgeschiedene Wasser bzw. die abgeschiedene Brühe wird über ein Leitungssystem der Fermentiereinrichtung H zugeführt. Die von der flüssigen Phase befreiten Bestandteile können dem Gesamtprozeß erneut zugeführt werden. Durch eine Trommelspeise-Schleuse (4) gelangt nun die Festfraktion in den Schwel- und Brennconverter (5). Hier wird der vermischte, zerkleinerte Abfall in sauerstoffarmer Atmosphäre von Raumtemperatur auf 450°C erhitzt, wodurch Prozeßgas und eine trockener Rückstand erzeugt wird. Die leicht geneigte Konversionstrommel dreht sich mit 2-4 Umdrehungen/min. Innen liegende Heizrohre übertragen die Wärme auf das umzuwandelnde Material, das gleichzeitig gut durchmischt und in der Korngröße vergleichmäßigt wird. Das erzeugte Prozeßgas wird durch das Restaustragsgehäuse über eine Beschickungseinrichtung (10) dem Spezial- Wasserdampfdruckreaktor (11) zugeführt. Die verbleibenden Reststoffe aus der Verschwelung werden mit etwa 450°C aus der Konversionstrommel (5) ausgetragen und anschließend gegebenenfalls mit einer Kühlschnecke auf eine Temperatur von unter 100°C abgekühlt. Eine Siebeinrichtung (8) bzw. ein Wirbelstrommetallabscheider trennt danach den Reststoff in eine Grobfraktion, die hauptsächlich Eisen-Metalle, Nicht-Eisen-Metalle und inertes mineralisches Material, d. h. Steine, Glas, Keramik enthält und in eine Feinfraktion.After the waste has been delivered to the raw material receiving bunker, it is put into one or more shredders ( 2 ), which can be combined with a hammer mill. The at least one shredder ( 2 ) has the task of reducing the waste to grain size. The shredder capacity also mixes the residual waste. According to the invention, the comminuted and mixed waste is now dewatered using a dewatering press ( 3 ). The separated water or the separated broth is fed to the fermentation device H via a line system. The components freed from the liquid phase can be returned to the overall process. The solid fraction now passes through a drum feed lock ( 4 ) into the smoldering and firing converter ( 5 ). Here, the mixed, crushed waste is heated in an oxygen-poor atmosphere from room temperature to 450 ° C, whereby process gas and a dry residue is generated. The slightly inclined conversion drum rotates at 2-4 revolutions / min. Internal heating pipes transfer the heat to the material to be converted, which is mixed well at the same time and the grain size is evened out. The process gas generated is fed through the residual discharge housing via a loading device ( 10 ) to the special water vapor pressure reactor ( 11 ). The remaining residues from the charring are discharged from the conversion drum ( 5 ) at approximately 450 ° C. and then, if necessary, cooled to a temperature of below 100 ° C. using a cooling screw. A sieve device ( 8 ) or an eddy current metal separator then separates the residual material into a coarse fraction, which mainly contains ferrous metals, non-ferrous metals and inert mineral material, ie stones, glass, ceramics, and a fine fraction.

Die Grobfraktion wird mit Magnet- und Wirbelstromabscheidesystemen in Eisen-Metall, Nicht- Eisen-Metalle und eine inerte Fraktion (Steine, Glas, Keramik) sortenrein getrennt.The coarse fraction is with magnetic and eddy current separation systems in iron-metal, non- Ferrous metals and an inert fraction (stones, glass, ceramics) separated separately.

Die entstehende Feinfraktion enthält mehr als 99% des festen Kohlenstoffes, der über einen Kohlenstaub-Bypass (9) über die Beschickungseinrichtung (10) dem Wasserdampfreaktor (11) zugeführt wird.The resulting fine fraction contains more than 99% of the solid carbon, which is fed to the steam reactor ( 11 ) via a coal dust bypass ( 9 ) via the feed device ( 10 ).

In dem Wasserdampfreaktor (11) wird das Prozeß- bzw. Pyrolysegas zusammen mit der Feinfraktion bevorzugt allotherm vergast, so daß praktisch aus flüssigem Wasserstoff Wasserstoff und COx entsteht.In the steam reactor ( 11 ), the process gas or pyrolysis gas, together with the fine fraction, is preferably gasified allothermally, so that hydrogen and CO x are practically formed from liquid hydrogen.

