DE69624073T2

DE69624073T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abfällen mittels Vergasung

Info

Publication number: DE69624073T2
Application number: DE69624073T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Fujimura; Shosaku Fujinami; Tetsuhisa Hirose; Masaaki Irie; Takahiro Oshita; Kazuo Takano
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: KR100445363B1; CN1155641A; JP2000351979A; JP2000140800A; EP0776962B1; EP0776962A3; EP0776962A2; KR19980023904A; ES2184825T3; CN1179149C; DE69624073D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung bei einer relativ niedrigen Temperatur und sodann bei einer relativ hohen Temperatur um brauchbare Ressourcen wiederzugewinnen einschließlich Energiewertstoffen wie beispielsweise Metallen und Gasen zur Verwendung als Materialien für die chemische Industrie oder als Brennstoff.

Beschreibung des Standes der Technik

Es war bislang üblich eine beträchtliche Menge an städtischen Abfällen Abfallreifen, Klärschlämmen und industriellen Schlämmen mit speziell dafür vorgesehenen Verbrennungsvorrichtungen zu verarbeiten. Exkremente und hochkonzentrierte Abfälle wurden ebenfalls in dafür vorgesehenen Abwasserverarbeitungsanlagen verarbeitet. Es werden jedoch große Mengen an industriellen Abfällen noch immer abgeleitet, was eine Verunreinigung der Natur bedeutet.
Als eine Abfall-Verarbeitungstechnologie geeignet für die Bewahrung der Natur zum Ersatz konventioneller Verbrennungssysteme wurden Vergasungs- und Verbrennungssysteme entwickelt, welche die Vergasung und Hochtemperaturverbrennung kombinieren, wobei einige von diesen Systemen in Bälde zur Anwendung kommen.
Unter den entwickelten Vergasungs- und Verbrennungssystemen gibt es ein System mit einem Vertikalmantelofen (vertical shaft furnace) als einem Vergasungsofen (im folgenden als ein "S-System" bezeichnet) und ein System mit einem Drehofen (rotary kiln) als einem Vergasungsofen (im folgenden als ein "R-System") bezeichnet. Bei dem S-System werden als akkumulierte oder zusammen im Vergasungsofen gebildete Schichten vorgesehen: eine Trocken/Vorheizzone mit einer Temperatur im Bereich von 200 bis 300ºC, eine thermische Zerlegungs- oder Zersetzungszone mit einem Temperaturbereich von 300 bis 1000ºC und eine Verbrennungs/Schmelzzone bei einer Temperatur von 1500ºC oder höher. Abfälle und Coke gehen in dem Ofen von einem Oberteil desselben nach unten, wobei Wärmeaustausch mit Gasen erfolgt, die in den unteren Zonen erzeugt wurden. Die erzeugten Gase, die in dem Ofen nach oben strömen werden vom Ofen abgegeben und sodann in einem darauffolgenden Verbrennungsofen bei einer Temperatur von ungefähr 900ºC verbrannt. Kohlenstoffhaltige Materialien erzeugt in der thermischen Zerlegungszone und das eingegebene Coke gehen nach unten und treten in die Verbrennungs/Schmelzzone ein und werden bei einer hohen Temperatur verbrannt, und zwar durch Sauerstoff angereicherte Luft, die von einer "Tuyere" geliefert wird, um den Aschegehalt und anorganische Materialien in ihrer Gesamtheit zu schmelzen.
Gemäß dem R-System werden Abfälle zerkleinert und in den Drehofen der Trommelbauart geliefert, der extern durch Hochtemperaturluft beheizt wird. In dem Drehofen der Trommelbauart werden die Abfälle langsam pyrolisiert, und zwar bei einer Temperatur von ungefähr 450ºC. Zu dieser Zeit erzeugt er kohlenstoffhaltige Materialien werden von dem Drehofen der Trommelbauart abgegeben und auf eine Temperatur herab abgekühlt, bei der sie nicht gezündet werden. Sodann werden die kohlenstoffhaltigen Materialien pulverisiert und an eine darauffolgende Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart (swirling-type) geliefert; in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart werden die pulverisierten kohlenstoffhaltigen Materialien und die vom Drehofen gelieferten Gas bei einer hohen Temperatur von ungefähr 1300ºC verbrannt, um den Aschegehalt in geschmolzene Schlacke zu schmelzen.
Die S- und R-Systeme haben jeweils verschiedene Nachteile wie dies unten beschrieben wird. In dem S-System sind die Betriebskosten des Mantelofens hoch, da zusätzliche Materialien wie beispielsweise Coke (Koks) oder sauerstoffangereicherte Luft erforderlich sind, um die Schmelzzone am Boden des Ofens auf einer Temperatur im Bereich von 1700 bis 1800ºC zu halten. Die Verwendung des Cokes oder Koks stellt ein Problem insofern nur dar, als eine erhöhte Menge an Kohlendioxid vom Ofen abgegeben wird. Da fast alle in den Abfällen enthaltenen Metallmengen geschmolzen werden können sie nicht als ein Metallbarren entsprechend einer Metallart "recycled" bzw. rückgeführt werden. Für den Ofen, der zu den Öfen einer Bauart mit festem Bett gehört ist es schwierig stabil zu arbeiten, da die Abfälle in unterschiedlichen Formen in Schichten in dem Ofen gestapelt sind und die Verbrennungs/Schmelzzone in einer untersten Region oder Bereich des Ofens vorhanden ist. Obwohl es sehr wichtig beim Ofen mit festem Bett ist, dass die Gase gleichförmigen in den Schichten fließen können, d. h. dass die Gaspermeabilität aufrecht erhalten bleibt, verhindern doch die unterschiedlichen Gestalten oder Formen der Abfälle das gleichmäßige Strömen der Gase in den Schichten, haben aber die Tendenz das Hindurchblasen der Gase durch die Schichten zu bewirken oder zu driften. Die Zugabe von Koks als Zusatzbrennstoff dient dazu die Gaspermeabilität aufrecht zu erhalten, aber diese Rolle ist nicht genug, und somit tritt eine Änderung der Strömungsrate der Gase auf und der Innendruck des Ofens kann nicht konstant gehalten werden. Da nicht alle erzeugten Gase durch eine Hochtemperaturzone oder -region oberhalb 1000ºC laufen, ist es unmöglich die Erzeugung von Dioxinen und Furanen vollständig zu verhindern.
Da in dem R-System der Vergasungsofen einen extern durch Hochtemperaturluft beheizten Drehofen aufweist, hat es eine schlechte thermische Leitfähigkeit und ist unvermeidbar groß. Ferner wird durch die thermische Zersetzung oder Dekomposition Teer erzeugt und nicht zerlegte Substanzen bedecken bzw. beschichten die Wärmeübertragungsoberfläche des Ofens, was seine thermische Leitfähigkeit schlechter macht. Es ist schwierig die Hochtemperaturluft zu erhalten, die auf 600ºC durch eine Wärmeaustauschung mit den Abgasen aufgeheizt wird, und zwar was das material des Wärmeaustauschers anlangt. Die erzeugten kohlenstoffhaltigen Materialien werden von dem Drehofen abgegeben, sodann pulverisiert und an einen Verbrennungsofen geliefert, in dem sie mit Gasen gemischt werden, die direkt von dem Drehofen geliefert werden und die Verbrennung erfolgt bei einer hohen Temperatur. Das R-System benötigt daher Handhabungs- oder Verarbeitungsanlagen zur Abgabe, zur Kühlung, zur Pulverisierung, zur Aufbewahrung und zur Lieferung der kohlenstoffhaltigen Materialien. Wärmeverlust verursacht durch Abkühlung der kohlenstoffhaltigen Materialien oder Strahlung von den kohlenstoffhaltigen Materialien während deren Handhabung sind nicht erwünscht vom Standpunkt der effektiven Energieausnutzung. Wenn die kohlenstoffhaltigen Materialien ohne Kühlung abgegeben werden, dann werden sie durch Kontakt mit Luft gezündet.
Wie oben beschrieben wurde verschiedene neue Abfallverbrennungsprozesse zur Vergasung von Abfällen vorgeschlagen und die darauffolgende Verbrennung der erzeugten Substanzen bei einer hohen Temperatur um Dioxine zu zerlegen und den Aschegehalt in geschmolzener Schlacke zu schmelzen. Es war jedoch bislang keine praktisch einssetzbare Technologie verfügbar zur Wiedergewinnung von brennbaren Gasen durch Vergasung von einem Standpunkt des chemischen "Recycelns" aus.
Andererseits werden CO (Kohlenmonoxid) und H&sub2; (Wasserstoff) im großen Umfange als Gase für Materialien der chemischen Synthese verwendet. Kohlenmonoxid wird für die chemische Synthese von Benzin, Alkohol, organische Säure und Ester eingesetzt. Wasserstoff wird für die chemische Synthese von Ammoniak (NH&sub3;) oder Methanolhydrierung und Entschwefelung, Hydrogenolyse, Fetthydrogenierung und Schweißen verwendet. Kohlenmonoxid oder durch die Vergasung von Kohle oder Koks erzeugt und Wasserstoff wurde entweder durch Dampfreformation aus Erdgas oder Naphtha erzeugt oder durch Vergasung von Petrolumkohle oder Petroliumkoks. Da die meisten derjenigen Materialien zur Erzeugung von CO oder H&sub2; aus dem Ausland zu importieren sind, bestand ein langes Bedürfnis die Materialien wie CO oder H&sub2; im eigenen Lange preiswert verfügbar zu machen.
Sowohl EP-A-0 676 465 und EP-A-0 676 464 offenbaren einen zweistufigen Verbrennungsprozess und eine Vorrichtung zur Verbrennung von Abfällen.
VGB KRAFTWERKSTECHNIK, Band 73, Nr. 10, 1993, Seiten 889-892, XP000398033 H. G. KITZEROW:" Stellenwert der Wirbelschichtverbrennung bei der thermischen Abfallverwertung" beschreiben eine Verbrennungsvorrichtung unit fluidisiertem Bett zur Verbrennung von städtischen Abfällen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Abfallbehandlung durch Vergasen wie in Anspruch 1 angegeben vorgesehen und für eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung wie im Anspruch 19 angegeben. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, und zwar zum Verarbeiten von Abfällen durch Vergasung, wobei die Vorrichtung des Verfahrens in einfacher und sicherer Weise gehandhabt werden können, und zwar mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad und dabei ein Gas mit niedrigem oder mittlerem Wärmegehalt erzeugt wird, welches zur Erzeugung von elektrischer Leistung verwendet werden kann, oder als industrielle Brennstoffgase und als Materialien für die chemische Industrie.
Um das obige Ziel zu erreichen sieht ein Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Abfallbehandlung durch Vergasung folgende Schritte vor: Vergasen der Abfälle in einem Reaktor mit fluidisiertem Bett bei einer relativ niedrigen Temperatur; Einführen gasförmigen Materials und Teer erzeugt in dem Reaktor mit fluidisiertem Bett in einer Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung; und Erzeugen eines einen niedrigen Wärmewert besitzenden oder eines mittleren Wärmewert besitzenden Gases in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung bei einer relativ hohen Temperatur.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasen vorgesehen, wobei diese Vorrichtung folgendes aufweist: einen Reaktor mit fluidisiertem Bett zur Vergasung der Abfälle bei einer relativ niedrigen Temperatur zur Erzeugung gasförmigen Materials und Teer; und eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zur Erzeugung eines niedrigen Wärmewert besitzenden Gases oder eines einen mittleren Wärmewert besitzenden Gases aus dem gasförmigen Material und dem Teer bei einer relativ hohen Temperatur.
Der fluidisierte Bettreaktor kann ein fluidisierter Bettreaktor der umlaufenden oder revolvierenden Strömungsbauart sein. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung kann eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart aufweisen.
Die relativ niedrige Temperatur des Reaktors mit fluidisiertem Bett kann im Bereich von 450 bis 800ºC liegen. Die relativ niedrige Temperatur in einem fluidisierten Bett des fluidisierten Bettreaktors kann im Bereich von 450 bis 650ºC liegen. Die relativ hohe Temperatur in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung kann 1300ºC oder höher sein.
Das an den fluidisierten Bettreaktor zur Vergasung gelieferte Gas kann folgendes umfassen: Luft und/oder mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder eine Mischung von Luft und Dampf, und/oder eine Mischung aus mit Sauerstoff angereicherter Luft und Dampf, und/oder eine Mischung aus Sauerstoff und Dampf. Das an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zur Vergasung gelieferte Gas kann Sauerstoff angereicherte Luft und/oder Sauerstoff enthalten.
Die an den fluidisierten Bettreaktor und die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung gelieferte Gesamtmenge von Sauerstoff kann im Bereich von 0,1 bis 0,6 der theoretischen Menge des für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs ein. Die an den fluidisterten Bettreaktor gelieferte Sauerstoffmenge kann im Bereich von 0,1 bis 0,3 der theoretischen Menge des Sauerstoffs für die Verbrennung sein.
Der Aschegehalt in den Abfällen kann als Schlacke wiedergewonnen werden, während die Dioxine und die Vorgänger derselben im wesentlichen in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zerlegt werden können.
Das einen niedrigen Wärmewert besitzende Gas oder das einen mittleren Wärmewert enthaltende Gas kann einen atmosphärischen Druck oder Hochdruck besitzen und kann verwendet werden zur Leistungserzeugung oder als Brennstoffgas oder als Synthesegas für chemische Stoffe.
Der fluidisierte Bettreaktor kann ein fluidisierter Bettreaktor der Hochdruckbauart sein. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung kann eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Hochdruckbauart sein bzw. aufweisen.
Das fluidisierte Bett in dem fluidisierten Bettreaktor kann eine reduzierende Atmosphäre besitzen und das Metall in den Abfällen kann in nicht korrodiertem Zustand aus dem fluidisierten Bettreaktor abgegeben werden.
Das Mischungsverhältnis von den einen niedrigen Wärmewert besitzenden Abfällen bezüglich der einen hohen Wärmewert besitzenden Abfällen kann auf der Basis der Temperatur im fluidisierten Bett gesteuert werden. Das einen niedrigem Wärmewert besitzende Gas oder das einen mittleren Wärmewert besitzende Gas kann Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten.
Ferner ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren vorgesehen zur Behandlung von Abfällen durch Vergasung, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Vergasung der Abfälle in einem fluidisierten Bettreaktor mißt einer relativ niedrigen Temperatur; Einführen gasförmigen Materials und Teer erzeugt in dem fluidisierten Bettreaktor in eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung; und
Erzeugen eines einen Wärmewert besitzenden (calorific gas) in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung bei einer relativ hohen Temperatur.
Das einen Wärmewert besitzende Gas (calorific gas) wird als Gas definiert, welches hauptsächlich aus CO und H&sub2; als der brennbaren Gaskomponente zusammengesetzt ist.
Die obigen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft veranschaulichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konzept eines Verfahrens zur Behandlung von Abfällen darstellt, und zwar durch Vergasung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung des Behandlungs- oder Bearbeitungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung des Behandlungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung eines Behandlungsverfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung des Behandlungsverfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung des Behandlungs- oder Bearbeitungsverfahrens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Ausführung des Behandlungsverfahrens gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

