DE3121206A1

DE3121206A1 - Verfahren zum beseitigen von festem abfall

Info

Publication number: DE3121206A1
Application number: DE19813121206
Authority: DE
Inventors: Victor Emmanuel 14051 East Amherst N.Y. Bergsten; Edward Paul Getzville N.Y. Eardley; Theodore Fringelin Tonawanda N.Y. Fisher
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1982-02-04
Also published as: IT8148550A0; FR2483258A1; IT1171253B; ZA812569B; GB2077288A; CA1148794A; SG23784G; KR850000792B1; FR2483258B1; JPS5723717A; KR830006626A; BR8103346A; US4291636A; DE3121206C2; MY8500531A; IT8148550A1; HK48984A; PH16703A; JPS6119883B2; GB2077288B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen von festem Abfall, und insbesondere ein Verfahren, bei dem mit Sauerstoff angereichertes Gas benutzt wird, um festen Abfall in einem aufrechtstehenden Schacht in schmelzflüssiges Metall und Schlacke sowie in ein Überkopf gas umzuwandeln, das einen Heizwert hat.

Bei dem sogenannten Anderson-Verfahren (US-PS 3 729 298) wird fester Abfall in ein nutzbares Brenn- oder Synthesegas und einen inerten festen Rückstand umgewandelt. Dabei wird Abfall oben in einen aufrechtstehenden, feuerfest ausgekleideten Ofen eingebracht, während gleichzeitig ein mit Sauerstoff angereichertes Gas in die Basis des Ofens eingeleitet wird. Der Abfall bildet ein poröses Bett innerhalb des aufrechtstehenden Ofens, der funktionsmäßig in drei Zonen unterteilt werden kann, nämlich eine Trockenzone im oberen Abschnitt, eine Pyrolysezone im mittleren Abschnitt und eine Verbrennungs- oder

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Schmelzzone (den Herd) an der Basis des Ofens. Vorrichtungen, die sich zur Durchführung des Anderson-Verfahrens eignen, sind auch aus den US-PSen 3 801 082 und 3 985 518 bekannt.

Während der Abfall unter dem Einfluß der Schwerkraft sich im Ofen nach unten bewegt, wird er zunächst durch heiße hochsteigende Gase getrocknet, die im Mittelabschnitt und im Herd des Ofens erzeugt werden. Diese Gase werden gekühlt, während sie ihre Wärme an den Abfall abgeben. Wenn der mindestens teilweise getrocknete Abfall im Ofen weiter nach unten rutscht, wird er noch höheren Temperaturen ausgesetzt, was eine Pyrolyse des organischen Anteils des Abfalls zur Folge hat. Während der Pyrolysephase wird das brennbare organische Material in Gegenwart einer heißen, an Sauerstoff verarmten (reduzierenden) Atmosphäre in einen festen Halbkoksrückstand und ein Gasgemisch zerlegt, das überwiegend aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und verschiedenen Kohlenwasserstoffen besteht. Das Gasgemisch steigt aus der Pyrolysezone nach oben, während sich der Halbkoks und verbliebene, nichtflüchtige, anorganische Stoffe nach unten in die Verbrennungs- und Schmelzzone oder den Herd bewegen. Im Herd wird der Halbkoks, der in erster Linie aus festem Kohlenstoff und Asche zusammengesetzt ist, mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas exotherm umgesetzt (verbrannt ) .

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Das Anderson-Verbrennungssystem vermeidet zahlreiche der bisherigen mit der Beseitigung von festem Abfall verbundenen Probleme, weil die Umwandlung des festen Abfalls zur Bildung eines nutzbaren Produktgases und eines biologisch inaktiven Schlackerückstands führt. Obwohl das Anderson-System eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Systemen zum Beseitigen von festem Abfall darstellt, bestehen noch einige Probleme, was die Anwendung des Verfahrens in großtechnischem Maßstab anbelangt. Wird das System in der konventionellen Weise mit niedrigem Druck betrieben, erfordert eine Abfallverarbeitung mit hoher Durchsatzmenge einen Konverterofendurchmesser, der so groß ist, daß die Anlage im Freien aufgebaut werden muß. Ein solcher Aufbau im Freien erlaubt es nicht, die genau beherrschbaren Fabrikationsmethoden anzuwenden, die bei einem fabrikmäßigen Bau verfügbar sind; es kommt zu hohen Baukosten. Gleichzeitig hat die Durchführung der Umwandlung bei niedrigem Druck ein relativ hohes Volumen der Überkopfgase zur Folge, was zu erheblichen Anlagenkosten für die stromabwärts erfolgende Kühlung und Gasreinigung führt. Ein weiterer Nachteil der Niederdruck-Umwandlungsstufe ist darin zu sehen, daß das Produktbrenngas zusätzlich verdichtet werden muß, bevor es einem Verbraucher zugeführt werden kann. Dies macht zusätzliche Anlagenteile und erhebliche Energie erforderlich; die Komplexität und der Aufwand der Gesamtanlage steigen dadurch.

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Ein weiterer Nachteil des bekannten Anderson-Systems besteht darin, daß neben dem nutzbaren Produktbrenngasstrom und dem inerten Schlackerückstand auch ein verschmutzter Abwasserstrom erzeugt wird. Letzterer enthält organische Schmutzstoffe, die während der Abfallumwandlung anfallen. Er macht eine zusätzliche Behandlung erforderlich, beispielsweise die Einleitung in eine vorhandene Kläranlage oder den Bau einer gesonderten Abwasserbehandlungsanlage. Solche zusätzlichen Abwasserbehandlungsanlagen wurden für gewöhnlich als biologische Behandlungsanlagen ausgelegt, beispielsweise in Form des von der Union Carbide Corporation entwickelten UNOX-Systems, das eine mit Sauerstoff angereicherte Belüftung und eine Belebung vorsieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Beseitigen von festem Abfall zu schaffen, das bei vorgegebenem Durchsatz mit einem kleineren aufrechtstehenden Ofen als bisher erforderlich auskommt. Das Produktgas soll mit dem gewünschten Verbrauchsdruck angeliefert werden können, ohne daß eine gesonderte Gasverdichtung notwendig wird. Der Gesamtenergieverbrauch soll gesenkt werden. Während der Pyrolyse des festen Abfalls gebildete flüssige Abfallprodukte sollen auf verbesserte Weise endgültig beseitigt werden können.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Beseitigen

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von festem Einsatzabfall durch Umwandlung in ein nutzbares Produktgas und einen inerten festen Rückstand in einem aufrechtstehenden Schacht mit einem frischen festen Einsatzabfall aufnehmenden, eine Trockenzone bildenden oberen Ende und einem eine thermische Zerlegungszone für den Abfall bildenden unteren Ende, sowie einem unterhalb des Schachts als Verbrennungs- und Schmelzzone angeordneten Herd. Luft wird unter Bildung eines mindestens 40 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Einsatzgases zerlegt, das in die Verbrennungs- und Schmelzzone eingespeist wird. Aus der Verbrennungs- und Schmelzzone wird schmelzflüssiger Rückstand abgeführt. Ein feine teilchenförmige Stoffe enthaltendes Überkopfgas wird aus dem oberen Schachtende ausgetragen. Das Überkopfgas wird durch Kühlen und Naßreinigung mit Rücklaufkondensat von einer Skrubber- und Trennzone unter Bildung von Produktgas gereinigt.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) der aufrechtstehende Schacht und der Herd auf einem Druck zwischen 205 und 1725 kPa gehalten werden;

(b) das Sumpfkondensat der Skrubber- und Trennzone in drei Teile aufgeteilt wird;

(c) ein erster Teil des Sumpfkondensats als ein Teil des Rücklaufkondensats mit dem Überkopfgas zwecks Kühlung und Teilnaßreinigung des Gases in der Skrubber- und Trennzone unter Bildung eines teilnaßgereinigten

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Überkopfgases gemischt wird;

