DE69512152T2

DE69512152T2 - Verfahren und Einrichtung für die Thermolyse von Abfall

Info

Publication number: DE69512152T2
Application number: DE69512152T
Authority: DE
Inventors: Gerard Martin; Eric Marty
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: CN1065156C; HU215757B; PL178605B1; KR960004889A; HU9502112D0; US5728196A; PL309591A1; FR2722436B1; CN1120472A; DE69512152D1; HUT75857A; ATE184692T1; EP0692677B1; EP0692677A1; FR2722436A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der thermischen Behandlung von Abfällen, eine Behandlung, die insbesondere eine Thermolyse der Abfälle umfaßt.
Die Abfälle, die erfindungsgemäß behandelt werden können, sind bevorzugt fest, heterogen und nicht-gefährlich. Es handelt sich also an erster Stelle um Haushaltsmüll, jedoch auch um banale Industrieabfälle wie Rückstände beim Zerkleinern von Automobilen, gebrauchten Reifen, Plastikmüll, Industrieschlamm oder von Reinigungsstationen etc...
Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ermöglicht es die Erfindung bevorzugt Abfälle sehr unterschiedlicher Abmessungen, ebenfalls mit sehr variablen Mengen zu behandeln.
Bekannt sind bereits auf dem Gebiet der thermischen Behandlung von Abfällen Installationen, die dazu bestimmt sind, eine Thermolyse durchzuführen, die es im übrigen meist ermöglichen, entweder die Thermolysegase oder die aus der Thermolyse stammenden Feststoffe zu behandeln.
Unter den Vorrichtungen betreffenden Dokumenten, die sich mit der Behandlung der Thermolysefeststoffe befassen, sein beispielsweise genannt die Deutsche Patentschrift DE 43 08 551 oder die Französischen Patentanmeldungen FR 2 679 009 und FR 2 678 850, die alle beide auf den Namen der Anmelderin eingereicht sind.
Die Deutsche Patentschrift DE 43 08 551 beinhaltet das Merkmal, daß die an Kohlenstoff reiche feine Fraktion der festen Rückstände vergast wird, um ein Synthesegas und Schmelzschlacken zu erzeugen.
Die beiden genannten Französichen Patentanmeldungen offenbaren insbesondere ein Waschen der aus der Thermolyse stammenden Feststoffe.
Andere Dokumente legen besonders eine Behandlung der Abgase oder Thermolysegase dar: In dieser Kategorie seien genannt die Französische Patentanmeldung FR 2 668 774 oder auch das Dokument EP- A1-0 302 310.
Nach der Französischen Patentanmeldung FR 2 668 774 kann eine Behandlung der heißen Gase im Thermolyseofen selbst durchgeführt werden; dies ermöglicht es, direkt die Pyrolysegase wieder zu verwenden und zwar ohne jede weitere Behandlung. Insbesondere werden nach diesem Dokument die Pyrolysegase verwendet, um direkt oder indirekt die Abfälle zu erwärmen.
Das Dokument EP-A1-0 302 310 offenbart insbesondere eine Verbrennung bei sehr hoher Temperatur der Verbrennungsabströme.
Dieser Stand der Technik ermöglicht es, wie man sieht, den Thermolyseprozess hinsichtlich der Implikationen gegenüber gasförmigen oder festen Rückständen, die sie erzeugen, zu verbessern. Die immer strenger werdenden Umweltnormen und die die noch vorgeschlagen werden oder in den meisten industrialisierten Ländern bereits umgesetzt sind, zwingen die Betreiber dazu, immer weniger verunreinigende Installationen zu verwirklichen. Die Rückstände an NOX und an MCI, HF, SO&sub2;, Co, flüchtigen Schlacken, Brennstoffschlacken, Zunder sind insbesondere immer strikteren Normen unterworfen.
Bekannt ist auch die EP-A2-0 312 742, die ein Verbrennungsverfahren beschreibt, wo die Abfälle zunächst einer unvollständigen Verbrennung bei niedriger Temperatur in einem Feuerraum-Zyklon ausgesetzt sind, dann werden die unverbrannten Elemente einer Verbrennung bei hoher Temperatur ausgesetzt.
Der Stand der Technik jedoch verbessert nur das eine oder andere der Thermolyseprodukte, nämlich entweder die gasförmigen Abströme oder die festen Produkte.
Auf der energetischen Ebene dagegen verbleiben der Verbrauch und insbesondere die globale Energiebilanz unterbewertete Parameter, die im Stand der Technik sogar vernachlässigt wurden.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteilen abzuhelfen. Sie ermöglicht insbesondere eine bessere Bewertung des energetischen Inhaltes der Abfälle.
