[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Pyrolyseanlage zur Müll- und Abfallverwertung
mit einer beheizten Schweltrommel, mit einer Schwelguteintragsvorrichtung an der einen
Stirnseite der Schweltrommel und einer Reststoffaustragsvorrichtung an der anderen
Stirnseite der Schweltrommel, mit einem Schwelgasabzug und mit einem an den Schwelgasabzug
angeschlossenen Gaswandler zur Umwandlung des Schwelgases in Spaltgas.
[0002] Bei bekannten Pyrolyseanlagen läßt man das Schwelgut - im allgemeinen zerkleinerte
Müll- und Abfallstoffe - in einer sich langsam drehenden, beheizten Schweltrommel
bei 400 - 500 °C verschwelen. Das dabei entstehende Schwelgas wird abgezogen, entstaubt
und in einem sogenannten Gaswandler in industriell verwertbares Spaltgas umgewandelt.
Dabei ist es durch die DE-OS 34 12 583 auch bekannt, die Schweltrommel zur Aufheizung
des eingetragenen Schwelgutes in ihrem Inneren mit Heizrohren zu versehen, die von
einem seperat erzeugten Heizgas durchströmt werden. Es ist eine Eigenart einer solcher
Pyrolyseanlage, daß die im allgemeinen mit einem geringen Unterdruck betriebene
und sich langsam drehende Schweltrommel an ihren beiden offenen Stirnseiten mit Ringdichtungen
gegenüber dem stationären Schwelguteintragsgehäuse und Reststoffaustragsgehäuse abgedichtet
sein muß. Darüber hinaus werden weitere Ringdichtungen benötigt, um die Schwelgasleitung
anzuschließen und um die Heizrohranschlüsse an die Schweltrommel anzukuppeln. Diese
Ringdichtungen, die auch temperaturbedingte axiale Längenänderungen der Schweltrommel
aufnehmen müssen, unterliegen bei den gegebenen Betriebsbedingungen, den relativ
hohen Temperaturen, der Staubbelastung und der Belastung durch die aggressiven Gase
einem starken Verschleiß und müssen in verhältnismäßig kurzen Zeitintervallen ausgetauscht
werden. Das Austauschen der Ringdichtungen ist jedesmal mit einem Stillstand der Anlage
verbunden. Auch die im Innern der Schweltrommel verlaufenden Heizrohre unterliegen
einem merklichen Verschleiß durch mit dem Schwelgut mitgeführte Feststoffe und müssen
von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Außerdem ist bei dieser vorbekannten Anlage
für die Erzeugung der Heizgase eine besondere Brennkammer vorzusehen.
[0003] Durch die DE-PS 27 13 031 ist auch eine Schweltrommel bekannt, die ohne anfällige
Heizrohre auskommt und die keine separate Brennkammer für die Erzeugung der Heizgase
benötigt. Dort werden die Abgase einer Nutzleistungsmaschine, d.h. einer mit dem
Spaltgas betriebenen Verbrennungskraftmaschine als Heizgas verwendet. Außerdem sind
dort die den axialen Vortrieb des Schwelgutes im Inneren der Schweltrommel bewirkenden
spiralförmigen Schaufeln als Hohlkörper ausgebildet und werden von dem Abgas durchströmt.
Die Wartungsintervalle werden bei dieser Anlage durch die vielen an den beiden Enden
der Schweltrommel erforderlichen Ringdichtungen bestimmt.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie der Aufwand für
die Aufheizung des Schwelgutes und die Wartungsintervalle und Wartungskosten vermindert
werden können.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 - 10 zu entnehmen.
[0006] Infolge der Verwendung eines Teiles des unverbrannten Spaltgases für die Aufheizung
des Schwelgutes in der Schweltrommel wird mit geringstmöglichem Aufwand und ohne Verbrennung
von Spaltgas oder Einspeisung von externer Heizenergie die für die Verschwelung erforderliche
Wärme bereitgestellt.