(d) ein zweiter Teil des Sumpfkondensats mittels eines extern zugeführten Kälteträgers gekühlt und der so gekühlte zweite Teil mit dem teilnaßgereinigten Überkopfgas des Verfahrensschritts (c) in der Skrubber- und Trennzone in Kontakt gebracht wird;

(e) der dritte Teil des Sumpfkondensats in einem ersten Filterabschnitt zur Beseitigung von teilchenförmigen Feststoffen unter Bildung eines flüssigen Abfallprodukts mit einem organischen Anteil filtriert wird;

(f) ein kleinerer Teil des flüssigen Abfallprodukts des Verfahrensschritts (e) durch einen zweiten Filterabschnitt, der zuvor mit teilchenförmigen Feststoffen aus dem dritten Teil (Verfahrensschritt e) des Sumpfkondensats beladen wurde, hindurchgeleitet wird und die teilchenförmigen Feststoffe unter Bildung eines Schlammrücklaufs beseitigt werden;

(g) der Schlammrücklauf mit frischem festem Abfall unter Bildung des Einsatzabfalls gemischt wird;

(h) der verbleibende größere Teil des flüssigen Abfallprodukts des Verfahrensschrittes (e) einer Verbrennungszone zugeleitet wird;

(i) ein kleinerer Teil des Produktgases abgeleitet wird, während der restliche Teil des Produktgases aus dem Verfahren abgeführt wird, und das abgeleitete Produktgas der Verbrennungszone (Verfahrensschritt h) zugeführt wird;

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(j) Luft der Verbrennungszone zugeleitet wird;

(k) der organische Anteil des verbleibenden flüssigen Abfallprodukts in der Verbrennungszone (Verfahrensschritt h) vollständig oxidiert und dort ein heißes Abgas gebildet wird;

(1) das heiße Abgas einer Dampfkesselzone zusammen mit Einsatzwasser zwecks Wärmeaustausch in dieser Zone zugeleitet und aus dem Einsatzwasser Dampf erzeugt wird, während das Abgas teilgekühlt wird; und

(m) der Dampf aus der Kesselzone (Verfahrensschritt 1) ausgetragen und aus dem Dampf Energie als Teil des Energiebedarfs des Abfallbeseitigungsverfahrens zurückgewonnen wird.

Unter dem Begriff "Abfall" soll vorliegend nicht nur herkömmlicher Stadtmüll verstanden werden, der in der Regel brennbare Stoffe, wie Holz, Nahrungsmittel, Abfallpapier und nichtbrennbare Stoffe, wie Metall und Glas, enthält, sondern auch andere Abfall- oder feste Brennstoffe, wie u. a. Sägemehl, Holzspäne, Kohle und Bagasse, die einen erheblichen organischen und damit pyrolysierbaren Anteil enthalten.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Abfall vor dem Einleiten in den aufrechtstehenden Schacht pelletiert. Unter dem Begriff "pelletierter Abfall" soll vorliegend nicht nur Abfall verstan-

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den werden, der beispielsweise mittels der aus der US-PS 4 133 259 bekannten Vorrichtung zu zylindrischen oder in anderer Weise geformten Blöcken verdichtet wurde, sondern auch Abfall, beispielsweise Holz, der im Rohzustand die Pelletierungserfordernisse der US-PS 4 042 345 erfüllt. Das "Pelletieren" schließt auch andere Arten der Verdichtung ein, beispielsweise Brikettieren oder Walzenpressen.

Entsprechend einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Verbrennungszone im Verfahrensschritt (j) vorgeheizte Luft zugeführt, und das teilgekühlte Abgas der Dampfkesselzone (Verfahrensschritt 1) wird mit extern angelieferter Luft in Wärmeaustausch gebracht, um die zuvor genannte vorgeheizte Luft zu erhalten.

Die" Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens geeigneten Anlage und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines aus aufrechtstehendem Schacht und Herd bestehenden Ofens, wie er sich für das vorliegende Verfahren eignet.

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Entsprechend Fig. 1 wird der ankommende Rohabfall in die Abfallverarbeitungszone 51 über einen Förderer 50 eingeleitet. Bei der Abfallverarbeitungszone 51 handelt es sich um eine Vorstufe zur Aufnahme des Rohabfalls sowie zur Speicherung und Vorbehandlung des Abfalls, um ein für den Abfallkonverter geeignetes Ausgangsmaterial zu erhalten. In der Abfallverarbeitungszone 51 kann eine Klassierung, zweckmäßig eine Trommelklassierung (mittels einer rotierenden Siebtrommel), erfolgen, um den ankommenden Abfall in Größengruppen aufzuteilen, beispielsweise Gruppen kleiner als 15 cm, kleiner als 30 cm und größer als 30 cm. Die größere Gruppe (größer als 30 cm) kann dann durch Zerschneiden oder Schredden zerkleinert werden. Aus dem frischen Abfall können brauchbare Anteile zurückgewonnen werden. Beispielsweise können metallische Anteile durch einen Magnetscheider abgetrennt und für Metallrecycling-Operationen verkauft werden. Der in einer Leitung 52 befindliche vorbehandelte und klassierte Abfall stellt den Grundeinsatz für einen mit einem aufrechtstehenden Schacht ausgestatteten Abfallkonverter 55 dar. Der in der Leitung 52 befindliche Abfall wird mit einem Rücklauf schlamm aus einer Leitung 53 kombiniert. Dieser Rücklaufschlamm fällt, wie weiter unten erläutert, in anderen Verfahrensstufen an. Die in einer Leitung 54 vorliegende Kombination aus klassiertem Abfall und Rücklaufschlamm wird gemischt und vorzugsweise in einer Pelletiervorrichtung 54a pelletiert, wodurch der

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Abfall erhalten wird, der in den oberen Teil des Schachtkonverters 55 eingeführt wird. Die im Schachtkonverter 55 ablaufenden Vorgänge werden im einzelnen an Hand der Fig. 2 erläutert.

Der Schachtkonverter 55 ist mit zweckentsprechenden Blasformen (oder Sauer stoffblasrohren) versehen, um einen mindestens 40 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Gasstrom über eine Leitung 57 nahe dem unteren Ende des Konverters einzuführen. Dieses Gas wird von einer Luftzerlegungsanlage 58 angeliefert, der Druckluft über eine Leitung 5? zugeht. Die Luftzerlegungsanlage kann beispielsweise als Druckwechsel-Adsorptionsanlage oder als Tieftemperaturanlage ausgebildet sein. Letzteres ist wirtschaftlicher für einen hohen Sauerstoffbedarf, der etwa 27,2 t Sauerstoff pro Tag überschreitet.

Der Abfall wird in dem aufrechtstehenden Schacht 55 umgesetzt, indem er durch im wesentlichen drei Zonen hindurchgeschickt wird. Die oberste erste Zone ist eine Trockenzone, in welcher der größte Teil des im Abfall enthaltenen Wassers zusammen mit einigen der flüchtigeren organischen Komponenten verdampft wird. Die zweite oder mittlere Zone des Konverters ist eine Pyrolysezone, in welcher der Abfall den heißen, nichtoxidierenden Gasen ausgesetzt wird, welche vom Boden des Konverters hochsteigen. Dadurch werden organische Stoffe des Abfalls

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verdampft und ausgetrieben. Am Boden des Konverters wird der im Verlauf der Pyrolysereaktion erzeugte Halbkoks zu einem Gemisch von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid oxidiert, wobei ausreichend Wärme erzeugt wird, um verbleibende metallische und anorganische Komponenten des Abfalls zu schmelzen oder zu verschlacken und um die Wärme für die Pyrolysereaktion bereitzustellen. Die Schlacke wird vom Boden des Schachts 55 abgezogen und in Wasser abgeschreckt, wodurch ein biologisch inerter und klassierter fester Rückstand erhalten wird, der über eine Leitung 56 zur weiteren Verarbeitung geht. Die Heißgase steigen durch das Abfallbett im aufrechtstehenden Schacht hindurch nach oben; sie treten am oberen Ende des Schachts

aus. Bei den über eine Leitung 60 abgeführten Überkopfgasen handelt es sich um ein Gemisch von Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und verschiedenen Dämpfen aus organischen Stoffen, Teer und Ölen. Außerdem können diese Gase feine teilchenförmige Feststoffe (in erster Linie unverbrannte Halbkoksteilchen) enthalten, die in dem Gasstrom mitgerissen werden. Weil die Abfallumwandlung im Schachtkonverter 55 bei einem Druck zwischen etwa 205 kPa und etwa 1725 kPa durchgeführt wird, stehen die Überkopfgase mit einem innerhalb dieses Bereichs liegenden Druck und mit einer Temperatur zur Verfugung, die zwischen etwa 150 C und 320 C liegt.

