DE4226034C1 - Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen - Google Patents
Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder AbfallstoffenInfo
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Description
Historisch gesehen war das am wenigsten aufwendige Verfahren zum Beseitigen von
festen Abfallstoffen das Ablagern in offenen Deponien oder in Untertagedeponien.
Deponien für nicht verarbeiteten Abfall bringen jedoch ernsthafte Probleme mit sich.
Durch Auslaugen kommt es leicht zu Grundwasserverschmutzung. Wertvolle Bodenflächen
gehen verloren. Brände können entstehen.
Ein günstigeres Verfahren, das diese Probleme verringert, besteht in einer sanitären
Geländeauffüllung durch Kompostieren und Abdecken des Abfalls mit Erde.
Dessen ungeachtet wurde in größeren städtischen Bereichen dieses Vorgehen in
zunehmendem Maße unattraktiv, da geeignete Plätze immer weniger zur Verfügung
stehen. Beide vorgenannten Verfahren wurden durch eine Verbrennung des Mülls vor
der Geländeauffüllung ergänzt. Die herkömmliche Abfallverbrennung sorgt zwar für eine
wesentliche Volumenminderung der Abfallstoffe und verringert die durch Auslaugen
verursachte Verschmutzung, bringt jedoch neue Umweltprobleme, beispielsweise eine
Luftverschmutzung und erhöhten Anfall an belasteten Reststoffen wie Filterstäuben und
Salzschlämmen, mit sich. Obwohl Volumenverringerungen von 80 bis 90% möglich sind,
ist der Rückstand oder die Asche nicht in jedem Fall biologisch inaktiv, so daß
weiterhin eine Geländeauffüllung notwendig ist. Des weiteren ist bei der herkömmlichen
Verbrennung die Wiedergewinnung von Nutzwerten im allgemeinen minimal.
Einen Lösungsvorschlag zur Vergasung von Abfall zeigt das Anderson-Verfahren (US-
PS 37 29 298). Dabei werden Abfallstoffe in den oberen Teil und Sauerstoff in den
unteren Teil eines aufrecht stehenden Schachtofens eingeführt. Bei der Durchführung
des Verfahrens wird geshredderter Müll unverdichtet eingesetzt. Die im Unterteil
entstehende flüssige Schlacke wird kontinuierlich abgestochen. Dieses Verfahren hatte
den Nachteil, daß der geshredderte Müll sich im Reaktor verdichtete und zu
Kanalströmungen mit den bekannten Nachteilen der Leistungsminderung und
Explosionsgefahr führte.
Gemäß DE-OS 26 19 302 wurde vorgeschlagen, Abfallstoffe in Form definierter Pellets
aus geshreddertem Müll im Schachtofen zu vergasen. Dieses Verfahren ist
eingeschränkt auf eine Vergasung von definierten Pellets unter Normaldruck mit
Flüssigschlackeabzug anwendbar.
In DE-AS 23 23 654 wird ein Verfahren beschrieben, in dem feste Abfallstoffe aus
Hausmüll in den Oberteil und flüssige kohlenwasserstoffhaltige Kondensate aus der
Gasreinigung sowie flüssige Abfallstoffe in den Unterteil des Reaktors eingebracht
werden. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß eine gezielte Fixierung bzw.
Eliminierung von organischen und anorganischen Schadstoffen nicht erfolgt. Bei der
vorgeschlagenen Abkühlung des Gases auf 300°C ist eine Denovo-Synthese von
Dioxin und Furanen nicht ausgeschlossen.
Nach einem Vorschlag gemäß DE-OS 33 42 383 wird in einem kombinierten Flugstrom-
und Festbettdruckvergaser in einem Primärprozeß eine Suspension und in einem
Sekundärprozeß stückiger Vergasungsstoff vergast, wobei die anfallende Schlacke in
einem Natriumcarbonatschmelzbad aufgefangen wird.
Dieses Verfahren dient dazu, Reaktionen von Schwermetallen, insbesondere von Vanadium
mit der Ausmauerung zu vermeiden.
Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß dem Einsatz von festen und flüssigen
Abfallstoffen enge Grenzen gesetzt sind und daß insbesondere eine Kohlenwasserstoff-
und/oder Dioxinzerstörung im Sekundärreaktor nur unvollständig gelingen kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, flüssige, pastöse und feste Rest- und/oder
Abfallstoffe, die mit anorganischen und/oder mit organischen Schadstoffen belastet sind,
über den Prozeß der Druckvergasung wirtschaftlich und umweltschonend zu verwerten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß 1-80% feste oder 1-60% feste und/oder 1-20%
pastöse kohlenstoffhaltige mit organischen und/oder anorganischen Schadstoffen
belastete Rest- und/oder Abfallstoffe in Festbettdruckvergaser zu Nutzgas umgewandelt
werden, wobei die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe in reduzierender
Atmosphäre auf <350°C und <400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder
Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten
Rohgasstrom, der eine Temperatur von <350°C aufweist und der nach Verlassen des
Festbettdruckvergasers schockartig auf <200°C abgekühlt wird, größer 1 h beträgt, und
daß die bei der Rohgaskühlung anfallenden auf <25% Wassergehalt entwässerten
Kondensate ohne/oder gemeinsam mit flüssigen kohlenstoffhaltigen Rest- und Abfallstoffen,
welche mit organischen und/oder anorganischen Schadstoffen belastet sind, in
Flugstromvergaser zu Nutzgas umgewandelt werden, wobei die in den Gas- und
Wasseraufbereitungsstufen anfallenden ruß-, schwermetall- und salzhaltigen Rückstände
insbesondere der Flugstromvergasung in den Festbettdruckvergaser zurückgeführt
wird und die feinkörnigen Aschebestandteile des Festbettdruckvergasers, in deren
Eluate Schwermetalle nachweisbar sein können, mit den flüssigen Reststoffen
angemaischt werden und in einem Anteil von 1-30% im Einsatzprodukt des
Flugstromvergasers eine Verschlackung der feinkörnigen Aschebestandteile des
Festbettdruckvergasers mit zusätzlicher Einbindung von Schwermetallanteilen der
flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffe bewirkt wird.
Die festen und/oder pastösen Rest- und/oder Abfallstoffe können beispielsweise kontaminierte
Erde, Kunststoffabfälle, Holz, Gummiprodukte, ölhaltige feste Abfallstoffe,
Arzneimittelreste, Teerrückstände, Farbschlämme, Klärschlämme in feinkörniger, grobstückiger,
pastöser oder agglomerierter Form sein und können dabei beispielsweise
mit aliphatischen, aromatischen oder chlorierten Kohlenwasserstoffen, polychlorierten
Biphenylen, Dioxinen, Furanen, Schwefelverbindungen und Schwermetallen belastet
sein.
Im Festbettdruckvergaser erfolgt eine Abtrennung von flüchtigen organischen
Verbindungen, die bei der Abkühlung des Rohgases im geschlossenen System als
Kohlenwasserstofffraktionen anfallen.
PCB′s, Dioxine und Furane werden bei der Aufheizung im Festbettdruckvergaser in
reduzierender Atmosphäre auf <1200°C vollständig zerstört.
Falls geringe Anteile mit dem Rohgas ausgetragen werden, gelangen diese Stoffe aufgrund
ihrer ölhaltigen Eigenschaften und Öllöslichkeit in die in der Kondensation abgeschiedenen
flüssigen Kohlenwasserstoffe.
Diese werden ohne oder gemeinsam mit flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen, die mit
organischen Schadstoffen belastet sind, im Flugstromvergaser bei <1300°C und einer
Verweilzeit von <3 s zu Nutzgas umgesetzt, welches nach Verlassen des
Flugstromvergasers schockartig auf <200°C abgekühlt wird.
Die flüssigen, pumpbaren, Rest- oder Abfallstoffe können beispielsweise Altöl, Lösungsmittel,
Lack- und Farbschlämme und Farbstoffsuspensionen sein, die analoge
Schadstoffgruppen wie die o.g. enthalten.
Im Unterteil des Festbettdruckvergasers erfolgt bei <1200°C eine gezielte Granulierung
der entstehenden Asche zu nichteluierbaren Schmelzverbänden, in denen die im Einsatzprodukt
enthaltenen Schwermetalle vorrangig eingebunden sind.
Eluierbare feinkörnige Aschebestandteile werden den flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen
in einem Anteil von 1-30% zugemischt und im Flugstromvergaser bei <1300°C
verglast. Hier erfolgt gleichzeitig eine Einbindung der nichtflüchtigen Schwermetalle der
flüssigen Einsatzstoffe.