INS EINZELNE GEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung oder Behandlung von Abfällen durch Vergasung gemäß der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Abfälle die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können die folgenden sein: städtische Abfälle, aus Müll oder Abfällen abgeleiteter Kraftstoff (refuse-derived fuel = RDF), Festwassermischung (solid-water mixture = SWM), Biomassenabfälle, Kunststoffabfälle einschließlich faserverstärkter Plastikstoffe (faber-reinfoced plastics = FRP), Automobilabfälle (Shredderstaub, gebrauchte Reifen, usw.), elektrischer Geräteabfall, Speziallabfälle (medizinische Abfälle usw.), Klärschlämme, night soil, hochkonzentrierte Abfallflüssigkeiten, Industrieschlämme die sehr stark unterschiedliche Wärmewerten, Feuchtigkeitsgehalt und Formen besitzen. Diese Abfälle können in Kombination verwendet werden. Zusammen mit diesen Abfällen kann Kohle niedriger Qualität verwendet werden.
Der aus Müll abgeleitete Brennstoff (RDF) wird durch Zerkleinern und Klassifizieren von städtischen Abfällen gewonnen, wobei quicklime den deklassifizierten städtischen Abfällen hinzugefügt wird und diese in eine Form kompaktiert werden. Die Festwassermischung wird dadurch erzeugt, dass man städtische Abfälle zerkleinert, sie in einen Schlamm mit Wasser umwandelt und den Schlamm unter Hochdruck in einen öligen Brennstoff durch hydrothermische Reaktion umwandelt. Die eine niedrige Qualität besitzende Kohle kann Braunkohle sein, Lignit, Peat, die alle geringe Ausmaße der Verkohlung besitzen, oder aber es kann auch Kohleabfall verwendet werden, der bei der Kohletrennung erzeugt wird.
Diese Abfälle werden als erstes in einen fluidisierten Bettreaktor eingegebenen und darinnen pyrolisiert. Insbesondere können durch Verwendung eines fluidisierten Bettreaktors des Drehtyps als den Reaktor die Abfälle, die nicht auf eine winzige Größe zerkleinert wurden sondern kleine Klumpen bilden durch eine Vorbehandlung in den fluidisierten Bettreaktor eingegeben werden. Der Grund besteht darin, dass eine intensive revolvierende oder umlaufende Strömung des Fluidisierungsmediums eine gute Wärmeübertragung zu den zugeführten Abfällen erreicht, und dass eine große Größe besitzende nicht brennbare Stoff aus dem fluidisierten Bettofen oder -reaktor entfernt werden können. Die Effekt der revolvierenden oder umlaufenden Strömung des fluidisierten Mediums werden weiter unten im Einzelnen beschrieben.
Von diesen Abfällen werden daher die städtischen Abfälle, die Biomassenabfälle, die Kunststoffabfälle und die Automobilabfälle grob zerkleinert auf eine Größe von ungefähr 30 cm. Die Abwasserschlämme und NIGHTSOIL, die einen hohen Feuchtigkeitsgehalt besitzen, werden in einen Kuchen durch eine zentrifugale Trennvorrichtung (separator) oder dergleichen dehydriert, und zwar in dazu vorgesehenen Verarbeitungsanlagen; sodann wird der Kuchen zu einer Fabrikationsstelle transportiert die ein Verarbeitungssystem gemäß der Erfindung aufweisen. Der aus Müll abgeleitete Brennstoff, die Festwassermischung und die hochkonzentrierten Abfallflüssigkeiten werden so wie sie sind verwendet. Kohle kann so wie sie ist zur Einstellung des Wärmewerts hinzugegeben werden, wenn sie auf eine Größe von 40 mm oder kleiner zerkleinert ist.
Die obigen Abfälle werden grob gruppiert in einen hohen Wärmewert besitzende Abfälle und einen niedrigen Wärmewert besitzende Abfälle, und zwar gemäß ihrem eigenen Kalorien- und Feuchtigkeitsgehalt. Im allgemeinen gehören die städtischen Abfälle, die aus Müll abgeleiteten Brennstoffe, die Festwassermischung, die Kunststoffabfälle, die Automobilabfälle und die Abfälle durch elektrische Geräte zu den hohe Wärmewerte besitzenden Abfällen. Die Biomassenabfälle, die Spezialabfälle, wie beispielsweise medizinische Abfälle, der dehydrierte Kuchen von Klärschlämmen und NIGHTSOIL und die hochkonzentrierten Abfallflüssigkeiten gehören zu den Abfällen mit niedrigem Wärmewert.
Diese Abfälle werden in einen Behälter für Abfälle mit hohem Wärmewert, ein Behälter für Abfälle mit niedrigem Wärmewert und einen Tank eingegeben und hinreichend gerührt und gemischt, und zwar in den Behältern und in dem Tank. Danach werden sie an den Reaktor mit fluidisiertem Bett (fluidisierter Bettreaktor) geliefert. In den Abfällen enthaltende Metalle die an den Reaktor mit fluidisierten Bett geliefert werden, werden in einem nicht korrigierten zustand wiedergewonnen, wenn deren Schmelzpunkte höher liegen als die Temperatur eines fluidisierten Bettes in dem fluidisierten Bettreaktor. Daher können diese wiedergewonnen Metalle als Barrenmetall gemäß der Metallart verwendet werden.
Wenn die an den fluidisierten Bettreaktor gelieferten Abfälle eine konstante Qualität besitzen, so ist das Verhältnis der Abfälle zum an den fluidisierten Bettreaktor gelieferten Gas zur Vergasung ebenfalls konstant. Wenn jedoch der Anteil oder die Proportion der einen niedrigen Wärmewert besitzenden Abfälle in den gelieferten Abfällen ansteigt oder der gesamte Feuchtigkeitsgehalt in den gelieferten Abfällen zunimmt, so hat die Temperatur des fluidisierten Bettes die Tendenz vom eingestellten Wert aus nach unten zu gehen. Wenn die Temperatur des fluidisierten Bettes nach unten geht, so ist es erwünscht, die Proportion der den niedrigen Wärmewert besitzenden Abfälle gegenüber den den hohen Wärmewert besitzenden Abfällen in den angelieferten Abfällen konstant zu halten, und zwar vom Gesichtspunkt der Gasausnutzungsanlage bei einer späteren Stufe. Alternativ kann Kohle mit einem hohen Wärmewert hinzugegeben werden, um die Kalorien der angelieferten Abfälle einzustellen.
Als nächstes wird der fluidisierte Bettreaktor zur Vergasung der Abfälle mit einer relativ niedrigen Temperatur gemäß der Erfindung im folgenden beschrieben. Die Verwendung eines fluidisierten Bettreaktors zur Vergasung von Abfällen mit einer relativ niedrigen Temperatur ist eine der Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Fluidisierte Bettreaktoren als solche sind bekannt, und zwar als Verbrennungsöfen oder Vergasungsöfen. Es ist jedoch ein neues Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Kombination aus einem fluidisierten Bettreaktor und einer Hlochtemperaturverbrennungsvorrichtung zu verwenden, und zwar zur Erzeugung von verbrennbaren Gasen unterschiedlich vom Stand der Technik.
Es gibt eine bekannte Technologie bei der Kohle in einen Hochtemperaturvergasungsofen als pulverisierte Kohle oder Kohlenwasseraufschlämmung oder Schlamm geliefert wird. In den Fällen von Abfällen ist es jedoch nicht leicht diese zu pulverisieren, und zwar verglichen mit Kohle. Insbesondere, wenn die Abfälle nicht brennbare Stoffe wie beispielsweise Metall, Schutt oder Steine enthalten, dann ist es nahezu unmöglich die Abfälle wie Kohle unter 100 u zu pulverisieren. Im Falle der Verwendung des fluidisierten Bettreaktors, können jedoch Abfälle mit grober Zerkleinerung pyrolysiert werden um auf diese Weise brennbare gasförmige Materialien und feine Holzkohle (CHAR) zu erzeugen. Die erzeugten gasförmigen Materialien und die Holzkohle werden in einen darauffolgenden Hochtemperaturkombustor, d. h. einer Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung eingeführt, mit der sie mit einer relativ hohen Temperatur vergast werden. Für den fluidisierten Bettreaktor ist die einzige Arbeit die erforderlich ist, die die Abfälle in brennbare gasförmige Materialien und HOLZKOHLE umzuwandeln, und zwar durch eine Pyrolysereaktion, wobei somit das fluidisierte Bett in dem fluidisierten Bettreaktor auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden kann. Der fluidisierte Bettreaktor, der gemäß der Erfindung verwendet werden kann, kann ein bekannter atmosphärischer oder unter Druck stehender fluidisierter Bettreaktor sein, der einen fluidisierten Bettofen aufweist, und zwar mit einem fluidisierten Bett der Blasenbauart, und zwar jeweils im Hinblick auf die Eigenschaften der Abfälle die verarbeitet werden sollen. Es ist nun doch besonders vorzuziehen einen fluidisierten Bettreaktor mit einem fluidisierten Bett der umlaufenden Strömungsbauart zu verwenden, einen Reaktor der durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.
Der ein fluidisiertes Bett der umlaufenden oder revolvierenden Strömungsbauart aufweisende fluidisierte Bettreaktor weist vorzugsweise einen kreisförmigen Horizontalschnitt auf und besitzt ein relativ mild fluidisiertes Bett mit einer im wesentlichen niedrigen Fluidisierungsgasrate in einem Mittelbereich und ein relativ intensiv fluidisiertes Bett mit einer im wesentlichen hohen Fluidisierungsgasrate in einem Umfangsbereich. Der fluidisierte Bettreaktor mit der Bauart mit revolvierender oder umlaufender Strömung besitzt eine geneigte Wand eingebaut entlang einer Innenwand in der Nähe der Oberfläche des fluidisierten Bettes, um die die Strömung des fluidisierten Mediums von dem Umfangsbereich zu dem Mittelbereich abzulenken, so dass eine umlaufende Strömung des fluidisierten Mediums in der Weise gebildet wird, dass das fluidisierte Medium in dem mild fluidisierten Bett hinabsteigt und in dem intensiv fluidisierten Bett aufsteigt, und zwar sich bewegend von der Mittelzone oder dem Mittelbereich zu der Umfangszone oder dem Umfangsbereich in einem unteren Teil des fluidisierten Bettes, und wobei ferner die Bewegung erfolgt von der Umfangszone zu der Mittelzone in einem oberen Teil des fluidisierten Bettes. Der fluidisierte Bettreaktor mit umlaufender Strömung besitzende eine spezielle Struktur gemäß der Erfindung die die folgenden Vorteile bietet:
1. Da die erzeugte Holzkohle nicht auf dem fluidisierten Bett akkumuliert und gut und gleichförmig im fluidisierten Bett verteilt ist, kann die Oxidation der Holzkohle in effektiver Weise im fluidisierten Bett ausgeführt werden, und zwar insbesondere in dem intensiv fluidisierten Bett. Die durch die Oxidation der Holzkohle erzeugte Wärme wird auf das fluidisierte Medium übertragen, und die übertragende Wärme kann in effektiver Weise als eine Wärmequelle für die thermische Zerlegung und Vergasung an einem Mittelteil des fluidisierten Betts in dem fluidisierten Bettreaktor verwendet werden.
2. Da das fluidisierte Medium dessen nach oben gerichtete Strömung durch die geneigte Wand abgelenkt wird, miteinander an dem Mittelteil des fluidisierten Betts in dem fluidisierten Bettreaktor kollidieren, wird Holzkohle pulverisiert. Wenn harter Siliziumdioxidsand als ein fluidisiertes Medium verwendet wird, wird die Pulverisierung der Holzkohle weiter beschleunigt.
3. Da die Abfälle nach unten in das fluidisierte Bett gehen, und zwar durch die nach unten verlaufende oder absteigende Strömung des fluidisierten Mediumsm können die festen Abfälle, die grob zerkleinert wurden nur zum fluidisierten Bettreaktor geliefert werden. Es ist daher möglich eine Pulverisierungsanlage nicht vorzusehen, und die für das Pulverisieren erforderliche elektrische Leistung kann beträchtlich reduziert werden.
4. Obwohl infolge der groben Zerkleinerung der Abfälle groß bemessene nicht brennbare Materialien erzeugt werden, können diese groß bemessenen nicht brennbaren Materialien leicht durch die revolvierende oder umlaufende Strömung des fluidisierten Mediums vom fluidisierten Bettreaktor abgegeben werden.
5. Da die erzeugte Wärme durch die umlaufende Strömung des fluidisierten Mediums, welches in den Gesamtregionen des fluidisierten Bettes gebildet ist, verteilt wird, können die Probleme vermieden werden, die durch die Erzeugung von einer Agglomeration oder Klinker entstehen.
Im Falle eines fluidisierten Bettes der Blasen bildenden oder Bubblingbauart, welches allgemein verwendet wird, wird, obwohl das fluidisierte Medium gleichförmig im fluidisierten Bett fluidisiert werden kann, die Verteilung des fluidisierten Mediums in den Horizontalrichtungen nicht gut ausgeführt werden. Daher ist der fluidisierte Bettreaktor der Bauart mit umlaufender oder zirkulierender Strömung gemäß der Erfindung dem fluidisierten Bettreaktor mit der Blasenbildung, der in üblicher Weise verwendet wird, überlegen, und zwar im Hinblick auf die oben erwähnten Vorteile 1 bis 5.
Der fluidisierte Bettreaktor der vorliegenden Erfindung besitzt ein fluidisiertes Bett dessen Temperatur im Bereich von 450 bis 800ºC liegt. Wenn die fluidisierte Betttemperatur niedriger ist als 450ºC, da die Reaktion der thermischen Zerlegung und Vergasung der Abfälle extrem langsam sein würde, würden nicht zerlegte Substanzen in dem fluidisierten Bett angesammelt, und eine Menge der erzeugten Holzkohle, dessen Oxidationsrate langsam ist, würde vergrößert werden. Wenn die fluidisierte Betttemperatur ansteigt, so wird die Pyrolysereaktion der Abfälle beschleunigt, wodurch das Problem der Akkumulation von nicht zerlegten Substanzen in dem fluidisierten Bett gelöst wird. Fluktuationen in der Speise- oder Zuführungsrate der Abfälle haben jedoch Fluktuationen der erzeugten Gasmenge zur Folge, was den Betrieb einer darauffolgenden Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbel- oder Swirlingbauart nachteilig beeinflussen würde. Dies liegt daran, dass es unmöglich ist, die Menge des Sauerstoff enthaltenden Gases geliefert an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart fein einzustellen, und zwar entsprechend der Menge des in dem fluidisierten Bettreaktor erzeugten Gases. Daher wird eine obere Grenze für die Temperatur in dem fluidisierten Bett auf 650ºC eingestellt, so dass die Pyrolysereaktion relativ träge ist. Der fluidisierte Bettreaktor besitzt einen größeren Durchmesserteil oberhalb des fluidisierten Bettes, der als "Freeboard" bezeichnet wird. Durch Liefern von Sauerstoff enthaltendem Gas, wie beispielsweise im wesentlichen reinem Sauerstoff oder Sauerstoff angereicht mit Luft an das Freeboard, kann die Belastung in der darauffolgenden Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung reduziert werden, und die Vergasung des Teers und der Holzkohle in dem erzeugten Gas kann in dem Freeboard beschleunigt werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die primäre Verbrennung der Abfälle in dem fluidisierten Bett mit einer Temperatur im Bereich von 450ºC bis 650 ºC ausgeführt, und sodann wird eine sekundäre Verbrennung der Abfälle in dem Freeboard ausgeführt, und zwar bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 800ºC, vorzugsweise im Bereich von 650 bis 750ºC.
