DE2950324C2 - Process for the production of solid fuels from waste - Google Patents
Process for the production of solid fuels from wasteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus AbfäUen, bei dem die Abfälle in einer außenbeheizten Pyrolyseeinrichtung entgast werden und das entstehende Pyrolysegas zur Beheizung der Pyrolyseeinrichtung zumindest anteilig verwendet wird.The invention relates to a method of manufacture a solid fuel from waste, in which the waste in an externally heated pyrolysis device are degassed and the resulting pyrolysis gas for heating the pyrolysis device at least partially is used.
Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist in der US-PS 40 38 152 beschrieben. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird eine möglichst vollständige Übeführung aller flüchtigen Bestandteile des Abfalls in die Gasphase angestrebt wobei neben der Gaserzeugung auf die Erzeugung von Pyrolyseölen und -Teeren ein besonderes Augenmerk gerichtet ist Die gesamten Abfallstoffe werden hierzu in der Pyrolyseeinrichtung letztlich auf eine Temperatur von etwa 540° C erhitzt, um diese hohe Ausbeute an Gas und Schwelöl zu erzeugen. Daneben werden die noch anfallenden festen so Rückstände aufbereitet und in verschiedene verwertbare Produkte unterteilt Neben Ballaststoffen werden hierbei nichtmagnetische und magnetische Metalle abgetrennt sowie zwei Chargen mit Holzkohle, eine pulverförmige und eine staubförmige, über deren weitere Verwendung bei dem in Rede stehenden US-Patent keine Angaben gemacht sind.An example of such a process is described in US Pat. No. 4,038,152. During execution this procedure will ensure that all volatile components of the waste are carried over into as complete a process as possible aimed at the gas phase, with the production of pyrolysis oils and tars in addition to gas generation Particular attention is paid to the entire waste material for this purpose in the pyrolysis facility ultimately heated to a temperature of around 540 ° C in order to achieve this high yield of gas and smoldering oil produce. In addition, the remaining solid residues are processed in this way and converted into various usable ones Products subdivided In addition to dietary fiber, non-magnetic and magnetic metals are used here separated as well as two batches with charcoal, one powdery and one dusty, over their no further use is given in the US patent in question.
Organische Abfälle so aufzubereiten, daß sie als Brennstoff verwendet werden können, ist des weiteren in der DE-OS 25 13 767 beschrieben. Dieses Verfahren, bei dem ein Yersprödungsmittel eingesetzt wirds führt jedoch zu einer hohen Umweltbelastung bei dem Verfeuern der erzeugten Brennstoffe und ergibt darüber hinaus keine optimale Ausnutzung der in den Abfällen enthaltenen Kohlenstoffbestandteile.To prepare organic waste so that it can be used as fuel is also described in DE-OS 25 13 767. However, this method in which a Yersprödungsmittel s is used leads to a high environmental impact in which the fuels are burnt generated and above results, no optimal utilization of the carbon components contained in the waste.
Aus der DE-OS 28 00 030 ist des weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem Naßabfälle, insbesondere Klärschlamm, in einem Drehrohrofen unter gleichzeitiger Zuführung eines Heißdampfes pyrolytisch zersetzt werden, wobei der entstehende heiße kohlenstoffhaltige Rückstand kontinuierlich den zu zersetzenden Naßabfällen beigemischt und der dabei anfallende Heißdaropf dem Drehrohrofen zugeleitet wird Als Endprodukte sollen ein brennbares Pyrolysegas und Aktivkohle erzeugt werden.From DE-OS 28 00 030 a method is also known in which wet waste, in particular Sewage sludge, pyrolytically decomposed in a rotary kiln with simultaneous supply of superheated steam The resulting hot carbonaceous residue is continuously added to the wet waste to be decomposed mixed in and the resulting hot potatoes are fed to the rotary kiln as end products a flammable pyrolysis gas and activated carbon are to be generated.
