Verfahren und Anlage zur Rückgewinnung von verwertbarem Gas aus Müll durch Pyrolyse Process and plant for recovering usable gas from waste by pyrolysis
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von verwertbarem Gas aus Müll durch Pyrolyse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens hierzu ist im Oberbegriff von Anspruch 11 beschrieben.The invention relates to a method for recovering usable gas from waste by pyrolysis according to the preamble of claim 1. A system for carrying out the method for this is described in the preamble of claim 11.
Verfahren und Anlagen dieser Art sind z.B. aus der DE-OS 33 47 554 und der DE-OS 35 29 445 bekannt. Dabei findet eine sehr abwasserarme Rückgewinnung von verwertbarem Gas aus Müll statt, wozu das für die verschiedenen Stufen notwendige Wasser, insbesondere die für die Gaswaschanlage des in dem Gaswandler aufbereiteten Spaltgases notwendige Wassermenge
im Kreislauf geführt wird. Um den Schadstoffpegel in der Gaswaschanlage konstant zu halten und eine Gasreinheit zu gewährleisten war es jedoch erforderlich, eine bestimmte Teilmenge dem Wasserkreislauf zu entziehen und durch Frischwasser zu ersetzen. Die entzogene Teilmenge bedurfte dabei einer Nachbehandlung, denn ihre Rückstände stellten ein Entsorgungsproblem dar. Dabei hatte sich auch herausgestellt, daß durch schwankende Konzentrationen an Zyaniden, Phenolen und Ammonium eine direkte Einbringung in eine evtl. mit der Pyrolyseanlage zusammenarbeitende Biogasanlagen problematisch war. Die schwankenden Konzentrationen verursachten nämlich Leistungsminderungen der Mikroben und in Extremfällen sogar eine Kulturvernichtung. Eine Neutralisation durch Beigabe chemi scher O xyda ti ons stoffe u nd Fl ock ung smi ttel erhö hte jedoch die als Sondermüll zu entsorgende Rückstandsmenge.Methods and systems of this type are known for example from DE-OS 33 47 554 and DE-OS 35 29 445. A very low-level recovery of usable gas from waste takes place, for which purpose the water required for the various stages, in particular the amount of water required for the gas washing system of the cracked gas processed in the gas converter is circulated. In order to keep the pollutant level in the gas washing plant constant and to ensure gas purity, it was necessary to remove a certain part of the water cycle and replace it with fresh water. The withdrawn portion required post-treatment, because its residues posed a disposal problem. It had also turned out that fluctuating concentrations of cyanides, phenols and ammonium made it difficult to introduce them directly into a biogas plant that possibly worked with the pyrolysis plant. The fluctuating concentrations caused the microbes to degrade and, in extreme cases, even destroyed the culture. However, neutralization by adding chemical oxydation substances and flocculants increased the amount of residues to be disposed of as special waste.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung eines abwasserarmen Aufberei tungsverfahren eine weitere Reduzierung entsorgungsbedürftiger umweltschädlicher Stoffe zu erreichen, wobei ggf. gleichzeitig noch eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Anlage erreicht werden soll.The present invention is therefore based on the object, while maintaining a low-wastewater treatment process to achieve a further reduction in disposal-polluting environmentally harmful substances, where appropriate at the same time a further improvement in the efficiency of the system is to be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in das Wasserbad, durch das die Pyrolysereststoffe aus der Entgasungstrommel ausgetragen werden, wenigstens ein Teil der
dem Waschwasserkreislauf der Gaswaschanlage entzogenen Flüssigkeitsmenge eingebracht wird.According to the invention, this object is achieved in that at least part of the water bath through which the pyrolysis residues are discharged from the degassing drum amount of liquid withdrawn from the wash water circuit of the gas washing system is introduced.
Auf diese Weise ergibt sich eine Benetzung des Pyrolysereststoffes.This results in wetting of the pyrolysis residue.
In überraschender Weise wurde nämlich festgestellt, daß der Pyrolysereststoff bei einer ausreichenden Verweilzeit mehr als 140 Gewichtsprozent seines Eigengewichtes an Flüssigkeit absorbiert. Dies bedeutet, daß von dem Waschwasser, das zum Teil oder vollständig aus dem Wasserkreislauf der Gaswaschanlage abgeschiedenen Mengen bestehen kann, in hohem Maße an sich binden kann. Dabei wurde festgestellt, daß diese Flüssigkeitsaufnahme um so größer ist, je größer der Kohlenstoffgehalt des Pyrolysereststoffes ist. Außerdem sollte eine genügende Verweilzeit für eine Total benetzung eingehalten sein, was z.B. durch ein Schneckenfördersystem mit entsprechend langsamer Drehzahl erreicht werden kann.Surprisingly, it was found that the pyrolysis residue absorbs more than 140 percent by weight of its own weight in liquid with a sufficient residence time. This means that of the wash water, which can consist in part or in whole of the water cycle of the gas scrubbing system, can bind to a high degree. It was found that the greater the carbon content of the pyrolysis residue, the greater this liquid absorption. In addition, a sufficient dwell time for total wetting should be observed, which e.g. can be achieved by a screw conveyor system with a correspondingly slow speed.
Zur Erhöhung des Kohlenstoffgehal tes in dem Pyrolysereststoff kann deshalb in einer weiteren Verbesserung der Erfindung vorgesehen sein, daß dem in die Entgasungstrommel eingetragenen Müll vorher durch Aussortierung Inertstoffe entzogen werden. Dies kann durch geeignete Aussortierungseinrichtungen wie z.B. Kammwalzensortierer erfolgen.