Der heiße, unter Druck stehende, feine teilchenförmige

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Feststoffe enthaltende Gasstrom in der Leitung 60 wird dann einer Reihe von Kühl- und Gasnaßwaschvorgängen ausgesetzt, um einen Produktgasstrom zu erzeugen, der in erster Linie Brenngaskomponenten, wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan, zusammen mit anderen gasförmigen Bestandteilen, wie Kohlendioxid und verbliebener Wasserdampf, sowie eine flüssige Fraktion umfaßt, die eine Kombination von Feststoffen, Teer- und Ölphasen enthält, die alle in kondensiertem Wasser suspendiert sind. Der feine teilchenförmige Feststoffe enthaltende Gasstrom wird zunächst mittels Sprühdüsen 61 teilgekühlt, mittels deren in die Leitung 60 flüssiges Wasser eingebracht wird, so daß eine Abkühlung der Gase durch Verdampfung des Wassers erfolgt. Dieser teilgekühlte Strom gelangt über eine Leitung 62 zu einem Venturi-Skrubber (Naßwäscher) 63, wo er mit einem Rücklaufstrom aus flüssigem Kondensat von einer Leitung 64 derart zusammengeführt wird, daß das Gas mit der Flüssigkeit innig gemischt und in Kontakt gebracht wird. Diese Naßwäsche hat den Zweck, einen wesentlichen Teil des Gehalts des Naßstroms an teilchenförmigen Feststoffen in der flüssigen Phase aufzufangen.

Der kombinierte Gas/Flüssigkeitsstrom, der den Venturi-Skrubber 63 über eine Leitung 65 verläßt, wird dann in eine Gasskrubber- und Trennvorrichtung 66 eingeführt. Bei dem unteren Teil dieser Vorrichtung handelt es sich um ein Gefäß, das für eine Phasentrennung des eintretenden

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Gemischs sorgt. Die Flüssigkeit wird abgetrennt und bewegt sich zum Boden. Sie wird als das flüssige Kondensat über eine Leitung 67 abgezogen, in der eine Pumpe liegt. Ein erster Teil des flüssigen Kondensats wird über eine Zweigleitung 69 abgeführt. Ein Teil dieser Flüssigkeit dient als Speiseflüssigkeit für die Sprühköpfe 6], während der Rest über die Leitung 64 zu der Venturi-Trennvorrichtung 63 geht. Diese Ströme stellen zusammen einen Teil des Rücklaufkondensats dar, das benötigt wird, um feine Teilchen aus dem Überkopfgas abzutrennen, das aus dem Schachtkonverter 55 ausgetragen wird.

Die restliche Flüssigkeit vom Boden der Gasskrubber- und Trennvorrichtung 66, die über eine Leitung 67a geführt ist, wird in zwei weitere Teile aufgeteilt. Der zweite Teil wird über eine Zweigleitung 70 abgeleitet und mittels eines extern zugelieferten Kälteträgers, beispielsweise Wasser, in einem Wärmetauscher 71 gekühlt. Der auf diese Weise gekühlte zweite Teil des Kondensats wird oben in die Skrubber- und Trennvorrichtung 66 eingegeben, bei der es sich beispielsweise um eine mit Böden versehene Kolonne handeln kann, in welcher das hochsteigende Gas mit dem nach unten laufenden gekühlten zweiten Teil des Kondensats in Kontakt gebracht wird. Dieses zusätzliche Rücklaufkondensat sorgt ferner für eine Abtrennung verbliebener teilchenförmiger Feststoffe sowie Teer- und

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Ölphasen von dem hochsteigenden Gas. Im Anschluß an diese Kontaktstufe wird das gereinigte Gas aus dem oberen Ende der Skrubber-Trennvorrichtung 66 zwecks weiterer Verarbeitung in eine Leitung 72 ausgetragen.

Der zuvor erläuterte Teil des Gesamtverfahrens bietet (im Vergleich mit bekannten Systemen) mehrere Vorteile bezüglich einer wirkungsvollen Trennung des über die Leitung 60 gehenden, feine teilchenförmige Feststoffe enthaltenden, verschmutzten Heißgases in Reingas in der Leitung 72 sowie in einen Mischstrom aus teilchenförmigen Feststoffen, Teer-, Öl- und Kondenswasserkomponenten in der Leitung 67. Diese Trennung wird erreicht, ohne daß ein externer Kälteträger, beispielsweise Wasser, unmittelbar in das System eingeleitet wird. Die für diesen Verfahrensschritt notwendige Kühlung erfolgt indirekt mittels des Wärmetauschers 71, so daß kein zusätzliches Wasser mit Abfallstoffen verschmutzt wird, die bei der Abfallumwandlung anfallen. Die einzige im System vorhandene wäßrige Phase ist das Kondenswasser, das von Anfang an im Abfall vorhanden war oder durch den Pyrolyseprozeß innerhalb des Abfallkonverters gebildet wurde. Diese Verfahrensführung ist außerdem besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine Verminderung der Belastung anderer Teile des Gesamtabfallbeseitigungssystems. Des weiteren stellt ein Betrieb der Anlage mit dem gleichen Druck, wie er bei der Abfallumwandlung herrscht (mit Ausnahme des durch die

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Anlagenteile bedingten Druckabfalls) sicher, daß die Anlagenteile vorteilhaft klein bleiben. Der Venturi-Skrubber 63 bedingt für einen effektiven Betrieb keinen bedeutenden Gasphasen-Druckabfall. Die Verfügbarkeit des heißen Abgases auf erhöhtem Druck gestattet die Anwendung eines solchen Anlagenteils.

Das in der Leitung 72 vorhandene Produktgas kann, obwohl dies kein Zwangsmerkmal darstellt, weiter gereinigt werden, indem es durch einen elektrostatischen Abscheider 73 hindurchgeleitet wird, um verbliebene teilchenförmige Stoffe zu beseitigen. Bei letzteren kann es sich sowohl um kleine Halbkoksteilchen als auch um kleine Tröpfchen (/um und weniger) aus Teer und Öl handeln. Als elektrostatischer Abscheider kann beispielsweise eine Einheit mit einer Vielzahl von Stangen und Rohren vorgesehen sein, mittels deren die Tröpfchen aufgeladen und dazu gebracht werden, sich auf den Oberflächen der Rohre zu sammeln. Nach diesem Sammelvorgang fließen Teer und Öl zum Boden der Rohre; sie werden in einem Sumpf aufgefangen. Diese verbliebenen teilchenförmigen Stoffe werden über eine Leitung 74 abgezogen, um zum Abfallkonverter 55 zurückgeleitet zu werden. Der weiter gereinigte Produktgasstrom verläßt den elektrostatischen Abscheider 73 über eine Leitung 75. Er enthält nun in erster Linie die Brenngaskomponenten Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammen mit Kohlendioxid und Wasserdampf.

