DE3121206C2

DE3121206C2 - Verfahren zum Vergasen fester Abfälle

Info

Publication number: DE3121206C2
Application number: DE3121206A
Authority: DE
Inventors: Victor Emmanuel East Amherst N.Y. Bergsten; Edward Paul Getzville N.Y. Eardley; Theodore Fringelin Tonawanda N.Y. Fisher
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1986-09-11
Also published as: IT1171253B; MY8500531A; JPS6119883B2; IT8148550A0; ZA812569B; JPS5723717A; PH16703A; CA1148794A; US4291636A; KR830006626A; SG23784G; FR2483258A1; FR2483258B1; GB2077288A; GB2077288B; BR8103346A; DE3121206A1; HK48984A; KR850000792B1

Abstract

Verfahren zum Beseitigen von festem Abfall, bei dem ein aufrechtstehender Schachtofen auf einem Druck von 205 bis 1725 kPa gehalten wird, ein Teil des Rücklaufkondensats unter Bildung eines flüssigen Abfallprodukts filtriert wird, von dem ein Anteil mit einem kleineren Teil des Produktgases unter Bildung eines heißen Abgases verbrannt wird, mittels dessen Einsatzwasser in einer Dampfkesselanordnung erhitzt wird, und bei dem Energie des erhaltenen Dampfs zur Deckung eines Teils des Energiebedarfs des Verfahrens zurückgewonnen wird.

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rohgasstrom nach Waschen und Kühlen durch eine elektrostatische Abscheidung geleitet und die dabei abgeschiedenen festen und flüssigen Bestandteile ins Verfahren rückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Bestandteile zusammen mit dem Filterschlanvn den festen Abfällen vor dem Vergasen zugemischt werden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, bei dem das gereinigte Rohgas einer Endkühlung unterworfen wird und das dabei ausgeschiedene Kondensat ins Verfahren rückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat dem dritten Flüssigkeitsstrom nach dem Filtern zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Filter zugesetzte dritte Flüssigkeitsstrom 1,5 bis 5,0 Gew.-% der gesamten staub- und kondensatbeladenen Reinigungsflüssigkeit beträgt

5. Verfahren nach Anspruck 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Energieerzeugung zu ve."brennende Teil des Rohgases 10 bis 25 Mol% ausmacht

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite weitere Teilstrom zum Rückspulen der Filter von der Feststoffkonzentration des der Filterung zugeleiteten dritten Flüssigkeitsstromes abhängig ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen fester Abfälle entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches I.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (»Abfallwirtschaft an der T. U. Berlin« Bd. 2,1978, S. 232 und 23J) wird ein mit Ruß und öl beladener zweiter Flüssigkeitsstrom zu einem mittleren Bereich des Schachtgenerators zurückgeleitet, während ein dritter Flüssigkeitsstrom als Abwasser einer mit Sauerstoff beschickten biologisehen Abwasserbehandlungsanlage zugeführt wird. Die bei diesem Verfahren notwendige biologische Abwasserbehandlung erhöht die Anlagen- und Beitriebskosten. Die Ausbeute in nutzbarem Brenngas läßt zu wünschen übrig.

Es ist ferner allgemein bekannt (»Ullman's Enzyklopädie der technischen Chemie«, 1958, Bd. 10, S. 417 und 418, daß bei der Kohlenveredelung durch Vergasen unter Druck die Vergasungsintensiltät und die Vergasungsleistung gesteigert, die Wärmeverluste des Reaktors verringert und, wenn das erzeugte Gas unter Druck benötigt wird, die Kompressionskosten gesenkt werden können.

Des weiteren ist ein Verfahren zum Vergasen fester Abfälle im Schachtgenerator bekannt (US-PS 38 20 964), bei dem mit einem Druck von 3,5 bar gearbeitet und das Rohgas einer Reinigungs-Kühl-Einrichtung zugeleitet wird, die in einer ÖI-Quenchsäule öl und in einer nachgesrhalteten Wasser-Quenschsäule Wasser abtrennt. Das

abgeschiedene öl wird in eine leichte und eine schwere Fraktion aufgetrennt Ein Teil der schweren ölfraktion wird zu der Öl-Quenschsäule zurückgeführt während die restliche schwere und die leichte Ölfraktion als Brennstoff unten in den Schachtgenerator eingespeist werden. Es zeigte sich jedoch, das dies nich zu einem besonders günstigen Wirkungsgrad führt. Ferner wird ein Teil des Kondensatzs der Wasser-Quenschsäule gekühlt und in diese Säule zurückgeführt, während das restliche Kondensat in einer zusätzlichen Aufwand mit sich bringenden Abwasserbehandlungsanlage bereinigt wird.