Dabei hat sich nun in unerwarteter Weise weiterhin gezeigt, daß der auf diese Weise behandelte Pyrolysereststoff eine Aktivkohlestruktur mit chemosorbierenden Eigenschaften erhält, wodurch dieser als Aktivkohle für beliebige Einsatzfälle eingesetzt werden kann.To increase the carbon content in the pyrolysis residue, it can therefore be provided in a further improvement of the invention that the garbage entered in the degassing drum is previously removed by sorting out inert substances. This can be done using suitable sorting devices such as, for example, comb roller sorters. It has now also been shown, unexpectedly, that the pyrolysis residue treated in this way obtains an activated carbon structure with chemosorbing properties, which means that it can be used as activated carbon for any application.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, daß der Pyrolysereststoff als Aktivkohlefilter in eine Filtervorrichtung hinter dem Trockenturm der Gaswaschanlage eingebracht wird.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the pyrolysis residue is introduced as an activated carbon filter into a filter device behind the drying tower of the gas washing system.
Schwefelanteile des Pyrolysereingases, die hauptsächlich vom Schwefel gehalt des im Gaswandler verwendeten Kokses abhängen, sind bekanntlich nur schwierig aus dem Pyrolysereingas zu entfernen. Schaltet man nun eine Filtervorrichtung der Gaswaschanlage nach, so können z.B. Schwefel- oder Fluorverbindungen, die nicht vollständig ausgewaschen wurden, durch den Aktivkohlefilter absorbiert werden. Dadurch, daß hierfür die Pyrolysereststoffe verwendet werden, fallen keine wesentlichen Mehrkosten an und der Pyrolysereststoff wird auf diese Weise sogar einer sinnvollen Verwendung zugeführt. Dies bedeutet auch, daß der Schwefel anteil im Abgas kostengünstig weit unter die vorgeschriebenen Luft-Grenzwerte reduziert wird, wodurch als weiterer Vorteil im Gaswandler damit auch günstig Koks mit etwas höherem Schwefelgehalt eingesetzt werden kann.
Durch die hohe Absorbtionsmöglichkeit des Pyrolysereststoffes kann im Bedarfsfalle in vorteilhafter Weise auch eine Entsorgung von Schadstoffkomponenten aus anderen Produktionen derart erfolgen, daß diese der dem Wasserkreislauf entzogenen Flüssigkeitsteilmenge beigemischt werden. Dies bedeutet, daß neben der eigenen nahezu Schadstoffarmen Aufbereitung von Müll sich das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin auch noch zur Beseitigung von Schadstoffen aus anderen Anlagen verwenden läßt.Sulfur components of the pyrolysis gas, which mainly depend on the sulfur content of the coke used in the gas converter, are known to be difficult to remove from the pyrolysis gas. If you now connect a filter device to the gas scrubber, sulfur or fluorine compounds that have not been fully washed out can be absorbed by the activated carbon filter. Because the pyrolysis residues are used for this purpose, there are no significant additional costs and the pyrolysis residues are even put to sensible use in this way. This also means that the sulfur content in the exhaust gas is economically reduced far below the prescribed air limit values, which means that coke with a slightly higher sulfur content can also be used cheaply as a further advantage in the gas converter. Due to the high absorption capacity of the pyrolysis residue, if necessary, pollutant components from other productions can advantageously be disposed of in such a way that they are mixed with the liquid portion withdrawn from the water cycle. This means that in addition to its own almost low-pollutant treatment of waste, the method according to the invention can also be used to remove pollutants from other plants.
Es wurde als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt, daß die Abwassermenge eines Pyrolysegaswerkes, das Hausmüll verarbeitet, mehr als 50 % verringert wird und pro Tonne Hausmüllentsorgung im allgemeinen weniger als 100 Liter Abwasser beträgt. Diese Abwassermenge ist in der Regel so Schadstoff belastet, daß eine unbehandelte Ableitung ökologisch unerwünscht ist. Es kann jedoch eine erhebliche und kostengünstige Reduzierung der Schadstoffbelastung erreicht werden, wenn in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgesehen ist, daß die dem Wasserkreislauf der Gaswaschanlage entzogene Flüssigkeitsmenge chargenweise durch Ozoninjektion so vorbehandelt wird, daß nach der Behandl u ng di e K on zen tra ti on a n Zy a n i d ≤ 10 g/m 3 u nd o de r Phenolen < 40 g/m3 ist.
