CH658464A5 - Verfahren zur erzeugung schadstoffarmer brenn- bzw. abgase und einrichtung sowie pressling zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Verfahren zur erzeugung schadstoffarmer brenn- bzw. abgase und einrichtung sowie pressling zur durchfuehrung des verfahrens. Download PDF

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung schadstoffarmer Brenn- bzw. Abgase bei der Verbrennung, 40 Vergasung oder Entgasung eines aus Haushalt-, Land-, forst-wirschaftlichen, organischen Industrie- und/oder Gewerbeabfällen bestehenden Materials und eine Einrichtung sowie ein Pressling zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, aus organischen Abfallstoffen bestehendes 45 Material zu dessen Beseitigung zu verbrennen, wobei jedoch der Nachteil auftritt, dass dabei unerwünschterweise z.B. Schwefeldioxid, Chlorgas, Stickoxid und Chlorwasserstoff sowie Schwermetalle wie z.B. Kadmium und Zink über den Kamin in die Aussenatmosphäre abgegeben werden, so Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diese Nachteile nicht aufweist, das heisst, bei dem diese unerwünschten Bestandteile anorganisch gebunden in den festen Rückständen, zum Beispiel in der Asche, zurückbleiben und derart problemlos beseitigt werden 55 können, bzw. die Stickoxiderzeugung sehr stark reduziert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erflndungsgemäss dadurch gelöst, dass man das Material zur anorganischen Bindung der während der vorer-6o wähnten Prozesse entstandenen sauren Gase zusammen mit einer entsprechenden stoechiometrischen Menge an basischen Produkten bei einer Temperatur von höchstens 850 °C verbrennt, vergast oder entgast. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, wenn man als basisches Produkt ein Hydroxid wie 65 z.B. NaOH oder Ca(OH)2, oder ein Salz wie z.B. Na2C03, verwendet.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn man die zu verbrennenden, vergasenden oder entgasenden Materialien zusammen mit
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NaOH als basischem Produkt in eine Menge von 0,1-2 Mol, vorzugsweise 0,2-0,6 Mol, NaOH pro Kilogramm wasserfreien Brennmaterials verbrennt, vergast oder entgast.
Um eine grösstmögliche anorganische Bindung und Zurückhaltung bzw. Nichterzeugung unerwünschter Bestandteile zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn man das brennbare Material zusammen mit dem basischen Produkt bei einer Temperatur von höchstens 700 C verbrennt, vergast oder entgast.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn man die Vergasung bzw. Verbrennung unterstöchiometrisch mit Sauerstoffmangel durchführt und das derart erhaltene gasförmige Produkt nachträglich unter Zugabe von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas bis mindestens zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes auf oxydiert.
Dabei ist es zweckmässig, wenn man zur Vermischung mit den basischen Produkten von nicht brennbaren festen und/ oder flüssigen Anteilen weitgehend befreites, in einen faserund/oder flockenähnlichen Zustand gebrachtes Material verwendet.
Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material in zu Presslingen verpresster Form verwendet.
Es ist zweckmässig, wenn man das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 15 Gew.-% verwendet.
Bei Anwendung eines pyrolytischen Vergasungsverfahrens ist es vorteilhaft, wenn man eine Entgasung des Materials unter Fernhaltung eines Oxydationsmittels und vorzugsweise unter Anwendung von Druck, durchführt, und die dazu notwendige Wärmeenergie extern zuführt.
Zur Erzielung einer grösstmöglichen Menge an gebundenen unerwünschten Stoffen ist es ausserdem zweckmässig, wenn das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material bis zum Erreichen seiner Endtemperatur verschiedene Temperaturzonen zunehmender Temperatur durchläuft.
Zur restlosen Ausnützung aller im zu beseitigenden Abfallmaterial vorhandener Verbrennungsenergie ist es femer vorteilhaft, wenn man das entgaste Material nach seinem Austritt aus einem Entgasungsraum unter Zufuhr von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur von höchstens 850 C, vorzugsweise von höchstens 700 °C, einer Endverbrennung aussetzt.