Im übrigen erlaubt es die Erfindung, den Selbstverbrauch an Energie zu minimieren, der für die Realisierung des Verfahrens notwendig ist.
So ist die Erfindung auf ein Verfahren der thermischen Behandlung von Abfällen gerichtet, insbesondere umfassend:
- eine Thermolyse dieser Abfälle;
- eine Recyclierung eines Teils der Thermolysegase als Brennstoff für die Thermolyse;
- eine Nachbehandlung der aus der Thermolyse stammenden Feststoffe, die im wesentlichen in einer Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe besteht.
Erfindungsgemäß:
- die festen aus der Nachbehandlung der Thermolyse Feststoffe stammenden Brennstoffe werden wenigstens zum Teil in einem Feuerraum-Zyklon verbrannt und/oder gespeichert;
- die aus dem Feuerraum-Zyklon stammenden heißen Gase speisen wenigstens ein Energierückgewinnungsmittel und die Erfindung besteht weiter darin, die Menge an festen im Feuerraum-Zyklon verbrannten Brennstoffe zu regeln sowie die Menge an gelagerten festen Brennstoffen, und zwar als Funktion der energetischen Bilanz.
Insbesondere lassen sich die Thermolysegase wenigstens teilweise als Brennstoff entweder im Feuerraum-Zyklon oder in wenigstens einem dieser Energierückgewinnungsmittel verbrennen.
Die vorliegende Erfindung ist darüberhinaus auf eine Installation der thermischen Behandlung von Abfällen gerichtet, umfassend:
- einen Thermolyseofen;
- wenigstens ein Verbrennungsmittel für die Thermolysegase;
- ein Energierückgewinnungsmittel; und
- ein Mittel zur Nachbehandlung der Thermolysefeststoffe, das eine Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe realisiert.
Die Installation umfaßt im übrigen:
- ein Mittel zum Lagern oder Speichern der gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe;
- einen Feuerraum-Zyklon, der durch wenigstens einen Teil der festen aus der Nachbehandlung stammenden Feststoffe gespeist ist;
- ein Mittel, das dazu bestimmt ist, die heißen aus dem Feuerraum-Zyklon stammenden Gase gegen dieses Energierückgewinnungsmittel zu leiten, und
- ein Mittel, das dazu bestimmt ist, die Menge an im Feuerraum-Zyklon verbrannten festen Brennstoffen und die Menge an gelagerten festen Brennstoffen als Funktion der Energiebilanz zu regeln.
Genauer umfaßt das Verbrennungmittel für die Thermolysegase diesen Feuerraum-Zyklon.
Erfindungsgemäß werden das Verbrennungsmittel für die Thermolysegase und das Mittel zur Rückgewinnung von Energie derart ausgelegt, daß das Verbrennungsmittel durch Thermolysegase gespeist wird und das Energierückgewinnungsmittel durch die Abgase des Verbrennungsmittels gespeist ist und unter gewissen Arbeitsbedingungen durch die aus dem Feuerraum-Zyklon stammenden heißen Gase.
Im übrigen kann die Installation nach der Erfindung ein Filtrationsmittel für die aus dem Mittel 11 zur Energierückgewinnung stammenden Rauchgase umfassen, wobei ein Ausgang für dieses Filtrationsmittel mit einem Eingang des Feuerraum-Zyklons verbunden ist.
Andere Merkmale, Verbesserungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der folgenden Beschreibung, in der, aber nicht als begrenzend anzusehen, auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
- Fig. 1 eine schematische Funktionsdarstellung einer Installation nach einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- Fig. 2 eine schematische Funktionsdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist; und
- Fig. 3 eine schematische Funktionsdarstellung einer Nachbehandlungsanordnung für Thermolysefeststoffe nach der Erfindung ist.
Gemäß Fig. 1 können die genannten rohen Abfälle (DB) zunächst eine Vorbehandlung erleiden, deren Komplexibilität vom Typ des behandelten Abfalles abhängt, was traditionelle Techniken in den Vordergrund bringt: Zerkleinern, teilweises Absieben, Entfernung von Eisen, Trocknen, etc.... Gegenstand dieser Vorbehandlungsstufe ist es, die leicht trennbaren und bewertbaren Materialien rückzugewinnen und die Abfälle zu homogenisieren. Dieser Teil der Anlage besitzt an sich keinen innovativen Charakter, da die eingesetzten Techniken seit langen in der Industrie der Abfälle eingesetzt wurden. Diese Vorbehandlung hat auch keinen obligatorischen Charakter mehr.
