DE19744814C2

DE19744814C2 - Verfahren und Anlage zur Gewinnung einer C-haltigen Wertstofffraktion

Info

Publication number: DE19744814C2
Application number: DE1997144814
Authority: DE
Inventors: Franz Eicke Von Ing G Christen; Dirk Dipl Ing Willnow; Ruediger Dr Rer Nat Schmidt
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: WO1999018170A1; DE19744814A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer körnigen, stark kohlenstoffhaltigen Wertstofffraktion durch Pyrolyse eines Einsatzmaterials, das inerte und organische Bestandteile enthält, wobei aus den während der Pyrolyse ausgegasten Pyrolysefeststoffen zumindest eine inerte Fraktion abgetrennt wird und wobei aus der Pyrolyse ein Pyrolysegas abgezogen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren zur Pyrolyse von kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen bekannt. Bei einer im praktischen Betrieb befindlichen Pyrolyseanlage, die für die Verarbeitung von Hausmüll und sonstigen Abfallstoffen vorgesehen ist, wird als Pyrolyseaggregat ein indirekt beheizter Trommelofen eingesetzt. Am Austragende des Trommelofens werden die ausgegasten Pyrolysefeststoffe in eine Wassertasse gegeben und im Wasserbad abgekühlt, bevor sie aus der Wassertasse abgefördert werden. Der bei der Abkühlung entstehende Wasserdampf wird zusammen mit dem bei der Pyrolyse entstehenden Pyrolysegas abgezogen. Damit das Pyrolysegas im Abzugsbereich nicht verbrennt, dichtet die Wassertasse das Pyrolysesystem gegen die Außenatmosphäre ab. Die aus dem Drehrohrofen abgezogenen Pyrolysefeststoffe enthalten neben (bezüglich der Pyrolyse) inerten Materialien, wie Metallen, Glas und Steinen, insbesondere noch Kohlenstoff. Man spricht daher auch von Pyrolysekoks. Dieser Pyrolysekoks stellt einen Wertstoff dar, der als Brennstoff für eine nachfolgende Verbrennung benutzt werden kann. Üblicherweise werden zumindest die metallischen Bestandteile der ausgegasten, abgekühlten Pyrolysefeststoffe abgeschieden, bevor die Verbrennung durchgeführt wird.

Wegen der Abkühlung der Pyrolysefeststoffe in einem Wasserbad beinhaltet der Pyrolysekoks Feuchtigkeitsmengen, die seinen Brennwert beeinträchtigen. Aus diesem Grunde wird der so erzeugte Pyrolysekoks vor der Verbrennung einer Trocknung unterzogen, die mit einem entsprechenden Kosten- und Energieaufwand verbunden ist.

Die GB 12 45 556 betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Plastikmaterialien. Dabei erfolgt der Abzug der heißen C-reichen Pyrolyseprodukte unter Luftabschluß.

Da eine C-arme Grobfraktion nicht vorhanden ist, können die heißen C-reichen Pyrolyse produkte direkt einer Brennkammer zugeführt werden.

In der DE 38 28 534 A1 sind ein Verfahren zur Verwertung von energiehaltiger Masse, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die Verwendung eines bei der Verwertung anfallenden Produkts offenbart. Dem Ausführungsbeispiel ist die Gewinnung einer C-reichen Fein- und einer Carmen Grobfraktion nach einer Pyrolyse zu entnehmen. Die mögliche Zugabe von Kohle zur C-reichen Fraktion spricht dafür, daß der Abzug der Pyrolyseprodukte nicht im heißen Zustand unter Luftabschluß erfolgt.