Das an den Fluidisierungsbettreaktor zur Vergasung der Abfälle gelieferte Fluidisierungsgas wird ausgewählt aus Luft, sauerstoffangereicherter Luft, einer Mischung aus Luft und Dampf, einer Mischung aus Sauerstoff angereicherter Luft und Dampf, und einer Mischung von Sauerstoff und Dampf. Als ein fluidisiertes Medium wird Sand, wie beispielsweise Siliziumdioxidsand oder Olivine-Sand, Aluminiumoxid, Eisenpulver, Kalkstein, Dolomit oder dergleichen verwendet.
Die in dem fluidisierten Bettreaktor erzeugten Gase enthalten eine große Menge an Teer und kohlestoffhaltigen Materialien. Die kohlenstoffhaltigen Materialien werden in pulvriges Holzkohle in dem fluidisierten Bett zerkleinert, und sodann die pulvrige Holzkohle und die Gase in die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart eingeführt werden. Da das fluidisierte Bett sich in einer reduzierenden Atmosphäre befindet, können Metalle in den Abfällen in einem nicht korrodierten Zustand aus dem fluidisierten Bettreaktor entnommen werden.
Die Metalle, die wiedergewonnen werden können, sind begrenzt auf diejenigen deren Schmelzpunkte niedriger sind als die Vergasungstemperatur. Um daher Aluminium wiederzugewinnen, welches einen Schmelzpunkt von 660ºC besitzt, ist es notwendig die Temperatur in dem fluidisierten Bett auf 650ºC oder weniger einzustellen.
Da der fluidisierte Bettreaktor zum Vergasen der Abfälle mit einer relativ niedrigen Temperatur verwendet wird, ist es möglich die verschiedenen Abfälle mit einer Größe im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Zentimetern zu verarbeiten. Die Verarbeitungsfähigkeit des fluidisierten Bettreaktors ist hoch und kann gleich höher bemessen werden. Der fluidisierte Bettreaktor ist frei von sich bewegenden Teilen, so dass dieser leicht betrieben werden kann, und zwar für die Einstellung der Temperatur und anderer Parameter und er besitzt eine gute thermische Leitfähigkeit für ein Heizmedium, um die Temperatur des fluidisierten Bettes gleichförmig zu halten.
Wenn der fluidisierte Bettreaktor ein fluidisierter Bettreaktor mit umlaufenden oder zirkulierenden Fluss oder Strömungen ist, so brauchen die Abfälle nicht pulverisiert werden, bevor sie in den fluidisierten Bettreaktor eingegeben werden. Die kohlenstoffhaltigen Materialien werden in effektiver Weise in dem fluidisierten Bett in Holzkohle zerkleinert, welche gut in dem fluidisierten Bett verteilt ist, und auf diese Weise besitzt der fluidisierte Bettreaktor eine hohe Abfallkapazität, kann die Temperatur in dem fluidisierten Bett gleichförmig halten und besitzt einen hohen Vergasungswirkungsgrad.
Als nächstes wird die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung unten beschrieben. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung wird mit gasförmigem Material und Holzkohle beliefert, und zwar eingeführt von dem fluidisierten Bettreaktor und vergast das gasförmige Material und die Holzkohle bei einer Temperatur von 1300ºC oder höher, und zwar dadurch, dass diese in Kontakt gebracht werden mit Gas geliefert an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung. Teer und Holzkohle werden vollständig vergast, und der Aschegehalt darinnen wird als geschmolzene Schlacke vom Boden der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung abgegeben.
Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung kann einen Texaco Ofen aufweisen, in dem gasförmiges Material und Holzkohle eingeblasen werden, und zwar nur von einem oberen Teil des Ofens, wobei aber vorzugsweise eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbel- oder Swirlingbauart vorgesehen ist.
In der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart, wird gasförmiges Material und Holzkohle in einer relativ hohen Temperatur vergast, während eine Wirbel- oder Swirlingströmung mit Gas zur Vergasung gebildet wird, und der Aschegehalt wird geschmolzen und sodann wird die geschmolzene Schilacke getrennt und davon abgegeben.
Durch Verwendung der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart kann eine hochlastige und Hochgeschwindigkeitsverbrennung ausgeführt werden, die Verteilung der Verweilzeit des Gases wird klein, ein Kohlenstoffumwandlungsprozentsatz und eine Schlackennebelsammlungseffizienz wird hoch und die Verbrennungsvorrichtung kann kompakt sein.
Das in die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung eingeführte Gas zum Zwecke der Vergasung kann ausgewählt werden aus folgendem: sauerstoffangereicherte Luft und Sauerstoff. Die Gesamtmenge von Sauerstoff geliefert an den fluidisierten Bettreaktor und die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zur Vergasung kann im Bereich von 0,1 bis 0,6 der theoretischen Menge des Sauerstoffs für die Verbrennung der Abfälle liegen. Die Menge des an den fluidisierten Bettreaktor gelieferten Sauerstoffs kann im Bereich von 0,1 bis 0,3 der theoretischen Menge des Sauerstoffs für die Verbrennung der Abfälle liegen. Auf diese Weise kann Brennstoffgas mit einem niedrigen Kalorienwert im Bereich von 1000 bis 1500 kcal/Nm³ (trocken) oder Brennstoffgas mit einem mittleren Kaloriengehalt im Bereich von 2500 bis 4500 kcal/Nm³ (trocken) aus der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung erhalten werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann ein CO und H&sub2; als Hauptkomponente enthaltendes Gas aus den Abfällen erzeugt werden und das erzeugte Gas kann als ein industrielles Brennstoffgas oder als Synthesegas für die chemische Industrie Verwendung finden.
Da der Aschegehalt in der Holzkohle der in die darauffolgende Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung von dem fluidisierten Bettreaktor eingeführt wird, in geschmolzene Schlacke in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung umgewandelt wird, werden schädliche Metalle in der Schlacke versiegelt und werden nicht herausgelöst. Dioxine und deren Vorgänger und PCB (polycloriniertes Eliphenyl) werden vollständig durch die Hochtemperaturverbrennung in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zerlegt.
Prozesse der Verwendung der erzeugten Gase für Zwecke abhängig von der Natur des Gases werden unten unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Die Prozesse oder Verfahren sind unterteilt in eine thermische Rückführung (recycle) für die Verwendung der Energie des Gases und eine chemische Rückführung (recycle) zur Verwendung des Gases als ein Synthesegas für die chemische Industrie. Wenn das erzeugte Gas ein Hochtemperaturabgas ist mit atmosphärischem Druck, sodann wird in einem Dampfkessel erzeugter Dampf an eine Dampfturbine geliefert, die einen elektrischen Generator zur Wiedergewinnung der elektrischen Leistung antreibt. Wenn das erzeugte Gas ein Brennstoffgas ist mit atmosphärischem Druck, sodann wird dieses durch einen Gasmotor oder einen Dieselmotor verbraucht, der einen elektrischen Generaltor antreibt, um die elektrische Leistung wiederzugewinnen, oder das Gas wird als ein industrielles Brennstoffgas verwendet. Das industrielle Brennstoffgas kann bei einem Eisenherstellungs- oder Stahlherstellungsprozess verwendet werden.
Wenn das erzeugte Gas ein Brennstoffgas ist mit einem hohen Druck im Bereich von 20 bis 40 Atmosphären, sodann wird es in einem kombinierten Zyklus eines Leistungserzeugungssystems verwendet, und zwar einschließlich einer Gasturbine oder aber auch als industrielles Brennstoffgas. Wenn das erzeugte Gas einen mittleren Wärmewert besitzt und kein N&sub2; enthält, und einen hohen Druck besitzt, sodann wird es als Synthesegas verwendet, und zwar zur Erzeugung von Wasserstoff, Methan (SNG) Alkoholen wie beispielsweise MEahanol und Benzin.
Wasserstoff wird durch die Umwandlung von CO und H&sub2;O in Synthesegas in CO&sub2; und H&sub2; unter Entfernung von CO&sub2; erzeugt. Methan wird durch die CO- Verschiebungsumwandlung erzeugt, um das Verhältnis von Kohlenmonoxid zu Wasserstoff und Methanisation einzustellen. Methanol wird durch CO- Verschiebungsumwandlung erzeugt und Methanolsynthesereaktion. Mischungen höherer Alkohole höher als Methanol und Ethanol, werden durch die Alkoholsynthesereaktion erzeugt. Benzin wird durch eine Fischer-Tropsch Reaktion synthetisiert, und zwar ausgeführt in Sasol in der Republik von Südafrika.
Es ist erwünscht einen optimalen Prozess auszuwählen, und zwar im Hinblick auf die Qualität und die Menge von Abfällen, die bearbeitet werden sollen, und auch im Hinblick auf die Lage wo das Verarbeitungssystem zu bauen ist und schließlich im Hinblick auf das zu erzeugende Produkt.
Als nächstes wird die Verwendung der Schlacke unten erläutert. Da die aus den Abfällen erzeugte Schlacke und wiedergewonnen aus der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung eine bestimmte Menge an Chlor enthält, ist es erwünscht, die wiedergewonnene Schlacke als Materialien für den sogenannten "ökologischen Zement" zu verwenden. Der ökologische Zement wird aus verbrannter Asche, Klärschlämmen und Additiven erzeugt, die gemischt werden mit entsprechenden Proportionen von 4 : 3 : 3 und die Verwendung kann als Betonprodukte erfolgen, und zwar frei von Verstärkungsstangen und Aushärtagenzien. Die wiedergewonnene Schlacke ist als granulierte Schlacke oder als angelassene Schlacke verfügbar und kann als Baumaterialien Verwendung finden, einschließlich Materialien für Straßen, Aggregatmaterialien, wasserpermeable Materialien, und Gartenmaterialien.
Verschiedene Vorrichtungen zur Ausführung der Verarbeitung zur Behandlung von Abfällen zur Vergasung gemäss der Erfindung werden nunmehr beschrieben.
Die gleichen oder entsprechenden Teile werden mit den gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen in sämtlichen Ansichten versehen.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Vorrichtung in Fig. 2 dient zur Erzeugung von Synthesegas mit einem hohen Druck im Bereich von 20 bis 40 Atmosphären. Die Vorrichtung weist ein Verschluss- oder Trichtersystem 1 auf, und zwar mit einem Trichter 2, einem Schraubenförderer 3, einem fluidisierten Bettreaktor 4, und zwar mit einem fluidisierten Bett 5 darinnen. Die Vorrichtung weist ferner eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbel- oder Swirlingbauart auf, und zwar mit eineu primären Verbrennungskammer 7, einer sekundären Verbrennungskammer 8 und einer Schlackentrennkammer 9 und schließlich einem Abwärmeboiler 10 und einem Scrubber 11. In Fig. 2 bezeichnen die Symbole a, b, c und d jeweils Abfälle bzw. Sauerstoff bzw. Dampf bzw. nicht brennbare Materialien. Ferner bezeichnen die Symbole e, e', f, f' und g Gas erzeugt in einem fluidisierten Bettreaktor 4, bzw. Gas erzeugt in einer Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart bzw. Schlacke bzw. Asche bzw. das erzeugte Gas.
Die Abfälle "a", die gleichförmig vermischt wurden, werden durch das Verriegelungstrichtersystem 1 in den Trichter 2 eingegeben, von wo aus die Abfälle "a" mit einer konstanten Rate durch den Schraubenförderer 3 in den fluidisierten Bettreaktor 4 eingegeben werden. Eine Mischung aus Sauerstoff "b" und Dampf "c" wird als Fluidisierungsgas in den Bodenteil des fluidisierten Bettreaktors 4 eingegeben. Die Abfälle "a" die auf das fluidisierte Bett 5 im fluidisierten Bettreaktor 4 fallen, werden mit dem Gas kontaktiert, welches in den fluidisierten Bettreaktor 4 zur Vergasung in dem fluidisierten Bett geliefert sind, welches auf eine Temperatur im Bereich von 450 bis 650ºC gehalten wird. Die Abfälle "a" werden schnell in dem fluidisierten Bett 5 pyrolisiert. Wenn die Abfälle "a" pyrolisiert sind, werden Gas, Teer, kohlenstoffhaltige Materialien und H&sub2;O erzeugt. Die kohlenstoffhaltigen Materialien werden in Holzkohle zerkleinert, und zwar durch die heftige Wirkung des fluidisierten Bettes 5.
Das Gas, der Teer, H&sub2;O und Holzkohle werden sodann zusammen in die primäre Verbrennungskammer 7 der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart geliefert, in der sie mit Sauerstoff "b" vermischt werden, und zwar geliefert zur Vergasung an den Hochtemperaturkombustor (Verbrennungsvorrichtung) in einer wirbelnden Strömung desselben und wobei eine schnelle Oxidation bei einer Temperatur von 1300ºC oder höher folgt. Auf diese Weise wird der Aschegehalt in der Holzkohle in Schlackennebel umgewandelt, der durch eine Schlackenphase an eine Innenwand der Verbrennungsvorrichtung eingefangen wird, und zwar unter Wirkung der Zentrifugalkräfte der wirbelnden Strömung. Der eingefangene Schlackennebel fließt dann an der Innenwand nach unten und tritt in die sekundäre Verbrennungskammer 8 ein, von wo aus Schlacke "f" durch einen Boden der Schlackentrennkammer 9 zur Außenseite der Verbrennungsvorrichtung 6 abgegeben wird. Die Vergasung bei der relativ hohen Temperatur wird in der sekundären Verbrennungskammer 8 vervollständigt, und zwar unter Erzeugung von einem einen mittleren Wärmewert besitzenden Gas, welches H&sub2;O, CO, CO&sub2; und H&sub2;O aufweist und einen Kalorienwert im Bereich von 2500 bis 4500 kcal/Nm³ besitzt.
