DD285819A5

DD285819A5 - Verfahren und eine maschine fuer die umsetzung von brennbaren schmutzstoffen oder abfaellen in saubere energie und brauchbare produkte

Info

Publication number: DD285819A5
Application number: DD88316150A
Authority: DD
Inventors: Valerio Tognazzo
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1991-01-03
Also published as: OA09103A; IL86540A; AU599234B2; CA1335862C; RU1811535C; ZA883854B; RO110529B1; DK596189A; FI92600B; EP0362281A1; FI92600C; HU205775B; IS3351A7; IT8741606A0; BG60273B2; US5310411A; JPH02504157A; WO1988009363A1; DE3864190D1; IE881618L

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren fuer die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen oder Abfaellen in reine Energie und brauchbare Produkte und eine Maschine zur Durchfuehrung des Verfahrens mit dem der zu behandelnde Stoff der Wirkung einer thermischen Lanze unter Ausschlusz von Luft ausgesetzt wird, um ihn zu zersetzen und daraus brennbare Gase, nichtbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen, wobei die zersetzten Stoffe gekuehlt und die Inertstoffe mittels Wasser unter Entwicklung von Wasserdampf getrennt werden und der Wasserdampf und die genannten gekuehlten Gase auf eine erhitzte kohlenstoffhaltige Masse einwirken, um diese zu filtern und sie zum Teil umzusetzen und dadurch Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere vollstaendig brauchbare Produkte zu erzeugen, wobei die genannten gasfoermigen Produkte abgekuehlt werden.{brennbare Schmutzstoffe; Abfaelle; reine Energie; brauchbare Produkte; thermische Lanze; Ausschlusz von Luft; Inertstoffe; Wasserdampf; kohlenstoffhaltige Masse; Kohlenoxyd}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen oder Abfällen in saubere Energie und brauchbare Produkte und eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß die thermische Zersetzung von verschmutzenden Brennstoffen, beispielsweise von städtischen oder industriellen Abfällen, durch Oxydation derselben unter kontrollierten Temperatur- und Luftüberschußbedingungen vorgenommen werden kann und die starke Hitze, die von den Rauchgasen entwickelt wird, genutzt werden kann, um damit sowohl thermische als auch elektrische Energie zu erzeugen.

Diese Technik für die Abfallbeseitigung mit Wärmerückgewinnung ergibt jodoch einen schwachen Wirkungsgrad und führt zu gefährlichen Emissionen von schädlichen und mikroverschmutzenden Substanzen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Maschine für die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen und Abfällen zur Anwendung zu bringen, das eine saubere, umweltfreundliche Umsetzung gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Maschine für die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen oder Abfällen in saubere Energie und brauchbare Produkte und eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem eine vollständige Energierückgewinnung mit sauberer Energie und nutzbaren Produkten, die in der Industrie, in der Landwirtschaft und im Bauwesen verwertbar sind, wobei die Maschine eine einfache Konstruktion mit einem hohen Wirkungsgrad aufweisen soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zu behandelnde Stoff der Wirkung einer thermischen Lanze unter Ausschluß von Luft ausgesetzt wird, um ihn zu zersetzen und daraus brennbare Gase, nichtbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen, wobei die zersetzten Stoffe gekühlt und die inerten Stoffe mittels Wassers unter Entwicklung von Wasserdampf getrennt werden und weiterhin der Wasserdampf und die gekühlten Gase auf eine erhitzte kohlenstoffhaltige Masse einwirken, um die genannten Gase zu filtern und sie zum Teil umzusetzen und dadurch Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere voll brauchbare Produkte zu erhalten und die genannten gasförmigen Produkte abgekühlt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Maschine vorgesehen, deren erfindungsgemäße Ausbildung so gestaltet ist, ddß ein Desintegrator mit einer thermischen Lanze, die unter Ausschluß von Luft die vollständige Zersetzung des zu behandelnden Stoffes bewirkt, vorgesehen ist, um aus diesem brennbare Gase, unbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen, wobei ein mit Wasser wirkender Separator für die Trennung der Gase von den Inertstoffen, die mit diesen mitgetragen werden, und für die Erzeugung von Wasserdampf, angeordnet ist, und ein Thermoreaktor/Filter, der eine kohlenstoffhaltige Masse enthält und mit dem genannten Desintegrator und dem Separator verbunden ist, um die davon stammenden gasförmigen Produkte zu filtern und sie vollständig in Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere voll brauchbare Produkte umzusetzen, vorhanden ist, weiterhin ist eine Kälteeinrichtung zum Kühlen der genannten gasförmigen Produkte vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren sinnvoll ausgestaltet, wenn die von den verschiedenen Kühlphasen stammende Wärme verwendet wird, um den zu behandelnden Stoff vorzuwärmen und ihn auf einen geeigneten Feuchtigkeitsgehalt zu bringen, wobei der zu behandelnde Stoff verdichtet wird, bevor er der Einwirkung der thermischen Lanze ausgesetzt ist.