Anschließend an diese Vorbehandlung werden die vorbehandelten Abfälle (DP) in einen Drehofen 1 mit äußerer oder innerer indirekter Heizung vermittels einer Vorrichtung 2 eingeführt, die es ermöglicht, die Dichtheit des Ofens mit der äußeren Umgebung zu garantieren und jeden Lufteintritt in den Ofen zu verhindern. Die Vorrichtung 2, die es ermöglicht, diese Dichtheit zu realisieren, kann eine Archimedische Schnecke oder auch ein System zur Einführung der Charge in Form von kompaktierten kleinen Ballen sein.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann der Drehofen so sein, wie er in der Französischen Patentanmeldung EN. 94/06660 mit innerer indirekter Heizung offenbart ist.
Während ihres Fortschritts im Ofen 1 erfahren die Abfälle einen thermischen Abbau und führen zur Bildung einer gasförmigen Phase (GT) und eines festen rückstandsreichen an kohlenstoffhaltigen Materialien (SC). Die Abfälle und die aus ihrer thermischen Zersetzung stammenden Gase zirkulieren im Gleichstrom im Ofen. Dieser Vorgang wird bei einer Temperatur zwischen 200 und 800ºC und bevorzugt zwischen 350 und 600ºC durchgeführt. Der Drehofen ist mit einem Doppelmantel 3 versehen, welcher mit Verbrennungsmittel ausgestattet ist wie beispielsweise Brennern (nicht bezeichnet), die es ermöglichen, die thermische Leistung, die zum Heizen der Abfälle notwendig ist, zu erzeugen. Die Brenner können in ansich bekannter Weise gespeist werden durch einen Teil GT1 der Thermolysegase oder durch irgendeinen anderen Brennstoff (schweres) Heizöl oder Erdgas.
Die Reaktionsbedingungen der Thermolyse ermöglichen es, daß in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen fast die Gesamtheit der sauren Gase, insbesondere die Chlorwasserstoffsäure zurückgehalten wird, die während der thermischen Zersetzung der chlorierten Kunststoffe wie dem PVC erzeugt wird. Diese Selbst-Neutralisation der sauren Bestandteile durch basische Materialien, die immer in den Abfällen vorhanden sind, wird u. a. begünstigt durch die reduzierende Atmosphäre sowie die niedrigen Temperaturen, denen die Abfälle während der Thermolyse ausgesetzt sind. Indem man die basische Komponente der Abfälle durch Zusatz eines kalkhaltigen oder natriumhaltigen Absorbens erhöht hat, verbessert man die Einfangausbeute der sauren Gase durch die kohlenstoffhaltigen Feststoffe. Die Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die weiter unten beschrieben wird, ermöglicht es, insbesondere die Chlorsalze zu eliminieren, die aus dem Einfang der sauren Gase resultieren. Da auch die Behandlungstemperaturen gering sind und die Thermolyse unter Sauerstoffabschluß durchgeführt wird, sind die schweren Metalle nicht mehr flüchtig noch sind sie oxidiert und verbleiben somit in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen (SC) konzentriert.
Am Austritt aus dem Drehofen 1 werden die kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SC) durch eine Vorrichtung 4 abgezogen, welche die Dichtheit gegenüber der äußeren Umgebung (Drehschieber, Schleußen mit querabriegelnden Ventilen oder irgendeine andere die gleiche Funktion realisierende Vorrichtung) garantiert. Die kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SC) werden zu einer Reinigungsvorrichtung 6 geführt, deren Ziel es ist, einen Teil der inerten Materialien abzutrennen und die lösbaren Verunreinigungen, insbesondere die Chlorsalze, die in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen vorhanden sind, zu eliminieren. Das Detail der Reinigungsvorrichtung für die kohlenstoffhaltigen Feststoffe 6 ist genauer weiter unten mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Anschließend an die Reinigungsbehandlung können die gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SCE) gegen eine Verbrennungsvorrichtung 5 geleitet werden, die hier aus einem Feuerraum-Zyklon mit Schmelzasche gebildet ist.
