DE2950324C2

DE2950324C2 - Verfahren zur Herstellung von festen Brennstoffen aus Abfällen

Info

Publication number: DE2950324C2
Application number: DE19792950324
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 4005 Büderich Berghoff
Original assignee: Deutsche Kommunal-Anlagen Miete 8000 Muenchen De GmbH; Deutsche Kommunal Anlagen Miete 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: Deutsche Kommunal Anlagen Miete GmbH
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2950324A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus AbfäUen, bei dem die Abfälle in einer außenbeheizten Pyrolyseeinrichtung entgast werden und das entstehende Pyrolysegas zur Beheizung der Pyrolyseeinrichtung zumindest anteilig verwendet wird.

Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist in der US-PS 40 38 152 beschrieben. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird eine möglichst vollständige Übeführung aller flüchtigen Bestandteile des Abfalls in die Gasphase angestrebt wobei neben der Gaserzeugung auf die Erzeugung von Pyrolyseölen und -Teeren ein besonderes Augenmerk gerichtet ist Die gesamten Abfallstoffe werden hierzu in der Pyrolyseeinrichtung letztlich auf eine Temperatur von etwa 540° C erhitzt, um diese hohe Ausbeute an Gas und Schwelöl zu erzeugen. Daneben werden die noch anfallenden festen so Rückstände aufbereitet und in verschiedene verwertbare Produkte unterteilt Neben Ballaststoffen werden hierbei nichtmagnetische und magnetische Metalle abgetrennt sowie zwei Chargen mit Holzkohle, eine pulverförmige und eine staubförmige, über deren weitere Verwendung bei dem in Rede stehenden US-Patent keine Angaben gemacht sind.

Organische Abfälle so aufzubereiten, daß sie als Brennstoff verwendet werden können, ist des weiteren in der DE-OS 25 13 767 beschrieben. Dieses Verfahren, bei dem ein Yersprödungsmittel eingesetzt wird_s führt jedoch zu einer hohen Umweltbelastung bei dem Verfeuern der erzeugten Brennstoffe und ergibt darüber hinaus keine optimale Ausnutzung der in den Abfällen enthaltenen Kohlenstoffbestandteile.

Aus der DE-OS 28 00 030 ist des weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem Naßabfälle, insbesondere Klärschlamm, in einem Drehrohrofen unter gleichzeitiger Zuführung eines Heißdampfes pyrolytisch zersetzt werden, wobei der entstehende heiße kohlenstoffhaltige Rückstand kontinuierlich den zu zersetzenden Naßabfällen beigemischt und der dabei anfallende Heißdaropf dem Drehrohrofen zugeleitet wird Als Endprodukte sollen ein brennbares Pyrolysegas und Aktivkohle erzeugt werden.

Die DE-OS 27 32 418 beschreibt ein mehrstufiges Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen, bei dem die erzeugten Schwelgase in einem zweiten Reaktor durch eine Reaktionszone mit einem Testbett aus inertem Material geleitet werden, wobei die Schwelgase bei Temperaturen über 1000°C weiter zerlegt und anschließend durch eine Waschsäule geführt -werden. Zu dieser Verfahrensführung bedarf es eines sehr hohen apparativen Aufwandes und einer sehr großen Energiezufuhr. Des weiteren ist der Energieinhalt des festen Rückstandes, bezogen auf die Ausgangsstoffe, gering, insbesondere bei einer Behandlung von Hausmüll.