Mit entsprechenden Unvollkommenheiten ist auch ein anderes bekanntes Verfahren (US-PS 37 29 298) zum Vergasen fester Abfälle in einem Schachtgenerator mit einem mindestens 40 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel behaftet, bei dem das abgezogene Rohgas gewaschen und gekühlt und die anfallende staub- und kondensatbeladene Reinigungsflüssigkeit in eine wäßrige und eine organische Phase getrennt wird, nach Filtern ein Teil der wäßrigen Phase in die Waschzone zurückgeleitet und der restliche Teil dieser Phase aus dem Verfahren herausgeführt wird, sowie die heirausgefilterten festen Stoffe mit der organischen Phase gemischt und in den Schachtgenerator zurückgeführt werden.

Es ist auch ein mit reinem Sauerstoff und geringem Überdruck arbeitendes Müllverbrennungsverfahren bekannt (»Müll und Abfall«, H. 12,1978, S. 385 und 386), bei dem das Rohgas in einem Sprühkühler gekühlt und gereinigt wird, das dabei anfallende Kondensat in aus dem Verfahren herausgeleiteten Schlamm und einen Flüssigkeitsstrom aufgetrennt wird, der seinerseits in zwei Teilströme gespalten wird, von denen der eine gekühlt und zum Sprühkühler zurückgeleitet wird, während der andere einem Teerscheider zugeht, der Wasser von Teeren, ölen und dergleichen abscheidet. Die Teere und öle können in den Generator zurückgefahren

werden. Das Wasser muß wiederum gereinigt werden.

Des weiteren ist es bekannt (DE-OS 25 50 250), Müll unter Druck mit Sauerstoff zu vergasen und dabei in das Verfahren eine Luftzerlegungsanlage zu integrieren, wobei der Müll gegebenenfalls brikettiert aufgegeben wird. Aus den beim Abkühlen des Rohgases anfallenden Kondensaten werden Kohlenwasserstoffe von dem Gaswasser getrennt und im Bereich der Schmelzzone des Generators in diesen eingeführt Die festen Rückstände der Vergasung werden verascht

Schließlich ist ein gleichfalls mit Veraschung der festen Rückstände arbeitendes Abfallvergasungsverfahren bekannt (US-PS 38 17 724), bei dem das Rohgas mit einem Gemisch aus Frischwasser, Alkalikarbonat und einem zurückgeleiteten Teil der staub- und kondensatbeladenen Reinigungsflüssigkeit gewaschen wird, abgesetzte feste Stoffe zusammen mit einem kleineren Teil der Reinigungsflüssigkeit als Schlamm in den Vergaser zurückgeführt werden, ein geringer Ölstrom und gereinigtes Rohgas zur Erzeugung von elektrischer Energie verbrannt werden sowie ein Teil des Rohgases mit Luft oder Sauerstoff verbrannt und das dabei entstehende heiße Verbrennungsgas in den Vergaser eingespeist wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß der Anfall eines in aufwendiger Weise zu reinigenden verschmutzten Abwasserstromes vermieden, der Gesamtenergieverbrauch gesenkt und die Ausbeute an nutzbarem Brenngas unter Minimierung der Rückführung von Flüssigkeit zu dem Schachtgenerator gesteigert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Unter dem Begriff »Abfälle« soll vorliegend nicht nur herkömmlicher Stadtmüll verstanden werden, der in der Rege! brennbare Stoffe, wie Holz, Wahrungsmittel, Abfallpapier und nicht brennbare Stoffe, ^ie Metall und Glas, enthält sondern auch andere Abfall- ck-^γ fesie Brennstoffe, wie Sägemehl, Holzspäne, Kohle und Bagasse, die einen erheblichen organischen Anteil enthalten.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden anfallende flüssige Abfallprodukte endgültig beseitigt. Eine _

