DE19513832B4

DE19513832B4 - Process for recycling residual and waste materials by combining a fluidized-bed thermolysis with an entrainment gasification

Info

Publication number: DE19513832B4
Application number: DE1995113832
Authority: DE
Inventors: Heinz Martin; Markus Hubig; Manfred Dr. Schingnitz
Original assignee: Future Energy GmbH
Current assignee: Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2015-04-13
Also published as: DE19513832A1

Abstract

Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen durch Kombination einer Wirbelschichtthermolyse mit einer Flugstromvergasung
– wobei die Rest- und Abfallstoffe einem mittels Wirbelgas erzeugten und aufgeheizten, auf der Grundlage eines aus inertem Wirbelgut gebildeten Wirbelbett aufgegeben, in diesem auf Temperaturen zwischen 200 und 400 °C erhitzt und einer Thermolyse unterworfen werden, wobei versprödete feste sowie gasförmige Thermolyseprodukte gebildet werden,
– der grobkörnige Anteil des festen Thermolyseproduktes in den unteren Teil des Wirbelbettes gelangt und aus diesem ausgetragen wird,
– die staubförmigen und/oder feinkörnigen, versprödeten Anteile des festen Thermolyseproduktes zusammen mit dem Gemisch des aus dem Wirbelbett nach oben austretenden Wirbelgases und den gasförmigen Thermolyseprodukten über eine Verbindungsleitung direkt in eine Flugstromvergasungsstufe überführt werden.Process for recycling residual and waste materials by combining a fluidized-bed thermolysis with an entrainment gasification
- Wherein the residual and waste materials generated by means of fluidizing gas and heated, based on a formed from inert fluidized bed fluidized bed, heated in this to temperatures between 200 and 400 ° C and subjected to a thermolysis, wherein embrittled solid and gaseous Thermolyseprodukte are formed .
The coarse-grained fraction of the solid thermolysis product reaches the lower part of the fluidized bed and is discharged therefrom,
- The dust-like and / or fine-grained, embrittled portions of the solid thermolysis product are transferred together with the mixture of the fluidized bed emerging from the fluidizing gas and the gaseous thermolysis products via a connecting line directly into a entrained flow gasification stage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen durch Kombination einer Wirbelschichtthermolyse mit einer Flugstromvergasung.The The invention relates to a process for recycling residual and waste materials by combining a fluidized-bed thermolysis with an entrainment gasification.

Die Rest- und Abfallstoffe können kohlenstoffhaltige Stoffe von fester, flüssiger, pastöser, schlammförmiger und/oder gasförmiger Art und unterschiedlicher Zusammensetzung und Herkunft sein. Sie sind unabhängig vom Grad ihrer Belastung mit Schwermetallen und toxischen organischen beziehungsweise chlororganischen Verbindungen einsetzbar. Insbesondere ist das Verfahren zur umweltgerechten Verwertung von Haus- und Gewerbemüll, von kunststoffhaltigen Industrieabfällen sowie von Klärschlämmen, Farbrückständen und von mit Ölen kontaminierten Abfällen geeignet.The Residues and waste materials can carbonaceous substances of solid, liquid, pasty, muddy and / or gaseous Be kind and of different composition and origin. she are independent the degree of their exposure to heavy metals and toxic organic or chloro-organic compounds used. Especially is the process for the environmentally sound recovery of domestic and commercial waste, from plastic-containing industrial waste as well as sewage sludge, paint residues and of contaminated with oils waste suitable.

Es ist bekannt, Abfallstoffe, wie Hausmüll, die brennbare Bestandteile enthalten, zu verbrennen, wobei der Energieinhalt zur Erzeugung von Strom oder als Heizwärme genutzt wird sowie toxische organische Bestandteile zerstört und das zu deponierende Volumen drastisch reduziert werden.It is known waste, such as household waste, the combustible components contain, burn, using the energy content to produce from electricity or as heating energy is used as well as destroys toxic organic compounds and the to be dumped volumes are drastically reduced.