Flüchtige Schwermetalle gelangen in die Wasserphase und werden vorrangig als
Sulfid, Hydroxid, Oxide und Karbonate abgeschieden.
Dieser Anteil wird bei der Rußwasseraufbereitung sowie bei der anschließenden biologischen
Prozeßwasseraufbereitung mit dem entstehenden Bioschlamm ausgehalten
und in die Festbettdruckvergasung zur Einbindung in die Schlacke zurückgeführt.
Im Gesamtverfahren werden die Schwefelanteile mit bekannten Verfahren aus dem
Gasstrom ausgehalten und als Wertstoff gewonnen.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine komplexe umweltschonende Verwertung
von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen gewährleistet
werden. Die Synergie- und Kombinationseffekte bewirken eine nahezu reststofffreie Verwertung
mit hohem Wirkungsgrad der Stoffumwandlung. Das erzeugte Spaltgas kann
als Energieträger transportiert oder gespeichert werden bzw. gestattet eine direkte
Umwandlung in Chemierohstoffe.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher
beschrieben.
In einen Festbettdruckvergaser 1, der unter einem Druck von 25 bar betrieben wird,
werden
10 t Braunkohlenbriketts 2,
3 t kontaminierte Erde 3 mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 5%, einer Dioxinbelastung von 2000 ng/kg und 800 mg Chrom/kg, 800 mg Blei/kg, 600 mg Cu/kg,
3 t Kunststoffabfälle 3,
3 t ölverunreinigtes Holz 3,
0,5 t Rückstände aus der Prozeßwasseraufbereitung 34
3 t kontaminierte Erde 3 mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 5%, einer Dioxinbelastung von 2000 ng/kg und 800 mg Chrom/kg, 800 mg Blei/kg, 600 mg Cu/kg,
3 t Kunststoffabfälle 3,
3 t ölverunreinigtes Holz 3,
0,5 t Rückstände aus der Prozeßwasseraufbereitung 34
eingeschleust. Über den Drehrost 4 werden als Gemisch 5 2400 m³ i.N Sauerstoff/h
und 15,6 t Vergasungsdampf/h in den Festbettdruckvergaser 1 eingebracht. Über den
Drehrost 4 wird ein Asche/Schlackegemisch 6 einer Klassiereinrichtung bekannter
Bauart zugeführt.
Hier kann bei Anfall von feinkörniger eluierbarer Asche 25, diese abgetrennt und einer
Mischeinrichtung 24 für die Verschlackung im Flugstromvergaser zugeführt werden.
Das entstehende Schlackegranulat 36 des Festbettdruck- und Flugstromvergasers
kann als Verfüllmaterial oder als Bauzuschlagstoff verwertet werden.
Im Festbettdruckvergaser werden die in der kontaminierten Erde und im Altholz
enthaltenen Kohlenwasserstoffe abdestilliert, aufgespalten und teilweise zu Nutzgas
umgesetzt. Das in der kontaminierten Erde enthaltene Dioxin wird im Festbettdruckvergaser
in reduzierender Atmosphäre bei 300-800°C zerstört. Gelangen geringe
Anteile in die Kohlenwasserstofffraktion der Kondensate 17, erfolgt die endgültige
Umsetzung im Flugstromvergaser 23.
Die im Vergasungsstoffgemisch des Festbettdruckvergasers enthaltenen Kunststoffabfälle
3 werden zu 50-70% in Gasbestandteile und zu 20-50% zu
Kohlenwasserstoffen umgesetzt. 2-5% gehen in die Asche/Schlackefraktion 6.
Die Kohlenwasserstoffanteile des eingesetzten Altholzes 3 sowie die der eingesetzten
kontaminierten Erde werden abdestilliert, aufgespalten oder zu Gas umgesetzt. Das
Altholz 3 an sich wird vergast, die Restbestandteile der Erde mit Schwermetallanteilen
werden nicht eluierbarer Bestandteil der Asche/Schlackefraktion 6.
Die organischen Bestandteile der Rückstände aus der Prozeßwasseraufbereitung 3
werden zu Nutzgas umgesetzt, die anorganischen Bestandteile werden in das
Asche/Schlackegemisch 6 eingeschmolzen.
