DE2510465C3 - Verfahren zur Müllbeseitigung, insbesondere Hausmüllbeseitigung, durch Pyrolyse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Müllbeseitigung, insbesondere Hausmüllbeseitigung, durch Pyrolyse, bei dem der Müll grob zerkleinert, die metallischen Bestandteile entfernt, zumindest das Feingut unter Trocknung zu Preßlingen gepreßt und dann einem Gasgenerator zugeführt wird.

Die Beseitigung von Müll, insbesondere von Hausmüll ist bereits seit langem ein ernstes Problem, für welches die verschiedensten Lösungen vorgeschlagen worden sind. Eine Zusammenstellung der wichtigsten Verfahren zur Beseitigung von Müll durch Pyrolyse ist in einem Aufsatz von Prof. Rudolf Braun und Dipl.-Chem. P. B r u η η e r, Zürich, »Beseitigung von Abfallstoffen durch Pyrolyse« (veröffentlicht in der Zeitschrift Müll und Abfall 34, Lfg. 11/75) enthalten. Demnach steht bis heute noch keine Anlage zur Müllpyrolyse im großtechnischen Maßstab in Betrieb, die konkrete Informationen über die Wirtschaftlichkeit liefern kann. Die Produkte der Pyrolyse variieren bisher in ihrer Zusammensetzung und Menge und enthalten oft unerwünschte Beimengungen, wodurch die Qualität herabgesetzt wird.

Es ist auch (durch die Zeitschrift »Wasser, Luft und Betrieb«, 1962, Nr. 12 Seite 651) ein Verfahren zur Müllbeseitigung durch Pyrolyse der eingangs erwähnten Art bekannt geworden, bei dem der Müll zunächst grob zerkleinert und dann die metallischen Bestandteile entfernt werden. Der aufbereitete Müll wird in Grob- und Feingut getrennt, worauf das Grobgut dem Vergaser direkt zugeht, während das Feingut — gegebenenfalls mit einem Bindemittelzusatz stückig gemacht — ebenfalls dem Gasgenerator aufgegeben wird. Ein Verpressen des Feingutes ohne Bindemittel ist jedoch nicht möglich, da flächige Bestandteile wie z. B.

Papier das Zusammenbacken des Preßlings verhindern. Im Generator werden die kohlenstoffhaltigen Bestandteile des eingebrachten Grob- und Feinmülls entgast. Das erzeugte Gas wird gereinigt und kann zur Energieerzeugung innerhalb der Anlage ausgenutzt werden. Ein wesentlicher Energieüberschuß dürfte jedoch kaum entstehen, nachdem zur Durchführung dieses Verfahrens als Gasgenerator nur eine von außen beheizte Retorte in Frage kommt, in welcher der ίο aufbereitete Müll ohne Zuführung von Sauerstoff entgast wird. Der grob zerkleinerte Müll enthält nämlich durch den Papieranteil zuviel flammbares Material, welches unter Sauerstoffzufuhr verbrennen und nicht vergasen würde. Auch sind die nach der Grobzerkleinerung anfallenden Müllteile zu ungleichmäßig in ihrer Größe und Zusammensetzung um eine Entgasung bzw. Vergasung in einem durch teilweise Verbrennung des Mülls intern beheizten Gasgenerators zuzulassen. Retorten oder Kammern, die von außen beheizt werden, müssen jedoch wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Mülls verhältnismäßig kleine Durchmesser aufweisen bzw. verhältnismäßig schmal sein. Die langen Verweilzeiten erfordern jedoch große Volumina der Generatoren, die wiederum erhebliche Investitionskosten bedingen. Außerdem wird bei von außen beheizten Retorten oder Kammern ein wesentlicher Teil des gewonnenen Gases zur Beheizung der Generatoren benötigt. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß keine optimale Volumenreduzierung des Mülls erfolgt. In der bei der Entgasung des Mülls zurückbleibenden Asche sind nämlich noch 20 % Kohlenstoffe enthalten. Diese Menge is: einerseits zu groß, um ungenutzt weggeworfen zu werden und andererseits ist das Aschen- oder Schlackenprodukt auch nicht wertvoll genug, um eine wirtschaftliche Verwertung zu gewährleisten. Schließlich haftet allen bisher bekannten Pyrolyseverfahren zur Müllbeseitigung der Nachteil an, daß der Rohmüll, so wie er anfällt oder nach der Grobmahlung bis zur Entgasung gelagert werden muß. Dies erfordert einen großen Raumbedarf, Transportprobleme, Geruchsbelästigung und schließlich Brandgefahr des Mülls. Ein weiterer Nachteil ist auch die lange Aufheizzeit der Retorten, welche einen Betrieb rund um die Uhr und am Wochenende erfordern.