[0007] In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann das der Schweltrommel
zugeleitete Spaltgas die Schweltrommel zur direkten Aufheizung des Schwelgutes im
Gegenstrom durchströmen und mit dem Schwelgas abgezogen werden. Dies bringt nicht
nur den Vorteil mit sich, daß sich die Wärmeverluste gegenüber einer indirekten Aufheizung
verringern, sondern führt vor allem dazu, daß die Anzahl der Dichtungen an den beiden
Stirnflächen der Schweltrommel auf je eine vermindert werden kann.
[0008] Die Energiebilanz der Pyrolyseanlage wird verbessert, wenn in Ausgestaltung der Erfindung
das der Schweltrommel zugeleitete Spaltgas zur Temperaturabsenkung durch einen der
Schweltrommel spaltgasseitig vorgeschalteten Wärmetauscher geleitet wird. Es kann
dort auf etwa 550 °C abgekühlt werden. Auf diese Weise wird wertvolle Hochtemperaturenergie
frei und wird zugleich ein Überheizen der Schweltrommel verhindert.
[0009] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der FIG dargestellten Ausführungsbeispieles
erläutert. Es zeigt:
die FIG eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Pyrolyseanlage.
[0010] In der FIG ist die Schweltrommel mit 1 bezeichnet. Sie ist an ihren beiden Stirnseiten
offen und auf Rollenlagern 2,3,4 um ihre Längsachse 5 drehbar. Zu ihrem Antrieb ist
ein Elektromotor 6 vorgesehen. Zwischen den beiden Rollenlagern 2,3,4 ist die Schweltrommel
1 mit einer Wärmedämmung 7,8 versehen. An ihrer in der Darstellung der FIG linken
Stirnseite ist ein Schwelguteintragsgehäuse 9 zu erkennen, das über die Stirnseite
der Schweltrommel 1 gestülpt ist und mit einer Ringdichtung 10 gasdicht an der Schweltrommel
anschließt. Dieses Schwelguteintragsgehäuse 9 trägt eine Schwelguteintragsvorrichtung
11 mit einer gasdichten Schleuse 12 und einen Schwelgasabzugsstutzen 14. Über die
in der Darstellung der FIG rechte Stirnseite der Schweltrommel 1 ist ein Reststoffaustragsgehäuse
15 gestülpt, welches an seinem unteren Ende eine Reststoffaustragsvorrichtung 16 mit
einer gasdichten Schleuse 17 und einen Spaltgasanschlußstutzen 19 trägt. Auch dieses
Reststoffaustragsgehäuse schließt über eine Ringdichtung 20 gasdicht mit der Schweltrommel
1 ab. Unterhalb der Reststoff-austragsvorrichtung 16 ist ein mit Wasser gefülltes
Auffangbecken 21 für den Reststoff und eine in das Auffangbecken hineinragende Transportschnecke
22 für die Entnahme des ausgetragenen Reststoffes und Beförderung desselben in einen
Transportbehälter 23 zu erkennen.
[0011] An den Schwelgasabzugsstutzen 14 des Schwelguteintragsgehäuses schließt eine Schwelgasleitung
24 an, die zu einem Zyklon 25 und von diesem über einen Gasverdichter 26 zu einem
Gaswandler 27 führt. Dieser Gaswandler besitzt eine Brennkammer 28, an der die Schwelgasleitung
24 und eine Frischluftleitung 29 angeschlossen sind. Außerdem besitzt der Gaswandler
27 eine mittels einer Schleuse 30 abgedichtete Kokseinfüllvorrichtung 31 sowie eine
ebenfalls mittels einer Schleuse 32 abgedichtete Schwelkoksaustragsvorrichtung 33,
die in ein Wasserbad 34 mündet. Von der den Gaswandler 27 verlassenden Spaltgasleitung
35 zweigt eine weitere Spaltgasleitung 36 ab, welche über einen Wärmetauscher 37 geführt
und an den Spaltgasanschlußstutzen 19 des Reststoffaustragsgehäuses 15 angeschlossen
ist. In der vom Zyklon 25 zum Gasverdichter 26 und zur Brennkammer 28 des Gaswandlers
27 führenden Schwelgasleitung 24 befindet sich ein Anschlußstutzen 38 für ein extern
bezogenes Brenngas, im vorliegenden Fall von Stadtgas.
