DE60001669T2

DE60001669T2 - Verfahren und vorrichtung zur abfallpyrolyse und vergasung

Info

Publication number: DE60001669T2
Application number: DE60001669T
Authority: DE
Inventors: Domenico Ronchi
Original assignee: RGR AMBIENTE REATTORI GASSIFIC
Current assignee: RGR AMBIENTE REATTORI GASSIFIC
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: PL352991A1; IT1313272B1; NO20020450D0; ITMI991694A1; HRP20020089B1; WO2001009270A1; RU2227251C2; US6852293B1; CN1365382A; EP1204724A1; PL191219B1; EP1204724B1; AU6564300A; NO20020450L; ATE234348T1; AU775439B2; HRP20020089A2; JP2003506523A; CN1128200C; ITMI991694A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Abfallstoffen, insbesondere für Sonder- und/oder Gefahrabfallstoffe.
Das Problem des Entsorgens von Abfallstoffen und insbesondere das Problem des Entsorgens von Abfall, der als spezieller und/oder gefährlicher Fest-, Flüssig- und/oder Schlammabfall eingestuft wird, war lange Zeit bekannt, und es hat stets wachsende Wichtigkeit erfahren infolge der stets wachsenden Menge von Abfall, der sowohl industriell als auch nicht industriell erzeugt wird, und infolge der wachsenden, verbindlichen Bedingungen, die durch das Gesetz für das Entsorgen desselben auferlegt werden.
Der Stand der Technik hat versucht, dieses Problem durch die Verwendung unterschiedlicher Arten von Anlagen zu lösen, welche Pyrolyse oder Vergasung oder allgemein Verbrennungsverfahren bei bestimmten Temperaturbedingungen einsetzen, dann gefolgt durch geeignete Behandlungsverfahren für die erzeugten Gase. Der Begriff "Vergasung" bedeutet ein Verfahren teilweiser, nicht katalytischer Oxidation eines Feststoffs, einer Flüssigkeit oder einer gasförmigen Substanz, dessen endgültiges Ziel das Erzeugen eines gasförmigen Brennstoffs ist, der hauptsächlich aus CO, H&sub2; besteht, und zweitens werden leichte Kohlenwasserstoffe wie Methan, Wasser, und Kohlendioxid als Oxidiermittel verwendet.
Andererseits bezieht sich der Ausdruck "Pyrolyse und Vergasung" auf ein Verfahren, welches die Moleküle organischer Substanzen aufbricht, diese thermisch zerlegt, ohne Oxidiermittel zu erfordern. EP-B1-0 292 987 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln verschmutzender Brennstoffe oder Abfallmaterialien in saubere Energie und nutzbare Produkte. Das Verfahren sieht eine Behandlung des Abfallmaterials bei einer Temperatur von mindestens 1600ºC in Abwesenheit von Luft vor, um ein auf H&sub2; und CO basiertes, brennbares Gas, nicht brennbare und inerte Gase zu erzielen, dann ein plötzliches Abkühlen, um inerte Gase mit Wasser zu trennen, Erzeugen von Dampf und Bringen der Gase auf eine Temperatur von nicht weniger als 1200ºC, gefolgt durch eine Passage des Dampfes und der Gase durch eine reinigende Kohlenmasse, und schließlich sieht es das Abkühlen der von der reinigenden Kohlenmasse kommenden Gase vor.
Dennoch ermöglichen das Verfahren und die Vorrichtung, die in EP '987 beschrieben sind, nicht ein Erzielen des gewünschten Ergebnisses, d. h. die vollständige Umwandlung fester, flüssiger oder gasförmiger Abfallstoffe in saubere Energie und nutzbare Produkte. In der Tat enthalten die mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der EP '987 erzielten Produkte eine hohe Menge unverbrannter Produkte und, Luft, und es gibt einen hohen Anteil von Kohlenreststoffen. Ferner ist die Betriebslebensdauer des Reaktors extrem begrenzt, da sie noch nicht einmal zwei Jahre Zeit erreicht (was die minimale Lebensdauer für eine Vorrichtung dieses Typs ist) infolge des kontinuierlichen Scheuerns des feuerfesten Materials, welches das Innere der Brennkammer bildet. Darüber hinaus kann die reinigende Kohlenmasse sehr leicht durch unverbrannte Reststoffe und durch den Kohlenanteil verstopft werden, und dies verursacht ein Blockieren des gesamten Verfahrens und der Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung dient zum Überwinden der im Stand der Technik vorhandenen Nachteile.
Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Pyrolyse und Vergasung von Abfallstoffen bereitzustellen, insbesondere spezieller und/oder gefährlicher Abfallstoffe, mit einem Vergasungs- und Schmelzschritt, einem Schritt zur Behandlung der Mischung der erhaltenen Gase, und einem Vergasungsschritt, dadurch gekennzeichnet, dass die obigen Schritte die folgenden Passagen bereitstellen:
a) der zu behandelnde Stoff wird, bei einer Temperatur, die zwischen 1300 und 1500ºC liegt, für eine Zeitdauer zwischen 3 und 15 Sekunden vergast, und für eine Zeitdauer zwischen 5 und 30 Minuten geschmolzen, in vollständiger Abwesenheit von Luft, wobei man eine Mischung brennbarer Gase, nicht brennbarer Gase und inerter Gase durch mindestens zwei Vergasungsschritte, die in einer Reihenfolge durchgeführt werden, erhält, worin die Temperatur konstant gehalten wird durch die Verwendung mindestens einer thermischen Lanze in irgendeinem der Vergasungsschritte;
b) die somit erhaltene Mischung brennbarer und nicht brennbarer Gase wird einer Reinigung und Behandlung zur Energiegewinnung unterworfen;
c) die inerten Gase, oder anorganische und Mineralanteile, werden im verglasten Zustand extrahiert.
Insbesondere kann der Behandlungsschritt b) der von Sehritt a) kommenden Gasmischung alternativ die folgenden Passagen bereitstellen:
b1) die Gesamtheit der Gasmischung wird zu einer Nachbrennkammer zur Wärmerückgewinnung und Erzeugung thermischer Energie, im Dampfzustand, geschickt, die dann wiedergewonnen und in elektrischer Energie umgewandelt wird;
b2) ein Teil der Gasmischung wird durch Kühlen, Filtern, Neutralisieren, Adsorption von CO&sub2; und Kompression gereinigt, und die somit behandelte Gasmischung wird zu den thermischen Lanzen derart zugeführt, um die vorbestimmte Temperatur in den Vergasungskammern aufrechtzuerhalten, alternativ und/oder parallel zu herkömmlichem Brennstoff, während der verbleibende Abschnitt des Gases zu der in Absatz b1) bereitgestellten Behandlung gesandt wird;
b3) die Gesamtheit der Gasmischung wird Schritt b2) unterworfen, und ein Abschnitt der so behandelten Gasmischung wird zu den thermischen Lanzen derart gefördert, um die vorbestimmte Temperatur in den Vergasungskammern aufrechtzuerhalten, während der verbleibende Abschnitt (mehr als 50%) zu einer Wiedergewinnungsbehandlung für elektrische Energie gesandt wird.
Die Mischung der von der Vergasungsreaktion kommenden Gase besteht aus CO, CO&sub2;, H&sub2; und H&sub2;O, und sie kann unterschiedlich gemäß der Größe der Anlage und den vorbestimmten energetischen Aufgaben verwendet werden.