Wird der Pyrolysereststoff auf diese Weise behandelt, kann er problemlos in Biogasanlagen eingebracht werden. Ein solcher Pyrolysereststoff, der ca. 60 Gewichtsprozent Flüssigkeitsanteil hat, ist aufgrund der ausgeglichenen Belastungswerte an Phenolen und Zyaniden wegen seines hohen Kohlenstoff- und Ammoniumanteiles aus der Gaswäsche eine besonders nährstoffreiche Trägersubstanz für anaerobe Methangasbildner, welche die absorbierten biologisch umsetzbaren Stoffgruppen in Nutzgas umwandeln. Die ozongesteuerte Homogenisierung der Schadstoffe minimiert dabei die Gefahr von Überdosierungen und damit eine Kulturzerstörung. Versuche haben gezeigt, daß zum Erreichen dieses Homogenisierungseffektes eine kurze Ozonisierung ausreichend ist, die in der Regel weniger als ein Viertel einer Vollozonisierungszeit beträgt.It was found as a further advantage of the method according to the invention that the amount of wastewater from a pyrolysis gas plant which processes household waste is reduced by more than 50% and generally less than 100 liters of wastewater per ton of household waste disposal. This amount of waste water is usually so polluted that untreated discharge is ecologically undesirable. However, a significant and cost-effective reduction in pollutant pollution can be achieved if it is provided in a further development according to the invention that the amount of liquid withdrawn from the water circuit of the gas scrubbing system is pretreated in batches by ozone injection in such a way that after the treatment the concentration is treated of cyanide is ≤ 10 g / m 3 and phenols <40 g / m 3 . If the pyrolysis residue is treated in this way, it can be easily introduced into biogas plants. Such a pyrolysis residue, which has a liquid content of approx. 60 percent by weight, is a particularly nutrient-rich carrier substance for anaerobic methane gas generators, which convert the absorbed, biologically convertible groups of substances into useful gas, due to the balanced levels of phenols and cyanides due to the high carbon and ammonium content from gas scrubbing. The ozone-controlled homogenization of the pollutants minimizes the risk of overdoses and thus the destruction of culture. Experiments have shown that a short ozonization, which is generally less than a quarter of a full ozonization time, is sufficient to achieve this homogenization effect.
Zur weiteren Reduzierung einer Schadstoffbeiastung durch Abwasser kann vorgesehen sein, daß das von dem Pyrolysereststoff nicht gebundene Überschußwasser, das im allgemeinen weniger als 50 % der dem Wasserkreislauf der Gaswaschanlage entzogenen Teilmenge entspricht, einer Restozonisierung zugeführt wird. Dies kann dabei sowohl parallel zu einer Verwendung in einer Biogasanlage oder statt dessen durchgeführt werden. Durch eine Totalozonisierung des Überschußwassers läßt sich der CSB auf unter 400 mg Sauerstoff pro Liter, der BSB auf ca. 60 mg/m3 und der Anteil an Zyanid und Phenolen auf im allgemeinen unter 0,1 g/m3 senken. Da durch die erheb
liche Bindung der dem Wasserkreislauf entzogenen Teilflüssigkeitsmenge in den Pyrolysereststoff jedoch nur ein wesentlich geringer Anteil des Abwassers auf diese Weise behandelt werden muß, ist für die Ozonisierung der Restmenge nur noch ein minimaler Energieaufwand notwendig. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren ergibt sich damit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Entsorgungsproblem mehr.To further reduce pollution caused by waste water, it can be provided that the excess water not bound by the pyrolysis residue, which generally corresponds to less than 50% of the portion withdrawn from the water cycle of the gas washing system, is fed to a residual ozonization. This can be done either in parallel with a use in a biogas plant or instead. By total ozonization of the excess water, the COD can be reduced to below 400 mg oxygen per liter, the BOD to approx. 60 mg / m 3 and the proportion of cyanide and phenols to generally below 0.1 g / m 3 . Because of the elev Liche binding of the amount of liquid withdrawn from the water cycle in the pyrolysis residue but only a significantly small proportion of the wastewater needs to be treated in this way, only a minimal amount of energy is required for ozonization of the remaining amount. In contrast to the previously known methods, there is no longer any disposal problem with the method according to the invention.
Es wurde nun weiter ermittelt, daß als Alternative zu einem Einsatz des auf erfindungsgemäße Weise behandelten Pyrolysereststoffes in Biogasanlagen - oder parallel dazu - dieser Pyrolysereststoff zur energetischen Versorgung in Kalkbrandöfen verwendet werden kann. Hierzu kann er vorzugsweise zu eierbrikettartigen Pellets verpreßt werden. Es wurde nämlich in überraschender Weise festgestellt, daß bei Vorausscheidung eines Teiles der Inertstoffe vor der Entgasung sein Heizwert etwa dem von Braunkohle entsprechen kann, was für einen Schmelzprozeß ausreicht. Bei Beachtung der richtigen Mischungsverhältnisse erfolgt dabei eine Kalzinierung bzw. Keramisierung der inerten Stoffanteile, wobei dies insbesondere auch Schwermetalle einschließt.It has now been further determined that, as an alternative to using the pyrolysis residue treated in accordance with the invention in biogas plants - or in parallel - this pyrolysis residue can be used for the energetic supply in lime kilns. For this purpose, it can preferably be pressed into egg briquette-like pellets. It has been surprisingly found that if a portion of the inert substances is pre-separated before degassing, its calorific value may correspond approximately to that of lignite, which is sufficient for a smelting process. If the correct mixing ratios are observed, the inert material fractions are calcined or ceramized, which in particular also includes heavy metals.
Versuche haben dabei ergeben, daß bei einer entsprechenden Verpressung zwischen 400 und 550 kg/cm2 zu eierbrikettartigen Pellets bei einem Vermischungsprodukt aus kalziumhaltigen Verbindungen wie Kalk, Kaikofenfilterstaub, Kalkhydrat
oder Kalkhydratabfall mit einer Brennstoffkomponente wie Kohlenstaubabfall sowie schwefel-, chlor- und fluorhaltigen und schwermetallhal tigen Stoffen bei ca. 1200 Grad Celsius und einer Verweildauer von 45 bis 120 Minuten in diesem Temperaturbereich ein Ausbrand-Reststoff anfällt, bei dem nahezu 100 % des vorhandenen Gesamtchlor- und des Schwefelanteiles, sowie der Metalle keramisiert bzw. nahezu unauslaugbar in die Asche eingebunden werden. Dies bedeutet, daß auf diese Weise eine umweltfreundliche Beseitigung von Schadstoffen, insbesondere von Schwermetallen erreicht wird.Experiments have shown that with a corresponding compression between 400 and 550 kg / cm 2 to egg-briquette-like pellets in a mixture product of calcium-containing compounds such as lime, Kaikofen filter dust, lime hydrate or lime hydrate waste with a fuel component such as coal dust as well as substances containing sulfur, chlorine, fluorine and heavy metals at approx. 1200 degrees Celsius and a residence time of 45 to 120 minutes in this temperature range, a burnout residue occurs in which almost 100% of the total chlorine is present - And the sulfur content, as well as the metals are ceramized or incorporated into the ashes, almost in a non-leachable manner. This means that an environmentally friendly removal of pollutants, especially heavy metals, is achieved in this way.