Neben den gebildeten Gasen erzeugt der Wasserdampfreaktor lediglich geringe Mengen an Nitratasche, welche in der gezeigten Ausführungsform einer Düngemittelaufbereitungsanlage F zugeführt werden. Die im Wasserdampfreaktor 11 gebildeten Gase werden in der gezeigten Ausführungsform einer Syntesegas-Aufbereitungsanlage mit zugeordnetem Methanolreaktor zugeführt.In addition to the gases formed, the water vapor reactor produces only small amounts of nitrate ash, which in the embodiment shown are fed to a fertilizer processing plant F. In the embodiment shown, the gases formed in the water vapor reactor 11 are fed to a synthesis gas treatment plant with an associated methanol reactor.

Auch die in der Fermentiereinrichtung H gebildeten Biogase werden der Synthese- Aufbereitungsanlage und dem Methanolreaktor D zugeführt. Ein Teil des erzeugten Gases kann zur Darstellung eines autarken Gesamtsystemes zur Eigenversorgung in einem Blockheizkraftwerk C umgesetzt werden. Zu diesem Zweck sind in dem Blockheizkraftwerk vorgesehen ein Thermoträgeröl-Puffertank 18, ein Agrodiesel-Tank 19 und ein Gasdieselmotor- Aggregat 20.The biogases formed in the fermentation device H are also fed to the synthesis processing plant and the methanol reactor D. Part of the gas generated can be implemented in a combined heat and power plant C to represent an autonomous overall system for self-sufficiency. For this purpose, a thermal carrier oil buffer tank 18 , an agricultural diesel tank 19 and a gas diesel engine unit 20 are provided in the combined heat and power plant.

Wie vorangehend erläutert, kann die Blockheizkraftwerk-erzeugte Wärme, der erzeugte Strom und/oder der erzeugte Dampf zur Eigenversorgung, insbesondere des Wasserdampfreaktors 11 und der vorgeschalteten Aggregate, verwendet werden.As explained above, the combined heat and power unit generated heat, the generated electricity and / or the generated steam can be used for self-supply, in particular the steam reactor 11 and the upstream units.

Die nicht zum Eigenverbrauch verwendeten Gasbestandteile können über Brennstoffzellen 22 oder auch nicht dargestellten Gas- und/oder Dampfturbinen in Strom gewandelt werden und über ein Leitungssystem 21 dem öffentlichen Energienetz zugespeist werden.The gas components not used for own consumption can be converted into electricity via fuel cells 22 or also gas and / or steam turbines, not shown, and fed to the public energy network via a line system 21 .

Die Reststoffe des Fermenters werden der thermischen Schlammentwässerungsanlage K zugeführt, von wo über eine Schlammpumpe abgesetzter Schlamm der Düngemittelaufbereitunganlage F zugeführt werden kann.The residues of the fermenter are sent to the thermal sludge dewatering system K fed from where sludge settled via a sludge pump Fertilizer processing system F can be supplied.

Demzufolge stellt das beschriebene System eine integrierte Anlage bereit, die autark betrieben werden kann, die zuvor beschriebenen Ausgangsmaterial praktisch vollständig umsetzt und einen insgesamt sehr hohen Wirkungsgrad aufweist bei lediglich minimalen Emissionen.Accordingly, the system described provides an integrated system that operates independently can, the starting material described above is practically completely implemented and one overall very high efficiency with only minimal emissions.

Im folgenden sollen mögliche Emissionen der einzelnen Anlagenkomponenten diskutiert werden. Dabei wird auch das Zusammenwirken der Einzelkomponenten im Gesamtsystem berücksichtigt.Possible emissions of the individual system components are discussed below become. The interaction of the individual components in the overall system is also considered considered.

Umweltauswirkungen können dabei prinzipiell von den folgenden Komponenten erwartet werden:
The following components can in principle be expected to have an impact on the environment:

  • - Annahme und Trennung des Kommunalmülls als Ausgangsmaterial- Acceptance and separation of municipal waste as raw material
  • - Pelletierung und Trocknung des Ausgangsmaterials- Pelleting and drying of the raw material
  • - Fermentierungsstufe für die Flüssigphase- Fermentation stage for the liquid phase
  • - Blockheizkraftwerk für das Biogas- Combined heat and power plant for the biogas
  • - Wasserdampfreaktor (Steamreformer) - steam reactor (steam reformer)  
  • - Gasreinigung (Gaswäschen und Gasfilter)- Gas cleaning (gas washers and gas filters)
  • - Brennstoffzellen zur Stromerzeugung- Fuel cells for electricity generation