Weiterhin sind Kombinationen von Pyrolyse und Flugstromvergasung vorgeschlagen worden, bei denen die Pyrolyseprodukte nach Zwischenkühlung und entsprechender Zwischenaufbereitung der Vergasung zugeführt werden. Aus DE 35 29 740 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Abfällen, ggf. unter Zusatz von toxischen und hochtoxischen Abfällen, zu Synthesegas bekannt, wobei die Pyrolyseprodukte in einem Eisenbadreaktor vergast werden.Furthermore, combinations of pyrolysis and entrained-flow gasification have been proposed, in which the pyrolysis products are fed to the gasification after intermediate cooling and appropriate intermediate treatment. Out DE 35 29 740 C1 are a method and an apparatus for gasification of carbonaceous waste, possibly with the addition of toxic and highly toxic waste, known to synthesis gas, wherein the pyrolysis products are gasified in an iron bath reactor.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass es durch die Pyrolyse, welche zwischen 400 und 1 100 °C stattfindet, zur Entbindung mittlerer und schwerer Kohlenwasserstoffe sowie von Teeren kommt, wodurch Gas und Dämpfe in höherem Maße enstehen, als es notwendig ist.adversely At this procedure is that it by the pyrolysis, which between 400 and 1 100 ° C takes place, for the release of medium and heavy hydrocarbons as well as tars, which creates more gas and vapors than necessary is.

Die hohen Pyrolysetempereturen bewirken außerdem einen hohen Energieaufwand und damit geringe energetische Wirkungsgrade.The high Pyrolysetempereturen also cause a high energy consumption and thus low energy efficiencies.

Auch aus DE 42 09 549 A1 ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Reststoffen bzw. zur Trennung und Verwertung von Metallverbunden mit organischen Anteilen mittels einer Kombination aus Pyrolyse und Vergasung bekannt, wobei die Reststoffe mittels einer Pyrolyse in eine Gas- und eine Feststoffphase getrennt werden und beide Produkte gemeinsam bei Temperaturen oberhalb von 1 300 °C zu einem Brenngas vergast werden. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Trennung von Gas- und Feststoffphase im Vordergrund steht, während eine abrasive Zerkleinerung der Teilchen in der Feststoffphase sowie deren Verkokung und Versprödung nicht angestrebt wird.Also from DE 42 09 549 A1 is a method for the thermal treatment of residues or for the separation and utilization of metal compounds with organic fractions by means of a combination of pyrolysis and gasification known, the residues are separated by pyrolysis in a gas and a solid phase and both products together at temperatures above be gassed from 1 300 ° C to a fuel gas. Also, this method has the disadvantage that the separation of gas and solid phase is paramount, while an abrasive comminution of the particles in the solid phase and their coking and embrittlement is not sought.

Auch aus EP 0 523 815 A1 geht ein Verfahren zum Herstellen von Synthese- oder Brenngasen aus festen oder pastösen Rest- und Abfallstoffen oder minderwertigen Brennstoffen in einem Vergasungsreaktor hervor, bei dem die Vergasung der im Drehrohr erzeugten Pyrolyseprodukte in der Weise erfolgt, dass die Feststofffraktion als festes zu vergasendes Chargiergut dem Vergasungsreaktor aufgegeben und die Gasfraktion ggf. nach einem Kondensationsschritt ebenfalls dem Vergasungsreaktor aufgegeben wird. Dieser Stand der Technik weist den Weg, Rest- und Abfallstoffe durch eine Pyrolyse in gas- bzw. dampfförmige und feste Fraktionen zu trennen, diese abgetrennten Fraktionen weiterzubehandeln und dann gemeinsam einem Vergaser zuzuführen. Eine Versprödung sowie eine schonende Zerkleinerung der Feststofffraktion ist nicht vorgesehen.Also from EP 0 523 815 A1 is a method for producing synthesis or fuel gases from solid or pasty residues and waste or low-grade fuels in a gasification reactor out, in which the gasification of the pyrolysis produced in the rotary tube is carried out in such a way that the solid fraction as a solid to be gasified charging the gasification reactor abandoned and the gas fraction is optionally also fed after a condensation step the gasification reactor. This prior art points the way to separate residual and waste materials by pyrolysis in gaseous or vaporous and solid fractions, further treat these separated fractions and then fed together to a gasifier. An embrittlement and a gentle comminution of the solids fraction is not provided.