Voraussetzung für die Keramisierung der Metalle ist lediglich, daß das Molverhältnis von SiO2 , Al2O3, CaO. ZnO, Fe2O3 und/oder MgO einerseits zum gesamten Molanteil der Metalle Blei, Chrom, Mangan, Kadmium, Berilium, Barium, Selen, Arsen, Vanadium, Antimon, Wismut, Strontium und/oder Zyrkon mindestens 6 : 1 beträgt.The only prerequisite for the ceramization of the metals is that the molar ratio of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO. ZnO, Fe 2 O 3 and / or MgO, on the one hand, is at least 6: 1 to the total molar fraction of the metals lead, chromium, manganese, cadmium, berilium, barium, selenium, arsenic, vanadium, antimony, bismuth, strontium and / or zircon.
Voraussetzung für die Einbindung von Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen ist, daß das Molverhältnis von Kalzium, Magnesium und Natrium einerseits zum gesamten Schwefel, Chlor und Fluor mindestens 2 : 1 beträgt. Das Vermischungsprodukt soll dabei maximal 40 Gewichtsprozent Flüssigkeit enthalten und der Heizwert sollte mindestens 100 Kilokalorien/kg betragen, damit die Brennkörper, z.B. in einem Kalkofen eingebracht, bei der notwendigen Verweilzeit und Tempe
ratur verglühen können, wobei die eingebrachten Metalle oxydieren und in die Schmelzen von CaO und MgO aufgenommen werden, wo sie relativ inerte keramische Komplexe bilden. Schwefelverbindungen werden als Sulfite oder Sulfate absorbiert, flüssiges Chlor und Fluor zu CaCl2 und CaF2 gebunden.A prerequisite for the incorporation of sulfur, chlorine and fluorine compounds is that the molar ratio of calcium, magnesium and sodium on the one hand to the total sulfur, chlorine and fluorine is at least 2: 1. The mixture product should contain a maximum of 40 percent by weight of liquid and the calorific value should be at least 100 kilocalories / kg, so that the fuel, for example in a lime kiln, with the necessary dwell time and temperature can burn up, whereby the introduced metals oxidize and are taken up in the melts of CaO and MgO, where they form relatively inert ceramic complexes. Sulfur compounds are absorbed as sulfites or sulfates, liquid chlorine and fluorine are bound to CaCl 2 and CaF 2 .
Mit Pyrolysereststoff durchgeführte Versuche haben ergeben, daß dieser dabei die Funktion der Brennstoffkomponente zur Temperaturerzeugung übernehmen kann. Die in ihm absorbierten Schadstoffkomponenten, die auch aus anderen Verursachern als dem Pyrolysegaswerk selbst stammen können und durch Beimischung in das Wasserbad des Pyrolysereststoffaustrages integriert wurden, lassen sich dabei umweltfreundlich entsorgen. Die Pyrolyseanlage hinterläßt damit keine Restsioffe, die einer Enddeponierung bedürfen.Experiments carried out with pyrolysis residue have shown that this can take over the function of the fuel component for temperature generation. The pollutant components absorbed in it, which can also come from other sources than the pyrolysis gas plant itself and have been integrated into the water bath of the pyrolysis residue discharge, can be disposed of in an environmentally friendly manner. The pyrolysis plant thus leaves no residual substances that require final deposition.
Es wurde dabei auch festgestellt, daß nach Abzug des Eigenenergiebedarfes für den Betrieb der Anlagen sich die verfügbar gemachte Nutzenergie durch eine Reduzierung des Eigenstrombedarfes für die Ozonanlage zur Gasreinigung und durch die verbesserte energetische Nutzung des Pyrolysereststoffes um mehr als 5 % erhöhen kann.It was also found that after deducting the own energy requirement for the operation of the plants, the available useful energy can increase by more than 5% through a reduction in the own electricity requirement for the ozone plant for gas cleaning and through the improved energetic use of the pyrolysis residue.
Wenn der Pyrolysereststoff bei Biogasanl agen eingesetzt wird, läßt sich deren Wirtschaftlichkeit zur thermischen Umsetzung von Abfallstoffen erhöhen.
Die einer Endlagerung bedürfenden Rückstände bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind um ein mehrfaches geringer als die Rückstände bei einer Müllverbrennungsanlage, die darüberhinaus hochgiftig sind und als Sondermüll entsorgt werden müssen.If the pyrolysis residue is used in biogas plants, its economic efficiency for the thermal conversion of waste materials can be increased. The residues in the method according to the invention requiring final storage are several times smaller than the residues in a waste incineration plant, which are also highly toxic and must be disposed of as special waste.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.A system according to the invention for carrying out the method is described in principle below with reference to the drawing.