[0012] Bei der Inbetriebnahme der Pyrolyseanlage wird über den Anschlußstutzen 38 der Schwelgasleitung
24 Stadtgas in die Brennkammer 28 des Gaswandlers 27 geleitet und dort unterstöchiometrisch
verbrannt. Das heiße teilverbrannte, den Gaswandler 27 verlassende Stadtgas gelangt
über den Wärmetauscher 37 und den Spaltgasanschlußstutzen in das Reststoffaustragsgehäuse
15 der Schweltrommel und von dort im Gegenstrom zum Schwelgut in die Schweltrommel
1. Dabei wird das in der Schweltrommel 1 dauernd umgewendete Schwelgut auf die Schweltemperatur
von ca. 450 °C bis 500 °C aufgeheizt. Das dabei freiwerdende Schwelgas wird vom Gasverdichter
26 zusammen mit dem Stadtgas über das Schwelguteintragsgehäuse 9 und die Schwelgasleitung
24 in den Zyklon 25 gesaugt, dort entstaubt und dann weiter in die Brennkammer 28
des Gaswandlers 27 gedrückt. In der Brennkammer des Gaswandler wird das Schwelgas
mit unterstöchiometrisch zugemischter Luft verbrannt. Dabei wird die Luftzugabe so
geregelt, daß die Flammentemperatur etwa 1000 °C bis 1200 °C beträgt. Bei dieser Temperatur
werden die Kohlenwasserstoffe gecrackt. In Verbindung mit der anschließenden Wassergasreaktion
im Koksbett des Gaswandlers 27 entsteht ein Spaltgas, das im wesentlichen Kohlenmonoxid,
Kohlendioxid, Methan und Wasserstoff enthält. Dieses Spaltgas ist schadstofffrei
und kann einem industriellen Verbraucher zugeleitet und dort bedenkenlos verbrannt
werden.
[0013] Ein Teil des Spaltgases wird über die Spaltgasleitung 36 und den Wärmetauscher 37
wieder in die Schweltrommel 1 zurückgeführt. In dem Wärmetauscher 37 wird die Temperatur
des ca. 1200 °C heißen Spaltgases auf ca. 550 °C heruntergekühlt, bevor es in die
Schweltrommel 1 eingeleitet wird. Hierdurch wird eine Überhitzung der Schweltrommel
vermieden und wird im Wärmetauscher 37 Prozeßdampf erzeugt.
[0014] Während des Betriebes der Schweltrommel werden in kurzen Intervallen abgepaßte Mengen
an Schwelgut über die Schleuse 12 an der Schwelguteintragsvorrichtung 11 durch das
Schwelgut eintragsgehäuse 9 hindurch über ein Schwelguteintragsrohr 13 in das Innere
der Schweltrommel geleitet. Während der Drehung der Schweltrommel wird das Schwelgut
kontinuierlich umgewälzt und dabei von dem heißen Spaltgas erhitzt. Über im Innern
der Schweltrommel angeordnete, der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellte,
spiralförmige Schaufeln, wird es kontinuierlich in der Darstellung der FIG nach rechts
befördert und verwandelt sich allmählich in den sogenannten Schwelgut-reststoff.
Schließlich wird dieser von den Schaufeln im Innern der Schweltrommel in das Reststoffaustragsgehäuse
15 befördert. Dort wird es diskontinuierlich über die Schleuse 17 der Reststoffaustragsvorrichtung
16 in das wassergefüllte Auffangbecken 21 befördert. In diesem Auffangbecken kühlt
der Reststoff ab. Sodann wird er über die Transportschnecke 22 in den bereitgestellten
Transportbehälter 23 befördert.