Die DE-OS 27 32 418 beschreibt ein mehrstufiges Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen, bei dem die erzeugten Schwelgase in einem zweiten Reaktor durch eine Reaktionszone mit einem Testbett aus inertem Material geleitet werden, wobei die Schwelgase bei Temperaturen über 1000°C weiter zerlegt und anschließend durch eine Waschsäule geführt -werden. Zu dieser Verfahrensführung bedarf es eines sehr hohen apparativen Aufwandes und einer sehr großen Energiezufuhr. Des weiteren ist der Energieinhalt des festen Rückstandes, bezogen auf die Ausgangsstoffe, gering, insbesondere bei einer Behandlung von Hausmüll.DE-OS 27 32 418 describes a multi-stage process for the thermal treatment of waste materials, in which the carbonization gases generated are passed through a reaction zone with a test bed in a second reactor made of inert material, the carbonization gases continue at temperatures above 1000 ° C dismantled and then passed through a washing column. To conduct this process, one is required very high expenditure on equipment and a very large amount of energy. Furthermore is the energy content of the solid residue, based on the starting materials, is low, especially when treating Household garbage.
Ein weiteres Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhalligen Abfallstoffen, insbesondere Altreifen, ist aus der DE-OS 25 20 754 bekannt bei dem ebenfalls eine möglichst weitgehende Überführung der Abfallstoffe in Pyrolysegase d.h. eine optimale Überschuß-Energieerzeugung von öl und Gas angestrebt wird, die anschließend einer Destillation, einer Trennung und einer Reinigung unterzogen werden, wobei die entstehenden Gase und öle nach deren Trennung und Reinigung anteilig zur Beheizung der Pyrolyseeinrichtung verwendet werden. Über eine Weiterverwertung der festen, nicht zersetzbaren Rückstände, die Stahleinlagen und Restkoks enthalten, wird weiter nichts ausgesagtAnother process for the pyrolysis of hydrocarbon-based Waste materials, in particular old tires, is known from DE-OS 25 20 754 in which as well the most extensive possible transfer of waste materials into pyrolysis gases, i.e. optimal excess energy generation of oil and gas is sought, which is then followed by a distillation, a separation and be subjected to cleaning, the gases and oils formed after their separation and Cleaning can be used proportionally to heat the pyrolysis device. About recycling the solid, non-decomposable residues, which contain steel deposits and residual coke, become nothing more testified
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung fester Brennstoffe aus Abfällen zu schaffen, das umweltfreundlich ist und eine erhöhte Energieausbeute liefert Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gei&rt, daß Hausmüll auf mindestens 2500C und höchstens 450°C erhitzt und dabei Pyrolysegas mit einem Wärmeinhalt erzeugt wird, der gerade für einen thermisch autarken Betrieb des Pyrolysevorganges ausreichtThe present invention therefore has for its object to provide a process for the preparation of solid fuels from waste, which is environmentally friendly and an increased energy yield supplies This object is inventively rt gei & during the initially described process is that domestic waste to at least 250 0 C and at most 450 ° C and pyrolysis gas is generated with a heat content that is just sufficient for a thermally self-sufficient operation of the pyrolysis process
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein fester Brennstoff erhalten, der aufgrund seiner Geruchsneutralität gut lagerbar und leicht transportierbar ist Er kann darüber hinaus besonders vorteilhaft und ohne Gefährdung der Umwelt verbrannt werden, da aufgrund seiner weitgehenden Wasserfreiheit die bei Temperaturen über 800° C ablaufenden Hydrolysereaktionen der in Hausmüll üblicherweise enthaltenen Alkali- und Erdal* kaiiehloride nicht zum Tragen kommen. Es ensteht somit bei der Verbrennung der erfindungsgemäßen festen Brennstoffe ein nahezu chlorwasserstofffreies Abgas, das keiner zusätzlichen Rauchgaswäsche bedarf. Dieser Vorteil wirkt sich besonders bei einer gemeinsamen Verbrennung von Kohle und dem erfindungsgemäß hergestellten festen Brennstoff aus, da Kohle ebenfalls einen sehr geringen Wassergehalt aufweist, so daß die Erdalkali· und Alkalihalogenide in der Asche verbleiben.The method according to the invention gives a solid fuel which, due to its odorlessness, can be easily stored and transported can also be burned particularly advantageously and without endangering the environment, as due to the fact that it is largely free of water, the hydrolysis reactions of the in Alkali and alkaline earth chlorides usually contained in household waste do not come into play. It arises thus an almost hydrogen chloride-free combustion of the solid fuels according to the invention Exhaust gas that does not require any additional flue gas scrubbing. This advantage is particularly effective in the case of a joint Combustion of coal and the solid fuel produced according to the invention from as coal also has a very low water content, so that the alkaline earth and alkali halides in the ash remain.