Da das fluidisierte Bett 5 in dem fluidisierten Bettreaktor 4 sich in einer reduzierenden Atmosphäre befindet, verbleiben diejenigen Metalle, die in den Abfällen "a" enthalten sind, deren Schmelzpunkte höher liegen als die Temperatur des fluidisierten Bettes in einem nicht korrodierten Zustand und sie werden als nicht brennbare Materialien "d" zusammen mit Abfallfragmenten, Stein, Glas usw. vom Boden des fluidisierten Bettreaktors 4 abgegeben. Die abgegebenen Metalle können als Barrenmetall gemäss der Art des Metalles wiederverwendet werden.
Das von der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart abgegebene Gas wird an den Abfallwärmekessel 10 geliefert, der Dampf "c" aus dem Gas erzeugt. In dem Scrubber 11 wird das vom Abfallwärmekessel 10 gelieferte Gas gekühlt und gescrubbt und zwar mit einer wässrigen Lösung von NaOH, um Staub und HCL zu entfernen, was schädlich wäre für einen CO-Umwandlungskatalysator, auf welche Weise raffiniertes Gas "g" erzeugt wird. Das raffinierte Gas "g" kann als ein industrielles Brennstoffgas verwendet werden. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit für die CO- Umwandlung und somit kann der Scrubber 11 von einer relativ einfachen Bauart sein. Das erzeugte Gas "g" welches H&sub2;CO, CO&sub2; und H&sub2; enthält, wird als ein Synthesegas für die chemische Industrie verwendet.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung weist einen fluidisierten Bettreaktor mit einem umlaufenden oder zirkulierenden Strömungsbett auf, und zwar bei atmosphärischem Druck zur Erzeugung eines Gases mit niedrigem Wärmewert.
Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der fluidisierte Bettreaktor 4 ein Freeboard 12 und einen Brenner 13 und ist mit einer Trommel 14 verbunden, die mit einem Kübeltransportgerät 15 assoziiert ist. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 10 der Wirbelbauart besitzt Brenner 6. Andere Details der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2
Abfälle "a" und Kohle "j" werden zu dem Trichter 2 geliefert und sodann mit einer konstanten Rate durch einen Schraubenförderer 3 zu dem fluidisierten Bettreaktor 4. Vorerhitzte Luft "b" wird als ein Fluidisierungsgas in den fluidisierten Bettreaktor 4 eingeleitet, und zwar von einem Boden desselben hier, wodurch ein fluidisiertes Bett 5 aus Siliziumdioxidsand über einer Dispersionsplatte des fluidisierten Bettreaktors 4 gebildet wird.
Das Fluidisierungsgas mit einer relativ niedrigen Fluidisierungsgasgeschwindigkeit wird in den Mittelteil des fluidisierten Bettes 5 geliefert, und das Fluidisierungsgas mit einer relativ niedrigen Fluidisierungsgasgeschwindigkeit wird in den Umfangsteil des fluidisierten Bettes 5 geliefert, auf welche Weise umlaufende Strömungen des fluidisierten Mediums in dem fluidisierten Bettreaktor 4 wie in Fig. 3 gezeigt gebildet werden.
Die Abfälle "a" und die Kohle "j" werden in das fluidisierte Bett 5 eingegeben und mit O&sub2; in Luft kontaktiert, und zwar innerhalb des fluidisierten Bettes 5, welches bei einer Temperatur im Bereich von 450 bis 650ºC gehalten wird. Bei dem Kontakt mit O&sub2; werden die Abfälle "a" und die Kohle "j" schnell pyrolisiert. Der Siliziumdioxidsand des fluidisierten Mediums und die nicht brennbaren Stoffe werden von dem Boden des fluidisierten Bettreaktors 4 abgegeben und treten in die Trommel 14 ein. Eine große Größe aufweisende nicht brennbare Materialien "d" und der Siliziumdioxidsand werden durch die Trommel 14 getrennt, und die groß bemessenen nicht brennbaren Materialien "d" werden zur Außenseite der Vorrichtung hin abgegeben und der Siliziumdioxidsand "h" wird zu dem Kübeltransportmittel 15 geliefert. Der Kübeltransport 15 trägt den Siliziumdioxidsand "h" nach oben und bringt ihn zurück in den fluidisierten Bettreaktor 4 und von einem oberen Ende desselben. Das abgegebene nicht brennbare Material "d" enthält Metalle. Da das fluidisierte Bett 5 auf einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600ºC gehalten wird, können Eisen, Kupfer und Aluminium in einen nicht korrodierten Zustand geeignet für die Wiederverwendung wiedergewonnen werden.
Wenn die Abfälle "a" bei einer relativ niedrigen Temperatur in dem fluidisierten Bett 5 vergast werden, werden Gas, Teer, kohlenstoffhaltige Materialien und H&sub2;O erzeugt. Das Gas, der Teer und H&sub2;O werden verdampft und steigen in dem fluidisierten Bettreaktor 4 nach oben. Die kohlenstoffhaltigen Materialien werden in Holzkohle pulverisiert, und zwar durch die Rührwirkung des fluidisierten Bettes 5. Da die Holzkohle porös ist und leicht ist, wird sie mit dem nach oben gerichteten Fluss des erzeugten Gases mitgeführt. Da das fluidisierte Medium des fluidisierten Bettes 5 harter Siliziumdioxidsand "h" ist, wird die Pulverisierung der kohlenstoffhaltigen Materialien beschleunigt. Luft "b" wird in Blas Freeboard 12 geblasen, um das Gas, Teer und Holzkohle wiederum bei einer Temperatur zu vergasen, die im Bereich liegt von 600 bis 800ºC um dadurch die Umwandlung der Gaskomponenten in niedrigmolekulare Komponenten und die Vergasung von Teer und Holzkohle zu beschleunigen. Das erzeugte Gas "e" wird von dem fluidisierten Bettreaktor 4 abgegeben, und zwar geliefert an die primäre Verbrennungskammer 7 der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart und dort erfolgt die Verbrennung bei einer hohen Temperatur von 1300ºC oder höher während die Mischung erfolgt mit durch vorerhitzten Sauerstoff angereicherter Luft "b" in einer wirbelnden Strömung davon. Die Verbrennung wird in der sekundären Verbrennungskammer 8 vervollständigt, und das erzeugte Abgas "e'" wird von der Schlackentrennkammer 9 abgegeben. Wegen der hohen Temperatur der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart, wird der Aschegehalt in dem Holzkohle in Schlackennebel umgewandelt, der durch die geschmolzene Schlackenphase an einer Innenwand der primären Verbrennungskammer 7 unter den Zentrifugalkräften der wirbelnden Strömung eingefangen wird. Die geschmolzene Schlacke fließt an der Innenwand nach unten und tritt in die sekundäre Verbrennungskammer 8 ein, von der aus die Schlacke "f" durch einen Boden in der Schlackentrennkammer 9 abgegeben wird. Die primären und sekundären Verbrennungskammern 7 und 8 sind mit entsprechenden Brennern 16 zum Starten versehen. Auf diese Weise wird ein brennbares Gas mit einem niedrigen Kalorienwert im Bereich von 1000 bis 1500 kcal/Nm³ erzeugt.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart auf, und zwar von einer anderen Bauart zur Erzeugung von Synthesegas unter Druck im Bereich von 10 bis 40 Atmosphären.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist der fluidisierte Bettreaktor 4 ein fluidisierter Bettreaktor der Umlaufbauart und die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart weist eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart auf mit einem Wassertank 20 in einem unteren Ende davon.
Der fluidisierte Bettreaktor 4 ist mit einem "Verriegelungs"-Trichter 17 verbunden, der mit einem Sieb 14' assoziiert ist. Der fluidisierte Bettreaktor 4 besitzt daran eine geneigte Wand 18 zum Zirkulieren des fluidisierten Mediums im Reaktor. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart ist mit einem "Verriegelungs"-Trichter 17' verbunden, der mit einem Reservoir- Tank 22 in Verbindung steht. Die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart ist mit einem Scrubber 11 verbunden und mit einem Reservoir-Tank 22'.
In Fig. 4 weist der fluidisierte Bettreaktor 4 einen fluidisierten Bettreaktorder Umlauf- oder Revolvierbauart auf in dem die kohlenstoffhaltigen Materialien nicht auf einem fluidisierten Bett akkumuliert werden, sondern gleichförmig in dem fluidisierten Bett verteilt werden, um dadurch die Pulverisierung und die Vergasung zu beschleunigen. Infolgedessen können die Abfälle "a" vor der Eingabe in den fluidisierten Bettreaktor 4 grob zerkleinert werden, und nicht brennbare Materialien mit relativ großer Größe können vom fluidisierten Bettreaktor 4 abgegeben werden. Da der fluidisierte Bettreaktor 4 außerordentlich wirksam oder wirkungsvoll bei der Verteilung vom Wärme im Reaktor ist, werden die Probleme mit Klinkerbildung vermieden.
Die Abfälle "a" werden mit einer konstanten Rate durch einen Trichter oder dergleichen in den fluidisierten Bettreaktor 4 eingegeben. Eine Mischung von O&sub2; "b" und Dampf wird als ein Vergasungsagens in den fluidisierten Bettreaktor 4 von einem Boden desselben her eingegeben, wobei ein fluidisiertes Bett 5 aus Siliziumdioxidsand als fluidisiertes Medium über eine Dispersionsplatte in dem fluidisierten Bettreaktor 4 gebildet wird. In dem fluidisierten Bett 5 wird das fluidisierte Medium auf der Dispersionsplatte zirkuliert, um eine umlaufende Strömung des fluidisierten Mediums zu bilden. Die Abfälle "a" werden auf das fluidisierte Bett 5 abgegeben und mit dem Vergasungsagens innerhalb des fluidisierten Bettes 5 kontaktiert, welches auf einer Temperatur im Bereich von 450 bis 650ºC und unter einem Druck im Bereich von 10 bis 40 Atmosphären gehalten wird. Durch die Kontaktierung mit dem Vergasungsagens werden die Abfälle "a" schnell pyrolisiert. Der Siliziumdioxidsand "h" in dem fluidisierten Bett 5 und die nicht brennbaren Materialien "d" werden vom Boden des fluidisierten Bettreaktors 4 abgegeben, laufen durch den Verriegelungstrichter 17 und werden sodann an Sieb 14' geliefert durch den die nicht brennbaren Materialien "d" getrennt werden. Der Siliziumdioxidsand "h" wird zurück durch einen Zirkulationspfad 15 für das fluidisierte Medium in den fluidisierten Bettreaktor 4 gebracht. Die abgegebenen nicht brennbaren Materialien "d" Enthalten Metalle. Da das fluidisierte Bett 5 auf einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600ºC gehalten wird, können Eisen, Kupfer und Aluminium in einem nicht korrodierten Zustand geeignet für die Wiederaufbereitung wiedergewonnen werden.
Wenn Abfälle "a" in dem fluidisierten Bett 5 vergast werden, wird Gas, Teer und kohlenstoffhaltige Materialien erzeugt. Das Gas und der Teer werden verdampft und steigen im fluidisierten Bettreaktor 4 an. Die kohlenstoffhaltigen Materialien werden in Holzkohle pulverisiert, und zwar durch eine umlaufende oder revolvierende Wirkung des fluidisierten Bettes 5. Da die Holzkohle ein poröses Pulver ist und leicht ist, wird sie nach oben mit der Strömung des erzeugtem Gases geführt. Da das fluidisierte Medium des fluidisierten Bettes 5 harter Siliziumdioxidsand "h" enthält bzw. ist, wird die Pulverisierung der kohlenstoffhaltigen Materialien gefördert.
Das erzeugte Gas "e" abgegeben von dem fluidisierten Bettreaktor 4 wird an die Verbrennungskammer 7 der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart geliefert. In der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart wird das Gas "e" mit vorerwärmtem oder vorerhitztem Sauerstoff "b" in einem wirbelnden Fluss bzw. einer Strömung gemischt und bei einer Temperatur von 1300ºC oder höher vergast. Wegen der hohen Temperatur in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart wird der in der Holkohle enthaltenen Aschegehalt in Schlackennebel umgewandelt, der an einer Innenwand der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 als Schlacke herabfließt und in den Wassertank 20 eintritt. Nachdem die Schlacke in dem Wassertank 20 granuliert ist, wird die granulierte Schlacke durch den Verriegelungstrichter 17' in den Reservoirtank 22 geliefert, von wo aus die Abgabe als eine grobkörnige Schlacke "f" erfolgt. Das mit einer relativ hohen Temperatur vergaste Gas wird durch Wasser in dem Wassertank 20 gekühlt und als ein Gas "e'" abgegeben, welches gekühlt und durch Scrubber 11 gereinigt wird. Sodann wird raffiniertes Gas "g" erzeugt.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Behandlung von Abfällen durch Vergasung gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart, die von einer anderen Bauart ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist ein Strahlungskessel 19 in der Schlackentrennkammer 9 der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart angeordnet und der Wassertank 20 wird unterhalb des Strahlungskessels 19 derart eingebaut, dass das Gas, welches enger zur Oberfläche des Wassers im Wassertank 20 absteigt, dann hinter dem Strahlungskessel 19 ansteigt.
Da in dem Strahlungskessel 19 das Gas in der gleichen Richtung wie die Schwerkraft fließt, fließt an einer Innenwand der Verbrennungsvorrichtung 6 anhaftende Schlacke ohne Verstopfungen zu bilden nach unten. Die Wärme der Schlacke die nach unten fließt, wird durch den Strahlungskessel 19 wiedergewonnen und auf diese Weise steigt die Effizienz der Wärmewiedergewinnung an. Da ferner die Gasströmungsrichtung abrupt in der Nähe der Wasseroberfläche im Wassertank 20 geändert wird, wird der größte Teil des Schlackennebels enthalten in dem Gas durch das Wasser im Wassertank 20 wiedergewonnen, und zwar infolge der Trägheitskräfte.
Das von der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 der Wirbelbauart abgegebene Gas "e'" wird an den Konvektionsboiler oder -kessel 21 geliefert, in dem Wärme aus dem Gas "e'" wiedergewonnen wird.
Die sekundäre Verbrennungskammer 8 in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtuing 6 der Wirbelbauart kann entfallen. Der in Fig. 5 gezeigte Prozess wird als ein optimaler Prozess zur Erzeugung elektrischer Leistung angesehen.
Typische Testdaten des Systems gemäss Fig. 3 sind unten angegeben. Tabelle 1 zeigt Eigenschaften der zu vergasenden Abfälle. Die Abfälle umfassen gewöhnliche städtische Abfälle mit zur Kalorieneinstellung zugegebener Kohle.