Die Erfindung ist ausgebildet, indem die Verdichtung des zu behandelnden Stoffes bewirkt, indem der zu behandelnde Stoff durch die Eintrittsöffnuno der Zersetzungskamrner gedruckt wird.

Es ist im weiteren Sinne der Erfindung, daß die thermische Zersetzung des zu behandelnden Stoffes mittels einer Knallgasflamme erzielt wird und der zu behandelnde Stoff mehrmals durch die Knallgasflamme läuft.

Ausgestaltet ist die Erfindung dadurch, daß während der thermischen Zersetzung des zu behandelnden Stoffes der Boden der Auskleidung in der Zersetzungskammer mit vorher zersetztem Stoff geschützt ist und daß die zu kühlenden Zersetzungsprodukte oberflächlich auf das Kühlwasser einwirken, wobei alle inerten Stoffe an einer einzigen Stelle gesammelt werden.

Die Erfindung ist ausgebildet, wenn die von der thermischen Lanze stammende Wärme rückgewonnen wird, um die Gase, die von den Phasen für die thermische Zersetzung und die Trennung der inerten Stoffe stammen, in gasförmige Brennstoffe umzusetzen und die gasförmigen Brennstoffe stabilisiert und gereinigt werden, indem sie durch mindestens einen Wasserschleier laufen.

Eine Ausbildungsform der Erfindung ist es, daß das Kohlenoxyd mit Wasserdampf in Gegenwart von Katalysatoren in Wasserstoff und Kohlensäureanhydrid umgewandelt wird, wobei Fe₂O₃-Cr]O₃ als Katalysator verwendet wird oder weiterhin Cu-ZnO-AI₂Oj als Katalysator Verwendung findet.

Eine Form der Erfindung ist es, wenn das Kohlensäureanhydrid eingefroren wird, um Trockeneis zu erzeugen.

In einer v/eiteren Verfahrenttausbildung der Erfindung wird der Wasserstoff einer Reinigung unterzogen, wobei der Wasserstoff zur Speisung einer Brennstoffzelle verwendet werden kann.

Die vorher erläuterte Maschine ist dadurch ausgestaltet, daß der Desintegrator eine Auskleidung aus feuerfestem Material sowie eine Lanze mit einer Knallgasflamme aufweist, die von dem genannten feuerfesten Material umgeben ist und einen Ausstoßer enthält, der auf das zu behandelnde Material einwirkt, um es zwischen der genannten Auskleidung und der Lanze in Richtung der genannten Flamme zu treiben. .

Eine die Erfindung ausgestaltende Form ist es, daß die die Knallgasflamme umgebende Zone des Desintegrators im

wesentlichen gebogen und mit einer oberen öffnung zum Durchgang der genannten Lanze und einem ringförmigen Ausstoßer I

versehen ist, der auf den genannten Stoff einwirkt, wobei die die Knallgasflamme umgebende Zone des Desintegratoi s an ihrem I

unteren Teil durch einen Boden aus feuerfestem Material mit konischer Form begrenzt ist, um zersetzte Stoffe aufzusammeln,

wobei dieser Boden mit einer Öffnung für den Durchgang der zersetzten Stoffe versehen ist. y

Es ist im Sinne der Erfindung, daß der Separator aus einem Becken unter dem Desintegrator besteht, wobei es die Erfindung j

ausbildend ist, daß der Thermoreaktor/Filter aus einem Behälter aus kohlenstoffhaltigem Material besteht, der mit dem

Desintegrator und dem Separator in Verbindung steht und derThermoreaktor/Filter konzentrisch außerhalb des Desintegrators angeordnet ist und die beiden mit dem unteren Separator in Verbindung stehen.

