DE4308551A1 - Verfahren und Einrichtung zum Entsorgen von Abfall - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Entsorgen von Abfall

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DE4308551A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsorgen von Abfall, wobei der Abfall verschwelt wird und dabei Schwelgas und fester Schwelreststoff anfallen, wobei das Schwelgas verbrannt wird und wobei der Schwelreststoff in eine grobe und eine feine Fraktion aufgeteilt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Entsorgen von Abfall mit einer Abfallzuführvorrichtung, die in eine Schweltrommel mündet, von der eine Schwelgasableitung und eine Schwelreststoffableitung ausge­ hen, wobei die Schwelgasableitung mit einer Brennkammer in Verbindung steht, die einen Rauchgasausgang hat, und wobei die Schwelreststoffableitung mit einer Trennvorrichtung verbunden ist, die Ableitungen für eine grobe und eine feine Fraktion aufweist.
Ein Verfahren und eine Anlage zur thermischen Abfallentsorgung ist aus der Euro­ päischen Patentschrift 0 302 310 B1 bekannt. Diese Einrichtung weist eine Schwel­ trommel auf, in die der zu entsorgende Abfall eingebracht wird. Der Abfall wird dort verschwelt und es werden Schwelgas und ein fester Schwelreststoff abgegeben. Das Schwelgas wird direkt einer Brennkammer zugeführt. Der Schwelreststoff wird in eine grobe und in eine feine Fraktion aufgeteilt und die feine Fraktion wird, gegebenenfalls nach einem Mahlvorgang, wie das Schwelgas in die Brennkammer eingespeist. Dort werden die eingespeisten Stoffe bei hoher Temperatur verbrannt. Dabei entsteht schmelzflüssige Schlacke, die in ein Wasserbad abgeleitet wird. Außerdem wird Rauchgas abgegeben, das einer Rauchgasreinigung unterzogen wird.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entsorgen von Abfall anzugeben, die im Vergleich zum Bekannten kostengünstiger durchzuführen bzw. zu erstellen sind. Insbesondere sollen kleinere Rauchgasmen­ gen anfallen.
Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren anzugeben, wird gemäß der Erfindung da­ durch gelöst, daß die feine Fraktion vergast wird, wobei Synthesegas und schmelz­ flüssige Schlacke anfallen, und daß das Synthesegas verbrannt wird.
Dadurch, daß die feine Fraktion des Schwelreststoffes zunächst vergast wird und dann nur das dabei gebildete Synthesegas verbrannt wird, kommt man mit einer kleinen Brennkammerkapazität aus. Es wird nämlich schon beim Vergasungsprozeß schmelzflüssige Schlacke abgeführt. Die dieser Schlacke entsprechende Menge der feinen Fraktion des Schwelreststoffes braucht folglich nicht verbrannt zu werden. Im übrigen wird bei dem Verfahren nach der Erfindung vorteilhafterweise aus­ schließlich Gas verbrannt. Einer Brennkammer wird neben dem Synthesegas nur das Schwelgas aus der Schweltrommel zugeführt. Dadurch bedingt, daß einerseits nur Gase und keine festen Stoffe und andererseits relativ kleine Mengen verbrannt werden, fallen auch wenig Rauchgase an, die nach einer Reinigung abgegeben wer­ den müßten. Darin ist ein besonderer Vorteil zu sehen.
Das Synthesegas kann separat, beispielsweise aber auch zusammen mit dem Schwelgas verbrannt werden. Dann ist nur eine Brennkammer erforderlich.
Die Verbrennung kann beispielsweise unter Zuführung von mit Sauerstoff angerei­ cherter Luft erfolgen. Dadurch wird der Verbrennungsprozeß verbessert. Es kann auch reiner Sauerstoff zugeführt werden.
Der feinen Fraktion des Schwelreststoffes wird bei der Vergasung beispielsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft oder sogar reiner Sauerstoff zugeführt. Dadurch erzielt man den Vorteil, daß man in einem Vergaser eine für den Vergasungsvor­ gang optimale Temperatur erzielen kann. Die mit Sauerstoff angereicherte Luft kann beispielsweise 70% Sauerstoff enthalten. Zur Vergasung kann im Vergaser beispielsweise eine Temperatur von ungefähr 2000°C gegeben sein.