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Der weiter gereinigte Produktgasstrom in der Leitung 75 steht noch immer unter Druck; er weist eine erhebliche Konzentration an Wasserdampf auf. Ein kleinerer Teil, vorzugsweise 10 bis 25 Mol%, dieses Gases wird über eine Zweigleitung 76 zu einer Verbrennungszone 77 abgeleitet, um für die vollständige Oxidation des organischen Teils eines flüssigen Abfallproduktstroms zu sorgen. Der verbleibende größere Teil des weiter gereinigten Produktgasstroms geht vorzugsweise zu einem Kondensator 78, wo ein weiteres Abkühlen erfolgt, indem Kaltwasser durch eine Leitung 79 für einen indirekten Wärmeaustausch geschickt wird. Das aufgewärmte Kühlwasser verläßt den Kondensator 78 über eine Leitung 80. Das auf diese Weise kondensierte Wasser aus dem weiter gereinigten Produktgas wird über eine Leitung 81 abgezogen, um in der nachfolgend beschriebenen Weise weiter verarbeitet zu werden, während das getrocknete Produktgas den Kondensator 78 über eine Leitung 82 verläßt, um je nach Wunsch genutzt zu werden.

Getrocknetes und reines Produktgas steht in der Leitung 82 mit einem Druck zur Verfügung, der durch den Druck im Abfallkonverter 55 und den Druckabfall der daran anschließenden Verarbeitungsstufen bestimmt wird. Dieser Druckwert ist vorzugsweise so gewählt, daß das Produktgas an der gewünschten Verbrauchsstelle, beispielsweise einem Brenngasbrenner, unmittelbar verwendet werden kann.

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Die Verfügbarkeit dieses Produktgases bei erheblichem Druck stellt einen wichtigen Vorteil gegenüber bekannten Abfallbeseitigungs-Produktgaserzeugungssystemen dar, weil normalerweise keine zusätzliche umständliche und kostspielige Verdichtung des Gases notwendig wird. Selbst bei den wenigen Anwendungsfällen, in denen ein Betrieb des Abfallkonverters bei 205 bis 1725 kPa das Produktgas nicht mit für einen unmittelbaren Gebrauch ausreichendem Druck liefern würde, ist der saugseitige Druck eines gegebenenfalls benötigten Gaskompressors erhöht. Dadurch wird die Gasverdichtungsenergie gesenkt; es kann mit kleineren Verdichtern gearbeitet werden. Das Produktgas hat einen erheblichen Anteil an Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Es läßt sich als Brenngas oder als Synthesegas für chemische und andere Zwecke einsetzen.

Was nun das Kondensat in der Leitung 67a anbelangt, wurde bereits ausgeführt, daß ein zweiter Teil über die Zweigleitung 70 abgeleitet wird, um gekühlt und zu dem oberen Ende der Gasskrubber- und Trennvorrichtung 66 als Teil des Rücklaufkondensats zurückgeleitet zu werden. Der dritte Teil dieses Kondensats stellt den Rest des Kondensats dar, das vom unteren Ende der Skrubber- und Trennvorrichtung 66 abgezogen wird. Dieser Teil macht vorzugsweise zwischen 1,5 und 5,0 Gew.% des Gesamtsumpfkondensats in der Leitung 67 aus. Dieser dritte

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Teil geht über eine Zweigleitung 83 zu einem ersten Filterabschnitt 84. Diese Flüssigkeit ist ein aus einer organischen Flüssigkeit und Wasser zusammengesetzter Strom, der teilchenförmige Feststoffe enthält (beispielsweise nichtverbrannte Halbkokspartikel), die aus dem Schachtkonverter 55 mitgerissen wurden. Durch die Filtrierung werden diese teilchenförmigen Feststoffe unter Bildung eines flüssigen Abfallproduktstroms abgetrennt, der den ersten Filterabschnitt 84 über eine Leitung 85 verläßt und in einen Speichertank 86 gelangt. Der Speichertank 86 nimmt ferner Kondensat in der Leitung 81 von dem Produktgaskühler 78 auf, wodurch in diesem Strom enthaltene Schmutzstoffe beseitigt werden. Das flüssige Abfallprodukt ist jetzt frei von teilchenförmigen Stoffen; es enthält die wäßrigen und Ölphasen. Weil der erste und der zweite Teil des von der Skrubber- und Trennvorrichtung 66 abgezogenen Kondensats zurückgeleitet werden,, erfolgt insgesamt eine Beseitigung von teilchenförmigen Stoffen aus diesem Kondensat nur über den dritten Teil in dem Filterabschnitt 84 und einem zweiten Filterabschnitt 89.

Das Kondensat in der Leitung 67 muß in ausreichender Menge vorliegen, um die Gaswäsche durchführen und im Filterabschnitt Feststoffe auf wirkungsvolle Weise beseitigen zu können. Der dritte Teil des Kondensats muß in einer für die Beseitigung ausreichenden Menge zur Verfügung

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stehen, ohne daß das Filter selbst bei hoher Feststoffkonzentration verstopft wird. Er liegt daher vorzugsweise bei mindestens 1,5 Gew,% der Gesamtmenge des Sumpfkondensats. Andererseits darf dieser dritte Teil nicht so groß sein, daß er bei niedriger Feststoffkonzentration die Effektivität der Gaswäsche mindert. Er beträgt daher vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.% der Gesamtmenge des Sumpfkondensats.

Der Filtervorgang erfolgt vorzugsweise diskontinuierlich derart, daß ein Filterabschnitt für eine vorbestimmte Zeitdauer (entweder in Abhängigkeit von der absoluten Zeit oder dem Maß der Teilchenbeladung) in den produktiven Arbeitsgang eingeschaltet bleibt. Während mindestens eines Teils der Einschaltung des ersten Filters in den produktiven Arbeitsgang v/ird ein kleinerer Teil des flüssigen Abfallprodukts, der vorzugsweise 5 bis 20 Gew.% der Gesamtmenge des flüssigen Abfallprodukts ausmacht, aus dem Speichertank 86 über eine Leitung 87, in der eine Pumpe 88 liegt, abgezogen und durch den zweiten Filterabschnitt 89 geschickt. Der Filterabschnitt 89 wurde zuvor mit teilchenförmigen Stoffen aus dem dritten Teil des Kondensats in der Leitung 67 beladen, der ihm über die Zweigleitung 83 zugeführt wurde. Die Strömungsrichtung des flüssigen Abfallprodukts zum zweiten Filterabschnitt 89 ist derjenigen des dritten Teils des Kondensats während der vorausgehenden Einschaltung in den pro-

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duktiven Arbeitsgang entgegengesetzt, so daß ein Waschen im Gegenstrom (Rückspülen) erfolgt. Der im Einzelfall für das Rückspülen benutzte Teil der Gesamtmenge des flüssigen Abfallprodukts wird von der Feststoffkonzentration in dem dritten Teil des Kondensats bestimmt; er beträgt vorzugsweise mindestens 5 Gew.% der Gesamtmenge für niedrige Feststoffkonzentrationen und vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.% der Gesamtmenge des flüssigen Abfallprodukts für hohe Feststoffkonzentrationen. Um die Feststoffkonzentration der in den ersten Filterabschnitt 84 eintretenden Flüssigkeit zu steuern und auf diese Weise eine Überlastung des Filterabschnitts zu vermeiden, kann ein Teil des flüssigen Abfallprodukts in nicht dargestellter Weise von der Leitung 87 zur Zweigleitung 83 zurückgeleitet werden. Die beiden dargestellten Filterabschnitte 84 und 89 der Filtrationszone sind über nicht dargestellte Leitungen und Ventile strömungsmäßig parallelgeschaltet. Zusätzliche Filterabschnitte können vorgesehen und in entsprechender Weise untereinander verbunden werden. Das erhaltene Gemisch aus teilchenförmigen Feststoffen und flüssigem Abfallprodukt geht von dem rückgespülten zweiten Filterabschnitt 89 in eine Leitung 90 als Schlamm über, der einem Schlammrücklauf speichertank 91 zugeführt wird.

Der Schlammrücklauf speicher tank 91 sammelt nicht nur Schlamm von der Filtrationszone 84, 89, sondern auch teil-

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chenförmige Stoffe auf, die von dem wahlweise vorhandenen elektrostatischen Abscheider 73 abgetrennt und über die Leitung 74 angeliefert werden. Vom Speichertank 91 aus wird der Schlamm mittels einer Pumpe 92 in die Leitung 53 befördert und zu der Abfallspeiseleitung 54 (stromaufwärts von der Pelletiervorrichtung 54a, falls eine solche vorhanden ist) zurückgeführt. Diese Schlammrückführung stellt sicher, daß teilchenförmige Stoffe nicht in die Verbrennungszone 77 für das flüssige Abfallprodukt gelangen.