Tabelle 1 (Eigenschaften des Abfalls)

Feuchtigkeit 25% (Nassbasis)
Brennbare Materialien 66% (Nassbasis)
Aschegehalt 9% (Nassbasis)
Niedrigerer Kalorien- oder Wärmewert 3.500 kcal/kg (Nassbasis)
Höherer Kalorien- oder Wärmewert 5.034 kcal/kg (Nassbasis) Die Abfälle wurden bei einer relativ niedrigen Temperatur im Bereich von 500 bis 600ºC durch den fluidisierten Bettreaktor vergast und sodann bei einer relativ hohen Temperatur von 1350ºC durch die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung der Wirbelbauart vergast. Daten des Vergasungsprozesses sind in den Tabellen 2 bis 4 unten angegeben. Die Tabelle 2 unten repräsentiert ein Materialgleichgewicht einer Gesamtvergasung, in der Abfälle durch 100 repräsentiert sind. Tabelle 2 (Materialgleichgewicht)
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden als ein Vergasungsagens zur Vergasung der Abfälle 46 Sauerstoff und 36 Dampf verbraucht. Das Vergasungssystem erzeugte 112 an Gas, was mehr als die Abfälle war, da Sauerstoff zu dem erzeugten Gas als Vergasungsagens hinzugefügt wurde.
Tabelle 3 zeigt ein Wärmegleichgewicht des Vergasungssystems in dem die Verbrennungswärme der Abfälle durch 100 repräsentiert ist. Tabelle 3 (Wärmegleichgewicht)
Bemerkungen: 1) Das Wärmegleichgewicht wurde in Ausdrücken des höheren Wärmewerts erzeugt
2) Q: Verbrennungswärme, H: Enthalpy
Da die Verbrennungswärme des erzeugten Gases 60 war, betrug eine Kaltgaseffizienz 60%. Die Kaltgaseffizienz repräsentiert das Verhältnis der Verbrennungswärme (höhere Basis) des erzeugten Gases dividiert durch die Verbrennungswärme (höhere Basis) der gelieferten Abfälle.
Aus den Tabellen kann man ersehen, dass für die Wiedergewinnung brennbaren Gases 3500 kcal/kg als eine untere Grenze für den unteren Wärmewert der Abfälle verwendet werden kann. Wenn der untere Wärmewert der Abfälle 3500 kcal/kg übersteigt, dann wird die Kaltgaseffizienz größer als 60%. Die Wärmeverluste von der Ofenwand betrugt 5,9. Wenn der Wärmeverlust reduziert werden kann, so kann die Kaltgaseffizienz weiter vergrößert werden.
Tabelle 4 zeigt die Trockengaszusammensetzung des erzeugten Gases. Der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gas wurde nicht gezählt.