Da eine derartige Anlage in ihrem grundsätzlichen Aufbau bereits aus DE-OS 35 29 345 bekannt ist, werden nachfolgend nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben. Eine Austragung der Pyrolysereststoffe aus der Entgasungstrommel über eine Schneckeneinrichtung ist in der DE-OS 33 47 554, siehe insbesondere die Fig. 7 und 8, beschrieben. Selbstverständlich sind statt der dargestellten Schnecken auch noch andere Austragseinrichtungen möglich. Voraussetzung ist lediglich, daß eine intensive Benetzung des Pyrolysereststoffes in dem Wasserbad bei einer entsprechenden Zeitdauer erfolgt.Since such a system in its basic structure is already known from DE-OS 35 29 345, only the parts essential to the invention are described in more detail below. A discharge of the pyrolysis residues from the degassing drum via a screw device is described in DE-OS 33 47 554, see in particular FIGS. 7 and 8. Of course, other discharge devices are also possible instead of the screws shown. The only requirement is that there is intensive wetting of the pyrolysis residue in the water bath for a corresponding period of time.
Der Müll gelangt über ein Förderband 1 in einen Vorbrecher 2 zur Grobzerkleinerung. Eine Förderrinne 3 und ein Förderband 4 mit einer Magnetabscheideeinrichtung 5 transportieren den
Müll in eine Sortiereinrichtung 6. In der Sortiereinrichtung 6 wird die schwerere vegetabile Naßfraktion abgeschieden und fällt in einen darunterliegenden Behälter oder auf ein Transportband 7. Ebenso können dabei auch inerte Stoffe abgetrennt werden, um den Kohlestoffantei 1 des Pyrolysestoffes zu erhöhen. Die übrige Müllfraktion wird über ein weiteres Transportband 8, eine nochmalige Zerkleinerungseinrichtung 9 und einem nachgeschalteten Hydrozyklon 10, in dem nochmals Schwerteile über eine Leitung 11 abgeschieden werden, einer Thermoschneckenpresse 14 zugeführt. Über die Leitung 11 wird der Müll zusammen mit dem abgeschiedenen Müll aus dem Behälter 7 über eine Zuleitung 12 einer Biogasanlage 13 zugeführt, der zur Vorausscheidung von inerten Schwerteilen ein Fluidklassifizierer vorgeschaltet sein kann, welcher z.B. nach dem Abschwemmverfahren arbeitet.The waste is conveyed via a conveyor belt 1 into a primary crusher 2 for coarse shredding. A conveyor trough 3 and a conveyor belt 4 with a magnetic separator 5 transport the Garbage in a sorting device 6. In the sorting device 6, the heavier, wet, vegetable fraction is separated and falls into an underlying container or onto a conveyor belt 7. Likewise, inert substances can also be separated off in order to increase the carbon content of the pyrolysis material. The remaining waste fraction is fed to a thermal screw press 14 via a further conveyor belt 8, a further shredding device 9 and a downstream hydrocyclone 10, in which heavy parts are separated again via a line 11. Via the line 11, the waste together with the separated waste from the container 7 is fed via a feed line 12 to a biogas plant 13, which can be preceded by a fluid classifier for the pre-selection of inert heavy parts, which works, for example, according to the flushing method.
In der Thermoschneckenpresse 14 wird in bekannter Weise durch Reibungspressung bei ca. 110 bis 150 Grad Celsius eine Bildung von Granulaten in einer schnell entgasbaren Struktur und einer Größe von ca. 3 bis 50 mm erreicht.In the thermal screw press 14, the formation of granules in a rapidly degassable structure and a size of approximately 3 to 50 mm is achieved in a known manner by frictional pressure at approximately 110 to 150 degrees Celsius.
Statt in Granulatform kann auch Fluff, d.h. eine lockere Müllform, oder Pellets, d.h. zu Briketts verpreßte Müllbestandteile, in der angegebenen Größe hergestellt werden, die in der Regel jedoch längere Entgasungszeiten benötigen. Die auf diese Weise zerkleinerten Müllbestandteile ggelangen über
eine Zellenradschleuse 15 oder sonstige Eintragsvorrichtungen, wie z.B. Stopfschnecken in eine Entgasungstrommel 16, in der bei Temperaturen von 450 bis 600 Grad Celsius in bekannter Weise Schwelgas erzeugt wird, das über eine Abzugsleitung 17 und eine Staubabscheideeinrichtung 18 in einen Hochtemperatur-Gaswandler 19 eingeführt wird. In dem Gaswandler 19 erfolgt die Aufarbeitung bzw. Umwandlung des Schwelgases über einem Kohle- bzw. Koksbett. Ein Gaswandler dieser Art ist z.B. in der DE-OS 33 17 977 beschrieben.Instead of in granular form, fluff, ie a loose waste form, or pellets, ie waste components compressed into briquettes, can also be produced in the specified size, which, however, generally require longer degassing times. The waste components crushed in this way pass over a rotary valve 15 or other entry devices, such as, for example, stuffing screws in a degassing drum 16, in which carbonization gas is produced in a known manner at temperatures of 450 to 600 degrees Celsius, which gas is introduced into a high-temperature gas converter 19 via a discharge line 17 and a dust separation device 18. In the gas converter 19, the carbonization gas is worked up or converted over a coal or coke bed. A gas converter of this type is described for example in DE-OS 33 17 977.