Wie bereits gesagt, ein Teil des Thermolysegases (GT1) kann verwendet werden, um den Drehofen durch Verbrennung, beispielsweise in Brennern zu erwärmen, die in dem Doppelmantel 3, der den Drehofen 1 umgibt, angeordnet sind. Die überschüssige Fraktion (GT2) der Thermolysegase kann gegen eine Verbrennungsvorrichtung, beispielsweise den Feuerraum-Zyklon mit Schmelzasche 5 geleitet werden. Der Feuerraum-Zyklon mit Schmelzasche 5 ist ein Feuerraum, der so ausgelegt ist, daß er für die Verbrennung von festen Brenntoffen geeignet ist, die mit Aschen von niedrigem Schmelzpunkt beladen sind. Er zeichnet sich aus durch eine erhöhte Turbulenz und ein In-Drehung-Versetzen der Strömung, was es ermöglicht, eine erhebliche Verweilzeit des Brennstoffes und eine gute Retention der Aschen zu erhalten. Erarbeitet bei Temperaturen in der Größenordnung von 1000 bis 1500ºC. Bei diesen Temperaturen schmelzen die Aschen und strömen im schmelzflüssigen Zustand aus dem Reaktor.
Die Vorteile dieses Typs von Feuerraum bzgl. der traditionellen Verbrennungsvorrichtungen sind die folgenden: eine geringe Menge an Unverbranntem aufgrund der erheblichen Verweilzeit der Partikel im Feuerraum, inerte, da verglaste Aschen, eine erhebliche Kompaktheit aufgrund der erheblichen Dichte des Feuers der Installation, Möglichkeiten einer Stufung der Verbrennungsluft, die es ermöglicht, die Bildung von Stickoxiden zu minimieren und eine stabile Verbrennung selbst wenn die Charakteristiken des Brennstoffes erheblich variieren.
Das Innere des Feuerraum-Zyklons 5 kann bevorzugt mit einer keramischen feuerfesten Auskleidung verkleidet werden, die in der Lage ist, Temperaturen in der Größenordnung von 1500ºC auszuhalten. Die Injektion der gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SCE) erfolgt pneumatisch über einen oder mehreren tangentielle rechtwinklige oder kreisförmige Eingänge, die auf einem Umfang des Zyklons verteilt sind. Man kann auch in einen oder mehreren dieser Eingänge einen Zusatz oder ein Komplement an Verbrennungsluft und/oder sämtliches oder einen Teil des Überschußgases der Thermolyse GT2 injizieren. Auf einem Umfang des Feuerraum-Zyklons können andere tangentielle Einlässe installiert werden, um die komplementären Injektionen von Verbrennungsluft oder gasförmigen Brennstoff als die Gesamtheit oder Teil des Thermolysegases GT2 durchzuführen. Schließlich kann eine Injektion von komplementärer Luft am oberen Ausgang des Feuerraum-Zyklons vorgenommen werden, um den Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern.
Die Verbrennung im Feuerraum-Zyklon mit Schmelzaschen wird derartig optimiert, daß die Emissionen gasförmiger Verunreinigungen minimiert werden. Die Aufteilung der Verbrennungsluft zwischen die verschiedenen Eingänge wird also so vorgenommen, daß eine totale Verbrennung der kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffe und des Thermolysegases sichergestellt wird und die Bildung von Stickoxiden und Unverbranntem minimiert wird. Andererseits kann man die Gesamtheit oder eine Teil der Verbrennungsluft vorwärmen, um es zu erleichtern, erhöhte Temperaturen im Feuerraum-Zyklon zu erhalten. Der Feuerraum-Zyklon mit Schmelzaschen ermöglicht es vorteilhaft, definitiv die verunreinigenden Elemente, die in den gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffen vorhanden sind, festzulegen, insbesondere die Schwermetalle, indem in der Glasmatrize, die während des Schmelzens gebildet wurde, mineralische Materialien einzufangen, die in den gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffen enthalten sind. Die während der Verbrennung der kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffe (SCE) erhaltenen Temperaturen und des Überschusses des Thermolysegases GT2 sind ausreichend, um diese mineralischen Materialien zu schmelzen. Die so geschmolzenen Aschen (CF) strömen aus dem Feuerraum 5 und fallen in eine Wasserwanne 10 wo sie gekühlt werden. Während ihres Kühlens bilden die Aschen feste Granulate. Diese Granulate sind inert gegenüber dem Auslaugen, was es ermöglicht, sie zu recyclieren und sie in Anwendungen auf der Straße oder im Zivilbau wieder zu verwenden.