Die Gasmischung, die am Ende von Schritt b1) noch vorhanden sein kann, wird zu einem Beseitigungs- und Neutralisationssystem gesandt, sodass die Emission in die Atmosphäre in Übereinstimmung mit genauen gesetzlichen Vorschriften geschieht.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eines oder mehrere Lagersysteme aufweist, damit die Abfallstoffe- durch ein Transport- und Fördersystem - in Verbindung mit einem Reaktor behandelt werden, wobei der Reaktor aus mindestens einer primären Vergasungskammer besteht, die mit einer sekundären und schmelzenden Vergasungskammer verbunden ist, wobei jede Vergasungskammer mit mindestens einer thermischen Lanze ausgestattet ist, wobei die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer an einem Ende davon mit einem System zum Fördern des Gases zu nachfolgenden Schritten ausgestattet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende davon mit einem System zum Ausstoßen des geschmolzenen Materials zu einem Verglasungssystem ausgestattet ist.
Insbesondere werden die thermischen Bedingungen in den primären und sekundären Schmelz- und Vergasungskammern durch die Verwendung geeigneter thermischer Lanzen erreicht, denen herkömmliche Brennstoffe zugeführt werden, wie Methan, Propan, etc., und/oder mit der Mischung von H&sub2; und CO, die von dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kommt.
Die Betriebstemperatur der Kammern muss über dem Wert von 1300 bis 1500ºC gehalten werden, da dies ein Erzielen der Vergasung des organischen Anteils des zu behandelnden Stoffs bei der maximal möglichen Geschwindigkeit und das Schmelzen des anorganischen mineralischen Anteils, um danach dessen Extraktion im verglasten Zustand durchzuführen, erlaubt.
Tatsächlich ist die Extraktion in dem verglasten Zustand wesentlich für die Ziele der vorliegenden Erfindung, da Metall und anorganische Reststoffe Stabilität, Unlösbarkeit und Inertanz zu der Umgebung aufweisen, dank des verglasten Zustands und seinem hohen Maß an Inertanz.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung dieser Temperaturen ebenso das Lösen des Problems des Abscheuerns der feuerfesten Materialien innerhalb des Reaktors.
Die Systeme zum Lagern des zu behandelnden Abfalls bestehen im Allgemeinen aus Silos, deren Abmessungen gemäß den stündlichen Durchflussraten der Anlage festgelegt werden, um die Aufrechterhaltung der erforderlichen Autonomie sicher zu stellen.
Die Lagercontainer werden vollständig luftdicht hergestellt, oder sie werden bei einem Druck gleich oder geringer als dem Betriebsdruck der Vergasungskammer gehalten.
Tatsächlich ist diese Bedingung, unabhängig von der physikalischen Natur des Abfalls (flüssig, fest, schlammartig), notwendig, um das Einführen von Luft in die primäre Vergasungskammer zu verhindern.
Insbesondere wird flüssiger Abfall mittels spezieller Zerstäubungslanzen durch Mittelkopfpumpen (mean-head pumps) mit Strömungsratensteuerung gefördert.
Schlammartiger Abfall kann unter Strömungsratensteuerung durch Schrauben oder geeignete Pumpen wie beispielsweise Einzelschraubenpumpen, Kolben, etc. gefördert werden.
Festabfall muss vorbehandelt werden, bevor er in das Zufuhrsilo eingeladen wird. Tatsächlich betragen seine erwarteten Abmessungen etwa 2 bis 3 cm. In jedem Falle hängt die Vorbehandlung von der Natur des Festabfalls und von seinem Gehalt ab.
Der Abfall wird in die primäre Vergasungskammer durch einfache oder kombinierte Transportsysteme zugeführt. Der zu behandelnde Stoff wird von dem Silo entnommen und wird durch vollständig luftdichte Systeme zu einem Abschlussventil transportiert, das vertikal oberhalb des Einlassbereichs der primären Vergasungskammer angeordnet ist. Dann wird der Abfall, stets unter Strömungsratensteuerung, mittels eines motorgetriebenen Stellarventils (oder anderer äquivalenter Vorrichtungen) ohne Verdichtungen, welche seine Dichte erhöhen könnten, gefördert, sodass in dem Punkt des Einlasses zu der primären Vergasungskammer er so fluidartig wie möglich ist.
