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Dokumentenidentifikation DE202005018508U1 13.07.2006
Titel Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen
Anmelder Morschett, Peter, 66787 Wadgassen, DE;
Bauknecht, Maximilian, 09247 Röhrsdorf, DE
Vertreter Rumrich, G., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., Pat.-Anw., 09116 Chemnitz
DE-Aktenzeichen 202005018508
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 13.07.2006
Registration date 08.06.2006
Application date from patent application 24.11.2005
IPC-Hauptklasse C10B 47/32(2006.01)A, F, I, 20060503, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C10B 47/44(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   C10B 53/00(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   F27B 7/36(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   B09B 3/00(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruches.

Die Anlage kann für alle Anwendungsgebiete eingesetzt werden, in denen Abfälle in ihrem Volumen reduziert werden sollen oder auf andere Weise thermisch behandelt werden müssen.

DE 196 14 689 C2 beschreibt eine multivalent einsetzbare Anlage zur thermischen Behandlung von Ausgangssubstanzen, welche einen beheizbaren Reaktor aufweist, in welchem die Substanzen eine Vorschub- und Umwälzbewegung vollführen und einer Temperatur von 280 bis 400°C ausgesetzt werden. Die dabei entstehenden Gase und Dämpfe werden abgesaugt und kondensiert und können zur Beheizung der Anlage eingesetzt werden.

Nachteil dieser Anlage ist der zu niedrige Temperaturbereich, durch welchen die Behandlung einiger wichtiger Substanzen, z.B. Industrieabfälle aus der Papierindustrie nicht behandelt werden können sowie das noch große Volumen der behandelten Substanzen und die schwierige Beseitigung der Restgase, wodurch die Umwelt belastet wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen zu entwickeln, die eine erhebliche Volumenreduzierung der Abfallstoffe gewährleisten, die Behandlung vielfältiger Ausgangssubstanzen ermöglicht und bei einem minimalen Energieeinsatz umweltfreundlich arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen besteht aus einem Reaktor mit einer Zuführung für die Abfallstoffe als Ausgangssubstanzen (SA) und einer Abführung für die thermisch behandelten Endsubstanzen und weist eine Heizeinheit zur Beheizung des Reaktors sowie eine Absaugung für Rauchgase und Dämpfe auf, wobei in die Anlage ein der Heizeinheit zugeordneter Combustor zur thermischen Nachverbrennung von Restgasen integriert ist. Die Restgase sind direkt oder über einen Kondensator mittels der Absaugung dem Combustor und der Heizeinheit zuführbar. Durch die Zuführung der Restgase zum Combustor und zur Heizeinheit ist es möglich, dass Volumen des Brenngases, welches als Anschubenergie für den Brenner der Heizeinheit erforderlich ist, ggf. soweit zu reduzieren, dass von dem Brenner nur noch eine Stützflamme vorhanden ist. Die gesamte Heizenergie für den Reaktor wird dann durch die Verbrennung der Restgase zur Verfügung gestellt. Alternativ können die Restgase einer Energieerzeugungseinrichtung zugeleitet werden. Ebenfalls ist es möglich, dass einen ersten Teil der Restgase dem Combustor und der Heizeinheit und einen zweiten Teil der Restgase der Energieerzeugungseinrichtung zuzuführen. Da bei dem thermischen Behandlungsprozess erfahrungsgemäß das Volumen des erzeugten Restgases um ein Vielfaches höher ist, als das Volumen des Restgases, welches für die Beheizung des Reaktors erforderlich ist, stellt die Weiterleitung von Restgasen an die Energieerzeugungseinrichtung eine effiziente Ausnutzung des Restgases dar.