Nach Durchgang durch einen Wärmetauscher 20 gelangt das Gas in eine Gaswaschanlage, die im wesentlichen aus einem Wassersprühturm 21, einem Gebläse 22 und einem Reinigungszylon 23 und einem Tropfenabscheider 24 besteht. Über eine Gasleitung 25 gelangt das gereinigte Gas zu einem Gasometer 26, in dem bei einer Anlieferung von zu viel Gas über eine Nebenleitung 27 überschüssiges Gas einer Abfackeleinrichtung 28 zu gefü h rt werden kann.After passing through a heat exchanger 20, the gas passes into a gas scrubbing system, which essentially consists of a water spray tower 21, a blower 22 and a cleaning cylon 23 and a droplet separator 24. Via a gas line 25, the cleaned gas reaches a gasometer 26, in which excess gas can be fed to a flaring device 28 if too much gas is supplied via a secondary line 27.
Normalerweise gelangt das Gas von dem Gasometer 26 zu einemNormally the gas from gasometer 26 comes to one
Gasmotor 29, der mit einem Generator 30 verbunden ist, wobei über eine Abgasleitung 31 die verbrannten Abgase in einen Kamin 32 eingeleitet werden.Gas engine 29, which is connected to a generator 30, the burned exhaust gases being introduced into a chimney 32 via an exhaust gas line 31.
Der Gaswandler 19 erhält über eine Leitung 33 Wasser und über einen Kokseintrag 34 Koks. Asche und Schlacke wird über
eine Austragsleitung 35 ausgetragen. Ggf. kann zur Energieeinsparung auch noch eine Koksrückleitung 36 für den von der Schlacke befreiten Koks vorgesehen sein.The gas converter 19 receives water via a line 33 and 34 coke via a coke inlet. Ash and slag is over a discharge line 35 is discharged. Possibly. To save energy, a coke return line 36 can also be provided for the coke freed from the slag.
Von der Gasleitung 25 aus zweigt eine Nebenleitung 37 ab, welche zu einem Gasbrenner 38 führt, der zur Wärmezufuhr für die Entgasungstrommel 16 dient. Während der Anfahrphase der Anlage dient ein Ölbrenner 39 oder auch ein separater Gasbrenner zum Anheizen der Schweltrommel. Nachfolgend, im laufenden Betrieb hingegen, kann der für die Entgasungstrommel 16 erforderliche Wärmebedarf vollständig über den Brenner 38 gedeckt werden.A branch line 37 branches off from the gas line 25 and leads to a gas burner 38 which serves to supply heat to the degassing drum 16. During the start-up phase of the system, an oil burner 39 or a separate gas burner is used to heat the smoldering drum. Subsequently, during operation, however, the heat required for the degassing drum 16 can be completely covered by the burner 38.
Das bei der Gasreinigung anfallende Waschwasser gelangt in einen Waschwassertank 40 und anschließend in eine Filtereinrichtung 41 (in der Regel ein Absetzbecken). Abgetrennte Feststoffe in der Filtereinrichtung werden über eine Leitung 42 in einen Aschebehälter 43 eingebracht. Über eine Austragsleitung 44 werden die Reststoffe aus dem Aschebehälter 43 abgeführt und über die Einschubvorrichtung, ggf. eine Zellenradschleuse 15 wieder in die Schweltrommel 16 eingebracht.The scrubbing water obtained during gas cleaning passes into a scrubbing water tank 40 and then into a filter device 41 (usually a settling tank). Separated solids in the filter device are introduced into an ash container 43 via a line 42. The residues are discharged from the ash container 43 via a discharge line 44 and introduced into the carbonization drum 16 again via the insertion device, possibly a cellular wheel sluice 15.
Das gereinigte Waschwasser gelangt aus der Filtereinrichtung 41 über eine Rückleitung 45 nach Durchgang durch einen Kühlturm 46 wieder in den Sprühturm 21 der Gaswaschanlage zurück. Ein Teil des gereinigten Waschwassers wird in eine
Waschwasserneutralisationsanlage 47 eingeleitet, in die auch über eine Leitung 58 das Brüdendampfkondensat aus der Thermoschneckenpresse 14 eingeleitet wird, sofern es nicht über eine Leitung 65 dem Vorbehälter 53 der Biogasanlage zugeleitet wird.The cleaned washing water returns from the filter device 41 via a return line 45 after passing through a cooling tower 46 back into the spray tower 21 of the gas washing system. A part of the cleaned wash water is in a Wash water neutralization system 47 is introduced into which the vapor vapor condensate from the thermal screw press 14 is also introduced via a line 58, provided that it is not fed via line 65 to the reservoir 53 of the biogas system.
Von der Waschwasserneutralisationsanlage 47 aus gelangt das Waschwasser über eine Rückleitung 78 zur Kreislaufbehandlung in den Sprühturm 21, während eine Teilmenge über eine Teilmengenentnahmeleitung 79 in eine Kreislaufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 gelangt. Darin erfolgt in bekannter Weise eine chemische Reinigung des Waschwassers durch entsprechende Chemikalien, die über Leitung 49 eingegeben werden, sofern die Chemikalienoxydation nicht durch Ozonisierung ersetzt wird, wodurch die rückstandserhöhende Additivzugabe stark verringert werden kann. Über eine Kreislaufleitung 50 wird das Waschwasser z.T. durch einen Luftfilter 51 zur Entfernung von Schäumungen geführt, wobei Abgase durch eine Leitung 52 über den Kamin 32 abgeblasen werden, und z.T. erfolgt eine Rückleitung über eine Leitung 80 in den Sprühturm 21.From the wash water neutralization system 47, the wash water reaches the spray tower 21 via a return line 78 for circuit treatment, while a partial quantity reaches a circuit water batch treatment system 48 via a partial quantity removal line 79. In a known manner, the washing water is chemically cleaned therein by appropriate chemicals which are entered via line 49, provided that the chemical oxidation is not replaced by ozonization, as a result of which the residue-increasing additive addition can be greatly reduced. The washing water is partially removed via a circuit line 50. passed through an air filter 51 to remove foams, exhaust gases being blown off through a line 52 over the chimney 32, and partly. there is a return via a line 80 into the spray tower 21.