Wie zuvor angegeben ist der Reaktor in zwei Abschnitte aufgeteilt:
- eine (oder mehrere) primäre Vergasungskammer(n);
- eine sekundäre und schmelzende Vergasungskammer.
Die primäre Vergasungskammer besteht aus einem vertikalen Zylinder, der mit einer Öffnung oder einem Mund zum Einladen des Abfalls im Zentrum der Abdeckung des Zylinders ausgestattet ist. Stets in dem hohen Abschnitt des Zylinders, jedoch mit einer tangentialen Kupplung, ist der Einführpunkt der thermischen Lanze vorgesehen. Der untere Abschnitt des Zylinders ist als Kegelstumpf verjüngt, um den Zylinder mit der Pipeline zu verbinden, welche diesen mit der sekundären und schmelzenden Vergasungskammer verbindet. Das Volumen und die Länge des Zylinders und der Verbindungspipeline bestimmen die Verweildauer des Abfalls in Kontakt mit den heißen Gasen, die durch die thermische Lanze erzeugt werden, und mit der Oberfläche der feuerfesten Beschichtung, die bei der erwarteten Betriebstemperatur (1300 bis 1500ºC) gehalten wird. Der Zylinder besitzt ein Volumen im Bereich von 0,4 m³ bis 16 m³, und seine Länge liegt im Bereich von 1,5 m bis 6 m, während das Verbindungssystem oder die Verbindungspipeline ein Volumen im Bereich von 0,06 m³ bis 9 m³ und eine Länge im Bereich von 1, 5 m bis 5 m besitzt.
Der in der primären Vergasungskammer erzeugte Gasstrom bildet einen ansteigenden Strom, der tangential in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer eintritt, zusammen mit dem Abschnitt zugeführten Abfalls, der noch vergast oder geschmolzen werden muss.
Auch die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer besteht aus einem vertikalen Zylinder, der auf einem unteren Niveau in Bezug auf die erste Kammer angeordnet ist. Der untere Abschnitt des Zylinders bildet den Boden oder das Schmelzbecken der Mineralrestanteile des Abfalls. Die feuerfeste Beschichtung des Bodens ist derart gelegt, um eine Neigung oder Rampe zwischen 5 und 30%, bevorzugt von 20%, zwischen dem höchsten Punkt (Einlassbereich der von der vorherigen Kammer kommenden Gase) und dem diametral gegenüberliegenden, niedrigsten Punkt (Auslassbereich von Schmelzaschen) zu erzielen. Darüber hinaus weist der Boden eine Länge im Bereich von 1,5 bis 3 Metern auf.
Die Länge und die Neigung dieses Pfades bestimmen die Verweildauer und dementsprechend das Schmelzen der Vergasungsreste. An der Wand des Zylinders der sekundären und schmelzenden Vergasungskammer, stets in der Nähe des Bodens, ist die zweite thermische Lanze vorgesehen, welche die Aufgabe besitzt, die Betriebstemperatur in dem vorbestimmten Zustand (1300 bis 1500ºC) zu halten. Eine derartige Lanze ist als tangentialer Einlass angeordnet. Auf diese Weise wird neben dem Erzielen des Schmelzens die Vergasung abgeschlossen, und da dies in zwei sekundären Schritten auftritt, ist es durch sehr hohes Effizienzniveau gekennzeichnet.
Der obere Abschnitt des Zylinders, der die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer bildet, endet als Kegelstumpf, der mit der Pipeline verbunden ist, welche die Gase zu den nachfolgenden Behandlungen fördert. Der von der primären Kammer ankommende, abfallende Strom verändert sich in einen ansteigenden Strom in die sekundäre Kammer in einem Zustand hoher Turbulenz, welcher durch die tangentialen Einlässe erzeugt ist.