Die Energieerzeugungseinrichtung kann z.B. ein Dampfkessel und ein Dampfmotor und/oder ein Blockheizkraftwerk sein. Das Volumen der behandelten Substanzen wird im Verhältnis zum Volumen der Ausgangssubstanzen bis zu 97% reduziert, wodurch nur noch geringe Deponiekosten zu verzeichnen sind. Dem Kondensator ist ein Ölabscheider nachgeschaltet, aus welchem lipophiles Kondensat und wässriges Kondensat separat abgeleitet werden. Zwischen dem Ölabscheider und dem Kondensator ist zur Erzeugung eines Kühlkreislaufes ein Rückkühlwerk angeordnet. Weiterhin kann dem Reaktor ein Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung und/oder zur Vorkühlung von Brennerluft der Heizeinheit zugeordnet sein.

Die Ausgangssubstanzen durchlaufen bei einer Umwälzbewegung und einer Temperatur von 250 bis 800°C den Reaktor. Die Durchlaufzeit, die Drehzahl der im Reaktor befindlichen Schnecke und die Verweilzeit richten sich dach dem Feuchtigkeitsgehalt der Ausgangssubstanzen.

Die Endsubstanzen sind entweder deponierfähig oder in den Wirtschaftskreislauf rückführbar. Durch die großen Volumen und Masseverluste treten dabei nur noch geringe Deponiekosten auf. Einige Substanzen können ohne oder mitgeringer Nachbearbeitung dem Wirtschaftskreislauf erneut zugeführt werden.

Als Ausgangssubstanzen können z.B. Zelluloseschlämme, Spuckstoffe, Schredderabfälle von Kraftfahrzeuginnenteilen oder DSD-Sortierreste (DSD = Duales System Deutschland) und daraus z.B. aluminiumhaltige Fraktionen eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, folgende Abfallstoffe zu behandeln und somit in ihrem Volumen wesentlich zu reduzieren:

  • – sonstige Abfälle aus der mechanischen Behandlung von Abfällen,
  • – Abfälle aus dem Schreddern von metallhaltigen Abfällen,
  • – Schlämme aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser,
  • – Schlämme, die gefährliche Stoffe aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser enthalten,
  • – Schlämme aus der biologischen Behandlung von industriellem Abwasser,
  • – Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung,
  • – Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung, die gefährliche Stoffe enthalten,
  • – Schlämme oder Emulsionen aus Entsalzern,
  • – Schlämme aus physikalisch-chemischen Behandlungen,
  • – Schlämme aus physikalisch-chemischen Behandlungen, die gefährliche Stoffe enthalten,
  • – Abfälle aus der Kanalreinigung,
  • – Straßenkehricht,
  • – Rückstände aus der Schrottaufbereitung (Schredder-Leicht-Fraktion,
  • – Abfälle, behaftet mit organischen Pflanzenschutzmitteln, Holzschutzmitteln und anderen Bioziden,
  • – feste Abfälle aus Sandfanganlagen und Öl-Wasserabscheidern,
  • – Abfälle aus der Sanierung von Böden und Grundwasser,
  • – Abfälle aus Prozessen der mechanischen Formgebung sowie der physikalischen und mechanischen Oberflächenbearbeitung von Metallen und Kunststoffen,
  • – Gleisschotter, der gefährliche Stoffe enthält,
  • – Boden und Steine, die keine gefährlichen Stoffe enthalten,
  • – Sande aus der Wirbelschicht, die bei der Verbrennung oder Pyrolyse von Abfällen anfallen,
  • – Abfälle aus der Altölaufbereitung,
  • – medizinische und krankenhausspezifische Abfälle,
  • – sowie Mineralien (z.B. Sand, Steine), wobei hier nur eine unwesentliche Volumenreduzierung stattfindet.

Werden Zelluloseschlämme als Ausgangssubstanzen in der Anlage thermisch behandelt (vorzugsweise bei 350°C) kann die Endsubstanz, die ein zellulosehaltiges Pulver ist, brikettiert und in brikettierter Form als Brennstoff eingesetzt werden.

Beim Einsatz von Abfallstoffen-Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Spuckstoffen entsteht als Endsubstanz (SE) vorwiegend Asche und ein großer Volumenanteil an Restgas, welches als Brenngas einsetzbar ist.

Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Schredderabfällen von Kraftfahrzeuginnenteilen ergeben als Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen und Restgas (Grest), welches als Brenngas einsetzbar ist.

Werden als Ausgangssubstanz DSD-Sortierreste behandelt entsteht als Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen. Bestehen die DSD-Sortierreste beispielsweise aus Kunststoff-/Papier-/Abfällen mit Aluminiumanhaftungen, so befinden sich in der Asche größere Metallabscheidungen aus fast reinem Aluminium. Das bei der thermischen Behandlung der DSD-Sortierreste gebildete Restgas kann ebenfalls als Brenngas eingesetzt werden.

Das Restgas wird, wie vorgenannt beschrieben als Brenngas entweder dem Combustor und der Heizeinheit oder einer Energieerzeugungseinrichtung zur Verfügung gestellt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnung näher erläutert.

Die Prinzipskizze zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Anlage.

Der Reaktor 1 besitzt eine nicht näher dargestellte Zuführung für die Ausgangssubstanzen SA und eine Abführung für die behandelten Substanzen SE. Die Ausgangssubstanz SA durchläuft unter einer Umwälzbewegung den Reaktor bei einer Temperatur von 250 bis 800°C. Dazu ist dem Reaktor eine Heizeinheit 2 sowie ein Combustor 5 zugeordnet. Der bei der thermischen Behandlung entstehende Dampf D wird mittels eines Sauggebläses 3 aus dem Reaktor 1 abgesaugt. Das Rauchgas Grauch wird durch den Schornstein abgeführt. Der Dampf D gelangt zu einem Kondensator 4, in welchem das darin enthaltene Wasser auskondensiert. Das aus dem Kondensator 4 abgeleitete Restgas Grest, wird über einen Combustor 5, der zur thermischen Nachverbrennung des Restgases dient, in einem ersten Teilstrom T1 der Heizeinheit 2 und in einem zweiten Teilstrom T2 einer Energieerzeugungsanlage 9 zugeführt. Dazu ist zwischen Kondensator 4 und Combustor 5 das Sauggebläse 6 vorgesehen, durch welches auch die Absaugung der Dämpfe D aus dem Reaktor 1 erfolgt.

Es ist möglich, den ersten Teilstrom T1 oder den zweiten Teilstrom T2 zu unterbrechen, so dass das Restgas nur der Heizeinheit oder nur der Energieerzeugungseinrichtung zur Verbrennung zugeführt wird.

Das Kondensat K wird aus dem Kondensator einem Ölabscheider 7 zugeführt. Zwischen Kondensator 4 und Ölabscheider 7 ist ein Filter F angeordnet. Die Kühlung des Kondensators 4 erfolgt über das Kühlwasser/den Kühlkreislauf eines Rückkühlwerkes 8 zwischen Ölabscheider 7 und Kondensator 4. Aus dem Ölabscheider 7 wird lipophiles Kondensat K1 und wässriges Kondensat K2 in Auffangbehälter abgeleitet.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann eine überraschend große Volumenreduzierung der unterschiedlichsten Ausgangssubstanzen erzielt werden. Darin enthaltene Wertstoffe, die sonst mit den Abfallstoffen auf die Deponie gelangt sind, z.B. Metallfraktionen, können aus den Endsubstanzen entnommen und dem Wirtschaftkreislauf wieder zugeführt werden.


