DE19963642C2 - Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung bei einer gleichzeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfällen in einem Kreislaufgas-Kupolofen.

Aus dem Stand der Technik ist ein Kreislaufgas-Kupolofen bekannt, der sowohl zum Schmelzen und Überhitzen eisenmetallischer Legierungen als auch zur gleichzeitigen stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfällen der verschiedensten Art und Konsistenz eingesetzt werden kann.

Sein Hauptmerkmal ist die Abzweigung von Ofengas unterhalb der Gicht, dessen Rückführung als Kreislaufgas in die Verbrennungszone und die prozeßinterne Verwer­ tung mit technisch reinem Sauerstoff durch thermochemischen Umsatz (Gießerei- Lexikon 1997; Schiele & Schön; Berlin; S. 756-757).

In DE 43 17 145 C1 ist beispielsweise ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entsor­ gung unterschiedlich zusammengesetzter Abfallmaterialien, insbesondere von lackier­ tem und kunststoffbehafteten und/oder mit Kunststoff und anderen organischen Verbin­ dungen vermischten eisenmetallischen Schrott dargestellt. Die eingebrachten Abfallma­ terialien werden hier im oberen Schachtbereich entgast und/oder vergast, die dabei ent­ stehenden staubhaltigen Gase werden als Kreislaufgas vollständig abgezogen und dann im Ofen im Bereich der Schmelz- und Überhitzungszone verbrannt, wobei das entste­ hende Überschußgas zwischen Kreislaufgasabsaugöffnung und Schmelz- und Überhit­ zungszone aus dem Ofen austritt. Die Temperatur des zu verbrennenden Kreislaufga­ ses ist dabei größer als der Taupunkt des Kreislaufgases.

Eine weitere konstruktive Ausgestaltung eines Kreislaufgas-Kupolofens zur Verwertung von Abfallmaterialien, wie beispielsweise Hausmüllfraktionen unterschiedlicher Zusam­ mensetzung, wird in DE 196 40 497 C2 beschrieben. Der Ofenschacht ist vom Begich­ tungstrichter bis zum Herd konisch erweitert und im Bereich der Kreislaufgas- und Überschußgasabsaugebene sind je eine großvolumige Absaug- und Gasberuhigungs­ ringkammer angeordnet, die durch einen Ofenschachtteil mit querschnittsverjüngender Einengung und mit einer darin eingebauten, schräg zur Schmelz- und Überhitzungszone gerichteten Sauerstoffdirektinjektionslanze verbunden sind.

Charakteristisch ist für alle konstruktiven und verfahrenstechnischen Ausgestaltungen des Kreislaufgas-Kupolofens ein vollständiger Abzug des Ofengases unterhalb der Gicht in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Ofens bei Temperaturen von kleiner 100°C bis größer 400°C, die Zuführung des Ofengases als Kreislaufgas gemeinsam mit tech­ nisch reinem Sauerstoff in die Schmelz- und Überhitzungszone, der Abzug von Über­ schußgas ober oder unterhalb bzw. im Bereich der durch die beispielsweise von Treibdüsenbrennern gebildeten Ebene der Schmelz- und Überhitzungszone und der Trans­ port des Kreislaufgases in nicht wärmeisolierten oder in nicht beheizten Rohrleitungen. Nachteilig ist bei allen diesen konstruktiven und verfahrenstechnischen Ausgestaltungen des Kreislaufgas-Kupolofens, daß es abhängig von der Art, von der Konsistenz und von den praktizierten Aufbereitungs- und Lagerbedingungen der Einsatzstoffe vor dem Ein­ satz in den Kreislaufgas-Kupolofen zu unterschiedlich starken Kondensationserschei­ nungen durch Temperaturverlust des Kreislaufgases beim Transport in den Rohrleitun­ gen außerhalb des Ofenschachtes und/oder durch die Zufuhr von vergleichsweise kal­ tem Sauerstoff im Treibdüsenbrenner kommt, indem die Taupunkte der im Kreislaufgas enthaltenen Organika, beispielsweise Temperaturen von größer 200°C, erreicht und/oder unterschritten werden, wodurch Pyrolyseöle und/oder Teere in der Kreislauf­ gasleitung und/oder im Treibdüsenbrenner auskondensieren. Dies hat zur Folge, daß sich die in den Kreislaufgasleitungen installierten Regel- und Meßeinrichtungen, wie bei­ spielsweise Klappen, Venturidüsen und Absaugöffnungen, sukzessive durch diese Py­ rolyseöle und/oder Teere bis zur endgültigen Funktionseinschränkung zusetzen und/oder verkleben können, gleichzeitig das für eine sichere Betriebsweise der Treibdü­ senbrenner konstruktiv berücksichtigte Rückzündverhalten des Kreislaufgas-Sauerstoff- Gemisches so verändert wird, daß die Treibdüsenbrenner zurückschlagen. Damit wird die Kreislaufgasförderung im Kreislaufgas-Kupolofen unterbrochen. Der Gesamtprozeß kommt zum Erliegen. Der Kreislaufgas-Kupolofen muß im nichtbestimmungsgemäßen Betrieb abgefahren und/oder der Betrieb muß beendet werden.