In der DE 43 08 551 A1, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entsorgen von Abfall betrifft, ist offensichtlich eine Kühlung der aus der Schweltrommel (1 in Fig. 1) ausgetrage nen Pyrolysereststoffe vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, daß aus der Pyrolyse eine stark kohlenstoffhaltige Wertstofffraktion gewonnen wird, die vor der Verbrennung keiner aufwendigen Trocknung mehr bedarf. Ferner soll eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen werden.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9. Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens weist die im Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale auf und ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 11 bis 18 in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die zu gewinnende körnige, stark kohlenstoffhaltige Wertstofffraktion nicht zur Abkühlung durch ein Wasserbad geleitet wird, sondern auf trockenem Wege aus der Pyrolyseanlage abgezogen wird. Die kohlenstoffhaltige Wertstofffraktion stellt dabei lediglich einen Teil der insgesamt aus der Pyrolyse abgezogenen Feststoffe dar. Diese Fraktion wird erfindungsgemäß als kohlenstoffreiche Feinfraktion durch eine Siebung der Pyrolysefeststoffe am Ende der Pyrolyse im heißen Zustand unter Luftabschluß gewonnen. Die Feinfraktion stellt den Siebdurchgang dar. Das Größtkorn dieser Feinfraktion sollte zweckmäßigerweise ca. 12 mm betragen. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei einer solchen Behandlung der Pyrolysefeststoffe der kohlenstoffhaltige Anteil weitgehend auf die Feinfraktion konzentrieren läßt. Bei einer Siebung mit einer Maschenweite von ca. 12 mm macht der Anteil der Feinfraktion größenordnungsmäßig etwa 60% der Gesamtmenge der Pyrolysefeststoffe aus, wenn man üblichen unsortierten Hausmüll als Einsatzmaterial wählt. Die als Siebüberlauf separierte Grobfraktion, die im wesentlichen aus inerten Materialien wie Metallen, Glas und Steinen besteht, macht einen Anteil von etwa 40% aus und beinhaltet nur noch geringe Mengen des in den Pyrolysefeststoffen verbleibenden Kohlenstoffs. Diese separierte Grobfraktion wird wie die Feinfraktion unter Luftabschluß abgezogen, damit keine Verbrennungsluft in das erzeugte Pyrolysegas oder brennbares Pyrolysegas nach außen gelangen kann. Die Abkühlung der Grobfraktion erfolgt zweckmäßig in an sich bekannter Weise in einem Wasserbad. Der bei der Abkühlung der Grobfraktion entstehende Wasserdampf wird, wie dies bei dem gattungsgemäßen Verfahren ebenfalls geschieht, vorzugsweise zusammen mit dem Pyrolysegas abgezogen. Es empfiehlt sich, die gewonnene Grobfraktion abschließend noch einer Metallabscheidung zu unterziehen, um wiederverwertbare Stoffe zurückzugewinnen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die aus der Pyrolyse abgezogene Feinfraktion trocken unter Luftabschluß bis unter die Zündtemperatur der Feinfraktion abgekühlt. In abgekühlter Form ist diese feinteilige Wertstofffraktion lagerbar. Um den Luftabschluß beim Austragen der Feinfraktion zu gewährleisten, ist in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, zur Abdichtung eine als Stopfen fungierende Schüttung der Feinfraktion einzusetzen, wobei die Höhe der Schüttung auf einer vorgegebenen Mindesthöhe gehalten wird. Die Einhaltung der Mindestschütthöhe sollte vorteilhaft durch eine Regelung gewährleistet werden, bei der die Schütthöhe z. B. durch γ-Strahlung gemessen wird.

Es ist nicht zwingend, die Feinfraktion nach einer Abkühlung zu lagern; vielmehr sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die gewonnene Feinfraktion unmittelbar einer Verbrennung unterzogen wird. Dabei ist es möglich, die noch auf erhöhter Temperatur befindliche Feinfraktion dem Verbrennungsaggregat direkt zuzuführen.

Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung zur Pyrolyse von Hausmüll und Hausmüll ähnlichen Abfällen eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, andere Abfallstoffe, die inerte Bestandteile und einen nennenswerten Anteil an organischen Bestandteilen enthalten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln, um daraus eine stark kohlenstoffhaltige Wertstofffraktion zu gewinnen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur als Anlagenschema dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Anlage beinhaltet einen um seine Längsachse rotierenden und mit einer indirekten Beheizung seines Außenmantels versehenen Trommelofen 1.