[0015] Infolge der Verwendung von unverbranntem Spaltgas als Heizmedium werden Brenner
und Brennstoffkosten für die Erzeugung von Heizgas eingespart. Darüber hinaus werden
durch die direkte Einleitung des Spaltgases in das Innere der Schweltrommel wartungsträchtige
Ringdichtungen eingespart. Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird nur noch je eine
Ringdichtung am Schwelguteintragsgehäuse und Reststoffaustragsgehäuse benötigt. Darüber
hinaus wird durch die direkte Einleitung des Spaltgases in die Schweltrommel 1 die
Wärmeübertragung von dem als Wärmetransportmittel verwendeten Spaltgas zu dem Schwelgut
optimiert. Die hierfür benötigte Wärmemenge wird durch die Wärmedämmung 7,8 der Schweltrommel
1 noch weiter verringert. Infolge der Zumischung des für die Aufheizung des Schwelgutes
in die Schweltrommel 1 eingeleiteten Spaltgases zu dem in der Schweltrommel erzeugten
Schwelgas werden die Gasmengen und somit auch die Abscheidungsbedingungen für den
in der Schwelgasleitung 24 eingebauten Zyklon 25 verbessert. Die in dem Wärmetauscher
37 freiwerdende Wärme ist Hochtemperaturwärme und kann zur Prozeßdampferzeugung sowie
für innerbetrieblichen Heizzwecken herangezogen werden.
[0016] Es ist auch möglich, das Spaltgas statt über einen Wärmetauscher 37 durch Eindüsung
von Wasser bzw. von Niedertemperaturdampf abzukühlen. Eine hierzu erforderliche Eindüsvorrichtung
39 wäre dann anstelle oder zusätzlich zum Wärmetauscher 37 in die zur Schweltrommel
1 führende Spaltgasleitung 36 einzubauen. Durch die Eindüsung von Wasser oder Niedertemperaturdampf
wird nicht nur das Spaltgas abgekühlt, vielmehr wird infolge des dem Schwelgas zusätzlich
begemischten Wasserdampfes im Gaswandler über die Wassergasreaktion mit dem glühenden
Koks der Wasserstoffanteil des Spaltgases und damit auch dessen Heizwert erhöht.
1. Pyrolyseanlage zur Müll- und Abfallverwertung mit einer beheizten Schweltrommel,
mit einer Schwelguteintragsvorrichtung an der einen Stirnseite der Schweltrommel
und einer Reststoffaustragsvorrichtung an der anderen Stirnseite der Schweltrommel
mit einem Schwelgasabzug und mit einem an dem Schwelgasabzug angeschlossen Gaswandler
zur Umwandlung des Schwelgases in Spaltgas,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schweltrommel (1) ein Teil des dem Gaswandler (27) entströmenden Spaltgases
als Wärmeträger zugeleitet wird.
2. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Schweltrommel (1) zugeleitete Spaltgas die Schweltrommel (1) zur direkten
Aufheizung des Schwelgutes im Gegenstrom zum Schwelgut durchströmt und zusammen mit
dem Schwelgas abgezogen wird.
3. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Schweltrommel (1) zugeleitete Spaltgas zur Temperaturabsenkung durch
einen der Schweltrommel spaltgasseitig vorgeschalteten Wärmetauscher (37) geleitet
wird.
4. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Temperaturabsenkung des der Schweltrommel (1) zuströmenden Spaltgases Wasser
eingedüst wird.
5. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Staubabscheider (25) in der von der Schweltrommel (1) zum Gaswandler (27)
führenden Schwelgasleitung (24) eingebaut ist.
6. Pyrolyseanlage nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch ein Zyklon (25).
7. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Schweltrommel zugeleitete Spaltgas zur indirekten Aufheizung der Schweltrommel
durch mit der Schweltrommel verbundene hohle Leitungen geleitet wird.
8. Pyrolyseanlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die hohlen Leitungen durch Aufschweißen von Halbrundprofilen auf der Außenwand
der Schweltrommel gebildet sind.
9. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1 oder 7,
gekennzeichnet durch eine die Schweltrommel (1) im Umfangsbereich umhüllende Wärmedämmung (7,8).
10. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Inbetriebsetzung der Anlage anderweitig bezogenes Brenngas (38) in die Schwelgasleitung
(24) einspeisbar ist.