Im folgenden sollen mögliche Emissionen der einzelnen Teilstufen diskutiert werden.Possible emissions of the individual sub-stages are discussed below.

a) Müllannahme und Mülltrennunga) Waste acceptance and separation

Die Annahme des Kommunalmülls findet in einer geschlossenen Fahrzeughalle mit Rolltoren statt. Die Fahrzeuge werden anschließend in einen ebenfalls geschlossenen Müllbunker entleert, so daß davon keine relevanten Geruchsbelästigungen erwartet werden können. Zusätzlich stehen sowohl Annahmehalle als auch Müllbunker unter leichtem Unterdruck, wodurch ebenfalls ein Freisetzen geruchsrelevanter Gase verhindert wird. Der Unterdruck wird dadurch erzeugt, daß die abgesaugten Gase als Ansaugluft für das Blockheizkraftwerk (Gasmotoren) und zur Luftzufuhr der Brenner des Steamreformers verwendet werden.The municipal waste is accepted in a closed vehicle hall Roll gates instead. The vehicles are then closed in a likewise Garbage bunker emptied so that no relevant odor nuisance is expected can be. In addition, both the acceptance hall and waste bunker are under slight negative pressure, which also prevents the release of odor-relevant gases becomes. The vacuum is generated in that the extracted gases as intake air for the combined heat and power plant (gas engines) and to supply air to the burners of the Steam reformers are used.

In dieser geschlossenen Halle findet auch die Mülltrennung statt, so daß auch davon keine relevanten Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Für die Vergasung des Biomülls ist allerdings eine sorgfältige Abtrennung einiger nicht-organischer Bestandteile des Kommunalmülls, wie Metalle, chlor- und fluorhaltige Kunststoffe, notwendig, da diese die Emissionen aus der Steamreformerstufe - über die Bildung unter anderem von halogenhaltigen Gasen - erhöhen könnten. Alle anderen Kohlenwasserstoffe und deren organische Verbindungen sind problemlos handhabbar. Aufgrund der vorliegenden Pläne zur Mülltrennung ist aber zu erwarten, daß eine hinreichend saubere Mülltrennung gewährleistet ist. Die abgetrennten Komponenten des Kommunalmülls (z. B. Schrott. Metalle, Glas, Bau- und Mineralstoffe) werden in speziellen Bunkern gesammelt und wenn möglich, der Reststoffwiederverwertung zugeführt.In this closed hall, the waste is also separated, so that none of it relevant environmental impacts are expected. For the gasification of organic waste however, a careful separation of some non-organic components of the Municipal waste, such as metals, chlorine and fluorine-containing plastics, is necessary as these the emissions from the steam reformer stage - via the formation of, among others halogen-containing gases - could increase. All other hydrocarbons and their organic compounds are easy to handle. Based on the present plans for waste separation it is to be expected that a sufficiently clean waste separation is guaranteed. The separated components of municipal waste (e.g. scrap. Metals, glass, building materials and minerals) are collected in special bunkers and if possible, recycled.

b) Fermentierungsstufeb) fermentation stage

Im Vier-Stufen-Fermenter wird die abgetrennte Flüssigphase des ausgepreßten Materials bzw. Biomülls, der nur noch einen geringen Feststoffgehalt besitzt, zu Biogas vergärt. Da der gesamte Biogasreaktor abgeschlossen ist, kann auch hier eine Gasbeeinträchtigung ausgeschlossen werden. Bisherige von der WEA gebaute und seit Jahren in Betrieb befindliche Biofermenter, die im Hinblick auf ihre Emissionen überprüft wurden, bestätigen diese Aussage. Ein weiterer ökologischer Vorteil ist, daß zur Belüftung des Substrats und zur Einstellung der optimalen Vergärungstemperatur die Abwärme aus den Gasmotoren und den Brennern des Steamreformers verwendet werden soll. The separated liquid phase of the pressed material is in the four-stage fermenter or organic waste, which only has a low solids content, is fermented to biogas. There the entire biogas reactor is closed, this can also affect the gas be excluded. Previous wind turbines built and in operation for years located bio-fermenters, which were checked with regard to their emissions, confirm this statement. Another ecological advantage is that for ventilation of the And to adjust the optimal fermentation temperature the waste heat from the Gas engines and the burners of the steam reformer should be used.  

Das erzeugte Biogas wird anschließend über Filter gereinigt und um geschlossenen Rohrsystem den Gasmotoren zur Strom- und Wärmeerzeugung zugeführt. Das entstehende CO2 wird über Luftfilter gereinigt und an die Außenluft abgegeben.The generated biogas is then cleaned using filters and fed to the gas engines for power and heat generation around a closed pipe system. The resulting CO 2 is cleaned by air filters and released into the outside air.