Man hat auch schon versucht, Müll nach seiner Zerkleinerung durch Pressen in stückige Preßlinge überzuführen. Die bisherigen Verfahren haben jedoch verschiedene Nachteile bzw. lassen sie sich für Hausmüll in der heutigen Zusammensetzung, welcher verhältnismäßig wenig Küchenabfälle, dafür aber viel Papier und Kunststoffmaterial in allen möglichen Formen enthält, nicht anwenden. So wurde bereits (in der DT-PS 74 194) vorgeschlagen den Müll zu trocknen, dann zu zerkleinern und mit Bindemitteln zu verpressen. Die Trocknung des unzerkleinerten Mülls erfordert einen erheblichen Energiebedarf und entsprechend lange Zeit. Ohne Bindemittel läßt sich der Müll nach diesem Verfahren auch nicht in haltbare Stücke pressen.

Gemäß zwei weiteren bekannten Verfahren (DT-PS 1 94 049 und 5 74 062) wird der Müll zunächst zerkleinert, dann ohne Zusatz von Bindemitteln gepreßt und anschließend getrocknet. Die auf diese Weise erhaltenen Preßlinge haben jedoch eine so geringe Festigkeit, daß eine Lagerung kaum möglich ist. Außerdem zerfallen die Preßlinge, falls sie beim Transport geschüttelt werden. Die nach dem Pressen noch nassen Preßlinge können überhaupt nicht geschüt-

tet werden. Außerdem dauert es verhältnismäßig lange bis sie getrocknet sind.

Ferner ist (aus der Zeitschrift »Aufbereitungs-Technik.u 1960, Seiten 155/156) ein Verfahren zur Müllbeseitigung bekannt, bei dem der Müll zunächst in einer doppelrotorigen Hammermühle zerkleinert wird. Nach einer thermischen Trocknung und Sortierung in einom Schwebetrockner soll der Müll entweder brikettiert und als Brennstoff verwendet werden oder er wird in einem Digester einem biologischen Abbau- und Rotteprozeß unterworfen. Eine Brikettierung des zerkleinerten und getrockneten Mülls ohne Bindemittel ist jedoch ebenfalls nicht möglich, wenn nicht vorher sämtliche flächigen Bestandteile, wie z. B. Papier od. dgl. aussortiert werden. Diese flächigen Bestandteile verhindern nämlich das Zusammenbacken des Preßlings.