Ein weiteres Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhalligen Abfallstoffen, insbesondere Altreifen, ist aus der DE-OS 25 20 754 bekannt bei dem ebenfalls eine möglichst weitgehende Überführung der Abfallstoffe in Pyrolysegase d.h. eine optimale Überschuß-Energieerzeugung von öl und Gas angestrebt wird, die anschließend einer Destillation, einer Trennung und einer Reinigung unterzogen werden, wobei die entstehenden Gase und öle nach deren Trennung und Reinigung anteilig zur Beheizung der Pyrolyseeinrichtung verwendet werden. Über eine Weiterverwertung der festen, nicht zersetzbaren Rückstände, die Stahleinlagen und Restkoks enthalten, wird weiter nichts ausgesagt

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung fester Brennstoffe aus Abfällen zu schaffen, das umweltfreundlich ist und eine erhöhte Energieausbeute liefert Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gei&rt, daß Hausmüll auf mindestens 250⁰C und höchstens 450°C erhitzt und dabei Pyrolysegas mit einem Wärmeinhalt erzeugt wird, der gerade für einen thermisch autarken Betrieb des Pyrolysevorganges ausreicht

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein fester Brennstoff erhalten, der aufgrund seiner Geruchsneutralität gut lagerbar und leicht transportierbar ist Er kann darüber hinaus besonders vorteilhaft und ohne Gefährdung der Umwelt verbrannt werden, da aufgrund seiner weitgehenden Wasserfreiheit die bei Temperaturen über 800° C ablaufenden Hydrolysereaktionen der in Hausmüll üblicherweise enthaltenen Alkali- und Erdal* kaiiehloride nicht zum Tragen kommen. Es ensteht somit bei der Verbrennung der erfindungsgemäßen festen Brennstoffe ein nahezu chlorwasserstofffreies Abgas, das keiner zusätzlichen Rauchgaswäsche bedarf. Dieser Vorteil wirkt sich besonders bei einer gemeinsamen Verbrennung von Kohle und dem erfindungsgemäß hergestellten festen Brennstoff aus, da Kohle ebenfalls einen sehr geringen Wassergehalt aufweist, so daß die Erdalkali· und Alkalihalogenide in der Asche verbleiben.

Aufgrund der niedrigen Temperatur, auf welche die Abfälle maximal erhitzt werden, wird erreicht, daß im festen Rückstand des Pyrolyseverfahrens, der den festen Brennstoff liefert, ein bezogen auf den Gesamtenergieinhalt der zum Einsatz kommenden Abfallstoffe relativ hoher Gesamtenergieinhalt verbleibt.

Die Pyrolyse verläuft dabei in einem Temperaturbereich, bei dem die Zersetzungswärme ihr Maximum erreicht, während die Verkokungswärme auf ein Minimum absinkt Dies bedeutet, daß bei diesen Temperaturen die Pyrolyse mit minimalem Energieaufwand durchzuführen ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß bei ihm kein Abwasser anfällt und daß zu seiner Durchführung kein Versprödungsmittel notwendig ist

Bei einer Verwendung heizwertreicher Abfälle genügt es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, diese auf höchstens 350⁰C zu erhitzen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit Vorteil aus dem Pyrolysegas vor dessen Verbrennung HCl und HF trocken abgeschieden, wonach das Pyrolysegas zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von mehr als 1000⁰C verbrannt wird. Es ist besonders günstig, wenn die entgasten Abfälle nach dem Pyrolysevorgang einer Eisen- und sonstigen Schwergutabscheidung unterworfen und anschließend zu pulverförmigem Brennstoff aufbereitet werden, der bei seiner Verbrennung in die entsprechenden Öfen eingeblasen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert, die einen schematisierten Verfahrensstammbaum darstellt. Die in der Technik bereits bekannten Einzelvorrichtungen, wie Pyrolysetrommel, Brennkammer usw., sind in dem Verfahrensstammbaum als beschriftete Blocke dargestellt Der angelieferte Hausmüll gelangt entsprechend dem Doppelpfeil O' zunächst in eine Vorzerkleinerungseinrichtung t, z. B. eine Ketten-Hammermühle, die eine gute Auflockerung der verschiedenen Müllbestandteile bewirkt, jedoch spröde Materialien, wie Glas und Steine, nicht zu sehr zerkleinert