Tabelle 4 (Trockengaszusammensetzung des erzeugten Gases)

H&sub2; 47%
CO 30%
CO&sub2; 23%
Brennbare Komponenten H&sub2; und CO nahmen 77% ein. Daher wird ein Volumen entsprechend 77% H&sub2; nach der CO-Verschiebungsumwandlung erhalten.
Fig. 6 zeigt ein weiteres System zur Ausführung des Verfahrens zur Behandlung von Abfällen durch Vergasung gemäss einem fünften Ausführungs- Beispiel der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 6 wird ein einen niedrigen Kalorienwert besitzendes Brennstoffgas erzeugt, und zwar unter einem hohen Druck von ungefähr 20 Atmosphären und wird sodann geliefert an ein Verbundleistungserzeugungssystem einschließlich einer Gasturbine zur Erzeugung elektrischer Leistung. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das System ähnlich dem System gemäß Fig. 2 mit der Ausnahme, dass zusätzlich ein Keramikfilter 32, eine Gasturbine 33 und eine Dampfturbine 34 vorgesehen sind.
In Fig. 6 repräsentieren die Symbole k bzw. m die elektrische Leistung bzw. das Abgas. Abfälle "a" und Kohle "j" werden durch das Verriegelungstrichtersystem 1 in den Trichter 2 eingegeben, von wo aus die Abfälle "a" und die Kohle "j" durch den Schraubenförderer 3 in den fluidisierten Bettreaktor 4 geliefert werden. Luft "b"" wird an den fluidisierten Bettreaktor 4 geliefert und mit Sauerstoff angereicherte Luft "b'" wird an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtuing 6 geliefert. Daher ist das von der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 abgegebene erzeugte Gas ein einen niedrigen Wärmewert besitzendes Gas bestehend aus H&sub2;CO, CO&sub2;, N&sub2; und H&sub2;O mit einem Kalorienwert im Bereich von 1000 bis 1500 kcal/Nm³ (trocken). Die Temperatur in dem fluidisierten Bettreaktor 4 und in der Hochtemperaturvorrichtung 6 sind die gleichen wie diejenigen in dem System zur Ausführung des Verfahrens gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2.
Dampf "c" wird aus dem Gas durch den Abwärmeheizkessel 10 wiedergewonnen und Flugasche "f'" wird von dem Gas durch das Keramikfilter 32 getrennt. Sodann wird das Gas an die Gasturbine 33 zur Erzeugung von elektrischer. Leistung "k" geliefert. Sodann wird Dampf "c" aus dem Gas wiedergewonnen, und zwar durch einen weiteren Abwärmekessel 10 worauf dann das Gas als Abgas m in die Atmosphäre abgegeben wird. Der gesammelte Dampf "c" wird an die Dampfturbine 34 geliefert, um elektrische Leistung "k" zu erzeugen. In dem dargestellten System wird Staub aus dem erzeugten Gas mit der hohen Temperatur entfernt und sodann wird das Gas an die Gasturbine 33 geliefert. Das erzeugte Gas kann jedoch bei einer normalen Temperatur raffiniert werden und sodann an die Gasturbine in der gleichen Weise wie in Fig. 2 gezeigt geliefert werden, obwohl ein solches Verfahren die Effizienz oder den Wirkungsgrad der Leistungserzeugung senkt.
Fig. 7 zeigt ein weiteres System zur Ausführung des Verfahrens zur Behandlung von Abfällen durch Vergasung gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 7 wird ein einen niedrigen Kalorienwert besitzendes Brennstoffgas unter atmosphärischem Druck erzeugt und sodann an ein Verbundleistungserzeugungssystem einschließlich einem Gasmotor zur Erzeugung elektrischer Leistung geliefert. Wie in Fig. 7 gezeigt ist das System ähnlich dem System gemäss Fig. 6, mit der Ausnahme, dass es einen Scrubber 11 und einen Gasmotor 35 anstelle des Keramikfilters 32 und der Gasturbine 33 verwendet. Das System gemäss Fig. 7 ist ebenfalls frei von jedwedem Verriegelungstrichter zur Lieferung von Abfällen "a" und Kohle "j" an den Trichter 2.
Luft "b"" wird an den fluidisierten Bettreaktor 4 geliefert und mit Sauerstoff angereicherte Luft "b'" wird an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 geliefert. Daher ist das von der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 gelieferte erzeugte Gas ein einen niedrigen Wärmewert besitzendes Gas bestehendes aus N&sub2;, H&sub2;, Co, CO&sub2; und H&sub2;O und mit einem Kalorienwert im Bereich von 1000 bis 1500 kcal/Nm³ (trocken). Die Temperatur in dem fluidisierten Bettreaktor 4 und in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung 6 sind wie die Temperaturen in dem System zur Ausführung des Verarbeitungsverfahrens gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2.
Dampf "c" wird aus dem erzeugten Gas wiedergewonnen, und zwar durch den Abwärmekessel 10 und das Gas wird gekühlt und durch den Scrubber 11 gereinigt. Das bei einer normalen Temperatur erzeugte Gas wird an den Gasmotor 35 geliefert um elektrische Leistung "k" zu erzeugen. Sodann wird Dampf "c" aus dem Gas durch einen weiteren Abwärmekessel 10 wiedergewonnen, wonach dann das Gas als Abgas m in die Atmosphäre abgegeben wird. Der gesammelte Dampf "c" wird an die Dampfturbine 34 zur Erzeugung elektrischer Leistung "k" geliefert. Der Abfall oder Abwärmekessel 10 darauffolgend auf den Gasmotor 35 kann aus Kostengründen weggelassen werden, aber die Folge ist dann ein Abfall in dem Wirkungsgrad der Leistungserzeugung.
Das Verfahren gemäss der Erfindung dient zur Umwandlung von Abfällen in brennbare Gase und Synthesegas für die chemische Industrie und zur Wiedergewinnung von wertvollen Ressourcen zur Erreichung einer Schonung der Umwelt. Das Verfahren ist effektiv für die Verwendung von Abfällen als neue Ressourcen durch Recycling-Vorgänge der thermischen Art, der Materialart und der chemischen Art.
Speziell bietet das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile:
1. Abfälle werden umgewandelt in einen mittleren Wärmewert besitzendes Synthesegas durch einen Vergasungsprozess basierend auf einer Kombination eines Nieder- und Hochtemperaturvergasungsprozesses und das den mittleren Wärmewert aufweisende synthetische Gas kann als Synthesegas für die chemische Industrie verwendet werden, und zwar zur Erzeugung von beispielsweise Ammoniak, Methanol oder dergleichen, auf welche Weise ein chemisches Recyceln erreicht wird.
2. In dem Prozess zur Erzeugung von Synthesegas wird der Aschegehalt in Schlacke umgewandelt, die nicht schädlich ist. Die erzeugte Schlacke kann als ein Baumaterial verwendet werden, um das Material wiederzuverwenden.
3. Wertvolle Metalle einschließlich Eisen, Kupfer, Aluminium usw. die in den Abfällen enthalten sind, können wiedergewonnen werden, und zwar in einem nicht korrodierten Zustand zum Recyceln von Material.
4. Einen niedrigen Kalorienwert besitzendes brennbares Gas wird wiedergewonnen zur Verwendung als ein Brennstoff für eine Gasturbine oder dergleichen oder als industrieller Brennstoff für die thermische Rückführung.
5. Toxische Dioxine werden nahezu vollständig zerlegt, und zwar durch die Hochtemperaturverbrennung in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung bei einer Temperatur von 1300ºC oder höher.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sei doch bemerkt, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Übersetzung der in der Zeichnung verwendeten Legenden:

Municipal wastes Städtische Abfälle
refuse-derived fuel (RDF) aus Abfall abgeleiteter Brennstoff
Solid-water mixture (SWM) Feststoff-Wasser-Mischung
Biomass wastes Biomassenabfälle
Plastic wastes (including FRP) Kunststoffabfälle (einschließlich FRP)
Automobile wastes (Shredder dust, waste tires, etc.) Automobilabfälle (Shredderstaub, Abfallreifen, etc.)
Electric appliance wastes Elektrische Geräte-Abfall
Special wastes (Medical wastes, etc.) Spezialabfälle (Medizinische Abfälle usw.)
Sewage sludges Klärschlämme
Night soil Abtrittsdünger
Highly concentrated waste water Hochkonzentriertes Abwasser
Industrial sludges Industrielle Schlämme
Low-grade coal Kohle niedrigen Grades
Gasification Vergasung
Metal Metall
Slag Schlacke
Pavement materials Straßenbaumaterialien
Aggregate Aggregat
Water-permeable materials wasserpermeable Materialien
Gardening materials Gartenmaterialien
Ecology cement Ökologischer Zement
Material recycle Materialrecycling
Thermal recycle thermisches Recycling
Atmospheric unter atmosphärischem Druck
Pressurized unter Druck
Boiler Kessel
Gas engine (Diesel engine) Gasmotor (Dieselmotor)
Gas turbine Gasturbine
Electric Power elektrische Leistung
Industrial fuel gas Industrielles Brenngas
Chemical recycle chemisches Recycling
Synthesis gas Synthesegas
CO conversion + CO&sub2; removal CO-Umwandlung + CO&sub2;-Entfernung
CO conversion + methanization CO-Umwandlung + Methanisierung
Methanol synthesis Methanolsynthese
FT reaction FT-Reaktion
Hydrogen Wasserstoff
Methane Methan
Methanol Methanol
Gasoline Benzin