Der größere Teil des von Feststoffteilchen freien, flüssigen Abfallprodukts, der nicht zum Rückspülen des Filters benutzt wird, wird vom Speichertank 86 über eine Leitung 94 abgezogen und mittels einer in dieser Leitung liegenden Pumpe 95 zur Verbrennungszone 77 befördert. Dieser größere Teilstrom aus flüssigem Abfallprodukt enthält das meiste Wasser, das aus dem Überkopf-Abfallkonvertergas in der Leitung 60 auskondensiert wurde und eine Reihe von organischen Schmutzstoffen einschließlich einer Gruppe von Alkoholen, Aldehyden und anderen restlichen organischen Verbindungen, die während der Abfallumwandlung gebildet werden können. Ein Ausbringen des derart verschmutzten flüssigen Abfallprodukts aus dem Speichertank 86 ohne weitere Behandlung ist aus Umweltgründen nicht akzeptabel. Die Einleitung dieses Stroms in städtische Klär- oder Abwasserreinigungsanlagen würde eine schwere Be-

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lastung solcher Anlagen darstellen. Gesonderte biologische Behandlungsanlagen sind nicht wünschenswert, weil das flüssige Abfallprodukt einen hohen Gehalt an organischen Stoffen hat und seine Behandlung nicht einfach ist, sondern komplizierte und kostspielige Anlagenteile erfordert. Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die Verbrennung dieses flüssigen Abfallproduktstroms mit einem kleineren Teil des Produktgases eine einfache und wirtschaftliche Art der Behandlung des flüssigen Abfallprodukts darstellt. Bei der Verbrennungseinheit 77 kann es sich um ein handelsüblich verfügbares, feuerfest ausgekleidetes Gefäß mit zugeordneten Sprühdüsen zum Einleiten des flüssigen Abfallprodukts sowie mit Brennstoff- und Luftdüsen zum Einführen des kleineren Teils des Produktgases über die Leitung 76 und qines Luftstroms über eine Leitung 97 handeln. In der Verbrennungseinheit 77 wird der aus der Leitung 54 kommende, verbliebene Teil des flüssigen Abfallprodukts vollständig verdampft und auf eine Temperatur von mindestens 870 C (vorzugsweise 1040 C) gebracht. Das Abfallprodukt wird auf dieser Temperatur ausreichend lange gehalten, um sämtliche organischen Schmutzstoffe vollständig zu oxidieren.Diese Zeitspanne kann beispielsweise zwischen einer und zwei Sekunden liegen. Die Energie für diese Verbrennung kommt von zwei Quellen, und zwar den organischen Schmutzstoffen sowie dem kleineren Teil des Produktgases. Wenn die Konzentration des flüssigen Abfallprodukts an organischen Stoffen relativ hoch

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ist, kann der Prozentsatz des Über die Leitung 76 abgeleiteten Produktgases relativ klein sein; das Umgekehrte trifft ebenfalls zu, wobei in Betracht zu ziehen ist, daß das in dem flüssigen Abfallprodukt enthaltene Wasser auf den obengenannten Temperaturwert erhitzt werden muß. Der bevorzugte Bereich von 10 bis 25 Mol% für die Produktgasableitung trägt dem zu erwartenden Bereich der Konzentration an organischen Stoffen in dem flüssigen Abfallprodukt Rechnung.

Das in der Verbrennungseinheit 77 gebildete Heißgas wird über eine Leitung 98 einer Dampfkesselanordnung 100 zugeführt, wo ein Teil der Wärmeenergie des Abgases durch indirekten Wärmeaustausch zurückgewonnen wird. Einsatzwasser wird für diesen Wärmeaustausch in die Dampfkesselanordnung 100 eingebracht. In der Anordnung 100 wird Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur gebildet. Der Dampf verläßt die Anordnung 100 über eine Leitung 101.

Das teilgekühlte Abgas der Verbrennungszone wird von der Dampfkesselanordnung 100 in einer Leitung 103 abgeführt. Falls erwünscht, kann aus diesem Gas in einer Vorheizeinrichtung 104 weitere fühlbare Wärme zurückgewonnen werden. Extern angelieferte Luft wird über eine Leitung 105 zugeführt, um in indirekten Wärmeaustausch mit diesem teilgekühlten Verbrennungsabgas zu kommen und dadurch vorgeheizt zu werden. Die auf diese Weise vorge-

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wärmte Luft strömt über die Leitung 97 ab und führt der Verbrennungszone 77 Sauerstoff zu. Das weiter gekühlte Verbrennungsgas verläßt die Vorheizeinrichtung 104 über eine Leitung \Q6.

Das von der Verbrennungszone kommende Gas in der Leitung 10ό enthält Chlor- und Schwefelverbindungen (in der Regel in Form von HCl und SO„), die aus Komponenten des zugeführten Abfalls gebildet werden. Städtischer Müll hat in den meisten Fällen eine solche Zusammensetzung, daß die Konzentration dieser Schmutzstoffe in dem Abgas in der Leitung 106 zu niedrig ist, um aus Umweltgründen von Belang zu sein. Falls dies jedoch ein Problem darstellt, lassen sich die Schmutzstoffe mittels eines (nicht veranschaulichten) Gaswäschers beseitigen.

Dampf, der die Dampfkesselanordnung 100 in der Leitung 101 verläßt, wird zur Energierückgewinnung herangezogen, um einen Teil des Energiebedarfs des Abfallbeseitigungsverfahrens zu decken. Diese Energie kann beispielsweise genutzt werden, um einen Teil des Energiebedarfs der Luftzerlegungsanlage 58 bereitzustellen. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel gelangt der Dampf aus der Leitung 101 zu einem Dampfturbinenantrieb 107 für einen Luftkompressor 108. Die Dampfturbine ist mit dem Kompressor 108 über eine Welle 109 verbunden. Die Einsatzluft wird im Kompressor auf einen Druck von etwa 480

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bis 690 kPa verdichtet, bevor sie über die Leitung 59 zu der Luftzerlegungsanlage 58 geht. Statt dessen kann der Dampf in der Leitung 101 benutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen, mittels deren dann der Luftkompressor 108 oder andere Vorrichtungsteile der Abfallbeseitigungsanlage angetrieben werden können, die Strom benötigen. Dabei kann es sich beispielsweise unter anderem um die Pelletiervorrichtung 54a und die Pumpen 68, 92 und 95 handeln. Eine unmittelbare Nutzung des Dampfs in der Turbine 107 ist im Hinblick auf die Einfachheit und den hohen Wirkungsgrad vorzuziehen. Das heißt, die Ausnutzung der Energie des Verbrennungsabgases für den Antrieb des Luftkompressors 108 und für das Vorheizen der Einsatzluft der Verbrennungszone stellt einen nahezu optimalen Ausgleich zwischen verfügbarer und benötigter Energie dar. Infolgedessen bildet dies eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Ein Teil dieser verfügbaren Energie wird benutzt, um die Einsatzluft der Luftzerlegungsanlage auf den Wert zu verdichten, der für eine Tieftemperatur- oder Druckwechsel-Adsorptionszerlegung in Sauerstoff und Stickstoff benötigt wird, beispielsweise 480 bis 690 kPa. Der Rest dieser Energie reicht aus, um die Einsatzluft der Verbrennungszone 77 auf bis 430°C vorzuheizen. Dieser Temperaturbereich wird für das Vorheizen bevorzugt, da für den Aufbau der Vorheizeinrichtung 104 keine speziellen Werkstoffe erforderlich sind. Die oben erläuterte bevorzugte Kombination aus

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Energieerzeugung und Rückgewinnung minimiert den externen Energiebedarf des geschilderten Verfahrens zum Beseitigen von festem Abfall.