Beispielsweise wird das Schwelgas bevor es verbrannt wird, gewaschen. Das gewa­ schene Schwelgas wird dann verbrannt und der beim Waschen abgesonderte Schlamm wird vergast. Damit wird der Vorteil erzielt, daß möglichst wenig feste Stoffe in eine Brennkammer gelangen, in die bereits durch den gemäß der Erfin­ dung vorgeschalteten Vergaser keine festen Bestandteile des Schwelreststoffes ge­ langen. Da gemäß der Erfindung in der Brennkammer nur Gase verbrannt werden, kommt man vorteilhafterweise mit einer einfach konstruierten, kleinen und kosten­ günstigen Brennkammer aus.
Beispielsweise wird auch das Synthesegas vor dem Verbrennen gewaschen und der dabei abgesonderte Schlamm wird erneut vergast. Auch dieser Verfahrensschritt trägt dazu bei, die Brennkammer von festen Stoffen freizuhalten, wodurch man mit einer kostengünstigen Brennkammer auskommt.
Beim Verbrennen von Synthesegas und Schwelgas fällt Rauchgas an, das bei einer Rauchgasreinigung von Staub befreit wird. Dieser Staub wird beispielsweise einem vorhandenen Vergaser zugeführt und dort vergast. Dadurch ist gewährleistet, daß der Staub aus dem Rauchgas in die schmelzflüssige Schlacke eingebunden wird.
Beim Vergasen wird die Temperatur beispielsweise oberhalb der Schmelztempera­ tur derjenigen der Vergasung zu unterziehenden Stoffe gehalten, die nicht brennbar sind. Damit wird gewährleistet, daß alle brennbaren Stoffe aus dem Schwelreststoff, z. B. alle kohlenstoffhaltigen Stoffe, vergast werden, während alle nicht brennbaren Stoffe aufgrund der hohen Temperatur schmelzflüssig werden und als schmelzflüs­ sige Schlacke aus einem Vergaser abgeschieden werden können.
Das Synthesegas besteht bei einer Vergasung unter Sauerstoffmangel zu einem gro­ ßen Teil aus Kohlenstoffmonoxid, das anschließend verbrannt werden kann. Da­ durch, daß mit Sauerstoff angereicherte Luft oder sogar reiner Sauerstoff in einen Vergaser eingespeist werden, erzielt man dort eine hohe Temperatur mit einer ver­ gleichsweise kleinen Energiezufuhr von außen. Trotzdem erfolgt die Vergasung bei Sauerstoffmangel, da entsprechend kleine Luftmengen oder Sauerstoffmengen in den Vergaser eingespeist werden.
Die schmelzflüssige Schlacke wird beispielsweise von einem Vergaser aus in ein Wasserbad eingeleitet. Dort entsteht ein Schmelzgranulat, das ungefährlich ist und beispielsweise aus Baumaterial verwendet werden kann.
Das Synthesegas kann beispielsweise in einer Brennkammer eines Gasmotors ver­ brannt werden. Dieser kann beispielsweise einen Generator für die Erzeugung elek­ trischer Energie antreiben.
Aus anfallendem Rauchgas kann Wärmeenergie, beispielsweise durch einen Wär­ metauscher, entnommen werden. Die elektrische und/oder die Wärmeenergie können vielfältig eingesetzt werden.
Die Aufgabe, eine Einrichtung zum Entsorgen von Abfall anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ableitung der Trennvorrichtung für die feine Fraktion mit einem Vergaser verbunden ist, von dem eine Synthesegasableitung, die zu einer Brennkammer führt, und eine Schlackeableitung ausgehen.
Durch das Einfügen eines Vergasers wird der Vorteil erzielt, daß der Brennkammer außer dem Schwelgas nur Synthesegas zugeführt wird. Man kommt daher mit einer kleinen und damit kostengünstigen Brennkammer aus. Das ist darauf zurückzufüh­ ren, daß einerseits die festen Bestandteile der feinen Fraktion des Schwelreststoffes schon im Vergaser abgetrennt werden und daß andererseits der Brennkammer fast nur Gase zugeführt werden. Das hat auch zur Folge, daß wenig Rauchgas anfällt, das nach einer Rauchgasreinigung abgegeben werden muß. Folglich kommt man mit einer kleineren Rauchgasreinigungsvorrichtung aus.
Die Synthesegasableitung des Vergasers kann zu einer üblichen Brennkammer und/oder zu einer Brennkammer eines Gasmotors führen. Dieser Gasmotor kann mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie verbunden sein.
Die Schwelgasableitung der Schweltrommel und die Synthesegasableitung des Ver­ gasers können in getrennte oder in dieselbe Brennkammer einmünden.
