DE4327320A1 - Einrichtung und Verfahren zur thermischen Entsorgung von Abfall - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zur thermischen Entsorgung von AbfallInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung
mit einer Presse für den Abfall, mit einem beheizten Entgasungskanal, mit einem
Hochtemperatur-Reaktor, aus dem eine Schmelze und Schwelgase austragbar sind,
mit einer Schockkühleinrichtung und mit einer Reinigungseinrichtung für die
Schwelgase. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Ein
richtung.
Eine solche Einrichtung ist aus der EP-A-0 443 596 bekannt. Danach wird der Ab
fall ohne Vorbehandlung und Vorsortierung in einer Presse unter hohem Druck auf
etwa ein Zehntel des ursprünglichen Volumens verdichtet. Der dichte Abfallballen
gelangt dann in einen indirekt beheizten Entgasung- oder Schwelkanal. Hier wird er
bei ca. 600°C unter Luftabschluß getrocknet und zu Pyrolyse-Koks und Schwelgas
verschwelt. Die Abfallballen werden unmittelbar anschließend in einem Hochtem
peratur-Reaktor oder -Vergaser unter Zufuhr reinen Sauerstoffs bei etwa 2000°C
vergast. Bei dieser Temperatur schmelzen mineralische und metallische Bestand
teile, und Kohlenwasserstoffe und andere organische Bestandteile zersetzen sich. Es
entstehen Synthesegase aus dem Feststoff. Die Schmelze wird abgetrennt. Sie ent
hält einen glasigen mineralischen Rückstand und einen hauptsächlich aus Eisen be
stehenden metallischen Anteil. Die entstandenen Gase werden von 1200°C schock
artig in einer Schockkühleinrichtung (Quencher) auf eine Temperatur von etwa
90°C abgekühlt. Dadurch soll die Bildung von Dioxinen und Furanen verhindert
werden. Anschließend durchlaufen die abgekühlten Gase ein mehrstufiges Reini
gungssystem aus Filtern und Wäschern, bis sie - da brennbar - in den Prozeß zu
rückgeführt oder anderweitig, etwa zur Stromerzeugung, verwendet werden. Das
hier angewandte Verfahren ist auch unter dem Namen "Thermoselect-Verfahren"
aus der Presse bekannt geworden, beispielsweise aus der "Berliner Morgenpost"
vom 6. Juni 1993. Es steht in einem gewissen Wettbewerb zum Schwelbrenn-Ver
fahren (EP-C-0 302 310).
Überlegungen haben nun gezeigt, daß die Gas-Reinigung im genannten Reinigungs
system äußerst aufwendig ist. Dies bezieht sich auf die Anschaffung, aber auch auf
die laufenden Betriebskosten. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese
Nachteile weitgehend beseitigt werden können, wenn die im Prozeß entstehen
Gase, das sind die Schwelgase und die Synthesegase, nach Möglichkeit weitestge
hend verbrannt werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs ge
nannten Art derart auszubilden, daß das Reinigungssystem einen vergleichsweise
geringen Aufwand bei Herstellung und Betrieb erfordert. Auch soll ein entsprechen
des Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Kühleinrichtung
Mittel für die stöchiometrische Verbrennung der Schwelgase und/oder der Synthe
segase vorgesehen sind. Demgemäß werden erfindungsgemäß die Schwelgase
und/oder die Synthesegase vor der Abkühlung in der Kühleinrichtung stöchiome
trisch verbrannt.
Bei der stöchiometrischen Verbrennung erfolgt eine Umsetzung der Schwelgase
und Synthesegase in Rauchgase, die mit weitgehend konventionellen Verfahren
gereinigt werden können.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die genannten Mittel den
Hochtemperatur-Reaktor umfassen. Demzufolge kann der Hochtemperatur-Reaktor
mit einem Eingang für Luft oder für ein Luft-Sauerstoff-Gemisch versehen sein,
wobei dieser Eingang bevorzugt knapp oberhalb des Eintritts des Entsorgungskanals
in den Hochtemperatur-Reaktor angeordnet ist.