Dieser Trommelofen 1 kann an seiner linken Stirnseite über eine nicht näher dargestellte Schleuseneinrichtung mit dem Einsatzmaterial beschickt werden. Dieses Einsatzmaterial wandert infolge der ständigen Drehung und einer entsprechenden leichten Schrägstellung der Ofenachse von links nach rechts durch den Trommelofen 1. Am Austragende des Trommelofens 1 ist eine Siebtrommel 3 angeflanscht, so daß zwischen beiden eine drehfeste Verbindung besteht. Es ist jedoch ohne weiteres auch möglich, den Trommelofen 1 und die Siebtrommel 3 mit separaten Drehantrieben zu versehen und eine entsprechende Transporteinrichtung zur Übergabe des aus dem Trommelofen 1 ausgetragenen Pyrolysefeststoffs an die Siebtrommel 3 vorzusehen. Die Siebtrommel 3 besitzt zweckmäßig eine Lochweite von ca. 12 mm, so daß als Siebüberlauf nur entsprechend grobkörniges Material an der rechten Stirnseite der Siebtrommel 3 in die Austragvorrichtung 8 für die Grobfraktion austreten kann. Die Austragvorrichtung 8 ist nach außen gegen den Zutritt von Luft abgedichtet. Die als Siebdurchgang gewonnene Feinfraktion, die ein Größtkorn je nach Lochweite der Siebtrommel 3 von beispielsweise unter 12 mm hat, fällt in eine Auffangvorrichtung 5, die unterhalb der Siebtrommel 3 angeordnet ist. Die Auffangvorrichtung 5 ist ähnlich wie die Austragvorrichtung 8 trichterförmig ausgebildet und ist an ihrer Unterseite an ein im wesentlichen vertikal verlaufendes Rohrstück 6 angeschlossen. Dieses Rohrstück 6 stellt eine Förderverbindung zu einem Abförderaggregat 7 für ein körniges Material dar. Die Auffangvorrichtung 5 ist ebenso wie die Austragvorrichtung 8 gegen den Zutritt von Verbrennungsluft abgedichtet. Vorzugsweise wird diese Abdichtung der Auffangvorrichtung 5 durch eine Schüttung der Feinfraktion im Rohrstück 6 gewährleistet, die auf einer vorgegebenen Höhe gehalten wird, wie dies durch den in der Zeichnung eingetragenen Pfeil angedeutet wird. Hierzu wird zweckmäßigerweise eine Regelung vorgesehen, bei der zur Detektion der Schütthöhe z. B. eine γ-Sonde 10 eingesetzt wird. Selbstverständlich ist es ohne weiteres auch möglich, andere Meßverfahren zur Bestimmung der Schütthöhe einzusetzen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abförderaggregat 7 für die Feinfraktion als Schneckenförderer ausgebildet, der einen Antriebsmotor M besitzt. Entsprechend dem von der γ-Sonde 10 gemessenen Wert der tatsächlichen Schütthöhe beeinflußt die Regelung den Antriebsmotor M. Beim Durchlaufen durch das Förderaggregat 7 kann die Feinfraktion Wärme nach außen abgeben und auf diese Weise abkühlen. Der Abkühleffekt kann bei Bedarf z. B. durch eine Intensivierung der Kühlung des Mantels des Abförderaggregats gesteigert werden. Die trockene Feinfraktion kann, wenn sie bis unter ihre Zündtemperatur abgekühlt ist, beispielsweise in einen Transportbehälter 11 entleert werden und zu einer Zwischenlagerstelle gebracht werden. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das Abförderaggregat 7 unmittelbar mit einer Verbrennungseinrichtung zu verbinden, um die möglichst noch heiße Feinfraktion unmittelbar thermisch zu verwerten.