Der Vergaser weist beispielsweise eine Zuführleitung für mit Sauerstoff angerei­ cherter Luft oder für reinen Sauerstoff auf. Durch die Sauerstoffzufuhr wird eine hohe Temperatur im Vergaser gewährleistet.
Die Schwelgasableitung der Schweltrommel kann mit einem ersten Gaswäscher verbunden sein, von dem eine Leitung für gewaschenes Schwelgas und eine Leitung für Schlamm ausgehen. Die Leitung für gewaschenes Schwelgas kann mit der Brennkammer und die Leitung für Schlamm mit dem Vergaser verbunden sein. Da­ durch ist gewährleistet, daß das Schwelgas vor dem Eintritt in die Brennkammer gereinigt wird. Der abgetrennte Schlamm kann zusammen mit dem Schwelreststoff im Vergaser vergast werden. Die Brennkammer ist dadurch weitgehend frei von festen Stoffen, so daß eine einfache Ausführung der Brennkammer ausreicht.
Die Synthesegasableitung des Vergasers kann mit einem zweiten Gaswäscher ver­ bunden sein, von dem eine Leitung für gewaschenes Synthesegas zur Brennkammer und eine Leitung für Schlamm zum Vergaser zurückführt. Auch hiermit wird dafür gesorgt, daß weitgehend keine festen Stoffe in die Brennkammer gelangen.
An einem Rauchgasausgang der Brennkammer ist eine Rauchgasreinigungsvorrich­ tung angeschlossen, deren Staubausgang beispielsweise mit dem Vergaser verbun­ den ist. Damit wird vorteilhafterweise Staub aus dem Rauchgas in den Vergaser eingebracht, wo er, sofern er nicht zu vergasen ist, in die schmelzflüssige Schlacke eingebunden wird.
Dem Rauchgasausgang kann beispielsweise ein Wärmetauscher zugeordnet sein, um Wärmeenergie aus dem heißen Rauchgas zu gewinnen.
Die Schlackeableitung des Vergasers kann in einen Wasserbehälter münden, so daß dort ein Schmelzgranulat gebildet wird, das beispielsweise als Baumaterial dienen kann.
Mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die feine Fraktion des Schwelreststoffes und gegebenenfalls auch Schlämme und Stäube zunächst vergast werden, wodurch ein brennbares Synthesegas und ein Schmelzgranulat anfallen. Das Schmelzgranulat kann als Rohstoff verwendet wer­ den. Das Synthesegas wird zusammen mit dem Schwelgas aus der Schweltrommel verbrannt. Da keine festen Stoffe verbrannt werden müssen, kommt man vorteilhaf­ terweise mit einer einfach konstruierten, kleinen und kostengünstigen Brennkammer aus. Folglich fällt auch wenig Rauchgas an, das abgegeben werden muß, und man benötigt nur eine kleine Rauchgasreinigungsvorrichtung.
Die Einrichtung zum Entsorgen von Abfall nach der Erfindung, mit der das Verfah­ ren nach der Erfindung durchgeführt werden kann, wird anhand der Zeichnung er­ läutert:
Die Zeichnung zeigt die Einrichtung zum Entfernen von Abfall nach der Erfindung.