Die vergärte schlammhaltige Flüssigphase des Fermenters wird über Rohrleitungen in einen Schlammpolder gepumpt. Dieser Schlammpolder ist mit Foliendichtungen aus Hochdruckpolyethylen (HDPE) abgedichtet und gegen Lecks mit einer Drainage und Leckwächtern gesichert. In diesem Schlammdeich wird das überstehende Wasser verdunstet und dadurch die vergärte Schlammphase aufkonzentriert. Der getrocknete Schlamm aus der Vergärung ist weitgehend geruchlos und stellt einen wertvollen Dünger für die Landwirtschaft dar.The fermented sludge-containing liquid phase of the fermenter is piped in pumped a mud pile. This mud pile is made of foil seals High pressure polyethylene (HDPE) sealed and against leaks with a drainage and Leak monitors secured. The excess water is in this mud dike evaporates, thereby concentrating the fermented sludge phase. The dried one Fermentation sludge is largely odorless and provides a valuable fertilizer for agriculture.

Negative Umweltauswirkungen aus dem Schlammpolder, Geruchsbelästigungen, sind bei dem vergärten Substrat nicht zu erwarten. Eine Verunreinigung des Untergrundes des Schlammpolders mit der Gefahr der Verunreinigung des Grundwassers ist bei sachgerechter Bauausführung und aufgrund geplanter Sicherheitsmaßnahmen nicht zu erwarten.Negative environmental effects from the mud pile, odor nuisance, are not to expect the fermented substrate. Contamination of the underground of the Schlammpolders with the risk of contamination of the groundwater is at proper construction and not due to planned security measures expect.

c) Blockheizkraftwerk (Gasmotoren)c) combined heat and power plant (gas engines)

In den Gasmotoren wird das erzeugte Biogas zur Stromversorgung (Eigenstrombedarf der Anlage) und zur Wärmeerzeugung verbrannt. Bei dieser Technik handelt es sich um ein weltweit angewandtes Verfahren, da Stand der Technik ist und aufgrund seiner geringen Emissionen nicht weiter diskutiert werden muß. Geräuschemissionen werden durch die Aufstellung in einer geschlossenen Halle minimiert. Weitere energetische und ökologische Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Verbrennungsluft für die Motoren aus der Müllannahmehalle abgesaugt wird und das heiße Abgas der Gasmotoren zur Trocknung der Pellets und zur Belüftung des Fermenters verwendet wird.In the gas engines, the biogas generated is used for power supply (own power requirements of the Plant) and burned to generate heat. This technique is a Process used worldwide because it is state of the art and due to its low level Emissions need not be discussed further. Noise emissions are caused by the Installation in a closed hall minimized. More energetic and Ecological advantages result from the fact that the combustion air for the engines the garbage collection hall is suctioned off and the hot exhaust gas from the gas engines Drying of the pellets and aeration of the fermenter is used.

d) Wasserdampfreaktoren (Steamreformer)d) steam reactors

Steam-Reformer wird weltweit vor allem zur Vergasung von Kohle, Torf, Stroh, Erdgas, Holzabfällen und Abfällen aus der Zelluloseherstellung angewandt. Bei diesem Verfahren wird das Material, umfassend biogenes Material und/oder Kohlenwasserstoff in einem geschlossenen Edelstahlbehälter bei erhöhten Drücken (bis 6 bar) und bei ca. 820°C mit Heißdampf vergast und in CO/CO2 und Wasserstoffgas gespalten. Bei stickstoffhaltigem Material wird NOx und bei schwefelhaltiger Biomasse COx Gas erzeugt. Aus alkalihaltigem Material können Salze und mit chlorhaltiger Biomasse (z. B. PVC) Chloride oder HCl-Gase entstehen. Daneben bilden sich, abhängig vom Vergasertyp, geringe Mengen von Teerverbindungen.Steam reformer is used worldwide primarily for the gasification of coal, peat, straw, natural gas, wood waste and waste from cellulose production. In this process, the material, comprising biogenic material and / or hydrocarbon, is gasified with superheated steam in a closed stainless steel container at elevated pressures (up to 6 bar) and at approximately 820 ° C. and split into CO / CO 2 and hydrogen gas. NO x is generated for nitrogenous material and CO x gas for biomass containing sulfur. Salts and chlorine or HCl gases with biomass containing chlorine (e.g. PVC) can form from alkali-containing material. In addition, depending on the type of gasifier, small amounts of tar compounds are formed.