Die heißen Rauchgase (F), die aus der gemischten Verbrennung der kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffe und eines Teils der Thermolysegase im Feuerraum-Zyklon 5 resultieren, werden dann zu einer Energierückgewinnungseinrichtung 11 wie einem Wärmeaustauscher geleitet, ein Kessel, der Wasserdampf und heißes Wasser erzeugt oder ein mit einer Turbine gekoppelter Kessel, der es ermöglicht, Elektrizität zu erzeugen. Dann werden diese Rauchgase in einer Vorrichtung 12 entstaubt, bei der es sich um einen Schlauchfilter oder einen elektrostatischen Entstauber handelt und werden in die Atmosphäre vermittels eines Extraktors 13 und eines Schornsteins 14 über eine Leitung 35 ausgestoßen. Die jeweils aus der Energierückgewinnungsvorrichtung 11 und aus dem Entstauber 12 stammenden Aschen werden mit den kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffen vermischt und dann in den Feuerraum- Zyklon 5 jeweils über die Leitungen 36 und 37 geschickt. Die Aschen werden in dem Feuerraum-Zyklon 5 verglast, der so eine Inertisierung der an diesen Stäuben absorbierten Verunreinigun gen erlaubt.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Die wesentliche Differenz zwischen der bereits beschriebenen Ausführungsform und der jetzt zu beschreibenden liegt in der Tatsache, daß die gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe und die aus der Thermolyse der Abfälle resultierenden Gase in zwei getrennten Vorrichtungen verbrannt werden. Wie in der ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des Thermolysegases (GT1) verwendet, um den Drehofen durch Verbrennung, beispielsweise in Brennern zu erhitzen, die in dem den Drehofen 1 umschließenden Doppelmantel 3 angeordnet sind. Hier wird die Überschußfraktion (GT2) an eine klassische Brennkammer 15, die mit einem Gasbrenner ausgestattet ist, geschickt. Die Konfigurationen des Brenners und der Brennkammer ermöglichen es, die Bildung von Stickoxiden bei der Verbrennung des Thermolysegases zu minimieren und garantieren die Zerstörung sämtlicher organischer Verbindungen dank einer Verweilzeit der Gase von weniger als 2 Sekunden bei 850ºC.
Die gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SCE) werden in einen Feuerraum-Zyklon mit Schmelzaschen 5 von einer Konzeption identisch der oben beschriebenen, jedoch mit geringerer thermischer Leistung im Gemisch mit den Aschen verbrannt, die aus der Entstaubungsvorrichtung für die Rauchgase 12 und der Energierückgewinnungseinrichtung 11 stammen. Wie vorher ist die bei der Verbrennung der kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffe erreichte Temperatur ausreichend, um das Schmelzen der Aschen zu ermöglichen und damit die Verunreinigungen in der Glasmatrix einzufangen. Am Austritt aus dem Feuerraum strömen die schmelzflüssigen Aschen (CF) in einen Wasserbehälter 10, wo sie gekühlt und derart verfestigt werden, daß inerte Granulate erzeugt werden. Die Verbrennungsluft ist wie vorher gestuft und sämtliche Luft oder ein Teil dieser Luft kann ebenfalls vorgewärmt werden, um die Wärmebilanz des Vorganges zu verbessern.
Die heißen Rauchgase (F), die aus der Verbrennung der Thermolysegase (GT2) in der Verbrennungskammer 15 stammen und die, die aus der Verbrennung der gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SCE) im Feuerraum-Zyklon 5 stammen, werden gemischt und werden an eine Energierückgewinnungseinrichtung 11 wie ein Wärmeaustauscher geschickt, ein Kessel erzeugt Wasserdampf oder heißes Wasser oder ein mit einer Turbine gekoppelter Kessel ermöglicht es Elektrizität zu erzeugen. Dann werden diese Rauchgase in einer Vorrichtung 12 gefiltert und in die Atmosphäre vermittels eines Extraktors 13 und eines Schornsteins 14 zurückgeschickt. Die Aschen und aus der Energierückgewinnungsvorrichtung 11 und aus dem Entstauber 12 stammenden Stäube werden mit den gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffen vermischt und dann in den Feuerraum-Zyklon 5 geleitet, damit sie verglast werden können und so definitive Inertisierung der an diesen Stäuben adsorbierten Verunreinigungen ermöglichen.
Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 stellt einen elastischeren Betrieb als den der Fig. 1 dar. Insbesondere ist es nach dieser Ausführungsform möglich, den Feuerraum-Zyklon 5 stillzusetzen, wenn der energetische Gesamtverbrauch gering ist. In diesem Fall werden die kohlenstoffhaltigen gereinigten Feststoffe (SCE) nicht mehr zum Feuerraum-Zyklon 5 geschickt, sondern gespeichert. Dagegen arbeitet in der periodisch starke energetische Anforderung (beispielsweise Winter) der Feuerraum- Zyklon 5 wie oben angegeben. Die gespeicherten Brennstoffe können dann in dieser Periode verbrannt werden.