Auch dieses Verfahren hat den Nachteil, dass durch die Zielstellung, gasförmige und dampfförmige Pyrolyseprodukte sowie eine feste Fraktion zu gewinnen und diese zu trennen, ein zusätzlicher verfahrenstechnischer Schritt erforderlich ist, wobei der Energieeintrag unnötig hoch ist.Also this method has the disadvantage that by the objective, gaseous and vaporous Pyrolysis products and a solid fraction to win and this to separate, an additional procedural Step is required, with the energy input unnecessarily high is.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern und ein Verfahren zur umweltfreundlichen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen zu entwickeln, die organische Bestandteile enthalten und mit toxischen Komponenten belastet sein können, bei dem die Rest- und Abfallstoffe zunächst nicht mit dem Ziel einer Trennung in dampfförmige und feste Fraktionen thermisch behandelt werden.Of the The invention is therefore based on the object, the prior art improve and a process for environmentally friendly recovery of residual and waste materials to develop that contain organic ingredients and with toxic Components can be loaded in which the residual and waste materials initially not with the aim of Separation into vaporous and solid fractions are thermally treated.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the first claim solved.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens wider.Subordinate claims advantageous embodiments of the method.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren werden die festen, flüssigen, pastösen, schlammförmigen und/oder gasförmigen Rest- und Abfallstoffe durch Kombination einer Wirbelschichtthermolyse mit einer Flugstromvergasung verwertet. Durch die Thermolyse im Wirbelschichtreaktor soll eine Versprödung der Rest- und Abfallstoffe bei niedrigen Temperaturen zwischen 200 – 400 °C stattfinden, wobei im wesentlichen nur permanente Gase und keine kondensierbaren höheren Kohlenwasserstoffe wie Schweröle und Teere entbunden werden. Das versprödete Material unterliegt durch die Wirbelbettbewegung teilweise einer gewünschten Zerkleinerung. Dazu werden die Rest- und Abfallstoffe einem aufgeheizten Wirbelbett aufgegeben. Das Wirbelbett wird dadurch erzeugt, dass ein feinkörniges Bettmaterial von einem Wirbelgas durchströmt wird, wobei – wie dem Fachmann bekannt – die Geschwindigkeit des Wirbelgases so gewählt wird, dass sich eine Wirbelschicht ausbildet. Staubförmige und/oder feinkörnige feste Thermolyseprodukte werden zusammen mit dem Gemisch des aus dem Wirbelbett nach oben austretenden Wirbelgases und der gas- und dampfförmigen Thermolyseprodukte über eine Verbindungsleitung in eine Flugstromvergasungsstufe überführt. Grobkörnige Anteile des festen Thermolyseproduktes sinken in der Wirbelschicht nach unten und werden aus dem unteren Teil des Wirbelbettes ausgetragen. Das direkte Einführen der Thermolyseprodukte, die nicht voneinander getrennt werden, in die Flugstromvergasungsstufe hat den Vorteil, dass sich keine Kondensate bilden können, und die Wärmeverluste gering bleiben. Im Flugstromvergaser werden sie unter Zugabe eines freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittels zu einem wasserstoff- und kohlenmonoxidreichen, von Kohlenwasserstoffen freiem Rohgas umgesetzt, wobei die anorganischen Bestandteile der der Flugstromvergasung zugeführten Materialien in eine schmelzflüssige Schlacke überführt und nach anschließender Kühlung in Form eines verglasten Schmelzgranulates gewonnen werden.According to the proposed method, the solid, liquid, pasty, sludge-shaped and / or gaseous residues and waste materials are utilized by combining a fluidized-bed thermolysis with an entrained-flow gasification. By the thermolysis in the fluidized bed reactor embrittlement of the residual and waste materials at low temperatures between 200 - 400 ° C take place, with essentially only permanent gases and no condensable higher hydrocarbons such as heavy oils and tars are released. The Ver brittle material is partially subject to the desired comminution due to the fluidized bed movement. For this purpose, the residual and waste materials are placed in a heated fluidized bed. The fluidized bed is produced by flowing through a fluidized bed of a fine-grained bed material, wherein - as known in the art - the speed of the fluidizing gas is chosen so that forms a fluidized bed. Dust-shaped and / or fine-grained solid thermolysis products are transferred together with the mixture of the fluidizing gas emerging upwards from the fluidized bed and the gaseous and vaporous thermolysis products via a connecting line into an entrained-flow gasification stage. Coarse-grained fractions of the solid thermolysis product sink in the fluidized bed downwards and are discharged from the lower part of the fluidized bed. The direct introduction of the thermolysis products, which are not separated, in the entrained flow gasification stage has the advantage that no condensates can form, and the heat losses remain low. In the entrained flow gasifier they are reacted with the addition of a free oxygen-containing gasification agent to a hydrogen and carbon monoxide rich, free of hydrocarbons raw gas, the inorganic constituents of the entrained flow gasification materials are transferred into a molten slag and recovered after subsequent cooling in the form of a vitrified melt granules.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dass mit der erfindungsgemäßen kombinierten Behandlung der Rest- und Abfallstoffe in einer Wirbelschichtthermolyse und in einer Flugstromvergasung stückige Materialien ohne aufwendige mechanische Vorbehandlung, also nur grob zerkleinert und gleichzeitig pastöse, staubförmige, flüssige Stoffe und/oder andere verunreinigte Stoffe eingesetzt werden können.The With the invention achievable advantages are that with the combined invention Treatment of residual and waste materials in a fluidized bed thermolysis and in an entrainment gasification lumpy materials without complex mechanical Pre-treatment, ie only roughly crushed and at the same time pasty, dusty, liquid substances and / or other contaminated substances can be used.