Ein Wirbelschichtvergaser kann auch im Dauerbetrieb nur geringste Mengen von Teerverbindungen (kleiner 1%) erzeugen. Durch die wiederholte Rückführung des Staubes wird der Gehalt an Teerverbindungen weiter reduziert.A fluidized bed gasifier can only operate in very small quantities even in continuous operation Generate tar compounds (less than 1%). By repeating the repatriation of the Dust content in tar compounds is further reduced.

Das wasserstoffhaltige Gas wird, nach Oxidation von CO zu CO2, in einem Naßfilter von sauren Gasen (wie HCl, NOx, SO2) abgetrennt, in einem Zyklon und einem Elektrofilter vom Staub gereinigt und ggf. nach Abtrennung von CO2 über Palladiumfilter, über Rohrleitungen der Brennstoffzellen zur Stromerzeugung zugeführt. Die in sehr geringer Menge anfallenden Stäube werden auf ihre chemischen Zusammensetzung überprüft und können anschließend, zusammen mit der mineralhaltigen und stickstoffhaltigen Schlacke aus dem Steamreformer, problemlos deponiert werden. Abhängig von der Zusammensetzung des eingesetzten Biomülls ist möglicherweise auch eine Verarbeitung zu einem nitrathaltigen Dünger möglich.After oxidation of CO to CO 2 , the hydrogen-containing gas is separated from acid gases (such as HCl, NO x , SO 2 ) in a wet filter, cleaned of dust in a cyclone and an electrostatic filter and, if necessary, after CO 2 has been separated off using a palladium filter , fed through pipelines of the fuel cells for electricity generation. The dust produced in very small quantities is checked for its chemical composition and can then be easily deposited together with the mineral-containing and nitrogen-containing slag from the steam reformer. Depending on the composition of the organic waste used, processing into a nitrate-containing fertilizer may also be possible.

Die geringen Mengen salzhaltiger Wässer aus der nassen Gaswäsche werden mit Kalkmilch neutralisiert und können entweder entsorgt, oder, abhängig von der chemischen Zusammensetzung in den Schlammpolder geleitet werden.The small amounts of saline water from the wet gas scrubber are included Lime milk neutralizes and can either be disposed of or, depending on the chemical composition into the mud polders.

Umweltrelevante gasförmige Emissionen sind aufgrund der sorgfältigen Steam- Reformers nicht zu erwarten. Alle bisherigen Erfahrungen im Ausland haben gezeigt, daß relevante Emissionsgrenzwerte teilweise um Größenordnungen unterschritten werden.Environmentally relevant gaseous emissions are due to the careful steam Reformers not expected. All previous experiences abroad have shown that relevant emission limit values are sometimes below orders of magnitude.

e) Brennstoffzellene) fuel cells

Bei der Brennstoffzelle wird das gereinigte wasserstoffreiche Gas aus dem Steamreformer zusammen mit Sauerstoff (bzw. Luft) in einer elektrochemischen Reaktion direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Die Reaktion findet, abhängig vom Brennstoffzellentyp, bei Temperaturen ab 80°C mit einem Wirkungsgrad von über 50 bis 65% statt. Die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser ist dabei vollkommen emissionsfrei ("Zero-emission technique").In the fuel cell, the cleaned hydrogen-rich gas is made from the steam reformer together with oxygen (or air) in an electrochemical reaction directly in converted electrical current. The reaction takes place depending on Fuel cell type, at temperatures from 80 ° C with an efficiency of over 50 to 65% instead. The reaction of hydrogen and oxygen to water is perfect zero emissions ("zero emission technique").

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Erfindung es ermöglicht, Material, umfassend biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in einfacher, effizienter, ökologischer Weise handzuhaben, bei hoher Ausnutzung der gewinnbaren Energie. Als besondere Anwendungen kommen die Umsetzung von verdorbenen, verpackten Lebensmitteln oder auch von in Polyethylen verpacktem Kompost oder Biomüll in Betracht, so daß die Gesamtkonzeption als neu und erfinderisch anzusehen ist.In summary, it can be said that the invention enables material, comprehensive biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds, in simple, to work more efficiently, ecologically, with high exploitation of the profitable  Energy. The implementation of spoiled, packaged food or compost packed in polyethylene or Organic waste into consideration, so that the overall concept can be seen as new and inventive.