Vorteilhaft ausgestaltet ist die Erfindung, daß die Leitung zum Einführen der kohlenstoffhaltigen Masse in den Thermoreaktor/ Filter in die Zone des Desintegrators mündet, die der heißen Zone der thermischen Lanze entspricht und der konische Boden des Desintegrators und/oder der Boden des Separators mit thermischen Regelmitteln versehen sind, wobei der Separator mit Mitteln zum Abscheiden der inerten Stoffe versehen ist.

Erfindungsgemäß ausgesta" > ist es, daß der Eintritt des Desintegrators, der Eintritt des Thermoreaktor/Filters und der Austritt des Separators mit Abspei, .entilen versehen sind.

Ausgeübt ist d^e Erfindung, wenn die Kälteei.irichtung ein Paar konzentrische Zylinder mit einem Fluidschleier aufweisen, wobei die zwei Zylinder der Kälteeinrichtung koaxial außerhalb des Thermoreaktor/Filters angeordnet sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: ein Blockschema des Verfahrens;

Fig. 2: eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 3: eine allgemeine Ansicht einer Anlage, in der die Maschine verwendet wird;

Fig. 4: eine vergrößerte Ansicht eines Details von Fig. 3.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist vorgesehen, den zu behandelnden Stoff in einen Desintegrator 1 zu leiten, in dem er der

' inwirkung einer Knallgasflamme 2 ausgesetzt wird, die seine vollständige thermische Zersetzung bewirkt, um daraus

brennbare Gase, unbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen.

Die Stoffe, die den Desintegrator verlassen, sind im wesentlichen mitoinander vermischt und bestehen aus:

Kohlensäureanhydrid, Wasserstoff, Kohlenoxyd, Wasserdampf und ein Fluid, das aus Schlacke besteht. Das Ganze wird in ein Becken 3 eingebracht, die das Fluid abkühlt, es in inerte Feststoffe umsetzt, dabei zugleich erhitzt wird und Wasserdampf erzeugt.

Die inerten Feststoffe werden nach außen geführt, um sie zu verwenden (beispielsweise im Bau), wobei die mit Wasserdampf vermischten Gase in den mit kohlenstoffhaltigem Material gefüllten Thermoreaktor/Filter 4 eintreten. Hier reagiert der

Kohlenstoff mit dem Wasserdampf und bewirkt die Reinigung und Umsetzung anderer Gase.

Da die Kohlenstoffreaktionen endothermisch sind, wird die erforderliche Wärme, um sie zu bewirken, dem Desintegrator 1

entnommen. Den Thermoreaktor/Filter verlassen Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere voll brauchbare gasförmige Produkte.

Diese Gase werden, nachdem sie gereinigt und mit Wasserdampf angereichert worden sind, gekühlt und anschließend einem Konverter 39 zugeführt, in welchem Kohlenoxyd und Wasserdampf in Gegenwart eines geeigneten Katalysators in

Kohlensäureanhydrid und Wasserstoff umgesetzt und auf etwa 200⁰C abgekühlt werden.

Das Kohlensäureanhydrid vird dann durch Abkühlung auf -70°C verfestigt, wobei der Wasserstoff nach dem Durchlaufen eines Filters 49 in einer Brennstoffzelle für die Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden kann.

Bei der Verwendung eines anderen Katalysators im Konverter 39 ist es möglich, die Umsetzung von Kohlenoxyd und Wasserstoff in Methan oder die Verbindung von Wasserstoff mit Stickstoff zu erzielen, um Ammoniak zu erzeugen.

Zur Durchführung dieses Verfahrens kann vorteilhaft die in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellte Maschine verwendet

werden.

Wie aus diesen Fig. ersichtlich ist, umfaßt die erfindungsgemäße Maschine einen Desintegrator 1 mit einer Knallgasflamme 2, die mittels einer Leitung 6 an ein System zur Vorbehandlung (Fragmentation, Sieben, Trocknen usw.) der zu beseitigenden

Abfallstoffe angeschlossen ist.

Ein Zwischenabschnitt der genannten Leitung ist zwischen zwei Quecksilberventilen 7; 8 enthalten.

Diese Ventile bestehen aus einem zylindrischen Mantel, der oben einen hydraulischen Kolben 10 für die Bewegung eines in den Auslaßleitungen 12; 12' angeordneten „Deckel'-Verschlusses 11 trägt. Der „Deckel" 11 ist zu diesem Zweck in das

Quecksilber 13 im Zwischenraum 14 teilweise eingetaucht, der mit einem Expansionsgefäß 15 verbunden ist.