Der zu entsorgende Abfall A wird über eine Abfallzuführvorrichtung 1a einer Schweltrommel 1 zugeführt, wo er verschwelt und dabei in Schwelgas SG und Schwelreststoff SR aufgeteilt wird. Eine Schwelgasableitung 2, 2′ verbindet die Schweltrommel 1 mit einer Brennkammer 3. Eine Schwelreststoffableitung 4 verbin­ det die Schweltrommel 1 mit einer Trennvorrichtung 5, in der der Schwelreststoff SR in eine grobe Fraktion GR und eine feine Fraktion FR aufgeteilt wird. Die grobe Fraktion GR beinhaltet im wesentlichen Metallteile, Glas und Steine. Die feine Fraktion FR beinhaltet im wesentlichen kohlenstoffhaltigen Schwelreststoff. Die Trennvorrichtung 5 kann als Sieb ausgebildet sein. Von der Trennvorrichtung 5 geht eine Ableitung 5a für die grobe Fraktion GR und eine Ableitung 6 für die feine Fraktion FR des Schwelreststoffes SR aus. Die Ableitung 6 für die feine Fraktion FR führt zu einem Vergaser 7. Der Vergaser 7 muß nur zur Inbetriebnahme der Einrich­ tung extern beheizt werden. Während des laufenden Betriebes wird eine Teilmenge des zugeführten Gutes verbrannt, was die notwendige Wärmeenergie zur Vergasung des verbleibenden kohlenstoffhaltigen Gutes liefert. Dem Vergaser 7 wird über eine Luftzuleitung 8 mit Sauerstoff angereicherte Luft L oder reiner Sauerstoff zugeführt. Dadurch erreicht man im Vergaser 7 eine sehr hohe Temperatur, die 2000°C betragen kann. Bei dieser Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes aller nichtbrennbaren zugeführten Stoffe liegt, wird die zugeführte feine Fraktion FR des Schwelreststoffs SR in schmelzflüssige Schlacke S und ein Synthesegas SY umgewandelt. Da die zugeführte Luftmenge im Vergleich zur Schwelreststoffmenge klein gehalten wird, erfolgt die Vergasung unter Sauerstoffmangel, so daß das Synthesegas SY im wesent­ lichen aus Kohlenstoffmonoxid besteht. Die schmelzflüssige Schlacke S wird über eine Schlackeableitung 9 aus dem Vergaser 7 abgelassen und gelangt in einen Wasser­ behälter 10, wo sich ein Schmelzgranulat bildet. Das Schmelzgranulat kann als Roh­ stoff verwendet werden. Das Synthesegas SY verläßt den Vergaser 7 über eine Synthesegasableitung 11, die zur Brennkammer 3 führt. In der Brennkammer 3 wird das Synthesegas SY gegebenenfalls zusammen mit dem Schwelgas SG verbrannt. Da der Brennkammer 3 nur Gase zugeführt werden, kommt man mit einer kostengünsti­ gen kleinen Brennkammer 3 aus. Der Brennkammer 3 können über eine Luftzuleitung 12 mit Sauerstoff angereicherte Luft L* oder reiner Sauerstoff zugeführt werden. In der Brennkammer 3 erfolgt eine vollständige Verbrennung. Von der Brennkammer 3 geht an einem Rauchgasausgang 3a eine Rauchgasableitung 13 für Rauchgas RG aus, die über einen Abhitzedampferzeuger oder Wärmetauscher 14 und eine Rauchgasreini­ gungsvorrichtung 15, die einen Staubausgang 15a aufweist, zu einem Kamin 16 führt. In der Schwelgasableitung 2, 2′ der Schweltrommel 1 kann ein erster Gaswäscher 17 angeordnet sein. Dort abgetrennter Schlamm SCH gelangt über eine Schlammablei­ tung 18 in den Vergaser 7. Vom ersten Gaswäscher 17 ausgehend führt ein Teilab­ schnitt der Schwelgasableitung 2′, durch den gewaschenes Schwelgas SGW strömt, zur Brennkammer 3. Durch den ersten Gaswäscher 17 ist sichergestellt, daß die Brennkammer 3 von festen Verunreinigungen des Schwelgases SG freibleibt. Das Synthesegas SY kann statt zur Brennkammer 3 über eine separate Synthesegasablei­ tung 19, 19′ der Brennkammer 20a eines Gasmotors 20 zugeführt werden. In die Synthesegasableitung 19, 19′ aber auch in die Synthesegasableitung 11 kann ein zweiter Gaswäscher 21 eingefügt sein. Es gelangt dann gewaschenes Synthesegas SYW in die Brennkammer 3, 20a. Dadurch ist gewährleistet, daß feste Bestandteile, die sich im Synthesegas SY befinden können, nicht in die Brennkammer 3 oder in den Gasmotor 20 gelangen. Diese festen Bestandteile gelangen als Schlamm SC über eine Schlammableitung 22 zurück in den Vergaser 7. Der Gasmotor 20 kann einen Genera­ tor antreiben. Eine von einem Rauchgasausgang 20b des Gasmotors 20 ausgehende Rauchgasableitung 23 ist mit der Rauchgasreinigungsvorrichtung 15 verbunden. In der Rauchgasreinigungsvorrichtung 15 abgetrennter Staub ST und auch im Abhitzedamp­ ferzeuger oder Wärmetauscher 14 abgetrennter Staub ST können über Staubableitun­ gen 24, 25 dem Vergaser 7 zugeleitet werden.
Mit der geschilderten Einrichtung wird der Vorteil erzielt,daß der Brennkammer 3 oder dem Gasmotor 20 nur Gase zugeführt werden. Es gelangen keine festen Stoffe dort hin. Man kommt daher mit einer kostengünstigen Brennkammer 3 aus. Der Einsatz eines Gasmotors 20 ist nur mit Hilfe des vorgeschalteten Vergasers 7 mög­ lich, da er nur mit Gas zu betreiben ist.