Schließlich ist es auch noch bekannt, den Müll zu zerkleinern, so daß er etwa Nußgröße aufweist und dann einem Gasgenerator mit von außen beheizten Vertikalkammern zuzuführen (vgl. Zeitschrift »Aufbereitungs-Technik« 1974, Seiten 693 und 695). Die eingangs erwähnten Nachteile treffen auch für dieses Verfahren zu. Obwohl das erzeugte Generatorgas wieder zur Beheizung der Vertikalkammern verwendet werden kann, reicht dieses Gas nicht aus, um die Anlage in Betrieb zu halten und es müssen zusätzliche Kosten für die thermische Abfallbehandlung aufgewendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Müllbeseitigung, insbesondere von Hausmüll, durch Pyrolyse der eingangs erwähnten Art zu schaffen, weiches unter Beseitigung obiger Nachteile ohne zwischengeschaltete Klassierstufe mittels der Herstellung von haltbaren, schütt- und lagerfähigen Preßlingen bei Bedarf eine störungsfreie Entgasung bzw. Vergasung derselben in einem Generator mit großem Durchsatz und unter Gewinnung überschüssiger Energie ermöglicht.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der gesamte Müll nach der Grobzerkleinerung und Entfernung der metallischen Bestandteile in feuchtem Zustand zerfasert, dann auf eine Restfeuchte von maximal 20 % getrocknet, anschließend ohne Bindemittelzusatz zu annähernd gleich großen Preßlingen gepreßt und diese, gegebenenfalls nach einer Zwischenlagerung dem Generator zugeführt werden.

Die Zerfaserung hat neben der Aufgabe die Stückgröße nochmals zu reduzieren, vor allem die Funktion der Alterung. Es ist nämlich nicht möglich grob zermahlenen Müll oder trocken zerkleinerten Müll zu Preßlingen ohne Bindemittelzusatz zu pressen. Der Müll enthält nämlich eine erhebliche Menge Papierschnitzel, die zu glatt sind und keine feste Verbindung Zustandekommen lassen. Daher ist es nötig, das Papier sowie Fasern enthaltende Küchenabfälle _vso zu zerreiben, daß diese Stoffe in einen faserigen Zustand versetzt werden, was bei Papier unter Zerstörung der Papierverleimung erfolgt. Hierbei ist es wesentlich, daß die Zerfaserung in feuchtem Zustand, vorzugsweise bei Normalfeuchte des Hausmülls von etwa 30 bis 40 % erfolgt. Sollte der Müll nicht genügend Feuchtigkeit enthalten, so müßte gegebenenfalls Wasser oder ein anderer Wasser enthaltender Abfall beigegeben werden. Die feuchten Küchenabfälle und sonstige Kleinteile im Müll kommen während der Zerfaserung zusammen mit den Papierteilen zwischen die Reibe- bzw. Prallflächen der Mühlen und unterstützen so den Alterungs- und Faserungsvorgang. So erscheinen die nach der Grobzerkleinerung noch sichtbaren und oft handflächengroßen Papierstücke nach der Zerfaserung nicht mehr als Papier, sondern als hellbrauner Faserstoff, ähnlich wie ein sehr grob geschnittener Tabak. Erst nach dem durch Zerfaserung in feuchtem Zustand herbeigeführter Alterungsprozeß wird das Produkt getrocknet.

Die Trocknung soll dabei auf eine Restfeuchte von maximal 20 %, vorzugsweise auf eine Restfeuchte von 5

ίο bis 12 % erfolgen. Je trockener das Produkt vor der Pressung ist, desto größer wird die Festigkeit nach dem Pressen. Die größte Festigkeit wurde bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 4 % erreicht. Die anzustrebende Feuchtigkeit ist jedoch bei etwa 5 bis 12 °/o, da sich hier der Preßvorgang am rationellsten durchführen läßt. Die starke Faserung des Mülls vor dem Verpressen ergibt eine haltbare Verbindung zwischen den einzelnen Müllteilen nach der Verpressung ohne jeden Bindemittelzusatz, so daß sich die Preßlinge schütten und lagern lassen.

Das Pressen des auf diese Weise fein zerkleinerten und getrockneten Mülls kann in einer mit Lochmairizen versehenen Presse erfolgen, daß annähernd gleich große Preßlinge entstehen. Erfolgt das Pressen unter Knetwirkung, so trägt dies ebenfalls zur Erhöhung der Festigkeit der Preßlinge bei. Das Pressen kann in einer Kollergang- oder Strangpresse erfolgen. Bei einer Kollergangpresse wird das zu pressende Material mittels der Koller unter hohem Druck durch die Matrizengänge einer Lochmatrize hindurchgepreßt. Der hohe Druck bleibt hierbei einige Zeit erhalten, bis der Preßling durch die Matrize hindurchgetreten ist. Das gepreßte Material würde im Prinzip in endloser Form aus der Matrize austreten. Das Vorhandensein von Plastikteilen führt jedoch zu einem natürlichen Bruch der aus der Matrize austretenden Strangstücke, so daß Preßlinge annähernd gleicher Größe entstehen. Der hohe Druck und auch die beim Pressen entstehende Reibungswärme führen, während das Material durch die Lochmatrize hindurchtritt zu einer Verfestigung des Preßlinges.