Diese Ausführungsform nach der Erfindung ermöglicht also einen sehr guten Ausgleich zwischen Energieanforderung und deren Notwendigkeit.
Die Reinigungsvorrichtung für die kohlenstoffhaltigen Feststoffe 6 wie in Fig. 3 dargestellt, wird jetzt beschrieben.
Am Austritt aus dem Drehofen 1 werden die kohlenstoffhaltigen Feststoffe (SC) über eine Dichtevorrichtung 4 abgezogen und fal len infolge Schwerkraft in eine in Bewegung versetzte Wanne 16, die mit Wasser von der Umgebungstemperatur gefüllt ist, was eine Abkühlung der Feststoffe ermöglicht. Das in Bewegungsetzen des Gemisches, beispielsweise durch Drehung einer Schaufel 17 tragenden Welle garantiert, ist derart, daß die schwersten im wesentlichen aus Metallen zusammengesetzten Partikel, mineralische Materialien oder Glas sich am Boden der Wanne zersetzen, während die leichteren an Kohlenstoff reichen Partikel in Suspension gehalten werden. In den Boden der Wanne 16 kann eine Schnecke, ein Förderband, eine Rakel oder irgendeine andere äquivalente Vorrichtung 18 tauchen, die die kontinuierliche Extraktion der mineralischen am Boden der Wanne abgeschiedene Materialien ermöglicht.
Diese erste Wanne 16 ermöglicht somit die Abkühlung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe sowie die Trennung eines Teils der mineralischen in den kohlenstoffhaltigen Feststoff enthaltenen Materialien.
Die mineralischen inerten durch die Extraktionsvorrichtung 18 extrahierten Materialien werden dann mit Wasser auf einen vibrierenden Sieb 19 gespült, über dem eine Wasserzerstäuberrampe 20 vorgesehen ist, um die Kohlenstoffpartikel zu eliminieren, die auf diesen mineralischen Materialien abgeschieden sind. Das durch diese Kohlenstoffpartikel verschmutzte Spülwasser kann über eine Pumpe 21 zu einer Dekantierwanne 16 geschickt werden.
Der Spülvorgang für die mineralischen Materialien kann selbstverständlich mit anderen Mitteln als den gerade beschriebenen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ausgeführt werden.
Im übrigen wird das Gemisch aus wasser-kohlenstoffhaltigen Feststoffen in Suspension in der Wanne 16 von einer Pumpe 22 aufgenommen, dann in eine zweite Waschwanne, die vollständig in Bewegung ist 23 geleitet, welche Wasser enthält, die bei einer Temperatur zwischen 40 und 95ºC und bevorzugt zwischen 75 und 85ºC liegt. Diese Temperatur wird konstant in der Wanne 23 dank einer Temperatursteuerung 24 gehalten, die mit einem elektrischen Widerstand oder mit irgendeiner anderen äquivalenten Vorrichtung verbunden ist, die es ermöglicht, die Temperatur des Wassers auf einen Sollwert zu halten. Die Verweilzeit der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in der Wanne 23 liegt zwischen 15 und 120 Minuten. Das Massenverhältnis Wasser/kohlenstoffhaltige Feststoffe liegt zwischen 1 und 100 und bevorzugt zwischen 5 und 15. Dieser Vorgang ermöglicht es, im wesentlichen die chlorierten Salze zu solubilisieren, die während der Thermolysestufe gebildet wurden. Die Schwermetalle sind nicht solubilisiert und verbleiben in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen konzentriert.
Vor ihrer Einführung in die in Bewegung versetzte Wanne 23 können die kohlenstoffhaltigen Feststoffe in einer Mahlvorrichtung 25 zerkleinert werden, die in flüssiger Phase arbeitet, um die mittlere Granulometrie der kohlenstoffhaltigen Partikel zu vermindern und die Waschstufe zu beschleunigen. An diese Stufe kann sich auch eine Trennstufe auf einen kalibrierten Sieb 26 anschließen, die es ermöglicht, die Aluminiumfolien, die in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen (SC) enthalten sind, abzutrennen. Dieser Vorgang ist insbesondere notwendig, wenn die kohlenstoffhaltigen Feststoffe aus der Thermolyse der Haushaltsabfälle stammen. Eine Wasserzerstäubung 27 wird auf dem Sieb aufrechterhalten, welches die Aluminiumfolien enthält, um die Kohlenstoffpartikel zu eliminieren, die auf deren Oberfläche abgeschieden sind. Der letztgenannte Vorgang ermöglicht es, die Aluminiumfolien zurückzugewinnen, die dann recycliert und valorisiert werden können.