Fig. 2 zeigt im einzelnen einen aufrechtstehenden Schachtofen 155, der sich zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens eignet. In Fig. 2 sind ferner sämtliche Vorrichtungen dargestellt, die benötigt werden, um den Abfall zuzuleiten, sowie das Überkopfgas und den Schlackerückstand zurückzugewinnen.

Es ist ein Abfallförderer 110 vorgesehen, der sowohl klassierten frischen Abfall als auch Rücklaufschlamm zur Oberseite des Konverters bringt. Das Gemisch wird durch eine an der Oberseite ausgebildete Öffnung 112 in eine Pelletiervorrichtung 154a eingegeben, die den losen Abfall, beispielsweise mittels einer zweckentsprechenden Stößelvorrichtung, zu zylindrischen Blöcken oder Pellets verdichtet, wie dies aus der US-PS 4 133 bekannt ist. Die Abfallpellets stellen hochverdichtete Körper dar, deren Durchmesser zwischen etwa 15 cm und etwa 46 cm liegt, wobei ein Durchmesser von 36 cm einen typischen Wert darstellt. Die Länge der Pellets kann zwischen mehreren Zentimetern und mehr als 30 cm liegen. Die Pellets werden durch einen rohrförmigen Kanal 113 hindurchgepreßt, der als Zuleitung zur Zufuhr des Abfalls zum Konverter dient. Die Zwangsförderung der Pellets

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in dem rohrförmigen Kanal 113 und die Ausbildung einer Kette von Pellets sorgen für einen gasdichten Abschluß an der Oberseite des Konverters. Die Gasabdichtung wird von mehreren Pellets gebildet, deren kombinierte Länge bei dem zuvor genannten Pelletgrößenbereich dem etwa Fünffachen des Pelletdurchmessers entspricht. Der Konverter weist einen konischen Abschnitt 114 auf, der mit einem Auslaßflansch 115 von geringerem Durchmesser verbunden ist, über den die austretenden Überkopfgase abgeführt werden.

Wenn der zugeführte Abfall nicht pelletiert wird, kann die Gasabdichtung, die notwendig ist, um im Konverter 155 einen Überdruck aufrechtzuerhalten, von einem Schleusenschacht und komprimiertem Gas gebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von Stickstoff, der von der Luftzerlegungsanlage kommt.

Wenn die Pellets in den Schachtöfen gefördert werden, werden sie in eine offene Rinne 116 vorgeschoben, die sich in Radialrichtung bis zum mittleren Bereich des Schachts erstreckt. Dort fallen die Pellets auf das Abfallbett 117, das innerhalb des Schachts gehalten wird, der vorzugsweise einen feuerfest ausgekleideten Stahlmantel aufweist. Im Hinblick auf den Verfahrensablauf umfaßt der Konverter 155 eine im obersten Bereich liegende Trockenzone 118 und eine im mittleren Bereich befindliche

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Pyrolysezone 119. Innerhalb der Trockenzone wird der Abfall, während er sich nach unten bewegt, getrocknet, d. h. von Wasser mehr oder minder weitgehend befreit. Außerdem werden innerhalb dieser Zone relativ leichte oder flüchtige organische Stoffe verdampft. Während sich der jetzt trockene Abfall weiter nach unten bewegt, wird er den hochsteigenden reduzierenden Heißgasen ausgesetzt. Der Abfall wird weiter abgebaut, d. h. zusätzliche organische Anteile des Abfalls werden beseitigt. Außerdem können Kohlenmonoxid, Wasserstoff und leichte Kohlenwasserstoffe durch den Abbau von schweren organischen Komponenten des Abfalls gebildet werden, wenn der Abfall mittels der reduzierenden Gase erhitzt wird. Die relativ nichtflüchtigen Komponenten des Abfalls, zu denen Kohlenstoff, Metalle und anorganische Stoffe gehören, bleiben bestehen; sie gelangen zum Boden des Konverters 155. Bei der Ausführungsform des Konverters nach Fig. 2 wird das Abfallbett in erster Linie von dem unteren konischen Konverterabschnitt abgestützt. Im Zuge der Umwandlung des Abfallbetts 117 fließt Material allmählich durch einen unteren verengten Öffnungsabschnitt 121 hindurch in eine Herdzone 122. In die Herdzone 122 wird das mindestens 40 % Sauerstoff enthaltende Gas über zweckentsprechende Blasformen oder Sauerstoffblasrohre 123 eingeleitet. Innerhalb der Zone 122 reagiert das Oxidationsmittel mit dem Kohlenstoff unter Bildung der Verbrennungsenergie, die notwendig ist, um alle metallischen und an-

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organischen Komponenten zu schmelzen oder zu verschlakken. Die Heißgase steigen dann durch den verengten Öffnungsabschnitt 121 nach oben und nehmen an den anschließenden Pyrolyse- und Trockenreaktionen teil, bevor das Gas über den Auslaßflansch 115 austritt.

Die Schlacke 124 wird aus der Herdzone 122 über eine Schlackeabstichleitung 125 abgeführt. Die Abfallbeseitigungsvorrichtung umfaßt ferner eine Einrichtung zum Abschrecken der Schlacke, um ein Material zu erhalten, das sich leicht beseitigen läßt. Zu dieser Einrichtung gehört ein Abschrecktank 126 sowie zugeordnete Schleusenschächte, Pumpanordnungen und mechanische Schlackevorschubeinrichtungen. Wenn die Schlacke 124 in das im Abschrecktank 126 befindliche Wasser fällt, wird sie gekühlt; sie zerbricht zu einem klassierten Material. Das für diesen Verfahrensschritt notwendige Kühlmittel wird von einer Umwälzwasserpumpe 127 und einem zugehörigen Wasserkühler 128 bereitgestellt. Schlacke 124 wird mit Hilfe von Hydraulikkolben/Schieber-Einheiten 129 und vorgeschoben, welche die Schlacke zu Öffnungen bewegen, die Schleusenschächten 131 und 132 zugeordnet sind.

Diese Schleusenschächte können große rohrförmige Abschnitte sein, die jeweils zwei Schieber aufweisen, über die Schlacke wechselweise abgeführt werden kann. Schieber 133 und 134 sind dem Schleusenschacht 131 zugeordnet,

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während zu dem Schleusenschacht 132 Schieber 135 und gehören. Im Betrieb des Schleusenschachts 131 wird beispielsweise der Schieber 134 geschlossen und der Schieber 133 geöffnet. Jetzt wird die Schiebereinheit 129 betätigt, um Schlacke zu der dem Schleusenschacht 131 zugeordneten Öffnung zu befördern und dadurch den Schleusenschacht mit Schlacke und Wasser aus dem Abschrecktank 126 zu füllen. Dann wird der Schieber 133 geschlossen, worauf der Schieber 134 geöffnet wird, um die Kombination aus Schlacke und Wasser aus dem Schleusenschacht herausfallen zu lassen. Schlacke und Wasser werden in einem Schlackewagen 137 gesammelt; das Wasser strömt in einen Wassersumpf 138 ab. Dieses Wasser wird zum Abschrecktank 126 mittels einer Pumpe 140 über eine Leitung 139 zurückgeführt. Die im Schlackewagen 137 befindliche Schlacke läßt sich abtransportieren, indem der Wagen mittels eines Kabels 142 eine Schräge 141 hochgezogen und die Schlacke auf einen Förderer 143 ausgeschüttet wird. Der Schlackeförderer 143 bringt das Schlackeprodukt dann zu einer Stelle, wo die Schlacke gespeichert oder weiter abtransportiert wird.