Anspruch[de]
  1. Anlage zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen, bestehend aus einem Reaktor (1) mit einer Zuführung für die Abfallstoffe als Ausgangssubstanzen (SA) und einer Abführung für die thermisch behandelten Endsubstanzen (SE) sowie mit einer Heizeinheit (2) zur Beheizung des Reaktors (1) und mit einer Absaugung (3) für Rauchgase (Grauch) und Dämpfe (D), wobei in die Anlage ein der Heizeinheit (2) zugeordneter Combustor (5) zur thermischen Nachverbrennung von Restgasen (Grest) integriert ist.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restgase (Grest) direkt oder über einen Kondensator (4) mittels der Absaugung (3) dem Combustor (5) und der Heizeinheit (2) zuführbar sind.
  3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restgase (Grest) direkt oder über einen Kondensator (4) einer Energieversorgungseinrichtung (9) zuführbar sind.
  4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (T1) der Restgase (Grest) dem Combustor (5) und der Heizeinheit (2) und ein zweiter Teil (T2) der Restgase (Grest) der Energieversorgungseinrichtung (9) zuführbar sind.
  5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der behandelten Substanzen (SE) im Verhältnis zum Volumen der Ausgangssubstanzen (SA) bis zu 97% reduziert ist.
  6. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (4) ein Ölabscheider (7) nachgeschaltet ist.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ölabscheider (7) und dem Kondensator (4) ein Rückkühlwerk (8) zur Erzeugung eines Kühlkreislaufes angeordnet ist.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktor ein Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung und/oder zur Vorkühlung von Brennerluft der Heizeinheit (2) zugeordnet ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Reaktor (1) 250°C bis 800°C beträgt.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endsubstanzen (SE) deponierfähig oder in den Wirtschaftskreislauf rückführbar sind.
  11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssubstanzen (SA) Zelluloseschlämme, Spuckstoffe, Schredderabfälle von Kraftfahrzeuginnenteilen oder DSD-Sortierreste sind.
  12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Zelluloseschlämmen die Endsubstanz (SE) in brikettierter Form als Brennstoff einsetzbar ist.
  13. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Spuckstoffen die Endsubstanz (SE) Asche ist und das Restgas (Grest) als Brenngas einsetzbar ist.
  14. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Ausgangssubstanzen (SA) in Form von Schredderabfällen von Kraftfahrzeuginnenteilen die Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen ist und das Restgas (Grest) als Brenngas einsetzbar ist.
  15. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Ausgangssubstanzen (SA) in Form von DSD-Sortierresten die Endsubstanz (SE) Asche mit Metallabscheidungen ist und das Restgas (Grest) als Brenngas einsetzbar ist.
  16. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Ausgangssubstanzen (SA) in Form von

    – Mineralien (z.B. Sand, Steine),

    – sonstigen Abfällen aus der mechanischen Behandlung von Abfällen,

    – Abfällen aus dem Schreddern von metallhaltigen Abfällen,

    – Schlämmen aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser,

    – Schlämmen, die gefährliche Stoffe aus einer anderen Behandlung von industriellem Abwasser enthalten,

    – Schlämmen aus der biologischen Behandlung von industriellem Abwasser,

    – Schlämmen aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung,

    – Schlämmen aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung, die gefährliche Stoffe enthalten,

    – Schlämmen oder Emulsionen aus Entsalzern,

    – Schlämmen aus physikalisch-chemischen Behandlungen,

    – Schlämmen aus physikalisch-chemischen Behandlungen, die gefährliche Stoffe enthalten,

    – Abfällen aus der Kanalreinigung,

    – Straßenkehricht,

    – Rückständen aus der Schrottaufbereitung (Schredder-Leicht-Fraktion)

    – Abfällen, behaftet mit organischen Pflanzenschutzmitteln, Holzschutzmitteln und anderen Bioziden,

    – festen Abfällen aus Sandfanganlagen und Öl-Wasserabscheidern,

    – Abfällen aus der Sanierung von Böden und Grundwasser,

    – Abfällen aus Prozessen der mechanischen Formgebung sowie

    – der physikalischen und mechanischen Oberflächenbearbeitung von Metallen und Kunststoffen,

    – Gleisschotter, der gefährliche Stoffe enthält,

    – Boden und Steinen, die keine gefährlichen Stoffe enthalten,

    – Sanden aus der Wirbelschicht, die bei der Verbrennung oder Pyrolyse von Abfällen anfallen,

    – Abfällen aus der Altölaufbereitung,

    – medizinischen und krankenhausspezifischen Abfällen

    das Volumen der behandelten Substanzen (SE) im Verhältnis zum Volumen der Ausgangssubstanzen (SA) bis reduziert ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

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