Am Austritt aus der Waschwanne 23 wird die wasser-kohlenstoffhaltige Feststoffe enthaltende Suspension von einer Pumpe 28 aufgenommen und dann zu einer Filtrationsvorrichtung 29 geleitet, deren Ziel es ist, Wasser, das mit Chloriden der kohlenstoffhaltigen Feststoffe belastet ist, zu eliminieren. Dieser Vorgang kann mit einer Zentrifuge, einem Bandfilter unter Vakuum oder irgendeiner anderen Filtrationsvorrichtung durchgeführt werden, die es ermöglicht, das Wasser von den kohlenstoffhalti gen Feststoffen zu trennen.
Am Austritt aus der Filtrationsvorrichtung 29 werden die kohlenstoffhaltigen gereinigten trockenen Feststoffe oder die, die keine verminderte Menge an Feuchtigkeit mehr enthalten, in einem Silo 30 gelagert. Die aus der Filtration stammenden verbrauchten Wässer werden falls notwendig zu einer Wasserbehandlungsvorrichtung 34 geleitet, die es ermöglicht, die chlorierten Salze abzuscheiden und werden dann in die erste Dekantierwanne 16 reinjiziert. Eine Zufuhr neuen Wassers wird dauernd dank der Vorrichtungen 20 und 27 realisiert.
In gewissen Fällen können die Stufen der Dekantierung und des Waschens wie oben beschrieben, in der gleichen Wanne realisiert werden, die gleichzeitig die Funktionen der Wannen 16 und 23 erfüllt, somit wird also die Temperatur zwischen 40 und 95ºC gehalten. Die vorgenannte Vorrichtung wird also dann vereinfacht.
Nach diesem Reinigungsvorgang verfügt man über einen Brennstoff, der reich an kohlenstoffhaltigen Materialien ist und von einem Teil dieser Verunreinigungselemente befreit ist und der unmittelbar verbrannt werden kann, um Energie im Feuerraum-Zyklon mit Schmelzasche zu erzeugen oder auch im Hinblick auf eine spätere Verbrennung ausgelagert zu werden. Aus vorstehendem ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung die Valorisierung oder Aufwertung des energetischen Inhaltes der Abfälle dank der Herstellung eines festen Brennstoffes und eines gasförmigen gereinigten Brennstoffes sowie deren Verbrennung ermöglicht.
Im übrigen ermöglicht es die Reinigungsvorrichtung 6 für die kohlenstoffhaltigen Brennstoffe nach der Erfindung, einen Teil der mineralischen Materialien zu eliminieren und valorisierbare Materialien wie Aluminium rückzugewinnen. Diese Vorrichtung ermöglicht es im übrigen, die Menge des erzeugten Brennstoffes zu erhöhen, indem man seinen Gehalt an Aschen und seinen Gehalt an Verunreinigungselementen vermindert. Schließlich wird dessen Wärmeinhalt erhöht.
Im übrigen ermöglicht die Verwendung eines Feuerraum-Zyklons mit Schmelzasche und Verbrennungsluftabstufung nach der Erfindung es, die gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe und/oder die Gesamtheit oder einen Teil der aus der Thermolyse der Abfälle stammenden Gase zu verbrennen, und dies ohne Emission von verunreinigenden Verbindungen in den gasförmigen oder festen Abströmen der Verbrennung.
Das Behandlungsverfahren für die Abfälle nach der Erfindung ermöglicht es, die Dispersion der Verunreinigungen zu vermeiden, da fast die Gesamtheit der Verunreinigungen in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen konzentriert ist. Ein Teil dieser Verunreinigung wird dann durch die Reinigungsbehandlung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe eliminiert, der andere Teil wird in den inerten Granulaten festgelegt, die aus der Verbrennung im Feuerraum-Zyklon mit Schmelzasche stammen.
Die Erfindung betrifft die Realisierung eines vollständigen Behandlungssystems für Abfälle und unterdrückt die Emission von Verunreinigungen in den Rauchgasen, die aus der Verbrennung der Thermolysegase und der kohlenstoffhaltigen Feststoffe stammen, obwohl die einzige zu verwirklichende Behandlung der Rauchgase eine einfache Entstaubung ist. Die Erfindung ermöglicht es also die Anordnung von Vorrichtungen zur Behandlung der Rauchgase durch Waschen zu vermeiden, was die Behandlungskosten der Abfälle bezogen auf die der klassischen Techniken wie der Veraschung vermindert.