Die Einlaßleitung 6 ist mit einer Schrägwand 16, die durch einen Hydraulikkolben 17 betätigt wird, und oben mit einem

Vorsprung 18 versehen, der in der Öffnungsphase den entsprechenden Abschnitt des Zwischenraumes 14 schützt. Der zwischen den Quecksilberventilen 7; 8 enthaltene Abschnitt der Leitung 12 ist oben mit einer Luftansaugpumpe 19' und mit einer

Anspannung 19 versehen, die über eine Leitung 19" mit dem Inneren des Desintegrators 1 in Verbindung steht.

Hinter dem zweiten Quecksilberventil 8 ist die Leitung 12'gabelförmig geteilt und wird in den Flammen-Desintegrator 1 geführt.

Der genannte Desintegrator 1 besteht aus feuerfestem Material und hat eine im wesentlichen gewölbte Form. Seine gewölbte Abdeckung 20 trägt eine Vielzahl von Hydraulikkolben 21, die einen ringförmigen Ausstoßer 22 innerhalb des Desintegrators 1 betätigen, und eine thermische Lanze 23. Der Ausstoßer 22 bewegt sich entlang der Lanze 20, deren Endteil entsprechend einer inneren ringförmigen Verengung 24 dej Desintegrators 1 angeordnet ist.

Der Fuß 25 des genannten Desintegrators 1, der zum Zurückhalten von Flüssigkeit leicht nach oben konvex ist, weist eine

zentrale Öffnung 26 für den Durchgang der Zersetzungsprodukte auf und ist innen von einer Schlange 27 durchsetzt, die mit

einem Wärmeaustauscher (nicht in der Zeichnung dargestellt) verbunden ist.

Der Desintegrator 1 ist innerhalb des Kohlenstoff enthaltenden Thermoreaktor/Filters 4 in einer im wesentlichen zylindrischen Form angeordnet.

Der Thermoreaktor/Filter 4 ist für seine Beschickung mit der Außenseite der Maschine durch eine Leitung 28 verbunden, die am Ende mit zwei Quecksilberventilen versehen ist, wobei diese den bereits früher erwähnten Quecksilberventilen 7; 8 gleichen und daher nicht in der Zeichnung dargestellt sind.

Der Thermoreaktor/Filter 4 ist seinerseits koaxial innerhalb einer Kälteeinrichtung 29 mit ähnlicher Form angeordnet, wo zwei koaxiale Wasserschleier 30; 31 vorgesehen sind, die von zwei kreisförmigen, an der Abdeckung 32 der Kälteeinrichtung 29

vorgesehenen Öffnungen erzeugt werden.

Die Abdeckung 32 ist mit einem Paar konzentrischer Trennwände 33; 34 zum Zurückhalten von Wasser und

Wasserdampfkondensat ausgestattet, die durch einen Zwischenraum 35 am Umfang der Kälteeinrichtung 29, von dem mit

Wasser gefüllten Becken 3 stammen, der am Boden dieser konzentrischen Struktur angeordnet ist.

Das Becken 3 ist mit einer Schlange 36 versehen, die mit einem Wärmeaustauscher (nicht in der Zeichnung dargestellt)

verbunden ist. Ein Transportband 37 ist zwischen zwei Quecksilberventilen vorgesehen, die mit den vorherigen identisch sind.

Eine am Boden der Kälteeinrichtung 29 angeordnete Leitung 38 verbindet diese Einrichtung mit einem Konverter 39, der mit

mehreren konzentrischen Kammern 40 versehen ist, die je einen anderen Katalysator enthalten, der in Abhängigkeit des

gewünschten, am Austritt der Maschine entnommen, Gases gewählt wird. In den Kammern 40 befinden sich Wasserinjektoren (nicht in der Zeichnung dargestellt) und mit der Beschickungsleitung verbundene Beschickungsmittel 41.

Die Kammern 41 des Konverters 39 sind ferner mit Mitteln 42 versehen, die dessin Entladung ermöglichen.

Der Konverter 39 ist über eine Leitung 43 mit einem Gefrierapparat 44 verbunden, der durch eine Schlange 45 gekühlt ist, wobei diese mit einer herkömmlichen Wärmepumpe verbunden ist, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist, und unten mit

Ausstoßern 46 versehen, die für eine Entladung des Eises und der Reaktionsprodukte auf einer Rutsche 47 vorgesehen sind.