Alternativ kann nach einer weiteren Ausbildung auch vorgesehen sein, daß die ge
nannten Mittel eine dem Hochtemperatur-Reaktor nachgeschaltete Brennkammer
umfassen.
Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn die bei der Verbrennung der Gase ent
stehende Wärme genutzt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung
ist daher vorgesehen, daß als Kühleinrichtung ein Abhitzekessel vorgesehen ist. Der
hier entstehende Wasserdampf kann zur Heizung oder Erzeugung elektrischer Ener
gie genutzt werden.
Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand zweier Figuren
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung zur thermischen Entsorgung von Abfall mit Schwelgas-
und Synthesegas-Verbrennung im Hochtemperatur-Reaktor und
Fig. 2 einen Ausschnitt einer entsprechenden Einrichtung mit Schwelgas- und
Synthesegas-Verbrennung in einer gesonderten Brennkammer.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung gezeigt. Der Ab
fall A wird dabei über eine Eintragseinrichtung 2 einer Presse 4 zugeführt, wo er
unter hohem Druck zu Abfallballen 6 zusammengepreßt wird. Die verdichteten Ab
fallballen 6 gelangen sodann in einen Schwel- oder Entgasungskanal 8. Die Außen
heizung dieses Entgasungskanals 8 ist mit 10 bezeichnet. Hier wird Wärmeenergie
E zugeführt. Vom Entgasungskanal 8 gelangen das Fest- oder Schwelgut F der Ab
fallballen 6 und die entstandenen Schwelgase G in den Eintritt eines direkt nachge
schalteten Hochtemperatur-Reaktors 22. Das feste Schwelgut F besteht zu einem
Anteil aus kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dieses Festgut F wird im unteren Teil
des Hochtemperatur-Reaktors 22 bei einer Temperatur von etwa 1600°C bis
2000°C vergast. Es entstehen Synthesegase P. Über einen Eingang 38 wird dazu
dem unteren Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 reiner Sauerstoff O₂ zugeleitet.
Dies führt zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung oder Vergasung. Die dabei
ebenfalls entstehende Schmelze im Hochtemperatur-Reaktor 22 ist mit S bezeich
net. Sie kann über einen Abzug 40 entnommen und in einem Behälter 42 aufgefan
gen werden.
Im oberen Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 erfahren die Schwelgase G und die
Synthesegase P eine stöchiometrische Verbrennung, so daß ausgebrannte Gase oder
Rauchgase R entstehen. Die Temperatur beträgt hier etwa 1200°C. Die vollständige
Verbrennung wird bewirkt durch die Zugabe von Luft L oder - wie gezeigt - durch
die Zugabe eines Luft-Sauerstoff-Gemisches L, O2. Hierzu ist knapp oberhalb des
Eintritts des Entgasungskanals 8 in den Hochtemperatur-Reaktor 22 ein Eingang 43
angeordnet.
Die dem Gasabzug 44 entnommenen Rauchgase R werden in einen Abhitzekessel
46 geleitet, der die Funktion einer Kühleinrichtung ausübt. Die hier ausgekoppelte
Wärmeenergie E wird einer Nutzung zugeführt. Der Abhitzekessel 46 kann dazu
über einen Wasser-Dampf-Kreislauf an eine Turbine angeschlossen sein. Die Wär
meenergie E kann auch zum Heizen der Heizung 10 dienen. Dem Abhitzekessel 46
ist ein Reinigungssystem 48 nachgeschaltet. Ein Sauggebläse 50 sorgt für eine aus
reichende Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase R.
Nach Fig. 2 erfolgt das Ausbrennen oder die stöchiometrische Verbrennung der
Schwelgase G und der Synthesegase P nicht im Hochtemperatur-Reaktor 22 selbst,
sondern in einer gesonderten nachgeschalteten Brennkammer 55, die relativ klein
ausgeführt sein kann. Diese Brennkammer 55 ist hier direkt zwischen den Gasabzug
44 und den Abhitzekessel 46 geschaltet. Sie wird mit Luft L betrieben, die einem
Eingang 58 zugeführt wird, und sie gibt Rauchgase R an den Abhitzekessel 46 ab.