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von Abfällen durch Vergasung, wobei das Verfahren folgendes vorsieht:

Liefern der Abfälle in einen Reaktor mit einem revolvierenden fluidisierten Bett des Strömungstyps indem ein revolvierender Fluss oder eine umlaufende Strömung eines fluidisierten Mediums gebildet wird;

Vergasen der erwähnten Abfälle in dem Reaktor mit fluidisiertem Bett mit einer Temperatur im Bereich von 450 bis 800ºC durch Kontaktieren der Abfälle mit einem Vergasungsagens geliefert an den Reaktor mit fluidisiertem Bett zur Erzeugung von Gas und Holzkohle (char);

Einführen des erwähnten Gases und der erwähnten Holzkohle erzeugt in dem Erwähnten Reaktor mit fluidisiertem Bett direkt in eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung; und

Erzeugen eines Brennwert besitzenden Gases in der Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung durch Vergasen des erwähnten Gases und der erwähnten Holzkohle bei einer Temperatur von mindestens 1300ºC durch Kontaktieren des erwähnten Gases und der erwähnten Holzkohle mit dem Vergasungsagens geliefert an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung, und Wiedergewinnen von Schlacke durch Schmelzen des Aschegehalts enthalten in der erwähnten Holzkohle.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Holzkohle erzeugt wird durch Zerkleinern von kohlenstoffhaltigem Material erzeugt durch Vergasung der Abfälle in dem revolvierenden fluidisierten Bett des Strömungstyps unter Verwendung von Sand oder Aluminiumoxid als das erwähnte fluidisierte Medium.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung des Wirbeltyps ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einen Brennwert besitzende Gas hauptsächlich aus H&sub2;, CO, CO&sub2; und H&sub2;O besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erwähnten Abfälle zu denen Kohle hinzugefügt ist in den fluidisierten Bettreaktor des revolvierenden Strömungstyps geliefert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das an den fluidisierten Bettreaktor des Strömungs- oder Flusstyps gelieferte Agens einen der folgenden Bestandteile aufweist: Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft, und eine Mischung aus Sauerstoff und Dampf.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erwähnte Vergasungsagens welches an die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung geliefert wird, mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder Sauerstoff ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einen Brennwert besitzende Gas gekühlt wird, und wobei die Schlacke gekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abfälle mindestens einen der folgenden Abfälle aufweisen: städtische Abfälle, aus Müll abgeleiteter Brennstoff (refuse-derived fuel-RDF), Kunststoffabfälle einschließlich faserverstärkte Kunststoffe (FRP - fiber-reinforced plastics), Automobilabfälle (Schredderstaub, Abfallreifen usw.), elektrische Geräteabfälle, spezielle Abfälle (medizinische Abfälle usw.), Abwasserschlämme, menschliche Exkremente, hochkonzentrierte Abfallflüssigkeiten, industrielle Schlämme.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei mit den Abfällen Kohle niedriger Qualität verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einen Brennwert besitzende Gas einen atmosphärischen Druck oder Hochdruck besitzt und verwendet wird für die Leistungserzeugung oder als Brennstoffgas oder als Synthesegas für Chemikalien.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das fluidisierte Bett in dem erwähnten fluidisierten Bettreaktor sich in einer reduzierenden Atmosphäre befindet, und wobei Metall in den erwähnten Abfällen in dem nicht korrigierten Zustand von dem Reaktor mit revolvierenden fluidisierten Bett des Fluss- oder Strömungstyps abgegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erwähnten Abfälle Abfälle mit geringem Brennwert und Abfälle mit hohem Brennwert aufweisen, und wobei der Anteil der Abfälle mit niedrigem Brennwert eingestellt wird auf die Abfälle mit dem hohen Brennwert.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge an Sauerstoff geliefert an den fluidisierten Bettreaktor des revolvierenden Strömungstyps und an die erwähnte Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung im Bereich von 0,1 bis 0,6 der theoretischen Menge des Sauerstoffs für die Verbrennung liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Sauerstoffmenge geliefert an den fluidisierten Bettreaktor des revolvierenden Strömungstyps im Bereich von 0,1 bis 0,3 der theoretischen Menge des Sauerstoffs für die Verbrennung liegt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aschegehalt als Schlacke wiedergewonnen wird, während Dioxine und die Ausgangsstoffe dafür im wesentlichen in der erwähnten Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zerlegt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zugabe von Kohle an die Abfälle als ein Hilfsbrennstoff vorgesehen ist.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der fluidisierte Bettreaktor des revolvierenden Strömungstyps ein relativ mild fluidisiertes Bett aufweist, mit einer im wesentlichen niedrigen Fluidisierungsgasrate und ein relativ intensiv fluidisiertes Bett mit einer wesentlich höheren Fluidisierungsgasrate derart, dass der erwähnte revolvierende Fluss oder Strömung des fluidisierten Mediums gebildet wird.

19. Vorrichtung zum Behandeln von Abfällen durch Vergasen, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein fluidisierter Bettreaktor des revolvierenden Strömungstyps zum Vergasen der Abfälle bei einer Temperatur im Bereich von 450 bis 800ºC durch Kontaktieren der Abfälle mit einem Vergasungsagens zur Erzeugung von Gas und Holzkohle (char), wobei eine revolvierende Strömung oder Fluss aus einem fluidisierten Medium darin gebildet wird; und

eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung zur Erzeugung eines Brennwert besitzenden Gases aus dem erwähnten Gas und der erwähnten Holzkohle geliefert direkt von dem Reaktor mit fluidisiertem Bett mit einer Temperatur von mindestens 1300ºC durch Kontaktieren des erwähnten Gases und der erwähnten Holzkohle mit einem Vergasungsagens, und Wiedergewinnung von Schlacke durch Schmelzen des Aschegehalts enthalten innerhalb der erwähnten Holzkohle.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung eine Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung des Wirbeltyps aufweist bzw. ist.

21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einen Brennwert besitzende Gas und die erwähnte Schlacke in Wasser eingeführt werden und durch das erwähnte Wasser gekühlt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Brennwert besitzenden Gas Alkohol hergestellt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Brennwert besitzenden Gas Methan hergestellt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Brennwert besitzenden Gas Benzin hergestellt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Brennwert besitzenden Gas Wasserstoff hergestellt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erwähnten eine Brennwert besitzende Gas in einem Leistungserzeugungssystem mit kombiniertem Zyklus verwendet wird.

27. Eine Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Hochtemperaturverbrennungsvorrichtung einen Wassertank aufweist, und wobei das einen Brennwert besitzende Gas und die Schlacke durch das Wasser in dem Wassertank gekühlt werden.