Ein am unteren Ende der Rutsche 47 angeordnetes Transportband 48 hat die Funktion, das von der Ratsche 47 erhaltene Eis nach außen zu entladen.

Der Gefrierapparat 44 ist mit einem selbstroinigenden Wasserstoff-Filter 49 verbunden, der seinerseits über eine Leitung 50 mit der Außenseite der Maschine verbunden ist, wobei diese Leitung mit einem Quecksilberventil 51 versehen ist, das mit den vorhergehenden identisch ist.

Das Ganze ist innerhalb eines Gehäuses 52 enthalten, das mit inertem Gas, beispielsweise Kohlensäureanhydrid gefüllt ist, um Luftinfiltrationen in die Maschine zu vermeiden und die Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine läuft wie folgt ab:

Der auf geeignete Weise behandelte fragmentierte, abgesiebte und ge'/ocknete Stoff wird anschließend durch die Leitung 6 mit einem Quecksilberventil 7 geleitet.

In vorgegebenen Zeitintervallen hebt der Hydraulikkolben 10 den Deckel 11 und legt dabei die Einmündung der Leitung 12 frei und erlaubt dem In das Gefäß 15 mitgetragene Quecksilber 13 in den Zwischenraum 14 zurückzufließen.

Wenn der Deckel 11 vollständig hochgehoben ist, beginnt die durch den Hydraulikkolben 17 gesteuerte Schrägwand 16 sich abzusenken. Der Vorsprung 18 am Kopf der Wand 16 schließt den Teil des Zwischenraumes 14 ab, der sich mit dem das Ventil durchströmenden Stofffüllen könnte.

Sobald die gewünschte Stoffmengo durchgegangen ist, schließt die Wand 18 die Leitung 6 ab, wobei der Deckel 11 die Leitung 12 abschließt.

Wenn diese zwei Phasen beendet sind, wird die Pumpe 19'am Scheitel der Leitung 12 angespeist, um die Luft abzusaugen, die eventuell mit dem zu behandelnden Stoff durch das Ventil 7 durchgegangen ist. Wenn das Vakuum in der Leitung 12 wiederhergestellt ist, wird das Quecksilberventil 8, das wie das Ventil 7 betrieben wird, geöffnet und das Materini tritt über die Leitungen 12' in den Desintegrator 1 ein.

Die im Desintegrator 1 eventuell enthaltenen Gase, die bei Öffnung des Quecksilberventils 8 in der Leitung 12' aufsteigen können, werden abgesaugt und durch die Saugpumpe 19' über die Leitung 19" ins Innere des Desintegrators 1 zurückgeleitet.

Der im Desintegrator 1 angesammelte Stoff wird durch den Ausstoßer 22 durch die ringförmige Verengung 24 geleitet und damit verdichtet.

In dieser Phase streift das Material die thermische Lanze 23, wobei es sie kühlt und als Pfropfen für den unteren Desintegrationsraum 53 wirkt. Auf diese Weise wird das Entweichen der darin enthaltenen Gase zum Teil vermieden und der obere Teil des Desintegrators 1 gegen die Hitze der Knallgasflamme 2 geschützt, die etwa 2000°C erreicht.

Beim Durchqueren der Verengung 24 wird der Stoff dank der durch die Schrägsteilung der Speiseleitungen erzielten besonderen Form der Knallgasflamme 2 vier Zersetzungen unterworfen: der ersten am Kopf der Flamme und der zweiten, der dritten und der vierten am Ende, wie aus der in Fig. 2 gestrichelt gezeigten Linienverlauf hervorgeht.

Ein Teil des sich zersetzenden Stoffes wird am Fuß 13 des Desintegrators 1 gesammelt und schützt ihn dabei gegen die direkte Berührung mit der Flamme.

Das flüssige Material und die Gase fallen während einer nachträglichen Zersetzung durch die Verengung 24 in ein mit Wasser gefülltes Becken 3, das durch eine Schlange 36 bei konstanter Temperatur gehalten wird.

Die sich im Wasser 3 absetzenden Feststoffe werden durch das Transportband 37 entfernt und nach außen entladen.

Das die Zersetzungsprodukte abkühlende Wasser entwickelt Dampf, der sich mit den vorliegenden Gasen vermischt, Kohlensäureanhydrid, Kohlenoxyd usw.