Am oberen Teil des Hochtemperatur-Reaktors 22 ist hier ein Eingang 57 für reinen
Sauerstoff O₂ vorgesehen. Unter Umständen kann aber auf diesen Eingang 57 ver
zichtet werden, da die Sauerstoff-Zufuhr über den Eingang 38 zur unterstöchiome
trischen Umsetzung der Schwelgase G ausreicht. Das Gemisch aus verbleibenden
Schwelgasen G und Synthesegasen P wird dem Eingang der Brennkammer 55 zuge
leitet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird den bei der stöchiometrischen
Verbrennung entstehenden Rauchgasen R Wärmeenergie E in einem Abhitzekessel
46 entzogen und anschließend genutzt, beispielsweise in einer Turbine oder zur Be
heizung des Entgasungskanals 8.
Der Vorteil der Einrichtungen nach Fig. 1 und 2 besteht darin, daß infolge der
vollständigen Verbrennung der Schwelgase G und Synthesegase P die Reinigungs
einrichtung 48 nur für (wenig beladene) Rauchgase R und damit vergleichsweise
wenig aufwendig auszulegen ist. Außerdem entfallen Probleme mit der Entsorgung
für die bei der üblichen Schwelgas-Reinigung anfallenden Substanzen. Zudem kann
die erhaltene Wärmeenergie E einer Nutzung zugeführt werden. Der Energiegehalt
des Abfalls A trägt somit zur Reduzierung der Abfallbeseitigungskosten bei.
Claims (8)
1. Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung mit einer Presse (4) für den Abfall
(A), mit einem beheizten Entgasungskanal (8), aus dem der Abfall (A) als Feststoff
(F) und als Schwelgas (G) austragbar ist, mit einem nachgeschalteten Hochtempera
tur-Reaktor (22) zur Vergasung des Feststoffs (F) in Synthesegase (P), wobei aus
dem Hochtemperatur-Reaktor (22) eine Schmelze (S) und Gase (R; G, P) austragbar
sind, mit einer Kühleinrichtung (46) und mit einer Reinigungseinrichtung (48) für
die Gase (R; G, P), dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kühl
einrichtung (46) Mittel (22, 43; 55, 58) für die stöchiometrische Verbrennung der
Schwelgase (G) und der Synthesegase (P) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
diese Mittel (22, 43; 55, 58) den Hochtemperatur-Reaktor (22) umfassen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hochtemperatur-Reaktor (22) mit einem Eingang (43) für Luft (L) oder für ein
Luft-Sauerstoff-Gemisch (L, O2) versehen ist, wobei dieser Eingang (43) bevorzugt
oberhalb des Eintritts des Entgasungskanals (8) in den Hochtemperatur-Reaktor
(22) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
diese Mittel (22, 43; 55, 58) eine dem Hochtemperatur-Reaktor (22) nachgeschal
tete Brennkammer (55) umfassen, die mit einem Eingang (58) für Luft (L) oder für
ein Luft-Sauerstoff-Gemisch (L, O2) versehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kühleinrichtung (46) ein Abhitzekessel vorgesehen ist.
6. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Abfallentsorgung mit
einer Presse (4) für den Abfall (A), mit einem beheizten Entgasungskanal (8), aus
dem der Abfall (A) als Feststoff (F) und als Schwelgas (G) austragbar ist, mit einem
nachgeschalteten Hochtemperatur-Reaktor (22) zur Vergasung des Feststoffs (F) in
Synthesegase (P), wobei aus dem Hochtemperatur-Reaktor (22) eine Schmelze (S)
und Gase (R; G, P) austragbar sind, mit einer Kühleinrichtung (46) und mit einer
Reinigungseinrichtung (48) für die Gase (R; G, P), dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schwelgase (G) und/oder die Synthesegase (P) vor der Ab
kühlung in der Kühleinrichtung (44) stöchiometrisch verbrannt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den
bei der stöchiometrischen Verbrennung entstehenden Rauchgasen (R) Wärmeener
gie (E) entzogen und genutzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
entzogene Wärmeenergie (E) zur Beheizung des Entgasungskanals (8) verwendet
wird.
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