Zweckmäßigerweise bilden die Austragvorrichtung 8, die Auffangvorrichtung 5 und die Abzugsvorrichtung 2 für das Pyrolysegas ein gemeinsames Gehäuse, welches die Siebtrommel 3 außen umgibt. Unterhalb der Austragvorrichtung 8 ist eine Wassertasse 4 angeordnet, die dicht mit dem Gehäuse der Austragvorrichtung 8 verbunden ist und in ihrem unteren Bereich ein Feststoffförderorgan 9 aufweist, so daß die in das Wasserbad der Wassertasse 4 aus der Siebtrommel 3 fallende Grobfraktion in feuchter Form aus der Wassertasse 4 abgezogen werden kann. Grundsätzlich ist es auch möglich, für die Grobfraktion eine Trockenkühlung vorzusehen. Es empfiehlt sich jedoch insbesondere aus Kostengründen die Anwendung einer Wassertasse. Der bei der Abkühlung der Grobfraktion entstehende Wasserdampf wird zusammen mit dem Pyrolysegas durch die Abzugsvorrichtung 2 abgeleitet. Es empfiehlt sich, hinter dem Feststoffförderorgan 9 noch eine Metallabscheideeinrichtung vorzusehen, um metallische Bestandteile der Grobfraktion zurückzugewinnen. Es verbleibt dann in der inerten Grobfraktion nur noch feuchtes deponierfähiges Restmaterial.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung einer körnigen, stark C-haltigen Wertstofffraktion durch Pyrolyse eines Einsatzmaterials, das inerte Bestandteile und mindestens 10 Gew.-% organische Bestandteile enthält, wobei aus den ausgegasten Pyrolysefeststoffen zumindest eine inerte Fraktion abgetrennt wird und ein Pyrolysegas aus der Pyrolyse abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die aus der Pyrolyse austretenden Pyrolysefeststoffe am Ende der Pyrolyse im heißen Zustand unter Luftabschluß durch eine Siebung in eine C-reiche Feinfraktion und eine C-arme Grobfraktion getrennt werden,
2. daß die Feinfraktion trocken ausgetragen wird und
3. daß die Grobfraktion separat und ebenfalls unter Luftabschluß abgezogen und abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion in einem Wasserbad abgekühlt wird und daß der dabei entstehende Wasserdampf zusammen mit dem Pyrolysegas abgezogen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinfraktion trocken unter Luftabschluß bis unter die Zündtemperatur der Feinfraktion abgekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabschluß beim Austragen der Feinfraktion durch eine als Stopfen fungierende Schüttung der Feinfraktion erfolgt, wobei die Höhe der Schüttung auf einer vorgegebenen Mindesthöhe gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einhaltung der Mindestschütthöhe eine Regelung vorgesehen ist, bei der die Schütthöhe durch γ-Strahlung gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einsatzmaterial sortierter oder unsortierter Hausmüll verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnene Feinfraktion einer Verbrennung unterzogen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion einer Metallabscheidung unterzogen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Größtkorn der Feinfraktion bei der Siebung auf max. 12 mm eingestellt wird.

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

1. mit einem indirekt beheizten Drehrohrofen (1) für die Pyrolyse,
2. mit einer Austragvorrichtung für Pyrolysefeststoffe, die gegen Luftzutritt abgeschlossen ist,
3. mit einer Abzugsvorrichtung (2) für Pyrolysegase,
4. mit einem Trennaggregat zur Abtrennung einer inerten Fraktion aus den Pyrolysefeststoffen und
5. mit einer Abkühlvorrichtung für die Pyrolysefeststoffe,

dadurch gekennzeichnet,

1. daß das Trennaggregat als Siebtrommel (3) ausgebildet ist, deren Eintragsöffnung unter Luftabschluß in unmittelbarer Transportverbindung zum Drehrohrofen (1) steht,
2. daß unter der Siebtrommel (3) eine Auffangvorrichtung (5) für den als Feinfraktion gewonnenen Siebdurchgang angeordnet ist, wobei die Auffangvorrichtung (5) an ein unter dieser angeordnetes und im wesentlichen vertikal verlaufendes Rohrstück (6) angeschlossen ist, welches seinerseits an ein Abförderaggregat (7) angeschlossen ist, und
3. daß am Ende der Siebtrommel (3) eine luftabgeschlossene Austragvorrichtung (8) für den als Grobfraktion gewonnenen Siebüberlauf angeschlossen ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung (8) für die Grobfraktion als Abkühlvorrichtung eine Wassertasse (4) mit einem Feststoffförderorgan (9) umfaßt.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abförderaggregat (7) für die Feinfraktion als Schneckenförderer ausgebildet ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung vorgesehen ist, die die Schütthöhe der Feinfraktion im Rohrstück (6) auf einer vorgegebenen Mindesthöhe hält.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion der Schütthöhe eine γ-Sonde (10) vorgesehen ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung (8) und die Abzugsvorrichtung (2) ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß hinter das Feststoffförderorgan (9) für die Grobfraktion ein Metallabscheideeinrichtung angeschlossen ist.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (3) drehfest mit dem Drehrohrofen (1) verbunden ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Abförderaggregat (7) für die Feinfraktion mit einer Verbrennungsanlage verbunden ist.