Zum Beheizen von Gebäuden, technischen Anlagen etc. ist es zweckmässig, wenn man als brennbares Material einen flüssigen Brennstoff, vorzugsweise Heizöl, verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur kontinuierlichen Erzeugung von Brenngas, mit einem mit einer ver-schliessbaren Beschickungsöffnung versehenen Vergasungsraum und einem an dessen Unterseite angrenzenden Gas- und Aschesammeiraum, wobei der Vergasungs- und der Sammelraum durch mindestens ein mindestens eine spaltförmige Durchtrittsöffnung begrenzendes Rostelement voneinander getrennt sind, und welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Rostelement zur Veränderung der Grösse der Durchtrittsöffnung kippbar gelagert ist.
Dabei ist es zweckmässig, wenn der Vergasungsraum mit einer ersten regulierbaren Zuführung zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Primärgases in den Vergasungsraum und das Rostelement mit einer zweiten Zuführung zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Sekundärgases in das Innere des Rostelementes verbunden sind, und Gasführungsmittel vorgesehen sind, welche das Sekundärgas nach Erhitzung im Rostelement mit dem aus dem Gas- und Aschesammeiraum abgeführten Verbrennungsgas zu dessen Verbrennung in einer Brenneranordnung zusammenführen.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Rostelement parallel zu seiner Kippachse betrachtet einen mindestens annähernd dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ausserdem Presslinge aus einem aus Haushalt-, Land-, forstwirschaft-5 liehen, organischen Industrie- und/oder Gewerbeabfällen bestehenden Material zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass die Materialmenge des Presslings eine entsprechende stöchiome-trische Menge an basischen Produkten enthält. Dabei ist es io vorteilhaft, wenn der Pressling von zylindrischer Form mit einem Querschnitt von 1 bis 2 cm2 und einer Länge von 1 bis 6 cm ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt 15 Fig. 1 einen Querschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung; und
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die dargestellte Einrichtung einen mit einer verschliessbaren Beschickungs-20 Öffnung 1 versehenen Vergasungsraum 2 und einen an dessen Unterseite angrenzenden Gas- und Aschesammeiraum 3 auf, wobei der Vergasungsraum 2 und der Sammelraum 3 über ein gegenüber der Innenseite der Aussenwandung 4 zwei spaltförmige Durchtrittsöffnungen 5 und 6 bildendes Rostelement 7 25 voneinander getrennt sind.
Zur Veränderung der Grösse der beiden Durchtrittsöffnungen 5 und 6 ist das Rostelement 7 um seine Längsachse 8 kippbar gelagert. Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist das Rostelement 7 parallel zu seiner Kippachse 8 betrachtet einen drei-30 eckförmigen Querschnitt auf.
Zur Vergasung von über die Beschickungsöffnung 1 in den Vergasungsraum 2 eingebrachten, aus organischen Abfallstoffen bestehenden Presslingen 9 ist der Vergasungsraum 2 mit einer ersten mengenregulierbaren Zuführung 10 zur Zu-35 fuhr eines sauerstoffhaltigen Primärgases in den Vergasungsraum 2 und das kippbare Rostelement 7 zu seiner Kühlung mit einer zweiten Zuführung 11 zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Sekundärgases, z.B. Luft, in das Innere des hohl ausgebildeten Rostelementes 7 verbunden.
40 Das Innere des Rostelementes 7 ist auf seiner Luftaustrittsseite mit einem Sekundärgasabführrohr 12 verbunden, welches sich durch ein im Gas- und Aschesammeiraum 3 verlaufendes Brenngassammeirohr 13 erstreckt, wobei das letztere auf seiner Oberseite mit Eintrittsöffnungen 14 zur Abfüh-45 rang des durch die Vergasung erzeugten Brenngases aus dem Innern des Sammelraumes 3 in eine in einen Brennraum 15 sich erstreckende Brenneranordnung 16 versehen ist, und das Sekundärgasabführrohr 12 auf seiner Austrittsseite in die Brenneranordnung 16 mündet.