zusätzliche biologische Abwasserbehandlungsanlage oder dergleichen entfällt. Zu dem Schachtgenerator wird nur die Flüssigkeit zurückgeführt, die zum Aufnehmen der ausgefiiterten Feststoffe durch Rückspülung benötigt wird. Durch den relativ kleinen Schlammrücklauf wird die Flüssigkeitsbelastung in dem Schachtgenerator besonders klein gehalten. Aufgrund der geringen Flüssigkeitsrückführung werden in niedriger Sauerstoffbedarf und eine geringe Generatorgasbelastung gewährleistet. Im wesentlichen alle aus dem staubhaltigen Rohgas abgetrennten Feststoffteilchen werden als Schlamm den festen Abfällen vor dem Eintritt in den Schachtgenerator zugemischt. Es wird eine im wesentlichen vollständige Umwandlung der festen Abfälle in gereinigtes Produktgas, umweltfreundliches Wasser, Kohlendioxid-Abgas und Schlacke erreicht. Die Produktbrenngas-Erzeugung ist besonders hoch. Das Produktgas kann in der Regel unmittelbar, d. h., ohne vorheriges Komprimieren, mit dem gewünschten Verbrauchsdruck angeliefert werden. Der Schlackegenerator und das Rohgasvolumen bleiben bei vorgegebenem Durchsatz relativ klein; der Generator braucht nicht im Freien aufgebaut zu werden.

H Wenn der Rohgasstrom nach Waschen und Kühlen durch eine elektrostatische Abscheidung geleitet und die

f§ dabei abgeschiedenen festen und flüssigen Bestandteile ins Verfahren rückgeführt werden, werden vorzugsweise se die abgeschiedenen Bestandteile zusammen mit dem Filterschlamm den festen Abfällen vor dem Vergasen

Fi zugcmisch«. Wird das gereinigte Rohgas einer Endkühlung unterworfen und das dabei ausgeschiedene Konden-

tj. sat ins Verfahren rückgeleitet, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Kondensat dem dritten

jy5 Flüssigkeitsstrom nach dem Filtern zugesetzt

t2 Der dem Filter zuzuleitende dritte Flüssigkeitsstrom beträgt vorzugsweise 13 bis 5,0 Gew.-% der gesamten

l| staub- und kondensatbelastenden Reinigungsflüssigkeit. Dadurch läßt sich ein Verstopfen der Filter iiach bei

ρ, hohen Feststoffkonzentrationen sicher vermeiden, ohne daß bei niedriger Feststoffkonzentration die Gaswä-

.*, sehe leidet

"-j Der zur Energieerzeugung zu verbrennende Teil des Rohgases macht zweckmäßig 10 bis 25 Mol.-% aus.

ρ Damit lassen sich die anfallenden anorganischen Stoffe sicher verbrennen. Zur weiteren Herabsetzung der

Flüssigkeitsrückführung zum Schachtgenerator bei gleichzeitigem einwandfreiem Spülen der Filter ist vorteil-L;i haft der zweite weitere Teilstrom zum Rückspülen der Filter von der Feststoffkonzentration des der Filter

}g zugeleiteten dritten Flüssigkeitsstromes abhängig.

< Ein Auiäführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der beiliegenden Figur näher erläutert, die

!'-· schematisch eine zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens geeignete Anlage zeigt.

pj Der ankommende Rohabfall wird über einen Förderer 50 in eine Vorbehandlungszone 5t eingeleitet, wo der

' I Rohabfall gespeichert und vorbehandelt wird, um ein für den Schachtgenerator 55 geeignetes Ausganjjsmaterial

' j zu erhalten. In der Zone 51 kann eine Klassierung erfolgen, um den Abfall beispielsweise in Gruppen kleiner als

f: 15 cm, kleiner als 30 cm und größer als 30 cm aufzuteilen. Die größere Gruppe (größer als 30 cm) kann dann

zerkleinert werden. Aus dem Rohabfa'l können auch brauchbare Anteile, beispielsweise Metalle, abgetrennt werden. Der über eine Leitung 52 laufende, so vorbehandelte und klassierte Abfall wird mit Rücklaufschlamm ζ * aus einer Leitung 53 gemischt und dann vorzugsweise in einer Pelletiervorrichtung 54a pelletiert, bevor er dem

js Schachtgenerator 55 oben zugesetzt wird.

f' In den Schachtgenerator 55 wird unten ein Vergasungsmittel mit mindestens 40 Vol.-% Sauerstoff über eine

|; Leitung 57 eingespeist. Das Vergasungsmittel kommt von einer Luftzerlegungsanlage 58, der Druckluft über

eine Leitung 59 zugeht.
<f Der Abfall wird in bekannter Weise (US-PS 37 29 298) in dem Schachtgenerntor 55 im Gegenstrom zu dem

Vergasungsmittel getrocknet, entgast und unter Schmelzen der festen Rückstände vergast. Der den Schachtgenerator 55 unten veritäsende schmelzflüssige Rückstand wird in Wasser abgeschreckt und geht über eine ₍ Leitung 56 zur weiteren Verarbeitung. Rohgas in Form eines Gemisches von Wasserdampf, Kohlenmonoxid,

Wasserstoff, Kohlendioxid und verschiedenen Dämpfen aus organischen Stoffen, Teer und Ölen, das ferner vom

Gasstrom mitgerissenen Staub (in erster Linie unverbrannte Halbkoksteilchen) enthält, wird über eine Leitung 60 oben abgezogen. Weil die Vergasung bei einem Druck zwischen etwa 205 kPa und 1725 kPa erfolgt, steht das staubhaltige Rohgas mit einem innerhalb dieses Bereichs liegenden Druck zur Verfugung; seine Temperatur liegt zwischen etwa 150" C und 320° C.

Das Ober die Leitung 60 strömende Rohgas wird zunächst mittels Sprühdüsen 61 teilgekühlt, über die in die Leitung 60 Kondensat-Wasser eingebracht wird, so daß eine Abkühlung der Gase durch Verdampfung des Wassers erfolgt. Dieser teilgekühlte Strom gelangt über eine Leitung 62 zu einem Naßwäscher 63 (Venturi-Skrubber), wo er mit einem Rücklaufstrom aus flüssigem Kondensat von einer Leitung 64 derart zusammengeführt wird, daß das Gas mit der Flüssigkeit innig gemischt wird. Durch diese Naßwäsche wird ein wesentlicher

Teil des Gehalts des Naßstroms an teilchenförmigen Feststoffen in der flüssigen Phase aufgefangen.

Der den Naßwäscher 63 über eine Leitung 65 verlassende Gas/Flüssigkeitsstrom wird dann in eine Gaswasch- und Trennzone 66 eingeführt, deren unterer Teil ein Gefäß ist, das für eine Phasentrennung des eintretenden Gemisches sorgt. Die Flüssigkeit wird abgetrennt und als staub- und kondensatbeladene Reinigungsflüssigkeit über eine Leitung 67 abgezogen, in der eine Pumpe 68 liegt. Ein erster Teil der Reinigungsflüssigkeit wird über eine Zweigleitung 69 geführt, und mit einem Teil dieser Flüssigkeit werden die Sprühköpfe 61 gespeist, während der Rest über die Leitung 64 zu dem Naßwäscher 63 geht. Diese Teilströme stellen zusammen einen ersten

Flüssigkeitsstrom dar, der benötigt wird, um Staub aus dem den Schachtgenerator 55 verlassenden Rohgas

abzutrennen.

Die über eine Leitung 67a geführte restliche Flüssigkeit vom Boden der Wasch- und Trennzone 66 wird in

einen zweiten und einen dritten Flüssigkeitsstrom aufgeteilt. Der zweite Flüssigkeitsstrom wird über eine Zweigleitung 70 abgeleitet, mittels eines extern zugelieferten Kälteträgers, beispielsweise Wasser, in einem Wärmetauscher 71 gekühlt und dann oben in die Wasch- und Trennzone 66 eingegeben, bei der es sich beispielsweise um eine mit Böden versehene Kolonne handeln kann, in welcher das hochsteigende Gas mit dem nach unten laufenden zweiten Flüssigkeitsstrom in Kontakt gebracht wird. Dabei werden verbliebene teilchen-

förmige Feststoffe sowie Teer- und ölphasen von dem hochsteigenden Gas abgetrennt. Gereinigtes Gas verläßt die Zone 66 oben über eine Leitung 72.

Diese Trennung des über die Leitung 60 gehenden staubhaltigen R ihgases in Reingas in der Leitung 72 sowie in einem Mischstrom aus teilchenförmigen Feststoffen, Teer-, öl- und Kondenswasserkomponenten in der Leitung 67 geschieht, ohne daß ein externer Kälteträger, beispielsweise Wasser, unmittelbar in das System eingeleitet wird. Die für diesen Verfahrensschritt notwendige Kühlung erfolgt indirekt mitte!: des Wärmetauschers 71, so daß kein zusätzliches Wasser mit Abfallstoffen verschmutzt wird, die bei der Vergasung anfallen. Die einzige im System vorhandene wäßrige Phase ist das Kondenswasser, das von Anfang an im Abfall vorhanden war oder durch die Vergasung im Schachtgenerator gebildet wurde. Andere Teile der Gcsamtanlagc werden wenig belastet.

Das in der Leitung 72 vorhandene Produktgas kann gegebenenfalls, wie dargestellt, weiter gereinigt werden, indem es durch einen elektrostatischen Abscheider 73 hindurchgeleitet wird, um verbliebene feste und flüssige Bestandteile zu beseitigen. Bei letzteren kann es sich um kleine Tröpfchen (μηι und weniger) aus Teer und öl handeln. Die abgetrennten festen und flüssigen Bestandteile werden über eine Leitung 74 abgezogen. Das weiter gereinigte Rohgas verläßt den elektrostatischen Abscheider 73 über eine Leitung 75. Es steht noch immer unter Druck und weist eine erhebliche Konzentration an Wasserdampf auf. Ein kleinerer Teil, vorzugsweise 10 bis 25 Mol.-%, dieses Gases wird über eine Zweigleitung 76 einer Verbrennungszone 77 zugeleitet, um für die vollständige Oxidation des organischen Teils eines flüssigen Abfallproduktstromes zu sorgen. Der verbleibende größere Teil des Rohgases geht vorzugsweise zu einem Kondensator 78, wo es einer Endkühlung durch indirekten Wärmeaustausch mit Kaltwasser aus Leitung 79 unterzogen wird. Das aufgewärmte Kühlwasser verläßt den Kondensator 78 über eine Leitung 80. Das ausgeschiedene Kondensat wird über eine Leitung 81 abgezogen, während das getrocknete Produktgas den Kondensator 78 über eine Leitung 82 verläßt.

Getrocknetes und reines Produktgas steht in der Leitung 82 mit einem Druck zur Verfügung, der durch den Druck im Schachtgenerator 55 und den Druckabfall der daran anschließenden Anlagenteile bestimmt und vorzugsweise so gewählt ist, daß das Produktgas an der Verbrauchsstelle, beispielsweise einem Brenner, unmit telbar verwendet -werden kann. Selbst bei den wenigen Anwendungsfälien, in denen ein Betrieb des Scnachtge- nerators bei 205 bis 1725 kPa das Produktgas nicht mit für einen unmittelbaren Gebrauch ausreichendem Druck liefert, ist der saugseitige Druck eines gegebenenfalls benötigten Gaskompressors erhöht Das Produktgas hat einen erheblichen Anteil an Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Es läßt sich als Brenngas oder als Synthesegas für chemische und andere Zwecke einsetzen.

Der erwähnte dritte Flüssigkeitsstrom, der vorzugsweise 1,5 bis 5,0 Gew.-% der gesamten staub- und kondensatbeladenen Reinigungsflüssigkeit in der Leitung 67 beträgt, geht über eine Zweigleitung 83 einem ersten Filter 84 zu. Dort werden die teilchenförmigen Feststoffe unter Bildung eines flüssigen Abfallproduktstroms abgetrennt Der Flüssigkeitsstrom verläßt das Filter 84 über eine Leitung 85 und gelangt in einen Speichertank 86. Dem Speichertank 86 geht ferner das Kondensat aus der Leitung 81 zu. Weil der erste und der zweite Flüssigkeitsstrom zurückgeleitet werden, erfolgt eine Beseitigung von festen Stoffen aus der staub- und kondensatbeladenen Reinigungsflüssigkeit nur über den dritten Flüssigkeitsstrom in dem Filter 84 bzw. einem weiteren Filter 89. Dieser dritte Flüssigkeitsstrom muß in für die Feststoffbeseitigung ausreichender Menge zur Verfügung stehen, ohne daß der Filter selbst bei hoher Feststoffkonzentration verstopft wird. Darauf beruht der genannte bevorzugte untere Grenzwert von 1,5 Gew.-%. Andererseits darf der dritte Flüssigkeitsstrom nicht so groß sein, daß er bei niedriger Feststoffkonzentration die Effektivität der Gaswäsche mindert Dies führt zu dem bevorzugten oberen Grenzwert von 5 Gew.-%.

Das Filtern erfolgt vorzugsweise diskontinuierlich derart, daß eines der Filter 84, 89 für eine vorbestimmte Zeitdauer (entweder in Abhängigkeit von der absoluten Zeit oder dem Maß der Teilchenbeladung) auf Filtern

geschaltet wird, und daß während mindestens eines Teils der Einschaltung des einen Filters ein kleineres Teil der Flüssigkeit im Speichertank 86, der vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% der Gesamtmenge des flüssigen Abfallprodukts ausmacht, 'cus dem Speichertank 86 über eine Leitung 87, in der eine Pumpe 88 liegt, abgezogen und durch das andere Filter (bei der Darstellung Filter 89) geschickt wird. Das Filter 89 wurde zuvor mit Feststoffen aus dem Flüssigkeitsstrom in der Zweigleitung 83 beladen. Die Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstroms ist im Filter 89 derjenigen während des vorausgehenden Filtervorgangs entgegengesetzt, so daß ein Rückspülen erfok*. Der im Einzelfall für das Rückspülen benutzte Teil der Gasmenge des flüssigen Abfallprodukts wird von der Fettstoffkonzenlration in dem dritten Flüssigkeitsstrom in der Zweigleitung 83 bestimmt; er beträgt vorzugsweise mindestens 5 Gew.-% der Gesamtmenge für niedrige Feststoffkonzentration und vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-% der Gesamtmenge für hohe Feststoffkonzentrationen. Um die Feststoffkonzentration der in den Filter 84 eintretenden Flüssigkeit zu steuern und auf diese Weise eine Überlastung des Filters zu vermeiden, kann ein Teil des flüssigen Abfallprodukts in nicht dargestellter Weise von der Leitung 87 zur Zweigleitung 83 zugrückgeleitet werden. Die beiden dargestellten Filter 84 und 89 sind, wie in der Figur angedeutet, über nicht näher dargestellte Leitungen und Ventile strömungsmäßig so geschaltet, daß sie zum Rückspülen vertauscht werden. Zusätzliche Filter können vorgesehen und in entsprechender Weise untereinander verbunden werden. Das Gemisch aus teilchenförmigen Feststoff und flüssigem Abfallprodukt geht von dem rückgespülten zweiten Filter 89 in eine Leitung 90 als Filterschlamm über, der einem Schlammrücklauf-Speirhnrlanlc 91 ziigpführt wird.

Der Speichertank 91 sammelt außer dem Filterschlamm auch feste Stoffe, die von dem gegebenenfalls vorhandenen elektrostatischen Abscheider 73 getrennt und über Leitung 74 angeliefert werden. Vom Speichertank 91 aus wird der Schlamm mittels einer Pumpe 92 in die Leitung 53 befördert und zu der Leitung 54 (stromaufwärts der Pelletiervorrichtung 54a, falls eine solche vorhanden ist) zurückgeführt. Diese Schlammrückführung stellt sicher, daß feste Stoffe nicht in die Verbrennungszone 77 gelangen.

Der größte Teilstrom des von Feststoffteilchen befreiten dritten Flüssigkeitsstromes wird vom Speichertank 86 über eine Leitung 94 abgezogen und mittels einer Pumpe 95 zur Verbrennungszone 77 befördert. Dieser größere Teilstrom enthält das meiste Wasser, das aus dem Rohgas in der Leitung 60 auskondensiert wurde, und organische Schmutzstoffe einschließlich Alkoholen, Aldehyden und anderen organischen Verbindungen, die während der Vergasung gebildet wurden. Ein Ausbringen dieses verschmutzten Teilstromes ohne weitere Behandlung ist aus Umweltgründen nicht akzeptabel. Die Verbrennung dieses flüssigen Abfallproduktstroms mit > 'nem kleineren Teil des Rohgases ist dagegen einfach und wirtschaftlich. Bei der Verbrennungszone 77 kann es sich um ein handelsüblich verfügbares, feuerfest ausgekleidetes Gefäß mit Sprühdüsen zum Einleiten des flüssigen Abfallproduktes sowie mit Brennstoff- und Luftdüsen zum Einführen des kleineren Teils des Rohgases über die Leitung 76 und eines Luftstroms über eine Leitung 97 handeln. In der Verbrennungszone 77 wird der aus der Leitung 94 kommende, verbleibende flüssige Teilstrom vollständig verdampft und auf eine Temperatur von mindestens 870°C (vorzugsweise 1040°C) gebracht. Das Abfallprodukt wird auf dieser Temperatur ausreichend lange gehalten, um sämtliche organischen Schmutzstoffe vollständig zu oxidieren. Wenn die Konzentration des flüssigen Abfallprodukts an organischen Stoffen relativ hoch ist, kann der Prozentsatz des über die Leitung 76 abgeleiteten Rohgases relativ klein sein, wobei in Betracht zu ziehen ist, daß das in dem flüssigen Teilstrom enthaltene Wasser auf die genannte Temperatur erhitzt werden muß. Der bevorzugte Bereich von 10 bis 25 Mol.-% für die Rohgasableitung trägt dem zu erwartenden Bereich der Konzentration an organischen Stoffen in dem flüssigen Teilstrom Rechnung.

Das in der Verbrennungszone 77 gebildete Heißgas wird über eine Leitung 98 einem Dampfkessel 100 zugeführt, wo ein Teil der Wärmeenergie des Abgases durch indirekten Wärmeaustausch zurückgewonnen wird. Einsatzwasser wird für diesen Wärmeaustausch in die Dampfkessel 100 über eine Leitung 102 eingebracht. In den Dampfkessel 100 mit hohem Druck und hoher Temperatur gebildeter Dampf verläßt diesen über eine Leitung 101.

Das teilgekühlte Abgas der Verbrennungszone gelangt in eine Leitung 103. Falls erwünscht, kann aus diesem Gas in einer Vorheizeinrichtung 104 weitere fühlbare Wärme zurückgewonnen werden. Dabei wird extern angelieferte Luft über eine Leitung 105 zugeführt, in indirekten Wärmeaustausch mit dem teilgekühlten Abgas gebracht und dadurch vorgeheizt. DIz so vorgewärmte Luft führt über die Leitung 97 der Verbrennungszor.s 77 Sauerstoff zu. Das weiter gekühlte Verbrennungsgas verläßt aie Vorheizeinrichtung 104 über eine Leitung 106. Es enthält Chlor- und Schwefelverbindungen (in der Regel in Form von HCI und SO2). die aus Komponenten des zugeführten Abfalls gebildet werden. Städtischer Müll hat in den meisten Fällen eine solche Zusammensetzung, daß die Konzentration dieser Schmutzstoffe in dem Abgas in der Leitung 106 zu niedrig ist, um für den Umweltschutz von Belang zu sein. Gegebenenfalls lassen sich diese Schmutzstoffe jedoch mittels eines (nicht veranschaulichten) Gaswäschers beseitigen.

Der Dampf in der Leitung 101 deckt einen Teil des Energiebedarfs des Gesamtverfahrens. Seine Energie kann beispielsweise genutzt werden, um einen Teil des Energiebedarfs der Luftzerlegungsanlage 58 bereitzustellen. Dabei gelangt der Dampf zu einer Dampfturbine 107, die einen Luftkompressor 108 antreibt. Die Einsatzluft wird im Kompressor auf einen Druck von etwa 480 bis 690 kPa verdichtet, bevor sie über die Leitung 59 zu der Luftzerlegungsanlage 58 geht — Statt dessen kann der Dampf in der Leitung 101 benutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen, mittels deren dann der Luftkompressor 108 oder andere Anlagen, beispielsweise die Pelletiervorrichtung 54a und die Pumpen 68,92,95, angetrieben werden. Eine unmittelbare Nutzung des Dampfes in der Turbine 107 ist im Hinblick auf die Einfachheit und den hohen Wirkungsgrad vorzuziehen. Ein Teil dieser verfügbaren Energie wird benutzt, um die Einsatzluft der Luftzerlegungsanlage auf den Wert zu verdichten, der für eine Tieftemperatur- oder Druckwechsel-Adsorptionszerlegung in Sauerstoff und Stickstoff benötigt wird, beispielsweise 480 bis 690 kPa. Der Rest dieser Energie reicht aus, um die Einsatzluft der Verbrennungszone 77 auf 260 bis 430⁰C vorzuheizen. Dieser Temperaturbereich wird bevorzugt, da dann für die Vorheizeinrichtung

104 keine speziellen Werkstoffe erforderlich sind.

Beispiel

Das Beispiel geht von einer Anlage zum Vergasen von pelletiertem Abfall aus, wie sie schematisch in der Figur dargestellt ist. Die Anlage ist so aufgebaut, daß stündlich 15 116 kg frischer, fester Stadtmüll (Leitung 50) verarbeitet werden. Der Abfall kann in den Schachtgenerator in Form von zylindrischen Blöcken eintreten, die einen Durchmesser von etwa 33 cm, eine Länge von 10 bis 41 cm und eine Dichte von etwa 0,56 bis 0,72 kg/dm¹ haben. Die zu erwartenden Prozeßdaten sind in der Tabelle A zusammengestellt.

ίο Über den Schlammrücklauf werden die teilchenförmigen Feststoffe zum Schachtgenerator zurückgeführt. Würden diese freien Stoffe dagegen zur Veirbrennungszone geleitet, würden sie deren Betrieb beeinträchtigen, insbesondere die Düsen der Verbrennungszone und die stromabwärts angeordnete Wärmetauscheranordnung verschmutzen. Die Belastung der Anlageteile wird bei vorgegebener Kapazität der Vergasungsanlage vermindert.

Ein Druck in dem Schachtgenerator zwischen 205 und 1725 kPa ist besonders vorteilhaft, wenn niedrigere Drücke für zahlreiche Endverbrauchszwec'ke ein Komprimieren des Produktgases mittels eines gesonderten Kompressors erfordern würden. Ein Druckbereich von 345 bis 690 kPa wird bevorzugt.

	Taoene A	System-Eingang/Ausgang	Sauer	Hierzu 1	Schlacke	Produkt	Brenngas-	flüssiges	Rück-
20		frischer	stoff			gas	f. Verbren	Abfall	lauf-
		Einsatz-					nungszone	produkt	schlamm
		abfall	(Fig. 1 oder 2)
	Vorraussichtlicher Prozeßablauf	Strom Nr.	57		56	82	76	94	53
		50
25			2931	2346	8010	1418	6273	620
		15116	36,0		1243	22,9
							104,5	10,2
30

	Durchflußmengen				3180	502	491
	kg/h	4173			325	52	95
35	NmVrnin	580	2859	155	4295	663	78
	l/min	3199	3		52	8	19
	Endgültige	76		8	7	1
	Analyse (kg/h)	16		2			19
	C	21	69		60	9
40	H	0		252
	O	252		1929
	N	1929			92	182	5572
	S	4870
	Cl				39,5	32,9
45	Argon				22,8	19,0
	Metall				22,9	19,1
	Glas und Asche				1,6	17,5
	H₂O				12,0	10,0
50	Komponenten Mol-%				<0,1	0,5
	CO				<0,l	<0,l
	CO₂		13		0,5	0,4
	H₂		0,1		0,6	0,5
	H₂O		98,0		—	—
55	Kohlenwasserstoffe		32,15		25,44	24,44
	Organische Stoffe		16	93	38	88	77	77
	H₂S	16	515	101	391	391	101	101
	Argon	101		Blatt Zeichnungen
60	N₂
	O₂
	Molekulargewicht
65	Temperatur" C
Druck (kPa)

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergasen fester Abfälle unter Überdruck in einem Schachtgenerator, dem oben die gegebenenfalls vorbehaltenen, zerkleinerten und/oder pelletierten Abfälle zugesetzt werden, die im Gegenstrom getrocknet, ent- und unter Schmelzen der festen Rückstände vergast werden, indem dem Herd ein Vergasungsmittel mit mindestens 40 VoL-% Sauerstoff eingespeist, der schmelzflüssige Rückstand ausgetragen und staubhaltiges Rohgas oben abgezogen wird, welches gewaschen und gekühlt wird, und wobei anfallende staub- und kondensatbeladene Reinigungsflüssigkeit in drei Flüssigkeitsströme aufgeteilt wird, von denen einer zum Waschen zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
ίο daß der zweite Flüssigkeitsstrom nach Abkühlen einer Wasch- und Trennzone zugeleitet wird, und
daß der dritte Flüssigkeitsstrom gefiltert und in zwei weitere Teilströme aufgeteilt wird,

— von denen einer zusammen mit einem Teil des Rohgases zur Herstellung von in den Gesamtverfahren einzusetzender Energie verbrannt wird,

— während der zweite weitere Teilstrom nach Aufnehmen durch Rückspülung der ausgefilterten Feststoffe als Schlamm den festen Abfällen vor dem Vergasen zugemischt wird.