Da die Preßlinge eine hohe Festigkeit aufweisen, sind sie schütt- und lagerfähig und können ohne zu zerfallen in hohen Schichten gelagert werden. Der Raumbedarf ist dabei nur ein Bruchteil des Raumbedarfes, den der Müll in ungemahlenem oder grob gemahlenem Zustand einnehmen würde. Eine Brandgefahr, wie sie üblicherweise bei Müll durch die Papieranteile vorhanden ist, besteht bei den Preßlingen nicht. Sie sind auch über längere Zeit lagerbar und bedeuten so eine Energiespeicherung. Die Entgasung bzw. Vergasung braucht erst dann zu erfolgen, wenn Energie benötigt wird. Außerdem können die Preßlinge leicht transportiert werden, wodurch es möglich ist, den Gasgenerator dort aufzustellen, wo Energie benötigt wird. Die Aufarbeitung des Mülls zu Preßlingen kann jedoch dort erfolgen, wo die geringste Belästigung auftritt.

Die Grobzerkleinerung des Mülls kann in herkömmlicher Weise erfolgen. Dabei spielt es keine Rolle, ob dazu Prallmühlen, Hammermühlen, Schneidmesser oder Schneidscheren verwendet werden. Bei der Grobzerkleinerung, die auf eine Stückgröße von etwa 5 bis 10 cm erfolgt, sind die Papieranteile im Müll zwar ebenfalls auf etwa diese Größe zerkleinert, jedoch ist ihre Struktur noch voll erhalten. Bei der anschließenden Zerfaserung in feuchtem Zustand werden die Teile auf eine Größe von 4 cm und kleiner zerrieben. Die Zerfaserung in feuchtem Zustand erfolgt dabei in Mühlen mit Reibe-

bzw. Prallflächen, bis die Verleimung in den Papierbestandteilen zerstört und diese sowie Fasern enthaltende Küchenabfälle in einen faserigen Zustand übergeführt sind. Wichtig ist hierbei vor allem der Reibevorgang, der die Fasern freilegt. Für die Zerfaserung haben sich insbesondere Hammermühlen als geeignet erwiesen. Auch Prallmühlen od. dgl. könnten in Frage kommen.

Dem zerfaserten Müll kann gegebenenfalls in an sich bekannter Weise Klärschlamm, Sulfitablauge od. dgl. vor der Trocknung beigemischt werden. Gegebenenfalls wäre es auch denkbar, derartige Wasser enthaltende Abfallprodukte dem Müll vor der Zerfaserung zuzuführen, um die für die Zerfaserung gewünschte Feuchtigkeit zu erhalten.

Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten Preßlinge haben bezüglich des Heizwertes sowie ihrer Verbrennungs-, Entgasungs- und Vergasungseigenschaften ein ähnliches Verhalten wio Braunkohlenbriketts. Sie werden deshalb vorzugsweise in einem intern beheizten Gasgenerator entgast bzw. vergast, wie er bisher auch für die Entgasung bzw. Vergasung von Braunkohle bzw. Koks verwendet wurde. Die Entgasung ist die Zersetzungsreaktion eines stark kohlenhaltigen Eduktes bei erhöhter Temperatur unter Ausschluß von Sauerstoff. Bei der Vergasung wird, meist nach der primären Entgasung des Eduktes der Koks mit Luft und evtl. Dampf in CO2, CO und H2 umgewandelt. Bei Gasgeneratoren mit interner Beheizung tritt in einem Teil des Generators eine Entgasung und in einem anderen Teil, nämlich dort, wo etwas Luft zugeführt wird, eine Verbrennung auf. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme führt zu einer Entgasung des Brennmaterials in dem Teil des Generators, in welchem keine Luft mehr zugeführt wird bzw. die Luft nicht genügend Sauerstoff für eine Verbrennung enthält.