Aus der Vorzerkleinerungsvorrichtung 1 gelangt der vorzerkleinerte Abfall entsprechend dem Pfeil 1' in eine Pyrolysevorrichtung 2, hier eine querstrombeheizte Pyrolysetrommel, in der er unter Luftabschluß auf mindestens 250⁰C und höchstens 450⁰C₁ vorzugsweise 350⁰C, erhitzt und dabei pyrolytisch zersetzt wird. Die dabei entstehenden flüchtigen Produkte werden entsprechend dem Pfeil 2" aus der Pyrolysevorrichtung abgezogen und in einer Reinigungsvorrichtung 3 auf trockenem Weg von Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff gereinigt. Die Trockenwäsche von Rauchgasen zur Entfernung der Schadgase HCI und HF ist in der Müll- und Soiidermüllverbrennung bereits erprobt Das HCl und HF fällt aus der Trockenwäsche in Salzform an und kann leicht deponiert oder nach Reinigung einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Aus der Reinigungsvorrichtung 3 gelangt das gereinigte Gas entsprechend dem Pfeil 3" in eine Brennkammer 4, wo es zusammen mit in einem Abgaswärmetauscher 5 vorgewärmter Verbrennungsluft 5" verbrannt wird. Die dabei gebildeten Rauchgase verlassen die Brennkammer 4 als Heizgas mit Temperaturen über 1000"C, so daß sämtliche organische Inhaltsstoffe zerstört werden und das Heizgas nur noch Wasserdampf, Kohlendioxyd und Stickstoff enthält. Durch eine Verbrennung im Temperaturbereich oberhalb 1000⁰C, die bei dem Pyrolyseschwachgas durch die Verbrnnungsluft-Vorwärmung möglich ist, wird ferner erreicht, daß in der Brennkammer 4 und der nachgeschalteten Rohrleitung mit Sicherheit der Taupunkt auch für aggressive Gasbestandteile nicht unterschritten wird. Es kann daher mit konventionellen kostengünstigen Materialien und Rohrleitungssystemen gearbeitet werden.

Über eine Hefcgasleitung 4" gelangt das Heizgas in

eine Beheizungssone 2<? der Pyrolysevornchtwng 2, die vorzugsweise als Doppelmanteltrommel ausgebildet ist,

und erzeugt hier eine Pyrolysetemperatur, die ausreicht,

um die Pyrolyse fortlaufend in Gang zu halten.

Nach dem Verlassen der Beheizungszone 2a der Pyrolysevorrichtung 2 gelangt das Gas entsprechend

dem Pfeil 2a"in den Abgaswärmetauscher 5, wo es die letzte nutzbare Wärme abgibt Mit einer Abgastemperatur unter 200° C verläßt es den Abgaswärmetauscher 5 und wird, ohne einer weiteren Reinigung zu bedürfen, einem nicht dargestellten Kamin zugeführt

is Der Austrag der festen Rückstände aus der Pyrolysevorrichtung 2 erfolgt entsprechend dem Pfeil 2'. Als Austragsförderer dient z. B. ein innen und außen gekühlter Schneckenförderer, der gleichzeitig den notwendigen Luftabschluß gibt. Es können aber auch Austragskratzerförderer mit Zellenradschieusen usw.

verwendet werden, da hier der Abfall bereits trocken und nicht mehr klebend stückig als -:.ster Rückstand vorliegt

Der feste Rückstand wird anschließend, ohne daß eine weitere Trocknung oder Beheizung notwendig wäre, mechanisch weiter aufbereitet, wobei zunächst etwa in einem Magnetscheider 6, eine Eisenabscheidung erfolgt. Hieran schließt sich eine Sichtung an, z. B. in einem Zick-Zack-Windsichter 7 oder in einem Luftsetzherd, wobei der unmagnetische Inertanteil, z. B. Glas, Steine, Cu- oder Al-Bleche, als schwere Fraktion abgeschieden wird.