50 Der Betrieb dieser Einrichtung geht derart vor sich, dass man über die verschliessbare Beschickungsöffnung 1 aus organischen Abfallstoffen bestehende Presslinge, welche ein basisches Produkt entsprechend einer Menge von 0,2 bis 0,6 Mol NaOH pro Kilogramm ihres Faser-Trockengewich-55 tes enthalten, einfüllt, wobei das kippbar im Gehäuse 17 gelagerte Rostelement 7 derart eingestellt ist, dass die eingefüllten Presslinge 9 nicht vor ihrer Vergasung über die spaltförmigen Durchtrittsöffnungen 5 und 6 in den Gas- und Aschesammel-raum 3 hinunter fallen, jedoch das erzeugte Brenngas unge-60 hindert in den Sammelraum 3 überströmen kann.
Um nun möglichst viele der im Abgas unerwünschten Schadstoffe, wie z.B. Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Schwermetalle wie Kadmium und Zink, Chlorgas, etc. anorganisch in der Asche binden zu können, wird das alkalisierte 65 Abfallmaterial 9, wenn notwendig, unter Zugabe von Wasserdampf, über die Zufuhrleitungen 18 und 19 bei einer Temperatur von höchstens 700 °C unterstöchiometrisch unter Sauerstoffmangel vergast, wobei bei dieser Temperatur die uner-
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wünschten Schadstoffe nicht in Gasform auftreten und über das Abgas ins Freie entweichen.
Das derart von unerwünschten Schadstoffen freie, durch Vergasung erzeugte Brenngas gelangt über die beiden Durchtrittsöffnungen 5 und 6 nach unten in den Gassammeiraum 3 und von dort über die Eintrittsöffnungen 14 in das Brenngassammeirohr 13, welches in der Brenneranordnung 16 endigt.
Über das Sekundärgasabführrohr 12 wird erhitzte Luft in der Brenneranordnung 16 dem von unerwünschten Schadstoffen freien Brenngas zugemischt, so dass das Letztere im Brennraum 15 bei Temperaturen über 1000 C restlos verbrennen kann, wobei mit nur ganz geringem Sauerstoffüber-schuss gefahren wird, um die Bildung von Stickoxid möglichst niedrig zu halten.
Die im Abgas unerwünschten Schadstoffe werden bei der Vergasung bei dieser niedrigen Vergasungstemperatur anorganisch in den Ascherückständen gebunden, welche über die Durchtrittsöffnungen 5 und 6 nach unten in den Sammelraum 3 gelangen. Die von der Vergasung herrührenden glühenden Aschenrückstände können im Aschenraum nachträglich noch ganz geringfügig von ihrer Unterseite her belüftet werden, so dass eine restlose Verbrennung dieser Aschenrückstände erreicht wird, das im Sammelraum 3 sich befindende Brenngas jedoch dabei nicht zum Brennen kommt.
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Durch Kippen des Rostelementes 7 kann die Grösse der Durchtrittsöffnungen 5 und 6 ganz nach Bedarf verändert werden.
Das aus organischen Abfallstoffen bestehende Abfallma-5 terial wurde vorgängig in einem faser- und/oder flockenähn-lichen Zustand mit einem basischen Produkt wie z.B. 30%-iger Natronlauge alkalisiert, mittels aus einer Abwasserreinigungsanlage herstammendem Klärschlamm auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 15 Gew.-% eingestellt, und zu io Presslingen mit einem Querschnitt von 1 bis 2 cm2 und einer Länge von 1 bis 6 cm verpresst. Ein solches Granulat ermöglicht in eingeschüttetem Zustand eine sehr gute, gleichmässige Durchströmung mit dem in die Vergasungskammer eingeleiteten sauerstoffhaltigen Primärgas.
15 Durch die spezielle Ausbildung des Rostelementes 7, das heisst die im Querschnitt betrachtet dreieckige Form durchläuft das Abfallmaterial 9 auf seinem sich verengenden Weg nach unten bis zum Erreichen seiner Endtemperatur verschiedene Temperaturzonen, wodurch die anorganische Bindung 20 der unerwünschten Schadstoffe durch die anfänglich bedeutend unter 700 C liegende Temperatur stark gefördert wird.
Die Zufuhr von Wasserdampf mittels der Zuleitungen 18 und 19 über das zu entgasende Material 9 dient zur Temperaturkontrolle und zur Einstellung der Gasqualität.