Weiterhin hat das vorgeschlagene Verfahren den Vorteil, dass die entstehenden Thermolyseprodukte nicht getrennt werden müssen, bevor sie zur Flugstromvergasungsstufe gelangen und durch die direkte Zuleitung in die Flugstromvergasung auch keine unnötige Abkühlung erfahren.Farther the proposed procedure has the advantage that the resulting Thermolysis products do not need to be separated before going to the entrained flow gasification stage arrive and through the direct feed into the entrained flow gasification also no unnecessary Cooling Experienced.

Die Thermolyse in der Wirbelschicht ist, wie dem Fachmann auch aus vielen anderen Prozessen in der Wirbelschicht bekannt ist, mit einem erheblichen Abrieb- und Zerkleinerungseffekt für das in das Wirbelbett eingetragene Material verbunden. Ein wesentlicher Teil der eingetragenen festen Rest- und Abfallstoffe wird deshalb bei der Thermolyse in ein staubförmiges oder feinkörniges festes Thermolyseprodukt umgewandelt, das zusammen mit den entbundenen gas- und dampfförmigen Thermolyseprodukten von austretendem Wirbelgas unmittelbar in die Flugstromvergasungsstufe überführt wird. Ein anderer Teil bleibt in stückiger bzw. grobkörniger Form und sinkt im Wirbelbett nach unten. Es wird jedoch unter den Bedingungen der Thermolyse einen spröden Zustand überführt, der sehr günstige Bedingungen für eine weitere mechanische Aufbereitung des aus dem unteren Teil des Wirbelbettes ausgetragenen Grobgutes bietet. In der Regel wird deshalb dieser grobkörnige Anteil des festen Thermolyseproduktes, ggf. nach Abtrennung von Metallfraktionen und/oder Inertmaterialfraktionen einer Zerkleinerung unterworfen und das zerkleinerte Produkt in das Wirbelbett der Thermolysestufe zurückgeführt oder direkt in die Flugstromvergasungsstufe eingeführt.The Thermolysis in the fluidized bed is, as the expert also many Other processes known in the fluidized bed, with a considerable Abrasion and comminution effect for the introduced into the fluidized bed Material connected. An essential part of the registered firm Residual and waste materials Therefore, when thermolysis in a dusty or fine-grained solid Thermolysis product converted, together with the unbound gaseous and vaporous Thermolysis products of leaking fluidizing gas directly into the Entrainment gasification stage is transferred. Another part remains in pieces or coarse-grained Form and sinks down in the fluidized bed. However, it is among the Conditions of thermolysis transferred to a brittle state, the very cheap Conditions for another mechanical treatment of the from the lower part of the Fluid bed discharged coarse material offers. In general, therefore this coarse grained Proportion of the solid thermolysis product, if necessary after separation of Metal fractions and / or inert fractions subjected to comminution and the shredded product into the fluidized bed of the thermolysis stage returned or introduced directly into the entrained flow gasification stage.

Die totale Vergasung, das heißt der praktisch restlose Umsatz des organischen Materials zu einem brennbaren Gas, bleibt der Flugstromvergasungsstufe vorbehalten. Das ermöglicht, die Temperaturen für die Thermolyse in der Wirbelschicht im Vergleich mit üblichen Pyrolyseverfahren relativ niedrig zu halten. The total gasification, that is the virtually complete conversion of the organic material to a combustible Gas, reserved for the entrained flow gasification stage. This allows, the temperatures for the Thermolysis in the fluidized bed compared with conventional Pyrolysis process to keep relatively low.