Somit besteht die von der ersten Vergasungskammer kommende Gasmischung aus einem absteigenden Strom, der sich in einen ansteigenden Strom in dem zweiten Vergasungsschritt verändert, in einem Zustand hoher Turbulenz, der durch die tangentialen Einlässe erzeugt ist.
Der Ausstoß des Schmelzmaterials erfolgt durch eine spezielle Öffnung, die in dem Umfangsabschnitt des Bodens der sekundären und schmelzenden. Vergasungskammer angeordnet ist. Das Schmelzmaterial kommt direkt in einem darunter liegenden Bassin an, das bei einem konstanten Wasserpegel gehalten wird. Auf diese Weise wird ebenso eine hydraulische Dichtung erzeugt, die verhindert, dass Luft in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer eintritt. Das verglaste Material wird kontinuierlich von dem Bassin durch ein spezielles Eimerwerk beseitigt.
Insbesondere kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei oder mit mehr primären Vergasungskammern ausgestattet sein, die zu einer einzelnen sekundären und schmelzenden Vergasungskammer zusammen laufen.
Tatsächlich kann in dem Fall einer Anlage, in der es notwendig ist, die Strömungsrate eines einzelnen Abfalls zu maximieren, oder wenn es die Notwendigkeit gleichzeitigen Förderns von Abfall unterschiedlicher Art gibt, die Verwirklichung von zwei (oder sogar drei) primären Kammern, die mit gleicher Geometrie zu derselben sekundären Kammer zusammenlaufen, eine extrem nützliche Lösung sein.
Auf diese Weise muss ein doppeltes Beladungssystem zu den zwei primären Kammern vorgesehen sein, mit der Möglichkeit des Dosierens auf der Basis de Abfallqualität oder der Entsorgungsanforderungen.
In der sekundären Kammer kann es auf der Basis des Durchmessers derselben notwendig sein, mehr als eine thermische Lamze einzubauen, um die durch die tanzen erzeugte Wärme besser zu verteilen. Tatsächlich könnte eine einzelne Lanze mit höherer Leistung die feuerfeste Beschichtung zu hohen thermischen Spannungen (Temperaturspitzen) unterwerfen, was ihre Lebensdauer signifikant vermindern würde.
Thermische Lanzen werden üblicherweise mit herkömmlichem Brennstoff und/oder der H&sub2;- und CO-Mischung, welche durch die Anlage erzeugt wird, versorgt. Sie werden durch ein vollständig automatisches System gesteuert, die ein Passieren von 0% bis 100% beider Arten von Brennstoff erlauben. Die Sauerstoffmenge, als einzelnes Komburent, wird stoichiometrisch auf der Basis der Brennstoffmenge und dessen Brennwert (in dem Falle der Mischung) gesteuert. Jede eingebaute Lanze ist mit einem Steuerungs- und Regulierungssystem ausgestattet. Es ermöglicht die Verwendung herkömmlichen Brennstoffs in den Schritten des Hochfahrens und des Erreichens der Betriebstemperatur, während in dem Moment, in welchem der Abfall eingeführt wird und dementsprechend die Erzeugung der Gasmischung beginnt, es möglich wird, schrittweise (0 bis 100%) die Gasmischung zu der Lanze zuzuführen, während gleichzeitig der herkömmliche Brennstoff ebenso schrittweise (100 bis 0%) vermindert wird. Somit wird die Selbstunterstützung des Verfahrens erzielt.
Wie zuvor angegeben durchläuft die von der sekundären und schmelzenden Vergasungskammer austretende Gasmischung unterschiedliche Behandlungen auf der Basis der Verwendungsart, für welche sie vorgesehen sind.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Verwirklichen eines Verfahrens vollständiger Entsorgung des zu behandelnden Stoffs mit der maximalen Effizienz und bei vollständiger Sicherheit. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit der Selbstversorgung der thermischen Lanze, was das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Vorrichtung besonders vorteilhaft macht.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich werden. Diese ist eine beispielhafte und nicht begrenzende Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. In den Zeichnungen:
- Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer in dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten thermischen Lanze.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 10 insgesamt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Sie besteht aus einem Abfalllagersilo, das durch ein in Fig. 2 nicht gezeigtes Transportsystem mit einem Reaktor 11 verbunden ist, der eine primäre Vergasungskammer 12 und eine sekundäre und schmelzende Vergasungskammer 13 aufweist.
Die primäre Vergasungskammer 12 besteht aus einem Zylinder 14, der mit einer Öffnung 15 in der oberen Abdeckung ausgestattet ist, einer Tangentialkupplung 16, einer thermischen Lanze 17, einem als Kegelstumpf 18 verjüngten, unteren Abschnitt, der mit einem Verbindungssystem 19 verbunden ist, welches in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer 13 eintritt.
Insbesondere weist in der in Fig. 2 gezeigten, dimensionsgerechten Ausführungsform der Zylinder 14 ein Volumen von 0,41 m³ und eine Länge von 2 m auf, während das Verbindungssystem 19 ein Volumen gleich 0,06 m³ und eine Länge von 1,5 m aufweist.
Diese zweite, schmelzende Vergasungskammer 13 besteht aus einem Zylinder 20, der mit einer Öffnung 21 in den unteren Boden 22 ausgestattet ist. Der untere Boden 22 ist mit einer Neigung versehen, die im Bereich zwischen 5 und 30% liegen kann und eine Länge im Bereich von 1,5 bis 3 m besitzen kann, insbesondere weist der Boden 22 in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eine Neigung von 20% und eine Länge von 1,5 m auf.
Die Öffnung 21 ermöglicht den Ausstoß des Schmelzmaterials durch ein Ausstoßsystem 23 zu einem Verglasungssystem 24.
Das Verglasungssystem 24 umfasst ein Bassin 25 und ein Extraktionssystem 26 für die verglasten Reststoffe. Darüber hinaus ist der Zylinder 20 indem unteren Abschnitt auf der einen Seite mit der Tangentialkupplung des Verbindungssystems 19, das von der primären Vergasungskammer 12 kommt, und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Tangentialkupplung 27 einer thermische Lanze 28 und einem als Kegelstumpf 29 verjüngten, oberen Abschnitt, der mit einem System zum Fördern der Gase zu den nachfolgenden Behandlungsschritten verbunden ist, ausgestattet.
Insbesondere zeigt Fig. 3 ein Lagersilo 30, das mittels eines durch ein Stellarventil 32 bewegten Transportsystems 31 durch ein Abschlussventil 33 Zugang zu der primären Vergasungskammer 12 besitzt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die zwei primäre Vergasungskammern 12 und 12' vorsieht, die mit zwei Verbindungssystemen 19 und 19' verbunden sind, welche in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer 13 eintreten.
Andererseits zeigt Fig. 5 eine thermische Lanze 17 mit dem zugehörigen Steuerungs- und Regulierungssystem 34, das ein Versorgen der thermischen Lanze nur mit herkömmlichem Brennstoff (Methan) 35 und Sauerstoff 36, oder nur mit während des Vergasens - und Pyrolyseverfahrens erzeugten Gasen 37 und Sauerstoff 36, oder mit irgendeiner anderen Mischung herkömmlichen Brennstoffs und der mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten Gasen ermöglicht. Die folgenden Beispiele zeigen zwei. Anwendungen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1.