Das Ausscheiden der Inertanteile ist besonders problemlos, da durch die Pyrolysebehandlung der Abfall hinter der Pyrolysevorrichtung 2 wasserfrei, trocken und leicht hantierbar vorliegt

Der abgetrennte Inertanteil kann ein weiteres Mal auf Werkstoffe wie Cu, Al usw. aufbereitet werden, wofür eines der bekannten Sortierverfahren, z. B. die Schwertrübeaufbereitung, verwendet werden kann.

Anschließend an die Sichtung in dem Windsichter 7 oder dem Luftherd gelangt der feste, jetzt nur noch kohlenstoffhaltige Bestandteil des Rückstandes in eine Zerkleinerungsvorrichtung 8, an die eine Siebung oder Feinsichtung 9 angeschlossen ist, die zusammen mit der Zerkleinerungsvorrichtung 8 über einen Rücklauf 9' einen Mahlkreislauf bildet. Hierdurch ist sichergestellt, daß tatsächlich nur Brennstoff der gewünschten Feinheit hergestellt wird, wie sie beispielsweise für eine

so normale Staubfeuerung benötigt wird.

Der erzeugte feste Brennstoff kann somit in bestehenden konventionellen, modernen Großkraftwerken verbrannt werden, d. h., es ist nicht nötig, auf die wirkungsgradmäßig schlechten Rostfeuerungen alter Kraftwerke bzw. Müllverbrennungsanlagen zurückzugreifen.

Der fertige Brennstoff verläßt entsprechend dem Pfeil 10' die Anlage. Der Transport kann z. B. durch Silo-Fahrzeug usw. geschehen, da sich der Brennstoff nunmehr problemlos pneumatisch fördern läßt.

Bei der vorstellend schematisch beschriebenen Verfahrensführung trägt sich der Pyrolysevorgang bezüglich des Wärmeverbrauchs selbst. Zusä'ziiche Heiz- oder Trocknungsenergie wird nicht benötigt. Die

f>5 Aufbereitungsanlage benötigt lediglich Elektroenergie zum Antrieb der Pyrolysetrommel, der Fördervorrichtungen, der Gebläse, jiebe, Sichter usw. Der Verbrauch an Elektroenergie ist jedoch wesentlich geringer als die

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Energie, die bei einer Verbrennung des erzeugten festen die Ausbeute an Brennstoff, bezogen auf eine Tonne

Brennstoffs in Kraftwerken gewonnen wi d, so daß sich durchschnittlichen Hausmülls, rd. 290 kg beträgt. Der

insgesamt eine sehr positive Energiebilanz ergibt. unbrennbare Inertanteil, der mit etwa 25 Gew.-% der

Der erzeugte Brennstoff, der hauptsächlich für einen eingesetzten Abfälle anzusetzen ist aber im Volumen

Einsatz in Kraftwerken vorgesehen ist, hat einen -, wegen seines weit höheren Raumgewichts wesentlich

Heizwert von etwa 17 585kJ/kg und ein Brennverhai- darunter liegt, kann bedenkenlos deponiert oder im

ten, das etwa einer Hartbraunkohle entspricht, wobei Straßenbau eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von festen Brennstoffen aus Abfällen, bei dem die Abfälle in einer außenbeheizten Pyrolyseeinrichtung entgast werden und das entstehende Pyrolysegas zur Beheizung der Pyrolyseeinrichlung zumindest anteilig verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Hausmüll auf mindestens 250° C und höchstens 450° C erhitzt und dabei Pyrolysegas mit einem Wärmein- ι ο halt erzeugt wird, der gerade für einen thermisch autarken Betrieb des Pyrolysevorganges ausreicht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man heizwertreiche Abfälle auf höchstens 350° C erhitzt

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß aus dem Pyrolysegas vor dessen Verbrennung Chlor und Fluor trocken abgeschieden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Pyrolysegas nach seiner Chlor- und Fluor-Abscheidung bei einer Temperatur von mehr als 1000° C verbrannt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die entgasten Abfälle nach dem Pyrolysevorgang einer Eisen- und sonstigen Schwergut-Abscheidung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet daß die entgasten Rückstände zu pulverförmigem Brennstoff aufbereitet werden.

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