Über den Rohgassammelraum 7 werden 19 700 m³ i.N trockenes Rohgas/h mit einem
Gehalt an Öl- und Teerbestandteilen von 80 g/m³ i.N und 0,7 kg Wasserdampf/m³ i.
N über den Rohgasabgang 8 in den Waschkühler 9 geleitet. Hier wird das 420°C heiße
Rohgas mit 20 m³ Quenchwasser/h auf 195°C gekühlt. Das gequenchte Rohgas 11
wird in nachgeschalteten Kühlern 12 mittels Kühlwasser 13 indirekt auf Umgebungstemperatur
abgekühlt. Das gekühlte Rohgas 14 gelangt zu konventionellen Gasreinigungsanlagen
und wird anschließend stofflich oder energetisch genutzt.
Die anfallenden Kondensate 15 werden in einer Prozeßwasseraufbereitungsstufe 16 in
eine Prozeßwasserfraktion 31 und eine Kohlenwasserstofffraktion 17 aufgetrennt.
Die ca. 1,58 t Kohlenwasserstoffe 17 werden über eine Pumpe 18 gemeinsam mit 12 t
Altöl 19, welches in einer Mischeinrichtung 24 mit 1,3 t feiner Asche/h aus der
Festbettdruckvergasung 25 gemischt und zusätzlich mit 10 500 m³ i.N Sauerstoff/h 20
und 6,8 t Hochdruckdampf/h 21 über den Brenner 22 im Flugstromvergaser 23 bis 25 bar
und 1350°C Spaltgas umgesetzt.
Die Spaltgasmenge 26 von 45 000 m³ i.N/h wird mit 60 t/h Quenchwasser 27 auf 195°C
abgekühlt, wobei aus der Quenchkammer das gekühlte Spaltgas 29 über Kühl- und
Reinigungsstufen einer stofflichen oder energetischen Verwertung zugeführt wird. Das
entstehende Schlackegranulat 36 enthält nicht eluierbare Schwermetallanteile der
eingesetzten Asche sowie des eingesetzten Altöles und kann in der Bauindustrie
verwertet werden. Das entstehende Rußwasser 30 wird gemeinsam mit dem
Prozeßwasser 31 in eine Prozeß- und Rußwasseraufbereitung 32 eingeleitet, welche
aus verschiedenen Verfahrensstufen wie Entphenolung, Rußfiltration und einer
biologischen Reinigungsstufe besteht. Der anfallende Ruß- und Bioschlammrückstand
34 wird in den Festbettdruckvergaser 1 zurückgeführt, das gereinigte Prozeßwasser
kann wiederverwendet oder in einen Vorfluter abgegeben werden.
Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen
1 Festbettdruckvergaser
2 Braunkohlenbriketts
3 Feste Abfall- und Reststoffe
4 Drehrost
5 Vergasungsmittelgemisch
6 Asche/Schlackegemisch
7 Rohgassammelraum
8 Rohgasabgang
9 Waschkühler
10 Waschwasser
11 gequenchtes Rohgas
12 Kühler
13 Kühlmedium
14 gekühltes Rohgas
15 Gaskondensat
16 Prozeßwasseraufbereitung
17 Kohlenwasserstofffraktion
18 Kreiselpumpe
19 Altöl
20 Sauerstoff
21 Dampf
22 Brenner
23 Flugstromvergaser
24 Mischeinrichtung
25 feinkörnige Asche
26 Spaltgas
27 Quenchwasser
28 Quenchkammer
29 gekühltes Spaltgas
30 Rußwasser
31 Prozeßwasser
32 Prozeßwasser- und Rußwasseraufbereitung
33 gereinigtes Abwasser
34 fester oder pastöser Rückstand
35 Klassiereinrichtung
36 Schlackegranulat
2 Braunkohlenbriketts
3 Feste Abfall- und Reststoffe
4 Drehrost
5 Vergasungsmittelgemisch
6 Asche/Schlackegemisch
7 Rohgassammelraum
8 Rohgasabgang
9 Waschkühler
10 Waschwasser
11 gequenchtes Rohgas
12 Kühler
13 Kühlmedium
14 gekühltes Rohgas
15 Gaskondensat
16 Prozeßwasseraufbereitung
17 Kohlenwasserstofffraktion
18 Kreiselpumpe
19 Altöl
20 Sauerstoff
21 Dampf
22 Brenner
23 Flugstromvergaser
24 Mischeinrichtung
25 feinkörnige Asche
26 Spaltgas
27 Quenchwasser
28 Quenchkammer
29 gekühltes Spaltgas
30 Rußwasser
31 Prozeßwasser
32 Prozeßwasser- und Rußwasseraufbereitung
33 gereinigtes Abwasser
34 fester oder pastöser Rückstand
35 Klassiereinrichtung
36 Schlackegranulat
Claims (1)
- Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen, bei paralleler Vergasung im Festbettdruckvergaser, und im Flugstromvergaser, dadurch gekennzeichnet, daß 1-80% feste oder 1-60% feste und/oder 1-20% pastöse kohlenstoffhaltige mit organischen und/oder anorganischen Schadstoffen belastete Rest- und/oder Abfallstoffe in Festbettdruckvergaser zu Nutzgas umgewandelt werden, wobei die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe in reduzierender Atmosphäre auf <350°C und <400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten Rohgasstrom, der eine Temperatur von <350°C aufweist und der nach Verlassen des Festbettdruckvergasers schockartig auf <200°C abgekühlt wird, größer 1 h beträgt und daß die bei der Rohgaskühlung anfallenden auf <25% Wassergehalt entwässerten Kondensate ohne/oder gemeinsam mit flüssigen kohlenstoffhaltigen Rest- und Abfallstoffen, welche mit organischen und/oder anorganischen Schadstoffen belastet sind, in Flugstromvergaser zu Nutzgas umgewandelt werden, wobei die in den Gas- und Wasseraufbereitungsstufen anfallenden ruß-, schwermetall- und salzhaltigen Rückstände insbesondere der Flugstromvergasung in den Festbettdruckvergaser zurückgeführt wird und die feinkörnigen Aschebestandteile des Festbettdruckvergasers, in deren Eluate Schwermetalle nachweisbar sein können, mit den flüssigen Reststoffen angemaischt werden und in einem Anteil von 1-30% im Einsatzprodukt des Flugstromvergasers eine Verschlackung der feinkörnigen Aschebestandteile des Festbettdruckvergasers mit zusätzlicher Einbindung von Schwermetallanteilen der flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffe bewirkt wird.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924226034 DE4226034C1 (de) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen |
| CS923825A CZ280050B6 (cs) | 1992-08-06 | 1992-12-22 | Kombinovaný způsob zplynování pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a odpadních látek |
| SK382592A SK382592A3 (en) | 1992-08-06 | 1992-12-22 | Method of gasification of resistant, paste and liquid excesses waste substances |
| FR9302001A FR2694566A1 (fr) | 1992-08-06 | 1993-02-22 | Procédé combiné pour la gazéification de matières résiduelles et/ou de matières de rejet solides, pâteuses et liquides. |
| GB9305928A GB2269388B (en) | 1992-08-06 | 1993-03-22 | Gasification process |
| PL29842393A PL170924B1 (en) | 1992-08-06 | 1993-04-07 | Method of gasifying solid, semi-solid and liquid residues and wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924226034 DE4226034C1 (de) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4226034C1 true DE4226034C1 (de) | 1994-02-17 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19924226034 Expired - Fee Related DE4226034C1 (de) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Kombiniertes Verfahren zur Vergasung von festen, pastösen und flüssigen Rest- und/oder Abfallstoffen |
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| Country | Link |
|---|---|
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| DE (1) | DE4226034C1 (de) |
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| GB (1) | GB2269388B (de) |
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| SK (1) | SK382592A3 (de) |
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- 1992-12-22 CZ CS923825A patent/CZ280050B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1992-12-22 SK SK382592A patent/SK382592A3/sk unknown
-
1993
- 1993-02-22 FR FR9302001A patent/FR2694566A1/fr active Pending
- 1993-03-22 GB GB9305928A patent/GB2269388B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-07 PL PL29842393A patent/PL170924B1/pl not_active IP Right Cessation
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| CZ280050B6 (cs) | 1995-10-18 |
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| SK382592A3 (en) | 1994-11-09 |
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| PL298423A1 (en) | 1994-02-07 |
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