Die Anlage wurde mit 307 kg/h von C.D.R. (von Abfall erzielter Brennstoff) mit einem Brennwert von weniger als 5184 kcal/kg beschickt; der Aufbrechvorgang ist auf vollständige Weise aufgetreten, und dies resultiert sowohl aus der Zusammensetzung des erzeugten Gases als auch aus dem Zusammensetzungszustand der Aschen, die vollständig verglast sind.
Die mittlere Zusammensetzung des erzeugten Gases ist wie folgt:
Das Verfahren wurde bei einer Temperatur von etwa 1650 K (1377ºC) durchgeführt, und die Energiebilanz der Anlage beträgt 80%.

Beispiel 2.

Die Anlage wurde mit Reifen von der Reifenentsorgung beschickt. 232 kg/h von Reifen mit einem Brennwert von 8114 kcal/kg wurden eingeladen.
Die mittlere Zusammensetzung des erzeugten Gases ist wie folgt.
Das Verfahren wurde bei einer Temperatur von etwa 1600 K (1327ºC) durchgeführt, und die Energiebilanz der Anlage beträgt 88%.

Claims

1. Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von Abfallstoffen, insbesondere von speziellen und/oder gefährlichen Abfallstoffen, umfassend einen Vergasungs- und Schmelzsschritt, einen Schritt zur Behandlung der Mischung der erhaltenen Gase, und einen Verglasungsschritt, dadurch gekennzeichnet, dass die obigen Schritte die folgenden Passagen bereitstellen:

a) der zu behandelnde Stoff wird bei einer Temperatur, die zwischen 1300 und 1500ºC liegt, für eine Zeitdauer zwischen 3 und 15 Sekunden vergast, und für eine Zeitdauer zwischen 5 und 30 Minuten geschmolzen, in vollständiger Abwesenheit von Luft, wobei man eine Mischung brennbarer Gase, nicht brennbarer Gase und inerter Gase durch mindestens zwei Vergasungsschritte, die in einer Reihenfolge durchgeführt werden, erhält, worin die Temperatur konstant gehalten wird durch die Verwendung mindestens einer thermischen Lanze in irgendeinem der Vergasungsschritte;

b) die somit erhaltene Mischung brennbarer und nicht brennbarer Gase wird einer Behandlung zur Reinigung und Energiegewinnung unterworfen;

c) die inerten Gase, oder anorganische und Mineralanteile, werden im verglasten Zustand extrahiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) der Behandlung der von Schritt a) kommenden Gasmischung alternativ die folgenden Passagen bereitstellen kann:

b1) die Gesamtheit der Gasmischung wird zu einer Nachbrennkammer zur Wärmerückgewinnung und Erzeugung thermischer Energie, im Dampfzustand, geschickt, die dann wiedergewonnen und in elektrische Energie umgewandelt wird;

b2) ein Teil der Gasmischung wird durch Kühlen, Filtern, Neutralisieren, Adsorption von CO&sub2; und Kompression gereinigt, und die somit behandelte Gasmischung wird zu den thermischen Lanzen derart zugeführt, um die vorbestimmte Temperatur in den Vergasungskammern aufrechtzuerhalten, alternativ und/oder parallel zu herkömmlichem Brennstoff, während der verbleibende Abschnitt des Gases zu der in Absatz b1) bereitgestellten Behandlung gesandt wird;

b3) die Gesamtheit der Gasmischung wird Schritt b2) unterworfen, und ein Abschnitt der so behandelten Gasmischung wird zu den thermischen Lanzen derart gefördert, um die vorbestimmte Temperatur in den Vergasungskammern aufrechtzuerhalten, während der verbleibende Abschnitt (mehr als 50%) zu einer Wiedergewinnungsbehandlung für elektrische Energie gesandt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Lanzen mit herkömmlichen Brennstoffen wie Methan, Propan, usw. und/oder mit einer Mischung von H&sub2; und CO aus Schritt b) kommend, beschickt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Lanzen mit der Mischung von H&sub2; und CO, aus Schritt b) kommend, beschicket werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Lanzen automatisch geregelt werden, um mit einer Mischung beschickt zu werden, die eine Menge jeder Art von Brennstoff aufweist, die von 0% bis 100% variiert.

6. Verfahren nach Ansprüch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von Sauerstoff, die zu der thermischen Lanze als Einzelbrenner gefördert wird, stoichiometrisch auf der Basis der Brennstoffmenge und deren Brennwert (in dem Fall einer Mischung) geregelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmischung, die am Ende von Schritt b1) noch vorhanden ist, zu einem Beseitigungs- und Neutralisationssystem gesandt wird.

8. Verfahren nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmischung, die von dem ersten Vergasungsschritt kommt, aus einem absteigenden Strom besteht, der sich in einen ansteigenden Strom in den zweiten Vergasungsschritt verändert, in einem Zustand hoher Turbulenz, der durch die tangentialen Einlässe erzeugt ist.

9. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zur Pyrolyse und Vergasung spezieller und/oder gefährlicher Abfallstoffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eines oder mehrere Lagersysteme aufweist, damit die Abfallstoffe (30) durch ein Transport- und Fördersystem (31) in Verbindung mit einem Reaktor (11) behandelt werden, wobei der Reaktor (11) aus mindestens einer primären Vergasungskammer (12) besteht, die mit einer sekundären und schmelzenden Vergasungskammer (13) verbunden ist, wobei jede Vergasungskammer mit mindestens einer thermischen Lanze (17, 28) ausgestattet ist, wobei die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer (13) an einem Ende davon mit einem System zum Fördern des Gases zu nachfolgenden Schritten ausgestattet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende davon mit einem System (23) zum Ausgeben des geschmolzenen Materials zu einem Verglasungssystem (24) ausgestattet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Vergasungskammer (12) aus einem Zylinder (14) besteht, der mit einer Öffnung (15) in der oberen Abdeckung, einer Tangentialkupplung (16) einer thermischen Lanze (17), einem unteren Abschnitt (18), der wie ein Kegelstumpf verjüngt ist, verbunden mit einem Verbindungssystem (19), das in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer (13) eindringt, ausgestattet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (14) ein Volumen im Bereich von 0,4 m³ bis 16 m³ und eine Länge im Bereich von 1,5 m bis 6 m besitzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungssystem (19) ein Volumen im Bereich von 0,06 m³ bis 9 m³ und eine Länge im Bereich von 1,5 m bis 5 m besitzt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer (13) aus einem Zylinder (20) besteht, der eine Öffnung (21) in dem unteren Boden (22) vorsieht, wobei der Zylinder (20) in seinem unteren Abschnitt auf der einen Seite mit einer Tangentialkupplung des Verbindungssystems (19), das von der primären Vergasungskammer (12) kommt, ausgestattet ist, und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Tangentialkupplung (27) einer thermischen Lanze (28) ausgestattet ist, und ferner mit einem oberen Abschnitt ausgestattet ist, der wie Kegelstumpf (29) verjüngt ist, verbunden mit einem Gasfördersystem.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Boden (22) mit einer feuerfesten Beschichtung beschichtet ist, derart angelegt, um eine Neigung zwischen dem höchsten Punkt entsprechend dem Einlassbereich des Gases von der vorherigen Kammer und dem untersten Punkt entsprechend dem Auslassbereich geschmolzener Asche zu erhalten, die im Bereich von 5 und 30% liegt und eine Länge im Bereich zwischen 1,5 m und 3 m besitzt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der feuerfesten Beschichtung 20% beträgt und eine Länge von 1,5 m besitzt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (21) für den Auslass des geschmolzenen Materials durch ein Ausgabesystem (23) mit einem Verglasungssystem (24) verbunden ist, wobei das Verglasungssystem (24) ein Bassin (25) und ein Extraktionssystem (26) für die verglasten Pressstoffe aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bassin (25) bei einem konstanten Wasserpegel gehalten wird, der eine hydraulische Dichtung aufbaut, die verhindert, dass Luft in die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer (13) eintritt, und dass das Extraktionssystem (26) aus einem Eimerwerk für die kontinuierliche Beseitigung des verglasten Stoffes besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Lanzen (17, 28) mit den Vergasungskammern (12, 13) mittels einer Tangentialkupplung (16, 27) verbunden sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Systeme (30) zum Lagern des zu behandelnden Abfalls aus Silos bestehen, die gemäß der stündlichen Strömungsrate der Fabrik größenmäßig ausgelegt sind und vollständig luftdicht sind oder bei einem Druck kleiner oder gleich dem Betriebsdruck der Vergasungskammer gehalten werden.

20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei primäre Vergasungskammern (12, 12') vorsieht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei thermische Lanzen für die sekundäre und schmelzende Vergasungskammer (13) vorsieht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede thermische Lanze (17, 28) mit einem Steuerungs- und Regulierungssystem (34) ausgestattet ist.