Aufgrund der niedrigen Temperatur, auf welche die Abfälle maximal erhitzt werden, wird erreicht, daß im festen Rückstand des Pyrolyseverfahrens, der den festen Brennstoff liefert, ein bezogen auf den Gesamtenergieinhalt der zum Einsatz kommenden Abfallstoffe relativ hoher Gesamtenergieinhalt verbleibt.Due to the low temperature to which the waste is heated to the maximum, it is achieved that im solid residue of the pyrolysis process, which supplies the solid fuel, based on the total energy content the waste materials used have a relatively high total energy content.
Die Pyrolyse verläuft dabei in einem Temperaturbereich, bei dem die Zersetzungswärme ihr Maximum erreicht, während die Verkokungswärme auf ein Minimum absinkt Dies bedeutet, daß bei diesen Temperaturen die Pyrolyse mit minimalem Energieaufwand durchzuführen ist.The pyrolysis takes place in a temperature range in which the heat of decomposition reaches its maximum, while the heat of coking on a Minimum drops This means that at these temperatures the pyrolysis takes place with a minimum of energy is to be carried out.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß bei ihm kein Abwasser anfällt und daß zu seiner Durchführung kein Versprödungsmittel notwendig istFurther advantages of the process according to the invention are that it does not produce any waste water and that no embrittling agent is necessary for its implementation
Bei einer Verwendung heizwertreicher Abfälle genügt es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, diese auf höchstens 3500C zu erhitzen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit Vorteil aus dem Pyrolysegas vor dessen Verbrennung HCl und HF trocken abgeschieden, wonach das Pyrolysegas zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von mehr als 10000C verbrannt wird. Es ist besonders günstig, wenn die entgasten Abfälle nach dem Pyrolysevorgang einer Eisen- und sonstigen Schwergutabscheidung unterworfen und anschließend zu pulverförmigem Brennstoff aufbereitet werden, der bei seiner Verbrennung in die entsprechenden Öfen eingeblasen werden kann.In use waste of high calorific value it is sufficient according to a preferred embodiment of the method to heat this to a maximum of 350 0 C. In carrying out the inventive method, HCl and HF are separated from the pyrolysis gas dry with advantage before its combustion, after which the pyrolysis gas is advantageously burned at a temperature of more than 1000 0 C. It is particularly advantageous if the degassed waste is subjected to iron and other heavy material separation after the pyrolysis process and then processed into powdered fuel, which can be blown into the appropriate furnaces when it is burned.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert, die einen schematisierten Verfahrensstammbaum darstellt. Die in der Technik bereits bekannten Einzelvorrichtungen, wie Pyrolysetrommel, Brennkammer usw., sind in dem Verfahrensstammbaum als beschriftete Blocke dargestellt Der angelieferte Hausmüll gelangt entsprechend dem Doppelpfeil O' zunächst in eine Vorzerkleinerungseinrichtung t, z. B. eine Ketten-Hammermühle, die eine gute Auflockerung der verschiedenen Müllbestandteile bewirkt, jedoch spröde Materialien, wie Glas und Steine, nicht zu sehr zerkleinertThe invention is explained below with reference to a drawing which shows a schematic process tree. The already known in the art, individual devices, such as pyrolysis, combustion chamber, etc. are shown in the process blocks labeled as pedigree The delivered household waste passes in accordance with the double arrow O 'first in a Vorzerkleinerungseinrichtung t, z. B. a chain hammer mill, which causes a good loosening of the various waste components, but not too much crushed brittle materials such as glass and stones