Bekannt ist ebenfalls durch DE 43 30 003 C1 ein Verfahren zur Herstellung von Rohei­ sen aus insbesondere mit organischen Fremdstoffen behafteten oder mit organischen Fremdstoffen vermischten Einsatzmaterialien in einem koksbeheizten Schachtofen, bei dem das Schachtofenabgas von der Gasabführung zu den Windformen in nach unten in Flußrichtung geneigten oder in senkrechten, weitgehend wärmeisolierten Gasleitungen geführt und vorzugsweise unter Nutzung eines in der Gasabführungsleitung angeord­ neten Rekuperators erwärmt wird. Dadurch sollen Ablagerungen organischer Stoffe an den Wänden der Gasabführungsleitungen und letztlich Einschränkungen in der Funkti­ onssicherheit des Schachtofens vermieden werden.

Die Nachteile des in DE 43 30 003 C1 dargestellten Verfahrens, bei dem das Schach­ tofenabgas in einem in der Gasleitung installierten und mit verbrannten, gereinigtem Schachtofengas beheizten Rekuperator erwärmt wird, bestehen zudem in der anlagen- und regelungstechnisch aufwendigen Temperaturstabilisierung des Ofengases verbun­ den mit weiteren zusätzlichen Anlagen, wie einem Abhitzekessel für verbrannte, unge­ reinigte Gase und einer Brennkammer. Aus umweltschutzrechtlichen Gründen sind so­ mit für das organische Schadstoffe enthaltene Gicht- und Ofengas zusätzliche, tech­ nisch aufwendige Gasreinigungsstrecken erforderlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Py­ rolysegas-Erwärmung bei einer gleichzeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfällen in einem Kreislaufgas-Kupolofen zu entwickeln, daß mit einfachen techni­ schen Mitteln die Kondensation von Pyrolyseölen und Teeren in den gasführenden Ab­ saug- und Gasberuhigungsringkammern, in den Rohrleitungen und in den Treibdüsen­ brennern verhindert und somit einen sicheren Betrieb des Kreislaufgas-Kupolofens ga­ rantiert.

Zur Lösung des Problems ist das eingangs genannte Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 weitergebildet.

Damit ist der Vorteil erzielbar, daß bezogen auf die aus den unterschiedlichen organi­ schen Stoffen resultierenden Temperaturforderungen zum Taupunkt der Organika eine ausreichende Flexibilität hinsichtlich Temperaturgestaltung des Gases abhängig von den Erfordernissen des Betriebszustandes des Ofens und der gewählten Einsatzstoffe er­ reicht und somit die Kondensation von Pyrolyseölen und/oder Teerprodukten in den Rohrleitungen und im Treibdüsenbrenner verhindert und damit ein sicherer Betrieb des Kreislaufgas-Kupolofens bei allen Betriebsbedingungen gewährleistet wird.

Vorteilhaft ist weiterhin die Erhöhung des energetischen Gesamtwirkungsgrades des Kreislaufgas-Kupolofens durch prozeßinterne Nutzung der Verlustwärme über den O­ fenmantel, des bis 800°C heißen Überschußgases und der Abwärme, die bei der Strom- und/oder der Wärmeerzeugung in externer Anlagentechnik entsteht und zur Aufheizung des Thermoöls genutzt wird.

Das Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung ist ohne großen zu­ sätzlichen anlagentechnischen Aufwand realisierbar, indem die Rohrleitungen zum Transport des Kreislaufgases doppelwandig zur Aufnahme des Thermoöls ausgeführt sind, dieses mit den Wärmequellen Ofenmantel, Überschußgasabsaugung und externer Anlagentechnik zur Wärmeübertragung verbunden ist und das als Wasser verwendete Kühlmittel der Ofenmantelkühlung in Ausführung als sogenannte Standwasserkühlung eines Kupolofens durch Thermoöl ersetzt wird.

Die spezifische Wärme von Thermoöl ist stark temperaturabhängig und damit sind höhe­ re Temperaturen bis zu 320°C im Vergleich zum herkömmlichen Kühlmittel Wasser möglich.

Claims (1)

1. Verfahren zur Kreislaufgas- und/oder Pyrolysegas-Erwärmung bei einer gleich­ zeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Abfällen in einem Kreis­ laufgas-Kupolofen mit beheizbaren Gasleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass das in den großvolumigen Absaug- und Gasberuhigungskammern und in den Gas­ leitungen transportierte Kreislaufgas durch ein in doppelwandige Kreis­ laufgasleitungen geführtes und durch die Verlustwärme des Ofenmantels und/oder extern durch die fühlbare Wärme des bis 800°C heißen Überschussgases und/oder durch die entstehende Wärme bei der Verarbeitung des Überschuss­ gases zu Strom und/oder Wärme in externer Anlagentechnik aufgeheiztes Ther­ moöl auf Temperaturen größer der höchsten Taupunkte der im Kreislaufgas ent­ haltenen gasförmigen Organika erwärmt wird.