Wie oben ausgeführt, besteht ein wesentliches Merkmal des vorliegenden Verfahrens darin, daß im wesentlichen alle Feststoffteilchen, die sich in dem den Schachtkonverter verlassenden Überkopfgas befinden, in dem Schlammrücklauf aufgesammelt werden, der dem frischen Einsatzabfall

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zugegeben wird. Dieser Rücklauf gewährleistet eine vollständige Umwandlung des festen Abfalls in Produktgas, umweltfreundliches Wasser, Kohlendioxid-Abgas oder Schlacke, wodurch Probleme hinsichtlich der Handhabung des Abfalls minimiert werden. Der relativ kleine Schlammrücklauf hält die Fluidbelastung in dem Schachtkonverter besonders klein. Der einzige flüssige Rücklauf zum Konverter ist die Rückspülflüssigkeit, die benötigt wird, um Feststoffteilchen aus dem beladenen Filterabschnitt zu beseitigen; dabei kann es sich um nur 10 % der Gesamtflüssigkeitsmenge handeln, die durch die Abfallumwandlung gebildet wird. Eine derart kleine Flüssigkeitsrückführung verringert sowohl den Sauerstoffbedarf im Konverter als auch die Konvertergasbelastung.

Bisher war man davon ausgegangen, daß es zweckmäßig ist, die gesamte Prozeßflüssigkeit (mit Ausnahme von Wasser) zum Abfallkonverter zurückzuführen, um zusätzliches Brenngas zu erzeugen. Entsprechend dem bekannten Verfahren würde daher in Fig. 1 anstelle des Speichertanks für das flüssige Abfallprodukt ein Phasentrenntank benutzt und die gesamte Flüssigkeit (bis auf das mit löslichen organischen Stoffen verschmutzte Abwasser) zu der Abfalleitung 54 stromaufwärts von der Pelletiervorrichtung 54a zurückgeführt. Dadurch erzeugt der Konverter zwar mehr Überkopfgas und damit auch mehr sauberes Brenngas; dies bedeutet jedoch auch, daß mehr Brenngas

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für die Verbrennung des organischen Teils des flüssigen Abfallprodukts benötigt wird. Es wurde überraschend festgestellt, daß die vorliegend geschilderte minimale Rückführung von flüssigem Abfallprodukt insgesamt zu einer höheren Produktbrenngaserzeugung als die maximale Rückführung entsprechend der bekannten Praxis führt. Dies wird durch das folgende Beispiel belegt.

BEISPIEL

Dieses Beispiel geht von einer Vorrichtung zur Beseitigung von pelletiertem Abfall aus, wie sie schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Anlage ist so aufgebaut, daß stündlich 15116 kg frischer, fester Stadtmüll (Leitung 50) verarbeitet werden. Die Prozeßkennwerte sind in der Tabelle A zusammengestellt. Der lotrechte Schachtofenabschnitt 155 (über dem Herdanschluß 121) ist

2
ein Zylinder von 10,8 m Querschnittsfläche und 14,3 m Länge einschließlich der konischen Enden. Der verengte Öffnungsanschluß 121 zwischen dem zylindrischen Ab-

schnitt und dem Herd ist ein Zylinder von 1,02 m Querschnittsfläche und 0,82 m Länge. Der Herd 120 hat die Gestalt eines kurzen Zylinders mit schüsseiförmigen Köp-

2 fen, eine maximale Querschnittsfläche von 2,65 m im

3 mittleren Bereich und ein Gesamtvolumen von 4,21 m . Es sind 20 Blasformen 123 vorgesehen, von denen jede ein Rohr von 7,6 cm Durchmesser aufweist. Die Blasformen

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sind in Umfangsrichtung um den Herdmantel gleichförmig verteilt. Die Blasformen befinden sich im oberen Teil des Herds benachbart dem Anschluß 121 und 30 % des lotrechten Abstandes von der Längsmitte des Anschlusses 121 zum Herdboden. Die Blasformen sind nach unten und weg von dem Anschluß 121 geneigt, so daß das sauerstoffhaltige Gas nicht unmittelbar auf das Bett aus pelletiertem Abfall auftrifft. Dieser Aufbau aus Schacht, Herd und Blasformen ist im einzelnen in der gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten Anmeldung "Vorrichtung zum Beseitigen von festem Abfall" (mit Priorität vom 29. Mai 1980 aus der US-Anmeldung 154 519) erläutert, auf die ergänzend Bezug genommen wird. Der pelletierte Abfall kann beispielsweise in den aufrechtstehenden Schacht des Konverters in Form von zylindrischen Blöcken eintreten, die einen Durchmesser von etwa 33 cm, eine Länge von 10 bis 41 cm und eine Dichte von etwa 0,56 bis 0,72 kg/dm haben. Die zu erwartenden Prozeßdaten sind in der Tabelle A zusammengestellt.

Der erfindungsgemäße Prozeßablauf gemäß Tabelle A läßt sich mit dem Betrieb der gleichen Vorrichtung bei maximalem Rücklauf vergleichen, wie er bei bekannten Verfahren vorgesehen ist. Das heißt, das in der Leitung 53 zurückgeführte Fluid wäre nicht nur das Gemisch aus Schlamm und Rückwaschflüssigkeit vom Filterabschnitt,

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sondern würde auch das gesamte flüssige Abfallprodukt aus dem Speichertank 86 umfassen. Dieser Vergleich ist in der Tabelle B zusammengestellt.

Die Tabelle B zeigt, daß auf Gewichtsbasis das vorliegende Verfahren etwa 12 % mehr Produktgas je kg frischem Einsatzabfall liefert als das bekannte Verfahren. Durch den minimalen Schlammrücklauf können auch die teilchenförmigen Feststoffe zum Konverter zurückgeführt werden, wodurch dort die Gasbelastung minimal gehalten wird. Diese festen Teilchen würden andernfalls zur Verbrennungszone geleitet und deren Betrieb beeinträchtigen, da die teilchenförmigen Feststoffe dazu neigen, die Düsen der Verbrennungszone zu verstopfen und die stromabwärts angeordnete Wärmetauscheranordnung zu verschmutzen. Durch das vorliegende Verfahren wird die Belastung der Anlagenteile bei vorgegebener Kapazität des Abfallbeseitigungssystems vermindert.

Entsprechend dem vorliegenden Verfahren wird der aufrechtstehende Schachtkonverter auf einem Druck zwischen 205 und 1725 kPa gehalten. Niedrigere Drücke würden es notwendig machen, das Produktgas für zahlreiche Endverbrauchszwecke mittels eines gesonderten Kompressors wiederaufzudrücken. Dieser Druckwert wird auch benötigt, um die Kapazität des Konverters ausreichend zu steigern, damit ein Schacht hergestellt werden kann, der einen Durch-

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messer hat, welcher einen Transport des Konverters gestattet. Drücke über 1725 kPa bieten Probleme hinsichtlich der Gasabdichtung der Abfallförderanordnung, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Es ist zwar möglich, die realisierbare Druckdifferenz an dieser Abdichtung zu steigern, indem die Pellets stärker verdichtet werden oder dichter beieinanderliegende Pellets vorgesehen werden. Ein höherer Differenzdruck als der bei einem Arbeitsdruck von 1725 kPa nötige Differenzdruck würde jedoch vermutlich einen anderen und komplizierteren Fördermechanismus notwendig machen. Der Druckbereich von 345 bis 690 kPa wird bevorzugt im Hinblick auf erhöhte Abfallkapazität und Verfügbarkeit von aufgedrücktem Produktgas bei gleichzeitiger Vermeidung komplizierter Förder- oder Speiseeinrichtungen.

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TABELLE A

Voraussichtlicher Prozeßablauf

System-Eingang/Ausgang

frischer Einsatzabfall

Sauerstoff Schlacke

Produkt- Brenngas flüssiges Rückgas f. Verbren- Abfall- lauf-

nungszone produkt schlamm

O CJ CD

Strom Nr.

(Fig. 1 oder 2)

Durchflußmengen

kg/h 15116

Nm /min

l/min

2931 30,0

2346

76

94

53

8010	141	8	6273	620
124,3	22,	9
			104,5	10,2

Endgültige Analyse kg/h

C H 0 N S Cl

4173 580

3199 76 16 21

2859 3

155

8 2

3180

325

4295

52

502
52

663
8
1

491 95 78 19

19

N) O CD

TABELLE A (Fortsetzung)

CO CD O CO

System-Eingang/Ausgang

frischer Einsatzabfall

Sauer- Produkt

stoff Schlacke gas

Brenngas	flüssiges	Rück
f. Verbren	Abfall	lauf
nungszone	produkt	schlamm

Endgültige Analyse (kg/h)

Argon Metall

Glas und Asche

H₂O

Komponenten Mol%

CO

co₂

252 1929 4870

t. H₂O Kohlenwasserstoffe

Organische Stoffe H₂S Argon N₂ °2

Molekulargewicht

Temperatur C Druck (kPa)

6?