Claims (20)

1. Verfahren zum Entsorgen von Abfall (A), wobei der Abfall (A) verschwelt wird und dabei Schwelgas (SG) und fester Schwelreststoff (SR) anfallen, wobei das Schwelgas (SG) verbrannt wird, und wobei der Schwelreststoff (SR) in eine grobe (GR) und eine feine Fraktion (FR) aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die feine Fraktion (FR) vergast wird, wobei Synthesegas (SY) und schmelzflüssige Schlacke (S) anfallen, und daß das Synthesegas (SY) verbrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas (SY) zusammen mit dem Schwelgas (SG) verbrannt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung unter Zuführung von mit Sauerstoff angereichterter Luft (L*) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feine Fraktion (FR) unter Zuführung von mit Sauerstoff angereicherter Luft (L) vergast wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwelgas (SG) gewaschen wird, daß das gewaschene Schwelgas (SGW) verbrannt wird, und daß der beim Waschen abgesonderte Schlamm (SCH) vergast wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas (SY) gewaschen wird, daß das gewaschene Synthesegas (SYW) verbrannt wird und daß der beim Waschen abgesonderte Schlamm (SC) erneut vergast wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verbrennen von Synthesegas (SY) und/oder Schwelgas (SG) anfallendes Rauchgas (RG) von Staub (ST) befreit wird und daß der Staub (ST) vergast wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Vergasen oberhalb der Schmelztemperatur derjenigen der Vergasung zu unterziehenden Stoffe liegt, die nicht brennbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schmelzflüssige Schlacke (S) in ein Wasserbad eingeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas (SY) einem Gasmotor (20) zugeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus anfallendem Rauchgas (RG) Wärmeenergie entnommen wird.
12. Einrichtung zum Entsorgen von Abfall (A) mit einer Abfallzuführvorrichtung (1a), die in eine Schweltrommel (1) mündet, von der eine Schwelgasableitung (2) und eine Schwelreststoffableitung (4) ausgehen, wobei die Schwelgasableitung (2, 2′) mit einer Brennkammer (3) in Verbindung steht, die einen Rauchgasausgang (3a) hat, und wobei die Schwelreststoffableitung (4) mit einer Trennvorrichtung (5) verbunden ist, die Ableitungen (5a, 6) für eine grobe (GR) und eine feine Fraktion (FR) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung (6) der Trennvorrichtung (5) für die feine Fraktion (FR) mit einem Vergaser (7) verbunden ist, von dem eine Synthesegasableitung (11;19, 19′), die zu einer Brennkammer (3; 20a) führt, und eine Schlackeableitung (9) ausgehen.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vom Vergaser (3) eine Synthesegasableitung (19, 19′) zur Brennkammer (20a) eines Gasmotores (20) führt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgasableitung (SG) der Schweltrommel (1) und die Synthesegasableitung (11) des Vergasers (7) in dieselbe Brennkammer (3) einmünden.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vergaser (7) eine Zuführleitung (8) für mit Sauerstoff angereicherte Luft (L) einmündet.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgasableitung (2) der Schweltrommel (1) mit einem ersten Gaswäscher (17) verbunden ist, von dem eine Schwelgasableitung (2′) für gewaschenes Schwelgas (SGW) und eine Schlammableitung (18) für Schlamm (SCH) ausgehen, und daß die Schwelgasableitung (2′) für gewaschenes Schwelgas (SGW) mit der Brennkammer (3) und die Schlammableitung (18) dem Vergaser (7) verbunden sind.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Synthesegasableitung (19) des Vergasers (7) mit einem zweiten Gaswäscher (21) verbunden ist, von dem eine Synthesegasableitung (19′) für gewaschenes Synthesegas (SYW) zur Brennkammer (20a) führt und eine Schlammableitung (22) für Schlamm (SC) zum Vergaser (7) zurückführt.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Rauchgasausgang (3a, 20b) der Brennkammer (3, 20a) eine Rauchgasreinigungsvorrichtung (15) angeschlossen ist, und daß ein Staubausgang (15a) der Rauchgasreinigungsvorrichtung (15) mit dem Vergaser (7) verbunden ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rauchgasausgang (3a, 20b) ein Wärmetauscher (14) zugeordnet ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackeableitung (9) des Vergasers (7) in einen Wasserbehälter (10) mündet.
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