Als Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination von Thermolyse in der Wirbelschicht und Flugstromvergasung erweist sich, dass die Zwischenkühlung der direkt einzutragenden Thermolyseprodukte und die damit verbundenen Energieverluste entfallen und damit auch die schwierige Behandlung der gasförmigen und vor allem der sonst kondensierenden, mit Wasser und Staub vermischten Kohlenwasserstoffe, wie Schweröle und Teere.When Advantage of the combination according to the invention thermolysis in the fluidized bed and entrained flow gasification itself, that the intercooling the directly to be introduced Thermolyseprodukte and the associated Energy losses are eliminated and thus the difficult treatment the gaseous and especially the otherwise condensing, mixed with water and dust Hydrocarbons, such as heavy oils and tars.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die in der Wirbelschichtthermolyse entstehenden Gase und Dämpfe, die mit diesen ausgetragenen feinkörnigen Feststoffen sowie das rückgeführte, aus dem Bettaustrag nach Metallabscheidung und Mahlung gewonnene Gemisch aus versprödetem organischen Material und anorganischen Rückständen in der Flugstromvergasung mittels Sauerstoff einer vollständigen Vergasung bei Temperaturen zwischen 1 300 und 1 700 °C unterzogen wird. Dabei werden alle organischen Verbindungen, einschließlich chlororganischer Verbindungen, wie Dioxine und Furane, unter Bildung von Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid vollständig zerstört. Das vorhandene Chlor wird dabei in Chlorwasserstoff überführt. Die stark reduzierend wirkende Atmosphäre verhindert eine Neubildung von Dioxinen und Furanen in der Kühlstufe. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die vollständige Überführung der mineralischen Bestandteile der Einsatzstoffe in schmelzflüssige Schlacke, die in der Kühlzone erstarrt und als Granulat von glasartiger Struktur ausgetragen wird. Der eingetragene Schwefel wird zum überwiegenden Teil zunächst in Schwefelwasserstoff umgewandelt, der wiederum mit Schwermetallen, besonders mit den kritischen leichtflüchtigen Schwermetallen, praktisch unlösliche und ungiftige Schwermetallsulfide bildet, die aus dem Prozesswasser durch Filtration abgetrennt werden. Der restliche Schwefelwasserstoff wird aus dem Rohgas nach bekannten Verfahren abgetrennt und daraus verkaufsfähiger Elementarschwefel gewonnen. Nichtflüchtige Schwermetalle werden auslaugfest in das verglaste Granulat eingebunden.A further advantage of the method according to the invention is that the gases and vapors produced in the fluidized-bed thermolysis, the fine-grained solids discharged therefrom and the recirculated mixture of brittle organic material and inorganic residues obtained from the bed discharge after metal separation and milling by means of oxygen a complete gasification at temperatures between 1 300 and 1 700 ° C is subjected. All organic compounds, including organochlorine compounds such as dioxins and furans, are completely destroyed to form hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. The existing chlorine is thereby converted into hydrogen chloride. The strongly reducing atmosphere prevents new formation of dioxins and furans in the cooling stage. Another significant advantage is the complete transfer of the mineral constituents of the feedstock in molten slag, which solidifies in the cooling zone and is discharged as granules of vitreous structure. The registered sulfur is for the most part first converted into hydrogen sulfide, which in turn forms heavy metals, especially with the critical volatile heavy metals, practically insoluble and non-toxic heavy metal sulfides, which from the Process water are separated by filtration. The remaining hydrogen sulfide is separated from the crude gas by known methods and obtained from it salable elemental sulfur. Non-volatile heavy metals are incorporated into the glazed granules in a leaching-resistant manner.

Die Wärmezufuhr für die Thermolysestufe kann, wie bei Wirbelschichten bekannt, direkt oder indirekt erfolgen.The heat for the Thermolysis can, as known in fluidized beds, directly or done indirectly.