Aus der Vorzerkleinerungsvorrichtung 1 gelangt der vorzerkleinerte Abfall entsprechend dem Pfeil 1' in eine Pyrolysevorrichtung 2, hier eine querstrombeheizte Pyrolysetrommel, in der er unter Luftabschluß auf mindestens 2500C und höchstens 4500C1 vorzugsweise 3500C, erhitzt und dabei pyrolytisch zersetzt wird. Die dabei entstehenden flüchtigen Produkte werden entsprechend dem Pfeil 2" aus der Pyrolysevorrichtung abgezogen und in einer Reinigungsvorrichtung 3 auf trockenem Weg von Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff gereinigt. Die Trockenwäsche von Rauchgasen zur Entfernung der Schadgase HCI und HF ist in der Müll- und Soiidermüllverbrennung bereits erprobt Das HCl und HF fällt aus der Trockenwäsche in Salzform an und kann leicht deponiert oder nach Reinigung einer weiteren Verwendung zugeführt werden.From Vorzerkleinerungsvorrichtung 1 of the pre-comminuted waste according to the arrow 1 enters' into a pyrolysis device 2, here a cross-flow heated pyrolysis drum, in which it is the absence of air to at least 250 0 C and a maximum of 450 0 C 1 is preferably 350 0 C, is heated and thereby decomposed pyrolytically . The resulting volatile products are withdrawn from the pyrolysis device according to the arrow 2 "and cleaned of hydrogen chloride and hydrogen fluoride by dry means in a cleaning device 3 HCl and HF are obtained in salt form from the dry washing process and can easily be disposed of in a landfill or, after cleaning, used for further purposes.
Aus der Reinigungsvorrichtung 3 gelangt das gereinigte Gas entsprechend dem Pfeil 3" in eine Brennkammer 4, wo es zusammen mit in einem Abgaswärmetauscher 5 vorgewärmter Verbrennungsluft 5" verbrannt wird. Die dabei gebildeten Rauchgase verlassen die Brennkammer 4 als Heizgas mit Temperaturen über 1000"C, so daß sämtliche organische Inhaltsstoffe zerstört werden und das Heizgas nur noch Wasserdampf, Kohlendioxyd und Stickstoff enthält. Durch eine Verbrennung im Temperaturbereich oberhalb 10000C, die bei dem Pyrolyseschwachgas durch die Verbrnnungsluft-Vorwärmung möglich ist, wird ferner erreicht, daß in der Brennkammer 4 und der nachgeschalteten Rohrleitung mit Sicherheit der Taupunkt auch für aggressive Gasbestandteile nicht unterschritten wird. Es kann daher mit konventionellen kostengünstigen Materialien und Rohrleitungssystemen gearbeitet werden.From the cleaning device 3, the cleaned gas passes according to the arrow 3 ″ into a combustion chamber 4, where it is burned together with combustion air 5 ″ preheated in an exhaust gas heat exchanger 5. The flue gases formed leave the combustion chamber 4 as a fuel gas with temperatures above 1000 "C, so that all the organic components are destroyed and the heating gas contains only water vapor, carbon dioxide and nitrogen. By a combustion in the temperature range above 1000 0 C, which in the Pyrolyseschwachgas The preheating of the combustion air also ensures that the dew point in the combustion chamber 4 and the downstream pipeline will not fall below the dew point, even for aggressive gas components.
Über eine Hefcgasleitung 4" gelangt das Heizgas inThe heating gas enters via a Hefcgasleitung 4 ″
eine Beheizungssone 2<? der Pyrolysevornchtwng 2, die vorzugsweise als Doppelmanteltrommel ausgebildet ist,a heating zone 2 <? the pyrolysis precaution 2, the is preferably designed as a double jacket drum,
und erzeugt hier eine Pyrolysetemperatur, die ausreicht,and generates a pyrolysis temperature here that is sufficient
um die Pyrolyse fortlaufend in Gang zu halten.to keep the pyrolysis running continuously.