Durch die Verbindungsleitung zum Thermoreaktor/Filter 4, der durch eine Leitung 28 mit einer kohlenstoffhaltigen Masse gefüllt wird, gelangen die Gase in diesen Thermoreaktor/Filter 4. In diesem reagiert der Kohlenstoff der kohlenstoffhaltigen Masse dank der vom Desintegrator 1 absorbierten Hitze mit den Gasen, wobei Kohlenoxyd und Wasserstoff erzeugt und die Gase nachträglich gereinigt werden.

Die damit entstehenden Gase gehen durch eine Leitung 55 in dia Kälteeinrichtung 29, wo sie die Wasserschleier 30; 31 durchqueren, wobei sie sich abkühlen, stabilisieren und nachträglich reinigen und das Verhältnis HjO/CO sich stabilisiert.

Die abgekühlten und mit H₃O angereicherten Gase gelangen in den Konverter 39 mit mehreren Umformungskolonnen und jeweils mehreren Katalysatorschichten, wobei die erste aus Fe]O₁-Cr]O), die zweite und dritte aus Cu-ZnO-AI₂O₁ besteht. In der ersten Schicht heben die exothermischen Umformungsreaktionen die Temperatur der Gase auf 450 ⁰C an; vor dem Eintritt in die zweite Schicht werden Wassereinspritzungen vorgenommen, um sie auf 180°C abzukühlen.

In der zweiten Schicht steigt die Temperatur der Gase auf 25O⁰C an; eine Zwischenkühlung mittels Wassereinspritzungen bringt die Temperatur beim Eintritt in die dritte Schicht aul 200°C.

Die mit Wasserstoff angereicherten Gase verlassen die letzte Schicht bei 220°C und gehen in den Gefrierapparat 44, der ihre Temperatur auf etwa -70°C absenkt, am Eintritt des Gefrierapparates 44 befindet sich ein Gemisch aus den folgenden Gasen:

CO₂, H₂O und Wasserstoff. Innerhalb des Gefrierapparates 44 wird Kohlensäureanhydrid, in Form von trockenem Eis, über am Fuß des Gefrierapparates selbst angeordnete Ausstoßen 46 abgenommen.

Reiner Wasserstoff, das einzige Restgas, wird nach dem Durchgang des selbstreinigenden Filters 49 und des Quecksilberventils 51 aus der Maschine ausgetragen um auf optimale Weise verwendet zu werden.

Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter: In den Desintegrator 1 werden durch die Leitungen 6; 12; 12' 780kg/h städtische und industrielle Abfälle mit der folgenden Zusammensetzung eingeführt:

C	44,46%
H₂	9,89%
N₂	1,62%
O₁	35,84%
S	1,33%
Cl₂	0,83%
anderes	6,03%

Die Knallgasflamme 2 zur Bewirkung der thermischen Zersetzung braucht zum Betrieb 526kg/h O₂,66kg/h H₂ und 287 kg/h

Zusatzwasser. Der erforderliche reine Sauerstoff wird von einem speziellen, außerhalb der Maschine liegenden Sauerstofferzeuger geliefert, während der Wasserstoff von der Maschine selbst geliefert wird.

Am Austritt des Desintegrators 1 fällt nach teilweiser Verdampfung des im Kühlbecken 3 befindlichen Wassers ein Volumen von 2598Nm³Zb Gas bei 1400⁰C, mit der folgenden Zusammensetzung:

CO	22,3%
Hj	44,4%
CO₂	2,3%
H₂O	29,0%
anderes	Spuren

Im Wasserbecken 3 setzen sich 65kg/h feste inerte Schlacken ab. Die thermische Zersetzung findet in totaler Abwesenheit von Rußschwarz statt. Die hohe Temperatur innerhalb des Desintegrators 1 (2 000⁰C) und jene der feuerfesten Werkstoffe erlaubt eine Wärmerückgewinnung von 50000kcal/h. Durch die Leitung 54 kommen 2598NmVh Gas, das mit 238kg/h Koks reagiert und 3023Nm³/h Gas mit der folgenden Zusammensetzung ergibt:

CO	32,8%
H₂	56,2%
H₂O	11,0%
anderes	Spuren

Die genannten Gasmengen werden vor dem Eintritt in den Konverter 39 vorbeugend stabilisiert und von 800⁰C abgekühlt. Es werden für die Kühlung 607 kg/h Wasser und für den Wiederausgleich des Verhältnisses H₂O/C01098 kg/h Dampf verwendet. Das Gas, 3467 NmVh bei 380°C und mit Wasser angereichert, tritt in die erste Schicht des Konverters 39 ein, die Fe₂O₃-Cr₂O₃ enthält, mit dem es unter Erhöhung der Temperatur auf 45O⁰C exothermisch reagiert.