Es entspricht der Erfindung, wenn mindestens ein Teil des Wirbelgases ein durch Verbrennung eines Brenngases erzeugtes heißes Rauchgas ist, dessen Wärmeinhalt mindestens einen Teil der für die Aufheizung des Wirbelbettes auf die für die Thermolyse ausreichende Temperatur benötigten Energie deckt. Das Brenngas kann dabei ein Teil des in der Flugstromvergasungsstufe erzeugten Gases sein. Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren so zu gestalten, dass die Wärmezufuhr zum Wirbelbett sowohl indirekt als auch über die Zuführung eines heißen Rauchgases, das durch Verbrennung eines Teils des in der Flugstromvergasungsstufe erzeugten Gases erzeugt wird, erfolgen kann. It corresponds to the invention, if at least a part of the fluidizing gas a hot flue gas produced by combustion of a fuel gas is whose heat content at least part of that for the Heating of the fluidized bed to the sufficient for the thermolysis Temperature needed Energy covers. The fuel gas can be part of the in the entrained flow gasification stage be produced gas. It is advantageous, the inventive method so that the heat supply to the fluidized bed both indirectly and via the supply of a hot flue gas, by burning part of it in the entrained-flow gasification stage generated gas is generated, can take place.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass ein Teil des aus dem unteren Teil des Wirbelbettes ausgetragenen grobkörnigen Anteiles des festen Pyrolyseproduktes einer Zerkleinerung unterworfen wird. Vorteilhaft ist es, wenn die Zerkleinerung auf eine Korngröße von < 1 mm erfolgt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Metallfraktionen und/oder Inertmaterialfraktionen aus dem grobkörnigen Anteil des festen Thermolyseproduktes zu entfernen, bevor der verbleibende Teil einer Zerkleinerung unterworfen wird. Das zerkleinerte feste Thermolyseprodukt kann in das Wirbelbett zurückgeführt werden, wonach es in die Flugstromvergasungsstufe gelangt. Es ist aber auch denkbar, dass das zerkleinerte feste Thermolyseprodukt direkt der Flugstromvergasung zugeführt wird.essential to the invention is still that part of the from the lower part of the fluidized bed discharged coarse-grained Part of the solid pyrolysis product subjected to crushing becomes. It is advantageous if the comminution takes place to a particle size of <1 mm. Farther it may be advantageous to use metal fractions and / or inert material fractions from the coarse grained Remove the proportion of solid thermolysis product before the remaining Part of a crushing is subjected. The crushed solid Thermolysis product can be recycled to the fluidized bed, after which it is added to the Entrained flow gasification stage. But it is also conceivable that the comminuted solid thermolysis product directly from the entrainment gasification is supplied.

Erfindungswesentlich ist, dass die Rest- und Abfallstoffe einer Vorzerkleinerung auf eine maximale Stückgröße von 40 mm unterworfen werden, bevor sie dem Wirbelbett zur Thermolyse aufgegeben werden.essential to the invention is that the residual and waste materials on a pre-crushing a maximum piece size of 40 mm before being applied to the fluidized bed for thermolysis become.

Als Bettmaterial für die Wirbelschicht kann die feinkörnige Fraktion des Schmelzgranulates aus der Flugstromvergasungsstufe Anwendung finden. Die Rest- und Abfallstoffe werden in der Regel mit einer geeigneten Beschickungsvorrichtung oberhalb der Wirbelschicht in dem der Thermolyse dienenden Raum eingebracht, also von oben dem Wirbelbett aufgegeben. Obwohl es nicht zwingend ist, erweist es sich vielfach als vorteilhaft, die Rest- und Abfallstoffe und das Bettmaterial getrennt in den der Thermolyse dienenden Raum einzubringen.When Bedding for the fluidized bed can be the fine-grained Fraction of the melt granules from the entrained flow gasification stage Find application. The residual and waste materials are usually with a suitable feeder above the fluidized bed placed in the thermolysis serving space, so from above abandoned the fluidized bed. Although it is not mandatory, it proves In many cases as beneficial, the residual and waste materials and the Separate bedding material into the thermolysis room.

Das der Flugstromvergasungsstufe zugeführte, freien Sauerstoff enthaltende Vergasungsmittel kann aus der Gruppe technischer Sauerstoff, Luft, Gemisch von Sauerstoff mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid und Gemische von Sauerstoff mit Stickstoff ausgewählt werden.The the entrained gasification stage fed, free oxygen-containing Gasification agent can be from the group technical oxygen, air, mixture of oxygen with water vapor and / or carbon dioxide and mixtures be selected from oxygen with nitrogen.

Sowohl die Thermolyse als auch die Flugstromvergasung können unter erhöhtem Druck erfolgen.Either the thermolysis as well as the entrained flow gasification can under increased pressure respectively.

Reststoffe, die bereits in einer für die Flugstromvergasung geeigneten fließfähigen Form vorliegen, können auch direkt der Flugstromvergasungsstufe zugeführt werden.Residues, already in a for the entrained flow gasification may be in a suitable flowable form be fed directly to the entrained flow gasification stage.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll im Folgenden anhand der 1 an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:The inventive method will be described below with reference to the 1 will be explained in one embodiment:

1 zeigt die Wirbelschichtstufe 1 und die nächgeschaltete Flugstromstufe 2. Das Bettmaterial 3 besteht aus Feingranulat, das aus dem Quenchraum 4 der Flugstromstufe 2 stammt. Durch Rauchgas aus der Brennkammer 5 und durch Zuführung von freien Sauerstoff entfaltendem Wirbelgas 6 wird die Wirbelschicht 7 gebildet und beheizt. Die vorzerkleinerten Rest- und Abfallstoffe werden über einen Beschicker 8 oberhalb der Wirbelschicht 7 zugeführt. Dabei laufen die gewünschten Reaktionen ab. Zurückbleibende grobstückige Rückstände werden über den Bettaustrag 9 ausgeschleust, zerkleinert, von Metallen befreit und erneut der Wirbelschichtstufe 1 oder in staubförmiger Form der Flugstromstufe 2 über eine separate Zuführung zugeleitet. Die aus der Wirbelschicht 7 nach oben austretenden Gase, Dämpfe und Stäube werden über ein Verbindungsrohr 10 der Flugstromstufe 2 zugeführt, wo sie nach Zuführung eines freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittels 11 durch pastielle Oxidation vollständig vergast werden. Das dabei entstehende Rohgas, das frei von Kohlenwasserstoffen ist, strömt gemeinsam mit den eingeschmolzenen anorganischen Bestandteilen in den Quenchraum 4, wobei die flüssige Schlacke granuliert. 1 shows the fluidized bed stage 1 and the next level flight stage 2 , The bedding material 3 consists of fine granules from the quenching chamber 4 the flight flow level 2 comes. By flue gas from the combustion chamber 5 and by supplying free oxygen unfolding fluidizing gas 6 becomes the fluidized bed 7 formed and heated. The pre-shredded residues and waste are fed via a feeder 8th above the fluidized bed 7 fed. The desired reactions take place. Remaining coarse residues are transferred to the bed 9 discharged, crushed, freed of metals and again the fluidized bed stage 1 or in a dusty form of the flight flow stage 2 fed via a separate feeder. The from the fluidized bed 7 Gases, vapors and dusts exiting above are connected via a connecting pipe 10 the flight flow level 2 fed, where they after supply of a free oxygen-containing gasification agent 11 completely gasified by pasty oxidation. The resulting raw gas, which is free of hydrocarbons, flows together with the molten inorganic constituents in the quenching chamber 4 , wherein the liquid slag granules.

11: WirbelschichtstufeFluidized bed stage
22: FlugstromstufeFlight current stage
33: Bettmaterialbed material
44: Quenchraum der Flugstromstufequench the flight flow level
55: Brennkammercombustion chamber
66: Reaktionsgasreaction gas
77: Wirbelschichtfluidized bed
88th: Beschicker für Rest- und Abfallstoffefeeder for residual and waste materials
99: BettaustragBettaustrag
1010: Verbindungsrohrconnecting pipe
1111: Vergasungsmittelgasification agent
1212: Schlackegranulatgranulated slag
1313: Sauerstoff/LuftOxygen / air
1414: VergasungsreingasGasification clean gas
1515: Rest- und AbfallstoffeRest- and waste materials

Claims

Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen durch Kombination einer Wirbelschichtthermolyse mit einer Flugstromvergasung – wobei die Rest- und Abfallstoffe einem mittels Wirbelgas erzeugten und aufgeheizten, auf der Grundlage eines aus inertem Wirbelgut gebildeten Wirbelbett aufgegeben, in diesem auf Temperaturen zwischen 200 und 400 °C erhitzt und einer Thermolyse unterworfen werden, wobei versprödete feste sowie gasförmige Thermolyseprodukte gebildet werden, – der grobkörnige Anteil des festen Thermolyseproduktes in den unteren Teil des Wirbelbettes gelangt und aus diesem ausgetragen wird, – die staubförmigen und/oder feinkörnigen, versprödeten Anteile des festen Thermolyseproduktes zusammen mit dem Gemisch des aus dem Wirbelbett nach oben austretenden Wirbelgases und den gasförmigen Thermolyseprodukten über eine Verbindungsleitung direkt in eine Flugstromvergasungsstufe überführt werden.Process for recycling residual and waste materials by combining a fluidized-bed thermolysis with an entrainment gasification - in which the residual and waste materials produced by means of fluidizing gas and heated, formed on the basis of an inert fluidized material Fluid bed abandoned in this at temperatures between 200 and Heated to 400 ° C. and a thermolysis, wherein brittle solid as well as gaseous Thermolysis products are formed, - the coarse-grained fraction of the solid thermolysis product enters the lower part of the fluidized bed and discharged from this becomes, - the powdery and / or fine grained, embrittled Proportions of the solid thermolysis product together with the mixture of the fluidized bed emerging from the fluidizing gas and the gaseous Thermolysis over a connection line are transferred directly into a entrained flow gasification stage.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Thermolyse benötigte Wärmeenergie direkt oder indirekt dem Wirbelbett zugeführf wird.Method according to claim 1, characterized in that that for needed the thermolysis Thermal energy directly or indirectly fed to the fluidized bed.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelgas aus Verbrennungsgas oder einem Gemisch aus Verbrennungsgas und aus der Flugstromvergasung rückgeführtem Vergasungsgas besteht.Method according to claim 2, characterized in that that the fluidizing gas from combustion gas or a mixture of combustion gas and gasification gas recirculated from the entrained flow gasification consists.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Verbrennungsgas und rückgeführtem Vergasungsgas so eingestellt wird, dass die Temperatur des Wirbelbettes die für die Thermolyse notwendige Höhe von 200–400°C erreicht.Method according to claim 3, characterized that the mixture of combustion gas and recycled gasification gas is adjusted that the temperature of the fluidized bed necessary for the thermolysis Height of 200-400 ° C reached.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgeführte Vergasungsgas vor Eintritt in die Thermolysestufe aufgeheizt wird.Method according to claim 4, characterized in that that the recirculated gasification gas is heated before entering the Thermolysestufe.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der für die Aufheizung des Wirbelbettes auf die für die Thermolyse ausreichende Temperatur benötigten Energie durch indirekte Wärmezufuhr über Heizflächen gedeckt wird.Method according to claim 1, characterized in that that at least part of the for the heating of the fluidized bed to the sufficient for the thermolysis Temperature needed Energy is covered by indirect heat supply via heating surfaces.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des aus dem unteren Teil des Wirbelbettes ausgetragenen grobkörnigen Anteils des festen Thermolysproduktes einer Zerkleinerung unterworfen wird.Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that at least a part of the lower part of the fluidized bed discharged coarse fraction the solid thermolysis product is subjected to comminution.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung auf eine Korngröße von < 1 mm erfolgt.Method according to claim 7, characterized in that that comminution takes place to a grain size of <1 mm.

Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aus dem unteren Teil des Wirbelbettes ausgetragenen grobkörnigen Anteil des festen Thermolyseproduktes Metallfraktionen und/oder Inertmaterialfraktionen abgetrennt werden, bevor der verbleibende Teil der Zerkleinerung unterworfen wird.Method according to claim 7 or 8, characterized that discharged from the from the lower part of the fluidized bed coarse-grained Proportion of solid thermolysis product metal fractions and / or Inert material fractions are separated before the remaining Part of the crushing is subjected.

Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte feste Thermolyseprodukt in das Wirbelbett zurückgeführt wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized that the comminuted solid thermolysis product into the fluidized bed is returned.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte feste Thermolyseprodukt der Flugstromvergasungsstufe zugeführt wird.Method according to claim 8 or 9, characterized that the comminuted solid thermolysis product of the entrained flow gasification stage is supplied.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rest- und Abfallstoffe einer Vorzerkleinerung auf eine maximale Stückgröße von etwa 40 mm unterworfen werden, bevor sie dem Wirbelbett zur Thermolyse aufgegeben werden.Method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the residues and waste a Pre-crushing to a maximum piece size of about 40 mm, before being fed to the fluidized bed for thermolysis.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Bettmaterial eine feinkörnige Fraktion des Schmelzgranulates der Flugstromvergasung verwendet wird.Method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the bed material is a fine-grained fraction the melt granules of entrainment gasification is used.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rest- und Abfallstoffe dem Wirbelbett von oben aufgegeben werden.Method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the residues and waste the Fluidized bed can be abandoned from above.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rest- und Abfallstoffe und das Bettmaterial an getrennten Stellen dem Wirbelbett zugeführt werden.Method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the residues and waste materials and the bed material is fed to the fluidized bed at separate locations.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das der Flugstromvergasungsstufe zugeführte, freien Sauerstoff enthaltende Vergasungsmittel aus einer Gruppe technischer Sauerstoff, Luft, Gemischen von Sauerstoff mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid und Gemischen von Sauerstoff mit Stickstoff ausgewählt wird.Method according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the entrainment gasification stage supplied, free oxygen-containing gasification agent from a group technical oxygen, air, mixtures of oxygen with water vapor and / or carbon dioxide and mixtures of oxygen with nitrogen selected becomes.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Thermolyse und Flugstromvergasung unter erhöhtem Druck erfolgen.Method according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that thermolysis and entrainment gasification under increased Printing done.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Reststoffe, die in einer für die Flugstromvergasung geeigneten fließfähigen Form vorliegen, direkt der Flugstromvergasung zugeführt werden.Method according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that in addition residues that in a for the Entrained flow gasification suitable flowable form, directly fed to the entrainment gasification become.

Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Reststoffe Flugstäube aus Müllverbrennungsanlagen darstellen.Method according to claim 18, characterized that the extra Residuals fly dust from waste incineration plants represent.