Nach dem Verlassen der Beheizungszone 2a der Pyrolysevorrichtung 2 gelangt das Gas entsprechendAfter leaving the heating zone 2a of the pyrolysis device 2, the gas arrives accordingly
dem Pfeil 2a"in den Abgaswärmetauscher 5, wo es die letzte nutzbare Wärme abgibt Mit einer Abgastemperatur unter 200° C verläßt es den Abgaswärmetauscher 5 und wird, ohne einer weiteren Reinigung zu bedürfen, einem nicht dargestellten Kamin zugeführtthe arrow 2a "in the exhaust gas heat exchanger 5, where it gives off the last usable heat with an exhaust gas temperature below 200 ° C it leaves the exhaust gas heat exchanger 5 and is, without needing any further cleaning, fed to a chimney, not shown
is Der Austrag der festen Rückstände aus der Pyrolysevorrichtung 2 erfolgt entsprechend dem Pfeil 2'. Als Austragsförderer dient z. B. ein innen und außen gekühlter Schneckenförderer, der gleichzeitig den notwendigen Luftabschluß gibt. Es können aber auch Austragskratzerförderer mit Zellenradschieusen usw.is The discharge of solid residues from the Pyrolysis device 2 takes place according to arrow 2 '. As a discharge conveyor z. B. one inside and one outside cooled screw conveyor, which at the same time provides the necessary air exclusion. But it can also Discharge scraper conveyor with rotary feeders, etc.
verwendet werden, da hier der Abfall bereits trocken und nicht mehr klebend stückig als -:.ster Rückstand vorliegtcan be used, since the waste is already dry and no longer sticky in pieces as a residue is present
Der feste Rückstand wird anschließend, ohne daß eine weitere Trocknung oder Beheizung notwendig wäre, mechanisch weiter aufbereitet, wobei zunächst etwa in einem Magnetscheider 6, eine Eisenabscheidung erfolgt. Hieran schließt sich eine Sichtung an, z. B. in einem Zick-Zack-Windsichter 7 oder in einem Luftsetzherd, wobei der unmagnetische Inertanteil, z. B. Glas, Steine, Cu- oder Al-Bleche, als schwere Fraktion abgeschieden wird.The solid residue is then, without a further drying or heating would be necessary, further processed mechanically, initially approximately in a magnetic separator 6, an iron separation takes place. This is followed by a sighting, e.g. B. in one Zigzag air classifier 7 or in an air set stove, the non-magnetic inert component, e.g. B. glass, stones, Cu or Al sheets deposited as a heavy fraction will.
Das Ausscheiden der Inertanteile ist besonders problemlos, da durch die Pyrolysebehandlung der Abfall hinter der Pyrolysevorrichtung 2 wasserfrei, trocken und leicht hantierbar vorliegtThe elimination of the inert components is particularly problem-free, since the pyrolysis treatment results in waste behind the pyrolysis device 2 is anhydrous, dry and easy to handle
Der abgetrennte Inertanteil kann ein weiteres Mal auf Werkstoffe wie Cu, Al usw. aufbereitet werden, wofür eines der bekannten Sortierverfahren, z. B. die Schwertrübeaufbereitung, verwendet werden kann.The separated inert fraction can open a second time Materials such as Cu, Al, etc. are processed using one of the known sorting processes, e.g. B. the processing of heavy beet, can be used.