f) Konversion (Verschwelung)f) conversion

In der Verschwelungsstufe wird in einfacher Weise die Reststoffe in Grob- und Feinfraktionen aufgeteilt. Wesentlich ist dies in der Konversionsstufe der unter sauerstoffarmer Atmosphäre sowie unter leichtem Unterdruck der vermischte, zerkleinerte Abfall von Raumtemperatur auf etwa 420-480°C erhitzt und dadurch Prozeßgas erzeugt wird. Im Prozeßgas sind kohlenstoffhaltige Anteile, wie CO2, CH4, SO2, SOx vorhanden. Durch die Nachbehandlung, d. h. Abtrennen mittels eines Wirbelstromabscheidesystems, entstehen Grob- und Feinfraktionen. Die Feinfraktion wird dann noch mit einem Walzenbrecher zerkleinert, um Korngrößen kleiner 1 mm zu erhalten. Dadurch wird ein Anstieg der Kohlenstoffkonzentration im Feinreststoff auf ca. 30% erzielt. Die Feinfraktion enthält somit mehr als 99% des festen Kohlenstoffes, der mit dem Reststoff aus der Konversionstrommel ausgetragen wird.In the smoldering stage, the residues are easily divided into coarse and fine fractions. This is essential in the conversion stage in which the mixed, comminuted waste is heated from room temperature to approximately 420-480 ° C. under a low-oxygen atmosphere and under a slight negative pressure, and process gas is thereby generated. Carbon-containing components such as CO 2 , CH 4 , SO 2 , SO x are present in the process gas. Aftertreatment, ie separation using an eddy current separation system, produces coarse and fine fractions. The fine fraction is then comminuted with a roller crusher in order to obtain grain sizes of less than 1 mm. As a result, the carbon concentration in the fine residue is increased to approximately 30%. The fine fraction thus contains more than 99% of the solid carbon that is discharged from the conversion drum with the residue.

Durch Einsatz der Konversionsstufe werden somit sortenrein Eisen-Metalle, Nicht-Eisen- Metalle sowie mineralisches Material erhalten. By using the conversion level, ferrous metals, non-ferrous Preserve metals and mineral material.  

Legende zur Biomass-Konversionsanlage (Fig. 1),Legend for the biomass conversion plant ( Fig. 1), bestehend aus:consisting of: I. GebäudeI. building

A Materialannahmehalle mit Rolltoren und Bunkerdeckel
B Sortier- und Aufbereitungsanlage
C Blockheizkraftwerk zur internen Versorgung
D Synthesegasaufbereitungsanlage
E Kraftwerk zur Stromerzeugung aus Synthesegas und Wasserstoff
F Düngemittelaufbereitungsanlage
G Betriebsräume + Labor
H 4-Stufen-Biogasfermenter
J Büro- + Sozialräume
K thermische Schlammentwässerungsanlage
A Material acceptance hall with roller doors and bunker cover
B Sorting and processing plant
C CHP plant for internal supply
D synthesis gas processing plant
E Power plant for generating electricity from synthesis gas and hydrogen
F Fertilizer processing system
G operating rooms + laboratory
H 4-stage biogas fermenter
J office + social rooms
K thermal sludge dewatering system

II. Ausrüstung (Fig. 1)II. Equipment ( Fig. 1)

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Rohstoffannahmebunker für Restmüll, unsortiert
Raw material reception bunker for residual waste, unsorted

22

6-Wellen-Schredder + Hammermühle
6-shaft shredder + hammer mill

33rd

Entwässerungspresse
Dewatering press

44

Trommelspeise-Schleuse
Drum feed lock

55

Schwel- und Brennconverter
Smoldering and burning converter

66

Reststoffaustragsgehäuse
Residue discharge housing

77

Wirbelstrom-Metallabscheider
Eddy current metal separator

88th

Sortiereinrichtung
Sorting device

99

Kohlestaub-Bypass
Coal dust bypass

1010th

Beschickungseinrichtung
Loading device

1111

Spezial-Wasserdampfreaktor mit Katalysator und Heißgasregister-Wärmetauscher
Special steam reactor with catalytic converter and hot gas register heat exchanger

1212th

Unterdruckanlage Halk
Halk vacuum system

1313

Heißgasversorgung für Schwel- und Brenntrommel
Hot gas supply for smoldering and burning drum