252 1929

182

5572

	39,5	32,9	77	77	co	1 3	K)
	22,8	19,0	101	101	I	> j J	K)
	22,9	19,1		i i ι	£7}
	1,6	17,5
	12,0	10,0		; '■
	<0, 1	0,5
	0,5	0,4		) I J
0,1	0,6	0,5
98,0	-	-
32,15	25,44	24,44
16 16	93 38	88
101 515	101 391	391

TABELLE B

Geschätzter Verfahrensvergleich

Verfahrensdurchführung

Erfindung Stand der Technik

Verfahrensmerkmal

minimale Flüssigkeitsrückführung zum Konverter max. Flüssigkeitsrückführung zum Konverter

Merkmale der Kon- nur Filterrückverterrückführung spülflüssigkeit Filterrückspülflüssigkeit und nichtlösliche organische Phase

Flüssiges Abfallprodukt für die
Verbrennung

Kondenswasser mit löslichen organischen Stoffen und nichtlöslicher organischer Phase

Kondenswasser nur mit löslichen organischen Stoffen

Produktgaserzeug.	maximal
Massenbilanz
des Systems
(kg/kg Abfall)
Abfall	1,000
Sauerstoff	0,194
Rücklauf	0,041
Schlacke	0,155
Abgas	1,080
flüssiges
Abfallprodukt	0,415
Brennzonengas	0,094
Produktgas	0,530

minimal

1,000 0,201 0,078 0, 155 1,124

0,378 0,194 0,474

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■Ψ5-

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. CERHARD.s'CHWAgM/a.-j ELFENSTRASSE32 · D-8000 MÜNCHEN 83 L-12734-G Ansprüche

1. Verfahren zum Beseitigen von festem Einsatzabfall durch Umwandlung in ein nutzbares Produktgas und einen inerten festen Rückstand in einem aufrechtstehenden Schacht mit einem frischen festen Einsatzabfall aufnehmenden, eine Trockenzone bildenden oberen Ende und einem eine thermische Zerlegungszone für den Abfall bildenden unteren Ende, sowie einem unterhalb des Schachts als Verbrennungs- und Schmelzzone angeordneten Herd, bei dem Luft unter Bildung eines mindestens 40 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Einsatzgases zerlegt wird, das in die Verbrennungs- und Schmelzzone eingespeist wird, schmelzflüssiger Rückstand aus der Verbrennungs- und Schmelzzone abgeführt wird, ein feine teilchenförmige Stoffe enthaltendes Überkopfgas aus dem oberen Schachtende ausgetragen wird und das Überkopfgas durch Kühlen und Naßreinigung mit Rücklaufkondensat von einer Skrubber- und Trennzone unter Bildung von Produktgas und Sumpfkondensat gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

(b) das Sumpfkondensat der Skrubber- und Trennzone in

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FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

drei Teile aufgeteilt wird;

(c) ein erster Teil des Sumpfkondensats als ein Teil des Rücklaufkondensats mit dem Überkopfgas zwecks Kühlung und Teilnaßreinigung des Gases in der Skrubber- und Trennzone unter Bildung eines teilnaßgereinigten Überkopfgases gemischt wird;

(d) ein zweiter Teil des Sumpfkondensats mittels eines extern zugeführten Kälteträgers gekühlt und der so gekühlte zweite Teil mit dem teilnaßgereinigten Überkopfgas des Verfahrensschritts (c) in der Skrubber- und Trennzone als einem weiteren Teil des Rücklauf kondensats in Kontakt gebracht wird;

(e) der dritte Teil des Sumpfkondensats in einem er-

sten Filterabschnitt zur Beseitigung von festen teilchenförmigen Stoffen unter Bildung eines flüssigen Abfallprodukts mit einem organischen Anteil filtriert wird;

^f) ein kleinerer Teil des flüssigen Abfallprodukts durch einen zweiten Filterabschnitt, der zuvor mit festen teilchenförmigen Stoffen aus dem dritten Teil des Sumpfkondensats beladen wurde, hindurchgeleitet wird und die festen teilchenförmigen Stoffe aus dem zweiten Filterabschnitt unter Bildung eines Schlammrücklaufs beseitigt werden;

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(h) der verbleibende größere Teil des flüssigen Abfallprodukts einer Verbrennungszone zugeleitet wird; (i) ein kleinerer Teil des Produktgases abgeleitet wird, während der restliche Teil des Produktgases aus dem Verfahren abgeführt wird, und das abgeleitete Produktgas der Verbrennungszone zugeführt wird; (j) Luft der Verbrennungszone zugeleitet wird; (k) der organische Anteil des verbleibenden flüssigen Abfallprodukts in der Verbrennungszone vollständig oxidiert und dort ein heißes Abgas gebildet wird; (1) das heiße Abgas einer Dampfkesselanordnung zusammen mit Einsatzwasser zwecks Wärmeaustausch in dieser Zone zugeleitet und aus dem Einsatzwasser Dampf erzeugt wird, während das Verbrennungsabgas teilgekühlt wird; und

(m) der Dampf aus der Dampfkesselanordnung ausgetragen und aus dem Dampf Energie als Teil des Energiebedarfs des Abfallbeseitigungsverfahrens zurückgewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzabfall vor dem Einleiten in das obere Ende des aufrechtstehenden Schachts pelletiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das teilgekühlte Verbrennungsabgas aus der Dampfkesselanordnung (Verfahrensschritt 1) mit extern

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-A-

angelieferter Luft zum Vorheizen von Luft in Wärmeaustausch gebracht wird, wobei die vorgeheizte Luft die der Verbrennungszone im Verfahrensschritt (j) zugeleitete Luft bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Dampf im Verfahrensschritt (m) zurückgewonnene Energie zur Deckung eines Teils des Energiebedarfs der durch Luftzerlegung erfolgenden Sauerstoffproduktion verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Dampf im Verfahrensschritt (m) zurückgewonnene Energie als die Luftverdichtungsenergie für die Sauerstoffproduktion durch Luftzerlegung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme zwischen dem ersten und dem zweiten Filterabschnitt periodisch derart umgeschaltet werden, daß der dritte Teil des Sumpfkondensats in dem zweiten Filterabschnitt als Verfahrensschritt (e) nach der Beseitigung von teilchenförmigen Stoffen filtriert wird und der kleinere Teil des flüssigen Abfallprodukts durch den ersten Filterabschnitt als Verfahrensschritt (f) nach der Beladung mit teilchenförmigen Stoffen hindurchgeleitet

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7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Teil des Sumpfkondensats zwischen 1,5 und 5,0 Gew.% des Gesamtsumpfkondensats ausmacht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß der im Verfahrensschritt (i) abgeleitete kleinere Teil des Produktgases zwischen

10 und 25 Uol% des Gesamtproduktgases ausmacht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktgas von der Skrubber- und Trennzone zwecks weiterer Abscheidung von
teilchenförmigen Stoffen durch einen elektrostatischen Abscheider hindurchgeleitet und die teilchenförmigen
Stoffe zu dem Schlammrücklauf des Verfahrensschrittes (g) zurückgeleitet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktgas der Skrubber- und Trennzone unter Bildung von Kondensat gekühlt und das Kondensat mit dem flüssigen Abfallprodukt des Verfahrensschrittes (e) zusammengeführt wird.

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11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht und der Herd auf einem Druck zwischen 345 kPa und 690 kPa gehalten werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Teil des flüssigen Abfallprodukts des Verfahrensschrittes (f) zwischen 5 und 20 Gew.% des flüssigen Abfallprodukts bildet.

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