Das chemisch und mechanisch gereinigte Wasser gelangt aus der Kreislaufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 über eine Leitung 71 in den Vorbehälter 53 der Biogasanlage. In den Vorbehälter kann bei Bedarf auch Klärschlamm, Rohkompost
oder dgl. eingebracht werden, was durch den Pfeil "54" angedeutet ist. Über eine Leitung 65 kann das Brüdendampfkondensat, sofern es nicht durch die Kreislaufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 geführt worden ist, direkt in den Vorbehälter 53 eingebracht werden.The chemically and mechanically cleaned water passes from the cycle water batch treatment system 48 via a line 71 into the preliminary tank 53 of the biogas system. Sewage sludge, raw compost can also be placed in the primary tank or the like. What is indicated by the arrow "54". The vapor vapor condensate, if it has not been passed through the cycle water batch treatment system 48, can be introduced directly into the preliminary container 53 via a line 65.
Von dem Vorbehälter 53 aus gelangen die in der Biogasanlage 13 aufzuarbeitenden Stoffe in eine Hydrolysestufe bzw. einen Hydrierer 56. An die Hydrolysestufe 56 schließt sich ein Gegenstromwärmetauscher 57 an, der seine Wärme durch eine Warmwasserleitung 62 erhält, die von dem Kühlturm 46 der Waschwasserreinigungsanlage aus abzweigt. In einem Faulraumboden 67 sorgt eine Rohrschlangenheizung für einen Temperaturanstieg im Methanbereich des Faulraumes von 33 bis 37 Grad Celsius. Auf diese Weise wird die überschüssige Wärme aus der Pyrolyseanlage für die Biogasanlage 13 verwendet.The substances to be worked up in the biogas plant 13 arrive in a hydrolysis stage or a hydrogenator 56 from the preliminary tank 53. A countercurrent heat exchanger 57 connects to the hydrolysis stage 56 and receives its heat through a hot water line 62, which comes from the cooling tower 46 of the wash water cleaning system branches. In a digester floor 67, a coil heating system ensures a temperature rise in the methane region of the digester of 33 to 37 degrees Celsius. In this way, the excess heat from the pyrolysis plant is used for the biogas plant 13.
Die Biogasanlage 13 ist in üblicher Weise aufgebaut. Als phasengetrennte Biogasanlage kann sie im mittleren Schacht 63 im oberen Bereich eine normale Säurephase aufweisen, während im unteren Bereich eine Essigsäurephase vorliegt. Das entstandene Methangas wird über eine Methangasleitung 59 abgezogen und über einen Puffer 60 und einen Kompressor 61 der Gasleitung 25 oder der Gaswaschanlage der Pyrolyseanlage zur Reinigung zugeleitet. Der Gärrückstand wird durch eine Saugleitung 66 ausgetragen und einer Vorentwässerungseinrich
tung 68 zugeleitet, wodurch er auf ca. 20 % Trockensubstanz gebracht wird. Die im Gärrückstand enthaltenen Feststoffe können über eine Trockenpresse 69 auf ca. 85 % Trockensubstanz gebracht werden. Das verbleibende Gärwasser wird in einer Lagune 70 gesammelt und im Bedarfsfalle der Behandlungsanlage 48 zugeführt oder direkt in die Kanalisation eingeleitet.The biogas plant 13 is constructed in the usual way. As a phase-separated biogas plant, it can have a normal acid phase in the upper region in the middle shaft 63, while an acetic acid phase is present in the lower region. The methane gas formed is withdrawn via a methane gas line 59 and fed to the gas line 25 or the gas washing system of the pyrolysis system for cleaning via a buffer 60 and a compressor 61. The fermentation residue is discharged through a suction line 66 and a pre-dewatering device tion 68 fed, which brings it to about 20% dry matter. The solids contained in the fermentation residue can be brought to approx. 85% dry matter via a dry press 69. The remaining fermentation water is collected in a lagoon 70 and, if necessary, fed to the treatment plant 48 or fed directly into the sewage system.
Die in der Kreisläufwasser-Chargenbehandlungsanlage 48 abgeschiedenen Stoffe können über eine Leitung 64 einer Kläranlage zugeleitet werden.The substances separated in the cycle water batch treatment plant 48 can be fed to a sewage treatment plant via a line 64.
Pyrolysereststoffe werden in der Entgasungstrommel 16 über ein Wasserbad 72 ausgetragen, wobei die Austragung z.B. über Schneckenfördereinrichtungen erfolgen kann. Das Wasserbad 72 wird über eine Flüssigkeitsteilmengenleitung 73 mit der erforderlichen Flüssigkeit zur Benetzung des Pyrolysereststoffes versorgt. Die Teilmengenleitung 73 zweigt dabei aus der Chargenbehandlungsanlage 48 ab.Pyrolysis residues are discharged in the degassing drum 16 via a water bath 72, the discharge e.g. can take place via screw conveyors. The water bath 72 is supplied with the liquid required for wetting the pyrolysis residue via a partial liquid line 73. The partial quantity line 73 branches off from the batch treatment system 48.