Die Preßlinge können in einem Gasgenerator mit Unterwind entgast bzw. vergast werden. Hierbei hat sich ein Drehrost-Gasgenerator, wie er für die Ent- und Vergasung von Braunkohlen verwendet wird, als sehr geeignet erwiesen. Die Preßlinge werden in dem oberen Teil des Generators zuerst entgast und der dabei entstehende Koks wird im unteren Teil des Generators vereast bzw. verbrannt. Der Vorgang findet gleichzeitig und im gleichen Kaum statt. Die zur Entgasung benötigte Hitze stammt von der Vergasung des Kokses. Das bei der Entgasung gewonnene Gas und das aus der _Verßasung stammende Gas wird gemeinsam abgeleitet und steht für anderweitigen Verbrauch als Energie zur Verfügung Das gewonnene Gas hat eine ähnliche Zusammensetzung und ähnliche Eigenschaften wie übliches Stadtgas. Die anfallende Schlacke ist im Gegensatz zur Vergasung von Braunkohlenbriketts oder Kohle locker, also nicht zusammenbackend. Außerdem hat die Pyrolyse in einem Drehrosigasgenerator den Vorteil, daß dieser einen hohen Durchsat/, aufweist. So kann ein serienmäßiger Generator in einer Stunde Müll-Preßlinge aus sieben Tonnen Müll beseitigen Bisher bekannte Entgasungsanlagen erzielen diese Leistung nur pro Tag. Außerdem erfordert das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchfuhrung einen erheblich geringeren Kapitalaufwand gegenüber bisher bekannten Müllentgasungsanlagen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Preßlinge wurden sich unter Umständen auch für eine Entgasung in von außen beheizten Retorten eignen Durch die zwischen den Preßlingen entstehenden Hohlräume kann nämlich Heißluft ungehindert bis ins Zentrum der Retorte vordringen, wodurch die Aufenthaltszeit des Mülls in der Retorte verkürzt und der Durchmesser des Retortenschachtes vergrößert werden könnte. Allerdings ist bei der Entgasung in Retorten kein so großer Energieüberschuß und auch kein so hoher Durchsatz wie bei Drehrostgasgeneratoren zu erwarten. ,

Gegebenenfalls könnte man auch die nach aem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Preßlinge, sofern sie in geeignete Größe gepreßt werden, als Bodenverbesserungsmittel und zum Auffüllen von Geländevertiefungen verwenden, falls man auf eine Pyrolyse verzichten will.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Müllbeseitigung, insbesondere Hausmüllbeseitigung, durch Pyrolyse, bei dem der Müll grob zerkleinert die metallischen Bestandteile entfernt, zumindest das Feingut unter Trocknung zu Preßlingen gepreßt und dann einem Gasgenerator zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Müll nach der Grobzerkleinerung und der Entfernung der metallischen Bestandteile in feuchtem Zustand zerfasert, dann auf eine Restfeuchte von maximal 20 °/o getrocknet, anschließend ohne Bindemittelzusatz zu annähernd gleich großen Preßlingen gepreßt und diese, gegebenenfalls nach einer Zwischenlagerung dem Gasgenerator zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen unter Knetwirkung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung bei Normalfeuchte des Hausmülls von etwa 30 bis 40 % erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zerfaserte Müll vor dem Pressen auf eine Restfeuchte von 5 bis 12 % getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Müll vor der Zerfaserung oder vor der Trocknung in an sich bekannter Weise Klärschlamm, Sulfitablauge od. dgl. beigemischt werden.