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I Blatt Zeichnungen

Claims (18)

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    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren zur Erzeugung von schadstoffarmen Brennbzw. Abgasen bei der Verbrennung, Vergasung oder Entgasung eines aus Haushalt-, Land-, forstwirtschaftlichen, organischen Industrie und/oder Gewerbeabfallen bestehenden Materials, dadurch gekennzeichnet, dass man das Material zur anorganischen Bindung der während der vorerwähnten Prozesse entstandenen sauren Gase zusammen mit einer entsprechenden stoechiometrischen Menge an basischen Produkten bei einer Temperatur von höchstens 850 ~C verbrennt, vergast oder entgast.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu verbrennenden, vergasenden oder entgasenden Materialien zusammen mit NaOH als basischem Produkt in eine Menge von 0,1-2 Mol, vorzugsweise 0,2-0,6 Mol, NaOH pro Kilogramm wasserfreien Brennmaterials verbrennt, vergast oder entgast.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das brennbare Material zusammen mit dem basischen Produkt bei einer Temperatur von höchstens 700 °C verbrennt, vergast oder entgast.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als basisches Produkt ein Hydroxid wie z.B. NaOH oder Ca(OH)2, oder ein Salz wie z.B. Na2C03 oder CaC03, verwendet.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Vergasung bzw. Verbrennung unterstöchiometrisch mit Sauerstoffmangel durchführt, und das derart erhaltene gasförmige Produkt nachträglich unter Zugabe von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas bis mindestens zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes aufoxydiert.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Vermischung mit dem basischen Produkt ein von nicht brennbaren festen und/oder flüssigen Anteilen weitgehend befreites, in einen faser- und/oder flockenähnlichen Zustand gebrachtes Material verwendet.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material in zu Presslingen verpresster Form verwendet.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 15 Gew.-% verwendet.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Entgasung des Materials unter Fernhaltungeines Oxydationsmittels und vorzugsweise unter Anwendung von Druck, durchführt, und die dazu notwendige Wärmeenergie extern zuführt.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verbrennende, vergasende oder entgasende Material bis zum Erreichen seiner Endtemperatur verschiedene Temperaturzonen zunehmender Temperatur durchläuft.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als basischen Zusatz 30%-ige Natronlauge verwendet.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man dem zu vergasenden Material während der Vergasung Wasserdampf zuführt.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das entgaste Material nach seinem Austritt aus einem Entgasungsraum unter Zufuhr von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur von höchstens 850 °C, vorzugsweise von höchstens 700 °C, einer Endverbrennung aussetzt.
  14. 14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
    Anspruch 1 zur kontinuierlichen Erzeugung von Brenngas, mit einem mit einer verschliessbaren Beschickungsöffnung (1) versehenen Vergasungsraum (2) und einem an dessen Unterseite angrenzenden Gas- und Aschesammeiraum (3), wobei 5 der Vergasungs- und der Sammelraum (2 resp. 3) durch mindestens ein mindestens eine spaltförmige Durchtrittsöffnung (5,6) begrenzendes Rostelement (7) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rostelement (7) zur Veränderung der Grösse der Durchtrittsöffnung (5,6) kipp-
    10 bar gelagert ist.
  15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergasungsraum (2) mit einer ersten regulierbaren Zuführung (10) zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Primärgases in den Vergasungsraum (2) und das Rostelement (7)
    i5 mit einer zweiten Zuführung (11) zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Sekundärgases in das Innere des Rostelementes (7) verbunden sind, und Gasführungsmittel (12,13) vorgesehen sind, welche das Sekundärgas nach Erhitzung im Rostelement (7) mit dem aus dem Gas- und Aschesammeiraum (3)
    20 abgeführten Verbrennungsgas zu dessen Verbrennung in einer Brenneranordnung (16) zusammenführen.
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rostelement (7) parallel zu seiner Kippachse (8) betrachtet einen mindestens annähernd drei-
    25 eckförmigen Querschnitt aufweist.
  17. 17. Pressling aus einem aus Haushalt-, Land-, forstwirtschaftlichen, organischen Industrie- und/oder Gewerbeabfällen bestehenden Material zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Material-
    30 menge des Presslings eine entsprechende stoechiometrische Menge an basischen Produkten enthält.
  18. 18. Pressling nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass er von zylindrischer Form mit einem Querschnitt von 1 bis 2 cm2 und einer Länge von 1 bis 6 cm ist.
    35
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