Anschließend an die Sichtung in dem Windsichter 7 oder dem Luftherd gelangt der feste, jetzt nur noch kohlenstoffhaltige Bestandteil des Rückstandes in eine Zerkleinerungsvorrichtung 8, an die eine Siebung oder Feinsichtung 9 angeschlossen ist, die zusammen mit der Zerkleinerungsvorrichtung 8 über einen Rücklauf 9' einen Mahlkreislauf bildet. Hierdurch ist sichergestellt, daß tatsächlich nur Brennstoff der gewünschten Feinheit hergestellt wird, wie sie beispielsweise für eineSubsequent to the sifting in the wind sifter 7 or the air stove, the fixed one now only arrives carbon-containing component of the residue in a crushing device 8, to which a sieving or Fine sifting 9 is connected, which together with the shredding device 8 via a return 9 ' forms a grinding circuit. This ensures that only the desired fuel is actually used Delicacy is produced, as it is for example for a
so normale Staubfeuerung benötigt wird.so normal dust firing is required.
Der erzeugte feste Brennstoff kann somit in bestehenden konventionellen, modernen Großkraftwerken verbrannt werden, d. h., es ist nicht nötig, auf die wirkungsgradmäßig schlechten Rostfeuerungen alter Kraftwerke bzw. Müllverbrennungsanlagen zurückzugreifen. The solid fuel produced can thus be used in existing conventional, modern large-scale power plants be burned, d. i.e., there is no need to that to fall back on the efficiency of poor grate firing of old power plants or waste incineration plants.
Der fertige Brennstoff verläßt entsprechend dem Pfeil 10' die Anlage. Der Transport kann z. B. durch Silo-Fahrzeug usw. geschehen, da sich der Brennstoff nunmehr problemlos pneumatisch fördern läßt.The finished fuel leaves according to that Arrow 10 'the system. The transport can e.g. B. happen by silo vehicle, etc., as the fuel can now easily convey pneumatically.
Bei der vorstellend schematisch beschriebenen Verfahrensführung trägt sich der Pyrolysevorgang bezüglich des Wärmeverbrauchs selbst. Zusä'ziiche Heiz- oder Trocknungsenergie wird nicht benötigt. DieThe pyrolysis process is carried out in the process procedure described schematically as an introduction regarding the heat consumption itself. Additional heating or drying energy is not required. the
f>5 Aufbereitungsanlage benötigt lediglich Elektroenergie zum Antrieb der Pyrolysetrommel, der Fördervorrichtungen, der Gebläse, jiebe, Sichter usw. Der Verbrauch an Elektroenergie ist jedoch wesentlich geringer als dief> 5 processing plant only needs electrical energy to drive the pyrolysis drum, the conveyors, the blower, jiebe, sifter, etc. The consumption in terms of electrical energy, however, is much less than that
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Energie, die bei einer Verbrennung des erzeugten festen die Ausbeute an Brennstoff, bezogen auf eine TonneEnergy that, when the solid produced is burned, the yield of fuel, based on one ton
Brennstoffs in Kraftwerken gewonnen wi d, so daß sich durchschnittlichen Hausmülls, rd. 290 kg beträgt. DerFuel is obtained in power stations, so that the average household waste is around 290 kg. Of the
insgesamt eine sehr positive Energiebilanz ergibt. unbrennbare Inertanteil, der mit etwa 25 Gew.-% deroverall results in a very positive energy balance. incombustible inert fraction, which is about 25 wt .-% of the
Der erzeugte Brennstoff, der hauptsächlich für einen eingesetzten Abfälle anzusetzen ist aber im VolumenThe fuel produced, which is mainly used for a waste, is, however, in volume
Einsatz in Kraftwerken vorgesehen ist, hat einen -, wegen seines weit höheren Raumgewichts wesentlichIt is intended for use in power plants -, because of its much higher density, it is essential
Heizwert von etwa 17 585kJ/kg und ein Brennverhai- darunter liegt, kann bedenkenlos deponiert oder imCalorific value of around 17 585 kJ / kg and a burn rate below that can be safely deposited or in the
ten, das etwa einer Hartbraunkohle entspricht, wobei Straßenbau eingesetzt werden.ten, which roughly corresponds to a hard lignite, with road construction being used.
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1979
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2950324A1 (en) | 1981-07-02 |
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