1414

Recyclinggut-Container
Recycled goods container

1515

Flüssigsubstrat-Transportleitung
Liquid substrate transport line

1616

Entaschung
Ash removal

1717th

Synthesegas-Transportleitung
Syngas transmission line

1818th

Thermoträgeröl-Puffertank
Thermal carrier oil buffer tank

1919th

Agrodiesel-Tank
Agrodiesel tank

2020th

Gasdieselmotoren-Aggregate (Biogas + Agrodieselzündöl zur internen Strom- + Wärmeversorgung)
Gas diesel engine units (biogas + agricultural diesel ignition oil for internal electricity + heat supply)

2121

Transportleitung zur Netzübergabe
Transport line for network transfer

2222

Brennstoffzellen- und/oder Gasturbinen-Dampfturbinen-Kraftwerk
Fuel cell and / or gas turbine steam turbine power plant

2323

Schlammpumpe zur Düngemischanlage
Slurry pump to the fertilizer system

Claims (18)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffgemengen, umfassend biogenes Material, insbesondere Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen und zur Konversion von kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffen in den Reststoffgemengen in Energieträger, insbesondere in Wasserstoff, Biogas, Methanol, elektrischen Strom und in Düngemittel, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Reststoffgemenge zerkleinert und durchmischt werden,
  • b) die zerkleinerten und durchmischten Rest- oder Rohstoffe entwässert werden,
  • c) das bei der Entwässerung anfallende Abwasser in einem oder mehreren Reaktoren einer Fermentation unterzogen wird,
    • 1. das im Zuge der Fermentation entstehende Biogas in mindestens einem Kraftwerk zur Energiegewinnung eingesetzt und/oder
    • 2. das Biogas mindestens einen Druckreaktor zugeführt wird,
  • d) die vermischten und zerkleinerten kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffe in sauerstoffarmer Atmosphäre von Raumtemperatur auf 450-480°C erhitzt werden, wodurch Prozeßgas und ein trockener Rückstand erzeugt wird,
  • e) die verbleibenden festen Reststoffe bzw. der trockene Rückstand aus Schritt (d) ausgetragen und in eine Grobfraktion, die hauptsächlich Eisenmetalle, Nicht- Eisen-Metall und inertes Mineral dieses Materials enthält und eine Feinfraktion, die mehr als 99% des festen Kohlenstoffes enthält, abgetrennt werden,
  • f) die Feinfraktion und das Prozeßgas aus Schritt (e) den mindestens einem Druckreaktor zugeführt und dort aufgeschlossen werden.
1. A process for the preparation of residues, comprising biogenic material, in particular organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds and for converting carbon-containing residues or raw materials in the residues into energy sources, especially in hydrogen, Biogas, methanol, electric current and in fertilizers, characterized in that
  • a) the residue mixture is crushed and mixed,
  • b) the crushed and mixed residual or raw materials are dewatered,
  • c) the wastewater resulting from the dewatering is subjected to fermentation in one or more reactors,
    • 1. the biogas produced in the course of the fermentation is used in at least one power plant for energy generation and / or
    • 2. the biogas is fed to at least one pressure reactor,
  • d) the mixed and comminuted carbon-containing residues or raw materials are heated from room temperature to 450-480 ° C. in a low-oxygen atmosphere, whereby process gas and a dry residue are generated,
  • e) the remaining solid residues or the dry residue from step (d) are discharged and into a coarse fraction which mainly contains ferrous metals, non-ferrous metal and inert mineral of this material and a fine fraction which contains more than 99% of the solid carbon , be separated,
  • f) the fine fraction and the process gas from step (e) are fed to the at least one pressure reactor and are digested there.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlußreaktion (f) im Druckreaktor bei einer Temperatur zwischen 550 und 850°C, vorzugsweise zwischen 750 und 820°C durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the digestion reaction (f) in Pressure reactor at a temperature between 550 and 850 ° C, preferably between 750 and 820 ° C is carried out. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlußreaktion (f) als Wasserdampfdruckreaktion erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the digestion reaction  (f) takes place as a water vapor pressure reaction. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den bei der Aufschlußreaktion (f) im Druckreaktor gebildeten, gasförmigen Bestandteilen Wasserstoff abgetrennt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the gaseous components formed in the digestion reaction (f) in the pressure reactor Hydrogen is separated. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung durch einen Gasfilter erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the separation by a Gas filter is done. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Wasserstoff mit dem Abgasstrom, insbesondere mit kohlenmonoxidhaltigen Abgasen, zu Methanol umgesetzt wird.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the separated Hydrogen with the exhaust gas stream, in particular with carbon monoxide-containing exhaust gases Methanol is implemented. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Energiegewinnung mit Biogas (c1) im Kraftwerk gebildete Abgasstrom zu Methanolsynthese eingesetzt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that in the generation of energy Exhaust gas flow generated with biogas (c1) in the power plant is used for methanol synthesis becomes. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Abtrennung des Wasserstoffs verbliebenen gasförmigen Bestandteile dem Kraftwerk zugeführt und zur Energiegewinnung eingesetzt werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the after separation of the hydrogen remaining gaseous components to the power plant supplied and used for energy generation. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Konversionsstufe (d) eine Verschwelungstrommel verwendet, die mit heißen Abgasen aus dem Dampfturbinenkraftwerk vorgeheizt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the conversion stage (d) uses a carbonization drum, which is called Exhaust gases from the steam turbine power plant is preheated. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reststoffe aus den Reaktoren der Stufe (c) zu Dünger verarbeitet werden, wobei gegebenenfalls Rückstände aus dem Druckreaktor zugemischt werden können oder zu einem Additiv für Komposterde weiterverarbeitet werden können.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Residues from the reactors of stage (c) are processed into fertilizers, where if necessary, residues from the pressure reactor can be added or added an additive for compost can be processed. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände aus dem Reaktor der Stufe (f) zusammen mit weiteren Additiven wie Mineralsalzen zu Komposterde bzw. Dünger weiterverarbeitet werden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Residues from the reactor of stage (f) together with other additives such as Mineral salts are processed into compost or fertilizer. 12. Verfahren nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Konversionsstufe (d) bei Temperaturen von 400-460°C und geringem Unterdruck (0,1 bis 1 m Wassersäule) die vermischten und zerkleinerten Rest- oder Rohstoffe während einer Zeitdauer von 45-120 min behandelt.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in conversion stage (d) at temperatures of 400-460 ° C and low negative pressure (0.1 to 1 m water column) the mixed and crushed residual or raw materials  treated for a period of 45-120 min. 13. Vorrichtung zur Aufbereitung von Reststoffgemengen, umfassend biogenes Material, insbesondere Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen und zur Konversion von kohlenstoffhaltigen Rest- oder Rohstoffen in den Reststoffgemengen in Energieträger, insbesondere Wasserstoff, Biogas, Methanol und elektrischen Strom und in Düngemittel, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in Kombination mindestens eine Konversionseinrichtung bzw. Verschwelungseinrichtung, mindestens einen Fermentierungsreaktor, mindestens ein Kraftwerk und mindestens einen Druckreaktor umfaßt.13. Device for processing residues, comprising biogenic material, in particular organic waste, wood, garden and food waste, and / or Hydrocarbons or their organic compounds and for the conversion of carbon-containing residues or raw materials in the residues mixtures in energy sources, especially hydrogen, biogas, methanol and electric current and in fertilizers, in particular for carrying out a method according to one of claims 1-12, characterized in that the device in combination at least one Conversion device or blurring device, at least one Fermentation reactor, at least one power plant and at least one pressure reactor includes. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Druckreaktor(en) als Wasserdampfdruckreaktor(en) ausgestaltet ist (sind).14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the (the) pressure reactor (s) is designed as a water vapor pressure reactor (s). 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Kraftwerk(e) als Blockheizkraftwerk(e) mit Gasmotor und/oder Gasturbinenbetrieb ausgestattet ist (sind).15. The apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the (the) Power plant (s) as a combined heat and power plant (s) with a gas engine and / or gas turbine operation is equipped. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckreaktor eine Beschickungseinrichtung aufweist.16. The device according to one of claims 13-15, characterized in that the Pressure reactor has a loading device. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung mit folgenden Vorrichtungen umfaßt:
ein Blockheizkraftwerk, insbesondere zur Bereitstellung von interner Energie, Wärme und/oder Dampf;
eine Brennstoffzelle zur Umsetzung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gas in Strom;
ein Gas- und/oder Dampfkraftwerk; und/oder
eine Syntheseeinrichtung zum Synthetisieren von Energieträgern wie Methanol.17. Device according to one of claims 13-16, characterized in that it comprises a gas separation and / or conversion device with the following devices:
a combined heat and power plant, in particular for providing internal energy, heat and / or steam;
a fuel cell for converting hydrogen or hydrogen-containing gas into electricity;
a gas and / or steam power plant; and or
a synthesis device for synthesizing energy sources such as methanol. 18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Düngemittelaufbereitungseinrichtung umfaßt.18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Device comprises a fertilizer preparation device.
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