Vor dem Eintritt in die zweite Schicht, die Cu-ZnO-AI₂G₃ enthält, wird das Gas mit Wasser auf 18O⁰C abgekühlt, um eine Wärmerückgewinnung von 512000kcal/h zu ermöglichen. In der zweiten Katalysatorschicht steigt die Temperatur der Gase auf 25O⁰C; bei der Zwischenkühlung, die eine Wärmerückgewinnung von 94 000 kcal/h ermöglicht, wird die Temperatur beim Eintritt in die dritte Schicht auf 200⁰C gebracht. Aus dem Konverter 39 kommen 5145NmVh mit 220°C mit der folgenden Zusammensetzung:

H,	49,8%
CO₂	20,0%
H₂	28,0%

Die mit Wasserstoff angereicherten Gase verlassen den Konverter 39 mit 220°C und gehen in den Gefrierapparat 44, um auf

-7O⁰C abqekühlt zu werden.

Am Boden des Gefrierapparates 44 werden 2077 kg/h CO₂ in Form von Eis gesammelt und nach außen durch das Transportband 48 ausgetragen. Von demselben Gefrierapparat 44 werden weiter 229 kg/h Wasserstoff gewonnen, wovon 66kg/h für den Betrieb der Knallgasflamme 2 des Desintegrators 1 verwendet werden und 163 kg/h für die äußere Anwendung zur Verfügung stehen. Wenn

zum Beispiel dieser Wasserstoff in einer Brennstoffzelle verwendet wird, ist es möglich, 2 600 kw zu entwickeln.

Aus dem vorhergehenden geht deutlich hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Maschine zu dessen Durchführung zahlreiche Vorteile aufweisen, insbesondere:

- eine hohe Produktion von sauberer Energie,

- die vollständige Rückgewinnung von Abfallprodukten,

- maximale Betriebssicherheit,

- die Möglichkeit, die Maschine in ein nicht verschmutzendes Antriebsaggregat mit hohem Wirkungsgrad umzuwandeln,

- die Möglichkeit für die Verwendung als Entsorgungsanlage.

Claims

1. Verfahren für die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen oder Abfällen in reine Energie und brauchbare Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß

- der zu behandelnde Stoff der Wirkung einer thermischen Lanze unter Ausschluß von Luft ausgesetzt wird, um ihn zu zersetzen und daraus brennbare Gase, nichtbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen,

- die zersetzten Stoffe gekühlt und die Inertstoffe mittels Wassers unter Entwicklung von Wasserdampf getrennt werden,

- der Wasserdampf und die gekühlten Gase auf eine erhitzte kohlenstoffhaltige Masse einwirken, um die genannten Gase zu filtern und sie zum Teil umzusetzen und dadurch Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere vollständig brauchbare Produkte zu erzeugen, und

- die genannten gasförmigen Produkte abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den verschiedenen Kühlphasen stammende Wärme verwendet wird, um den zu behandelnden Stoff vorzuwärmen und ihn auf einen geeigneten Feuchtigkeitsgrad zu bringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Stoff verdichtet wird, bevor er einer Einwirkung der thermischen Lanze ausgesützt vWrd.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung des zu behandelnden Stoffes bewirkt wird, indem der zu behandelnde Stoff durch die Eintrittsöffnung der Zersetzungskammer gedrückt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung des zu behandelnden Stoffes mittels einer Knallgasflamme erzielt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Stoff mehrmals durch die Knallgasflamme läuft.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der thermischen Zersetzung des zu behandelnden Stoffes der Boden der Auskleidung in der Zersetzungskammer mit vorher zersetztem Stoff geschützt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlenden Zersetzungsprodukte nur oberflächen auf das Kühlwasser einwirken.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle inerten Stoffe an einer einzigen Stelle gesammelt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der thermischen Lanze stammende Wärme zurückgewonnen wird, um die Gase, die von den Phasen für die thermische Zersetzung und die Trennung der inerten Stoffe stammen, in gasförmige Brennstoffe umzusetzen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Brennstoffe stabilisiert und gereinigt werden, indem sie durch mindestens einen Wasserschleier laufen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenoxyd mit Wasserdampf in Gegenwart von Katalysatoren in Wasserstoff und Kohlensäureanhydrid umgewandelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Fe₂O₃-Cr₂O₃ als Katalysator verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Cu-ZnO-AI₂O₃ als Katalysator verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlensäureanhydrid einfriert, um Trockeneis zu erzeugen.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff einer Reinigung unterzogen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff zur Speisung einer Brennstoffzelle verwendet wird.