Claims

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfällen, insbesondere umfassend:

- eine Thermolyse der Abfälle;

- eine Rezyklierung eines Teils (GT1) der Thermolysegase als Brennstoff für die Thermolyse;

- eine Nachbehandlung der aus der Thermolyse stammenden Feststoffe, die im wesentlichen in einer Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe besteht;

dadurch gekennzeichnet, daß:

- die aus der Nachbehandlung der Thermolysefeststoffe stammenden festen Brennstoffe wenigstens zum Teil in einem Brennerraum-Zyclon (5) verbrannt und/oder gespeichert werden;

- die aus dem Feuerraum-Zyclon stammenden heißen Gase wenigstens ein Energierückgewinnungsmittel (11) speisen; und

- daß es im übrigen darin besteht, die Menge im Feuerraum- Zyclon verbrannte Menge an festen Brennstoffen sowie die Menge an gespeicherten festen Brennstoffen als Funktion der Energiebilanz zu regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermolysegase (GT) wenigstens teilweise als Brennstoff entweder im Feuerraum-Zyclon (5) oder in wenigstens einem der Energierückgewinnungsmittel (11) verbrannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe im wesentlichen besteht in:

- einer Kühlung dieser Feststoffe;

- einer Extraktion und Spülen der mineralischen Materialien,

- einem Heißwaschen, das dazu bestimmt ist, insbesondere die chlorierten Salze zu solubilisieren; und

- einer Trennung zwischen Wasser und kohlenstoffhaltigen Feststoffen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es im übrigen in einer Behandlung, gefolgt von einer Rezyklierung, des Wassers besteht, das während der Reinigungsstufe verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es im übrigen in einem Brechen oder Vermahlen der kohlenstoffhaltigen Feststoffe und/oder einer Abtrennung der Aluminiumfolien besteht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Energierückgewinnungsmittel stammenden Abströme gefiltert werden und daß dann die aus dieser Filtration stammenden Partikel in den Feuerraum-Zyclon eingeführt werden können.

7. Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abfällen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend:

- einen Thermolyseofen (1);

- wenigstens ein Mittel (5; 15) zur Verbrennung der Thermolysegase;

- ein Mittel zur Energierückgewinnung (11);

- ein Mittel (6) zur Nachbehandlung der Thermolysefeststoffe, das eine Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe realisiert; und

- ein Mittel zum Speichern der gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffe;

dadurch gekennzeichnet, daß sie im übrigen umfaßt:

- einen Feuerraum-Zyclon (5), der mit wenigstens einem Teil der festen Brennstoffe (SCE), die aus dem Nachbehandlungsmittel stammen, gespeist ist,

- ein Mittel (F), das dazu bestimmt ist, die heißen aus diesem Feuerraum-Zyclon (5) stammenden Gase gegen dieses Energierückgewinnungsmittel (11) zu leiten; und ein Mittel, das dazu bestimmt ist, die in diesem Feuerraum-Zyclon verbrannte Menge an festen Brennstoffen und die gespeicherte Menge an festen Brenn stoffen als Funktion der Energiebilanz zu regeln.

8. Einrichtung zur Behandlung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Verbrennung der Thermolysegase diesen Feuerraum-Zyclon (5) umfaßt.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (15) zur Verbrennung der Thermolysegase und das Mittel zur Rückgewinnung der Energie (11) derart ausgebildet sind, daß das Verbrennungsmittel (15) durch Thermolysegase (GT2) gespeist ist und das Mittel zur Energierückgewinnung (11) durch die Abströme (F) des Verbrennungsmittels (15) und unter gewissen Arbeitsbedingungen durch heiße, aus dem Feuerraum-Zyclon (5) stammende Gase gespeist ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Reinigung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe bestimmte Mittel umfaßt:

- eine erste Wanne (16) zum Kühlen der Feststoffe;

- ein Mittel (18) zur Extraktion der mineralischen Materialien in Zuordnung zu dieser Wanne (16);

- eine Wanne (21) für das Heißwaschen und

- ein Mittel (27) zur Filtration und/oder zur Spülung, das dazu bestimmt ist, das Wasser von den gereinigten kohlenstoffhaltigen Feststoffen zu trennen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie im übrigen ein Mittel (12) zum Filtern der aus dem Energierückgewinnungsmittel (11) stammenden Rauchgase umfaßt, wobei ein Austritt (37) für dieses Filtrationsmittel mit einem Eingang des Feuerraum-Zyclons (5) verbunden ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie im übrigen ein Mittel (O) zur Vorbehandlung der Abfälle beispielsweise einen Trockner, der vor dem Thermolyseofen angeordnet ist, umfaßt.