Der auf diese Weise mit Flüssigkeit benetzte Pyrolysereststoff wird über eine Leitung abgeführt und kann ggf. nach einer Behandlung, z.B. Ozonisierung oder sonstigte Reinigung der Biogasanlage 13 zugeführt werden. Die Biogasanlage 13 ist selbstverständlich lediglich beispielsweise genannt. Für die Erfindung selbst ist sie nicht notwendig. Statt einer
Einleitung der Pyrolysereststoffe in die Biogasanlage 13 können die Pyrolysereststoffe im Bedarfsfalle auch über eine Leitung 74 A zu einem Kalkbrennofen 77 transportiert werden.The pyrolysis residue wetted with liquid in this way is discharged via a line and can optionally be fed to the biogas plant 13 after treatment, for example ozonization or other cleaning. The biogas plant 13 is of course only mentioned for example. It is not necessary for the invention itself. Instead of one Introducing the pyrolysis residues into the biogas plant 13, the pyrolysis residues can, if necessary, also be transported via a line 74 A to a lime kiln 77.
Ebenso kann der Pyrolysereststoff über eine Leitung 74 B nach dessen Trocknung in eine Filtervorrichtung 75 als Aktivkohlefilter eingebracht werden. Die Filtervorrichtung 75 befindet sich dabei zwischen der Gaswaschanlage und dem Gasometer 26. In diesem Falle sollte die aus dem Pyrolysereststoff gewonnene Aktivkohle jedoch wenigstens weitgehend frei von Schadstoffen sein. Dies bedeutet, daß man hierzu chargenweise operiert und statt einer Wasserzufuhr über die Flüssigkeitsteilmengenleitung 73 mit verunreinigtem Kreislaufwasser Frischwasser über eine Frischwasserleitung 81 in das Wasserbad einführt.Likewise, the pyrolysis residue can be introduced via a line 74 B after it has dried into a filter device 75 as an activated carbon filter. The filter device 75 is located between the gas washing system and the gasometer 26. In this case, however, the activated carbon obtained from the pyrolysis residue should be at least largely free of pollutants. This means that one operates in batches and introduces fresh water through a fresh water line 81 into the water bath instead of a water supply via the partial liquid quantity line 73 with contaminated circulating water.
Bei Bedarf kann die dem Wasserkreislauf entnommene Flüssigkeitsteil menge auch in einer Ozoninjektionsanlage 76 behandelt werden. Die Ozonanlage 76 ist mit der Chargenbehandlungsanlage 48 zusammengeschaltet. Wird die dem Kreislauf über die Teilmengenentnahmeleitung 79 entnommene Teilmenge vor ihrer Einleitung über die Flüssigkeitsteilmengenleitung 73 in das Wasserbad 72 in der Ozonanlage 76 entsprechend gereinigt kann ggf. auch bei dieser Verfahrensweise der Pyrolysereststoff als Aktivkohlefilter in der Filtervorrichtung 75 eingesetzt werden.
Die Funktion und Wirkungsweise eines Kalkbrandofens 77, in den über die Leitung 74 A der Pyrolysereststoff eingebracht wird, sind allgemein bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. Der Pyrolysereststoff wird dabei ggf. zusammen mit anderen Brennstoffkomponenten als Brennstoff verwendet. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, daß zwischen dem Wasserbad 72 und dem Kalkbrandofen 77 eine direkte Leitung 74 A vorhanden ist. Die erfindungsgemäße Anlage ist so konzipiert, daß nicht alle Aggregate an einem gemeinsamen Ort stehen müssen. So können z.B. die Biogasanlage 13 und der Kalkbrandofen 77 an einem anderen Ort stehen, wobei der Transport der Stoffe auf beliebige Weise dorthin erfolgen kann.If necessary, the quantity of liquid removed from the water cycle can also be treated in an ozone injection system 76. The ozone system 76 is connected to the batch treatment system 48. If the partial quantity removed from the circuit via the partial quantity extraction line 79 is appropriately cleaned before it is introduced via the liquid partial quantity line 73 into the water bath 72 in the ozone system 76, the pyrolysis residue can also be used as an activated carbon filter in the filter device 75 in this procedure, if necessary. The function and mode of operation of a lime kiln 77, into which the pyrolysis residue is introduced via line 74 A, are generally known, which is why it is not discussed in more detail here. The pyrolysis residue may be used together with other fuel components as fuel. Of course, it is not necessary that a direct line 74 A is present between the water bath 72 and the lime kiln 77. The system according to the invention is designed so that not all units have to be in one place. For example, the biogas plant 13 and the lime kiln 77 can be located at a different location, and the substances can be transported there in any way.
Die Flüssigkeitsteilmenge, die in dem Wasserbad 72 von dem Pyrolysereststoff nicht vollständig aufgenommen worden ist, kann bei Bedarf vor dessen Einleitung in eine Kläranlage ebenfalls über die Ozonanlage 76, ggf. zur Vollozonisierung, geführt werden.The partial liquid quantity which has not been completely absorbed by the pyrolysis residue in the water bath 72 can, if necessary, also be conducted via the ozone system 76, if necessary for full ozonization, before it is introduced into a sewage treatment plant.
Selbstverständlich ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Flüssigkeitsteilmengenleitung 73 aus der Waschwasserneutralisationsanlage 47 abzweigt, vielmehr kann die Entnahme bei Bedarf auch an einer anderen Stelle der Kreislaufwasserführung erfolgen. Gleiches gilt für die Einschaltung der
Ozoninjektionsanlage 76.
Of course, it is not absolutely necessary for the partial liquid quantity line 73 to branch off from the wash water neutralization system 47; rather, the removal can also take place at another point in the circulating water supply if required. The same applies to the activation of the Ozone injection system 76.