18. Maschine für die Umsetzung von brennbaren Schmutzstoffen oder Abfällen in reine Energie und brauchbare Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Desintegrator (1) mit einer thermischen Lanze (23), die unter Ausschluß von Luft die vollständige Zersetzung des zu behandelnden Stoffes bewirkt, vorgesehen ist, um aus diesem brennbare Gase, nichtbrennbare Gase und Inertstoffe zu gewinnen,

- ein mit Wasser wirkender Separator für die Trennung der Gase von den Inertstoffen, die mit diesen mitgetragen werden, angeordnet und die Erzeugung von Wasserdampf bewirkt ist,

- ein Thermoreaktor/Filter (4), der eine kohlenstoffhaltige Masse enthält und mit dem genannten Desintegrator (1) und dem Separator (3) verbunden ist, um die davon stammenden gasförmigen Produkte zu filtern und sie vollständig in Wasserstoff, Kohlenoxyd und andere voll brauchbare Produkte umzusetzen, und

- eine Kälteeinrichtung (29) zum Kühlen der genannten gasförmigen Produkte angeordnet ist.

19. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Desintegrator (1) eine Auskleidung aus feuerfestem Material sowie eine Lanze (23) mit einer Knallgasflainme (2) aufweist, die von dem genannten feuerfesten Material umgeben ist, und einen Ausstoßer (22) enthält, der auf das zu behandelnde Material einwirkt, um es zwischen der Auskleidung und der Lanze (23) in Richtung der genannten Knallgasflamme (2) zu treiben.

20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, ds.j die die Knallgasflamme (2) umgebende Zone (53) des Desintegrators (1) im wesentlichen gebogen und mit einer oberen Öffnung (24) zum Durchgang der genannten Lanze (23) und einem ringförmigen Ausstoßer (22) versehen ist, der auf den genannten Stoff einwirkt.

21. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die die Knallgasflamme (2) umgebende Zone (53) des Desintegrators (1)an ihrem unteren Teil durch einen Fuß (25) aus feuerfestem Material mit konischer Form begrenzt ist, um zersetzte Stoffe aufzusammeln, wobei dieser Fuß (25) mit einer Öffnung (26) für den Durchgang der zersetzten Stoffe versehen ist.

22. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator aus einem Becken (3) unter dem Desintegrator (1) besteht.

23. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoreaktor/Filter (4) aus einem Behälter aus kohlenstoffhaltigJm Material besteht, der mit dem Desintegrator (1) und dem Separator in Verbindung steht.

24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoreaktor/Filter (4) konzentrisch außerhalb des Desintegrators (1) angeordnet ist und die beiden mit dem unteren Separator (3) in Verbindung stehen.

25. Maschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (28) zum Einführen der kohlenstoffhaltigen Masse in den The.rnoreaktor/Filter (4) in die Zone des Desintegrators (1) mündet, die der heißen Zone der thermischen Lanze (23) entspricht.

26. Maschine nach den Ansprüchen 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Boden (25) des Desintegrators (1) und/oder der Boden des Separators mit thermischen Regelmitteln (27; 36) versehen sind.

27. Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator mit Mitteln (37) zum Abscheiden der inerten Stoffe versehen ist.

28. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des Desintegrators (1), der Eintritt des Thermoreaktor/Filters (4) und der Austritt des Separators mit Absperrventilen versehen sind.

29. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kälteeinrichtung (29) ein Paar konzentrischer Zylinder mit einem Fluidschleier(30; 31) aufweist.

30. Maschine nach den Ansprüchen 24 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zylinder (30; 31) der Kälteeinrichtung (29) koaxial außerhalb des Thermoreaktor/Filters (4) angeordnet sind.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen