Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zumindest partiellen Pyrolyse und zumindest partiellen Oxidation sowie ggf. partiellen Vergasung eines organischen Anteils eines staubförmigen Schüttguts zumindest teilweise organischen Ursprungs. Bei der zumindest partiellen Pyrolyse bzw. der zumindest partiellen Oxidation kann es sich jeweils unabhängig voneinander um eine vollständige oder eine teilweise Pyrolyse bzw. Oxidation handeln. Bei der Vergasung wird in dem organischen Anteil enthaltener Kohlenstoff partiell oxidiert und mit Wasser bzw. Wasserdampf zu Wassergas, d. h. einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, umgesetzt. Wichtig bei dem Verfahren ist, dass das Produkt des Verfahrens darin enthaltenen Phosphor in für Pflanzen leicht verwertbarer Form enthält. Der organische Ursprung kann dabei zumindest ein Mensch, zumindest ein Tier, zumindest eine Pflanze, zumindest ein Alge und/oder zumindest ein Pilz sein. Der organische Ursprung kann auch ein mikrobieller Ursprung sein. Alle Schüttgüter zumindest teilweise organischen Ursprungs enthalten Kohlenstoff und Phosphor. Das Schüttgut kann z. B. Klärschlamm, Tierkot, Algen, Torf oder Braunkohle jeweils in zumindest teilweise getrockneter Form oder Sägemehl umfassen. Das Schüttgut kann einen anorganischen Anteil, z. B. in Form von feinem Sand oder Mineralien, von bis zu 70 Gew.-% aufweisen.
Problematisch bei der üblichen Monoverbrennung von Klärschlamm ist, dass die durch die dabei üblicherweise herrschende Temperatur von über 850 °C entstehende Asche zunächst erweicht und bei einer Temperatur von über 950 °C sogar versintert bzw. verglast. Der in der Asche enthaltene Phosphor liegt dann nicht mehr in einer für Pflanzen verwertbaren Form vor.
Aus der
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur zumindest partiellen Pyrolyse und zumindest partiellen Oxidation eines organischen Anteils eines staubhaltigen oder staubförmigen Schüttguts zumindest teilweise organischen Ursprungs anzugeben, welches eine verhältnismäßig gleichmäße Oxidation des organischen Anteils des Schüttguts und eine verhältnismäßig geringe Staubfracht im entstehenden Rauchgas ermöglicht. Weiterhin soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 14.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur zumindest partiellen Pyrolyse und zumindest partiellen Oxidation eines organischen Anteils eines staubhaltigen oder staubförmigen Schüttguts zumindest teilweise organischen Ursprungs vorgesehen. Bei dem Schüttgut kann es sich um ein Schüttgut handeln, welches sich wie oder zumindest ähnlich wie ein Fluid verhält. Der Begriff "Schüttgut" bezeichnet hier und im Folgenden nicht nur das bei dem Verfahren eingesetzte Schüttgut sondern auch jegliches im Laufe des Verfahrens aus dem ursprünglich eingesetzten Schüttgut entstehendes festes rieselfähiges Zwischenprodukt oder Produkt, welches auch Asche umfassen kann. Das Schüttgut kann dabei in nicht, partiell oder vollständig pyrolysierter und/oder in nicht, partiell oder vollständig oxidierter Form vorliegen.
Das Verfahren erfolgt gemäß Anspruch 1.
Weiterhin wird vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert, dass ein Strom des Gasgemischs das sich auf dem oder durch das Leitungsmittel bewegende Schüttgut kreuzt oder durchströmt oder dass das Gasgemisch durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts strömt.
Zur Erzeugung von Wassergas kann das Gasgemisch optional Wasser in Form von Dampf oder einem Aerosol enthalten. Alternativ kann das Schüttgut außer mit dem Gasgemisch mit Wasser in Kontakt gebracht werden.
Das Einbringen gemäß Schritt a) kann dabei kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Das in den Reaktionsraum eingebrachte Schüttgut kann direkt auf die erste Reaktionsfläche aufgebracht werden. Es kann aber auch zunächst auf mindestens eine der ersten Reaktionsfläche vorgelagerte Reaktionsfläche aufgebracht werden und von dort erst auf die erste Reaktionsfläche gelangen.
Das Durchmischen und Bewegen in den Schritten a) und b) kann jeweils unabhängig voneinander kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Die Überleitung des Schüttguts auf dem oder durch das Leitungsmittel und das Ausbringen des Schüttguts aus dem Reaktionsraum oder dem weiteren Reaktionsraum mittels des Ausleitmittels kann jeweils unabhängig voneinander unter Ausnutzung der Schwerkraft oder durch aktive Förderung, beispielsweise mittels einer Förderschnecke erfolgen. Bei dem Sauersoff enthaltenden Gasgemisch kann es sich um Luft handeln.
Das Gasgemisch kann nachdem es mit dem Schüttgut in Kontakt gebracht worden ist auch ein bei der zumindest partiellen Oxidation entstehendes Oxidationsgas und ggf. auch ein bei dessen Verbrennung entstehendes Verbrennungsgas und kein oder zumindest weniger Sauerstoff als ursprünglich umfassen. Üblicherweise folgt das Schüttgut im Laufe des Verfahrens der Schwerkraft, so dass das Ausleitmittel üblicherweise im unteren Teil des Reaktionsraums und unterhalb der zweiten und ggf. weiterer Reaktionsfläche/n angeordnet ist.
Eine Gasauslassöffnung für das Gasgemisch ist üblicherweise im oberen Teil des Reaktionsraums und oberhalb der ersten und ggf. mindestens einer der ersten Reaktionsfläche vorgelagerten Reaktionsfläche angeordnet. Nachdem es mit dem Schüttgut in Kontakt gebracht worden ist, strömt das Gasgemisch daher üblicherweise im Reaktionsraum unter Umströmung sämtlicher der Reaktionsflächen nach oben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass es bei dem Verfahren gemäß der
Weiterhin haben die Erfinder erkannt, dass das sich bei dem Verfahren gemäß der
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Entstehung von in Gas suspendiertem Staub zumindest weitgehend vermieden wird. Die Staubbelastung des im Verfahren entstehenden Abgases wird dadurch deutlich verringert. Dies wird dadurch erreicht, dass vermieden wird, dass ein Gasstrom einen Strom des Schüttguts kreuzt, diesen durchströmt oder diesem entgegen strömt und das Gas dadurch den von dem Schüttgut umfassten Staub mitreißt. Das wird dadurch erreicht, dass vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert wird, dass ein Strom des Gasgemischs das sich auf dem oder durch das Leitungsmittel bewegende Schüttgut kreuzt oder durchströmt oder dass das Gasgemisch durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts strömt. Weiterhin wird es dadurch erreicht, dass das Schüttgut dadurch mit dem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch in Kontakt gebracht wird, dass es von oben und/oder von einer Seite her so mit dem Gasgemisch beaufschlagt wird, dass das Gasgemisch das Schüttgut überströmt, ohne die Schüttung des Schüttguts zu durchströmen. Das Gasgemisch wird also nicht wie bei dem aus der
Die Temperatur, auf die das Schüttgut erwärmt wird, so dass es zu einer Pyrolyse des organischen Anteils des Schüttguts kommt, beträgt üblicherweise mindestens 250 °C. Die Temperatur hängt dabei von der Art des Schüttguts ab. Bei Sägemehl können 250 °C genügen, während bei getrocknetem Klärschlamm mindestens 500 °C erforderlich sein können. Die Temperatur kann in einem Heizmittel, beispielsweise durch einen elektrischen Heizstab oder eine elektrische Heizschlange oder eine sonstige elektrische Heizung, eine mittels Gas oder Öl beheizte Heizkammer und/oder durch Verbrennen des bei der Pyrolyse oder durch die unvollständige Oxidation des Schüttguts entstehenden Gases oberhalb der Schüttung, insbesondere in einer Brennkammer, erzeugt werden. Das Erwärmen des Schüttguts auf eine zur Pyrolyse des organischen Anteils des Schüttguts ausreichende Temperatur genügt, um durch das Einblasen des Gasgemischs eine Oxidation des organischen Anteils des Schüttguts zu bewirken und dadurch die Temperatur im Schüttgut zumindest aufrecht zu erhalten oder sogar zu erhöhen. Zur Verbrennung des bei der Pyrolyse oder durch unvollständige Oxidation des Schüttguts entstehenden Gases kann das oder ein weiteres Sauerstoff enthaltenes Gasgemisch dem Reaktionsraum zugeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das Schüttgut bei verhältnismäßig geringer Temperatur im Bereich von 250 °C bis 850 °C, insbesondere 300 °C bis 800 °C, zu vergasen, ohne dass es dabei zu Temperaturspitzen oberhalb dieses Bereichs und damit zu einem Erweichen, Versintern oder Verglasen der Asche kommt. Das entstehende Produkt ist verhältnismäßig homogen und weist eine gute Verfügbarkeit des darin enthaltenen Phosphors für Pflanzen auf. Das entstehende Gas kann in einer/der Brennkammer unter Entstehung von Verbrennungsgas verbrannt werden. Dabei kann eine Temperatur von mindestens 850 °C erreicht werden. Das Verbrennungsgas kann mit einer Verweilzeit von mindestens zwei Sekunden bei dieser Temperatur gehalten werden, so dass dadurch die Vorgaben der 17. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes der Bundesrepublik Deutschland erfüllt werden können. Das entstehende Verbrennungsgas ist mit einem verhältnismäßig geringen Staubanteil belastet. Gleichzeitig ist der Energieaufwand zum Beaufschlagen des Schüttguts mit dem Gasgemisch von oben und/oder von der Seite her deutlich geringer als beim Einblasen des Gasgemischs in das Schüttgut, wie es aus der
Zur Vermeidung von Staubaufwirbelung wird der Strom des Gasgemischs beim erfindungsgemäßen Verfahren so geführt, dass er das Schüttgut, insbesondere im Bereich der Überleitung auf die zweite Reaktionsfläche nicht kreuzt oder durchströmt oder er durch das Leitungsmittel dem Schüttgut entgegen strömt. Weiterhin ist es zur Vermeidung von Staubaufwirbelung vorteilhaft, wenn das zweite Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel unabhängig von einem Mittel zum Beaufschlagen des Schüttguts mit dem Gasgemisch ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dadurch vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert, dass ein Strom des Gasgemischs das sich auf dem oder durch das Leitungsmittel bewegende Schüttgut kreuzt oder durchströmt, dass das Leitungsmittel zumindest teilweise in Form eines Kanals, einer Rinne oder einer zumindest einseitig durch eine erste Schutzwand begrenzte erste Rutschfläche ausgebildet ist. Da das Gasgemisch nach dem Kontakt mit dem Schüttgut üblicherweise im Reaktionsraum an den Reaktionsflächen innen oder außen vorbei nach oben strömt, kann das zumindest teilweise in Form einer Rinne oder einer zumindest einseitig durch die erste Schutzwand begrenzte erste Rutschfläche ausgebildete Leitungsmittel einen Schutz des auf dem oder durch das Leitungsmittel übergeleiteten Schüttguts gegenüber dem Strom des Gasgemischs von unten und zumindest von der Seite der ersten Schutzwand her bieten. Dieser Schutz reicht aus, um vollständig oder zumindest im Wesentlichen zu verhindern, dass ein Strom des Gasgemischs das Schüttgut kreuzt oder durchströmt.
Alternativ ist es auch möglich, dass dadurch vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert wird, dass das Gasgemisch durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts strömen kann, dass das Leitungsmittel einen für das Schüttgut in der Bewegungsrichtung passierbaren Schließmechanismus oder Schleusenmechanismus aufweist, welcher für das Gasgemisch entgegen der Bewegungsrichtung nicht oder im Wesentlichen nicht passierbar ist. Der Schließmechanismus kann beispielsweise eine Klappe umfassen, welche sich unter dem Gewicht des Schüttguts öffnet oder durch eine aktive Steuerung oder Betätigung geöffnet wird, um das Schüttgut hindurch zu lassen und die sich danach wieder schließt oder durch aktive Steuerung oder Betätigung geschlossen wird und so vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert, dass das Gasgemisch durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts strömen kann.
Der Schleusenmechanismus kann eine Zellenradschleuse umfassen. Zellenradschleusen sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt.
Alternativ kann das Strömen des Gasgemischs durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts auch dadurch vollständig oder zumindest im Wesentlichen verhindert werden, dass das Leitungsmittel so ausgestaltet ist, dass es von einem im Leitungsmittel verbleibenden Teil des Schüttguts verschlossen wird. Dazu ist das Leitungsmittel als Kanal ausgestaltet, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bestimmungsgemäßer Anordnung ein oberes und ein unteres Ende aufweist, wobei der Teil des Schüttguts das untere Ende verschließt, und das Schüttgut am unteren Ende durch das zweite Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel nur in einer solchen Menge auf die zweite Reaktionsfläche abtransportiert wird, dass genug Schüttgut im Leitungsmittel verbleibt, um vollständig oder zumindest im Wesentlichen zu verhindern, dass das Gasgemisch durch das Leitungsmittel entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttguts strömen kann. Der hier und der zuvor genannte Kanal können jeweils in Form eines Rohrs ausgebildet sein.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist mindestens eine weitere Reaktionsfläche vorhanden und das Schüttgut wird zwischen den Schritten b) und c) von der zweiten Reaktionsfläche auf die weitere Reaktionsfläche oder eine der weiteren Reaktionsflächen übergeleitet und darauf jeweils mittels eines dritten Ausbreitungs-, Bewegung- und Durchmischungsmittels ausgebreitet, durchmischt und bewegt und von oben und/oder von einer Seite her mit dem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch so beaufschlagt, dass das Gasgemisch das Schüttgut überströmt, ohne die Schüttung des Schüttguts zu durchströmen. Das Beaufschlagen mit dem sauerstoffhaltigen Gasgemisch und ggf. Wasser kann hier und bei allen anderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erfolgen, dass oberhalb der zweiten Reaktionsfläche und, sofern vorhanden, der weiteren Reaktionsfläche oder jeder der weiteren Reaktionsfläche eine Fläche zum Einblasen angeordnet ist, welche Gasaustrittsöffnungen auf ihrer Unterseite, d. h. in Richtung der zweiten Reaktionsfläche oder der weiteren Reaktionsfläche oder jeder der weitern Reaktionsflächen aufweist. Das Mittel zur Beaufschlagung mit dem Sauerstoff enthaltenen Gasgemisch und ggf. Wasser kann aber auch als Rohr oder Leiste mit Gasaustrittsöffnungen in Richtung des jeweiligen Schüttguts ausgebildet sein und kann so ausgestaltet sein, das es zur Beaufschlagung des Schüttguts mit dem Gasgemisch über das Schüttgut hinweg bewegt wird, beispielsweise in einer Kreisbewegung.
Das Überleiten auf die weitere Reaktionsfläche kann durch das Überleitungsmittel erfolgen, welches, insbesondere durch das Vorsehen mindestens eines Schutzschilds, einer Überleitungsrinne, einer zumindest einseitig durch eine zweie Schutzwand begrenzte zweite Rutschfläche oder eines Überleitungskanals, so ausgebildet ist, dass es das Schüttgut beim Überleiten davor schützt, durch eine Strömung des Gasgemischs verwirbelt zu werden. Bei Schritt b) wird das Schüttgut zum Überleitungsmittel hin und optional in das Überleitungsmittel hinein und auf mindestens einer, insbesondere vom Schüttgut zuletzt durchlaufenen, der weiteren Reaktionsflächen zum Ausleitmittel hin und optional in das Ausleitmittel hinein bewegt. Der Überleitungskanal kann in Form eines Rohrs ausgebildet sein.
Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl weiterer Reaktionsflächen vorhanden ist, wobei eine Überleitung zwischen den weiteren Reaktionsflächen jeweils durch ein weiteres Überleitungsmittel erfolgt, welches, insbesondere durch das Vorsehen mindestens eines weiteren Schutzschilds, einer weiteren Überleitungsrinne, einer zumindest einseitig durch eine dritte Schutzwand begrenzte dritte Rutschfläche oder eines weiteren Überleitungskanals, so ausgebildet ist, dass es das Schüttgut beim Überleiten davor schützt, durch eine Strömung des Gasgemischs verwirbelt zu werden. Das Schüttgut wird dabei jeweils vom dritten Ausbreitungs-, Bewegung- und Durchmischungsmittel jeweils zum weiteren Überleitungsmittel hin und optional in das weitere Überleitungsmittel hinein bewegt. Dabei ist es möglich, dass das Schüttgut nur auf der vom Schüttgut zuletzt durchlaufenen der weiteren Reaktionsflächen zum Ausleitmittel hin und optional in das Ausleitmittel hinein bewegt wird. Der weitere Überleitungskanal kann ebenfalls in Form eines Rohrs ausgebildet sein.
Es ist auch möglich, dass mindestens eine Abkühlfläche vorhanden ist und das Schüttgut vor Schritt c) von der zweiten Reaktionsfläche oder der weiteren Reaktionsfläche oder einer der weiteren Reaktionsflächen auf die Abkühlfläche oder eine der Abkühlflächen übergeleitet und darauf mittels eines vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittels ausgebreitet, durchmischt und bewegt und von oben und/oder einer Seite her mit dem Gasgemisch oder einem weiteren Gasgemisch so beaufschlagt wird, dass das Gasgemisch oder das weitere Gasgemisch das Schüttgut überströmt, ohne die Schüttung des Schüttguts zu durchströmen. Das Gasgemisch oder das weitere Gasgemisch weist dabei eine geringere Temperatur als das damit beaufschlagte Schüttgut auf, wobei das Überleiten auf die Abkühlfläche und ggf. von einer der Abkühlflächen auf eine weitere der Abkühlflächen jeweils durch ein zusätzliches weiteres Überleitungsmittel erfolgt, welches so ausgebildet ist, dass es das Schüttgut beim Überleiten davor schützt, durch eine Strömung des Gasgemischs oder des weiteren Gasgemischs verwirbelt zu werden. Dabei wird das Schüttgut bei Schritt b) oder, sofern vorhanden, auf der weiteren Reaktionsfläche oder auf der einen der weiteren Reaktionsflächen statt zum Ausleitmittel hin und optional in das Ausleitmittel hinein zum zusätzlichen weiteren Überleitungsmittel hin und optional in das zusätzliche weitere Überleitungsmittel hinein, und, sofern eine Mehrzahl von Abkühlflächen vorhanden ist, auf mindestens einer der Abkühlflächen zum zusätzlichen weiteren Überleitungsmittel hin und optional in das zusätzliche weitere Überleitungsmittel hinein und/oder auf mindestens einer, insbesondere vom Schüttgut zuletzt durchlaufenen, der Abkühlflächen zum Ausleitmittel hin und optional in das Ausleitmittel hinein bewegt.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die erste, zweite und/oder die mindestens eine weitere Reaktionsfläche und/oder die mindestens eine Abkühlfläche jeweils unabhängig voneinander eine ebene, eine ebene runde, eine ebene kreisrunde, eine ebene vieleckige oder eine zylinderförmige Fläche. Wenn es sich bei der ersten, zweiten und/oder der mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder der mindestens einen Abkühlfläche jeweils um eine ebene, eine ebene runde, eine ebene kreisrunde oder eine ebene vieleckige Fläche handelt, kann das erste, zweite, dritte und/oder vierte Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel feststehend ausgebildet sein und die erste, zweite und/oder mindestens eine weitere Reaktionsfläche und/oder die mindestens eine Abkühlfläche kann jeweils, insbesondere durch Anordnung auf einer gemeinsamen Welle, drehbar ausgebildet sein und bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bestimmungsgemäßer Anordnung unter jeweils mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel hindurch gedreht werden, so dass das auf der Fläche ausgebreitete Schüttgut dadurch ausgebreitet, durchmischt und bewegt wird. Das Ausbreiten, Durchmischen und Bewegen des Schüttguts mittels des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittels bedeutet also nicht zwangsläufig, dass sich dazu das erste, zweite, dritte und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel bewegen muss. Es genügt, wenn dazu eine Relativbewegung zwischen der ersten, zweiten und/oder mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder mindestens einen Abkühlfläche einerseits und jeweils dem ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel andererseits erfolgt.
Ein mit der feststehenden Ausbildung des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittels einhergehender Vorteil besteht in einem geringeren Wartungsaufwand dafür. Ein weiterer Vorteil besteht in einer Möglichkeit, das Leitungsmittel, Überleitungsmittel, weitere Überleitungsmittel, zusätzliche weitere Überleitungsmittel und/oder Ausleitmittel ebenfalls feststehend und insbesondere nur an einer Stelle des Umfangs der ersten, zweiten und/oder mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder mindestens einen Abkühlfläche anzuordnen. Das Leitungsmittel, Überleitungsmittel, weitere Überleitungsmittel, zusätzliche weitere Überleitungsmittel und/oder Ausleitmittel lässt sich damit jeweils verhältnismäßig einfach gestalten. Ein außenseitig jeweils an der ersten, zweiten und/oder mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder mindestens einen Abkühlfläche feststehend nur an einer Stelle angeordnetes Leitungsmittel, Überleitungsmittel, weiteres Überleitungsmittel, zusätzliches weiteres Überleitungsmittel und/oder Ausleitmittel ermöglicht es, dass das Gasgemisch verhältnismäßig ungehindert nach außen und außenseitig jeweils an der ersten, zweiten und/oder mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder mindestens einen Abkühlfläche nahezu an deren gesamten Umfang verhältnismäßig ungehindert vorbeiströmen kann.
Alternativ kann auch die Fläche, d. h. die erste, zweite und/oder mindestens eine weitere Reaktionsfläche und/oder die mindestens eine Abkühlfläche, feststehend ausgebildet sein und über jeder der Flächen kann jeweils mindestens ein erstes, zweites, drittes und/oder viertes Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel, insbesondere durch Anordnung sämtlicher der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel auf einer gemeinsamen Welle, drehbar angeordnet sein und bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bestimmungsgemäßer Anordnung über jeder der Flächen gedreht werden, so dass das Schüttgut auf der jeweiligen Fläche dadurch ausgebreitet, durchmischt und bewegt wird.
Bei dem gesamten Verfahren kann das Schüttgut auf sämtlichen der vorhandenen Flächen, d. h. der ersten, zweiten und/oder mindestens einen weiteren Reaktionsfläche und/oder mindestens einen Abkühlfläche, jeweils abwechselnd konzentrisch von außen nach innen und von innen nach außen bzw. von innen nach außen und von außen nach innen bewegt werden.
Das Ausleitmittel kann, insbesondere durch das Vorsehen mindestens eines zusätzlichen weiteren Schutzschilds, einer Ausleitrinne, einer zumindest einseitig durch eine vierte Schutzwand begrenzte Ausleitrutschfläche oder eines Ausleitkanals, so ausgebildet sein, dass es das Schüttgut beim Ausbringen davor schützt, durch eine Strömung des Gasgemischs oder des weiteren Gasgemischs verwirbelt zu werden. Das Ausleitmittel kann zum Abtransport beispielsweis auch eine Fördereinrichtung, wie z. B. einer Förderschnecke, umfassen. Der Ausleitkanal kann in Form eines Rohrs ausgebildet sein.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens sind die erste Reaktionsfläche und die zweite Reaktionsfläche und, sofern vorhanden, die mindestens eine weitere Reaktionsfläche und, sofern vorhanden, die mindestens eine Abkühlfläche gemeinsam in dem Reaktionsraum angeordnet.
Bei Schritt a) kann das Schüttgut zumindest teilweise durch eine Brennkammer von oben erhitzt werden, welche zumindest teilweise mit bei der Pyrolyse und/oder bei der partiellen Oxidation entstehendem Gas gespeist wird. Dadurch kann das Verfahren eine autotherme Pyrolyse des organischen Anteils des Schüttguts ermöglichen. Bei einer autothermen Pyrolyse muss eine zur Durchführung der Pyrolyse erforderliche Energie nicht von außen durch eine Heizvorrichtung zugeführt werden, sondern entsteht durch teilweise Oxidation des organischen Anteils des Schüttguts bzw. des daraus entstandenen Gases. Lediglich um das Verfahren in Gang zu bringen und die Pyrolyse einzuleiten, ist es erforderlich, Energie von außen zuzuführen. Weitere Heizvorrichtungen, insbesondere in den Wandungen des Reaktionsraums oder des weiteren Reaktionsraums sind nicht erforderlich.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist/sind das erste, zweite, dritte und/oder vierte Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel jeweils unabhängig voneinander als Rechen ausgebildet. Das zweite, dritte und/oder vierte Ausbreituns-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel kann jeweils unabhängig voneinander ausschließlich dem Ausbreiten, Durchmischen und Bewegen des Schüttguts und damit nicht der Beaufschlagung mit dem Sauerstoff enthaltenen Gasgemisch oder dem weiteren Gasgemisch dienen. Durch die Entkopplung von einem Mittel zur Beaufschlagung mit dem Sauerstoff enthaltenen Gasgemisch oder dem weiteren Gasgemisch von dem zweiten, dritten und/oder vierten Ausbreitungs-, Durchmischungs- und Bewegungsmittel kann die Aufwirbelung von Staub vermieden bzw. weiter vermindert werden.
Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass die Temperatur, auf die das Schüttgut bei Schritt a) von oben erhitzt wird, 850 °C, insbesondere 800 °C, nicht überschreitet. Das Beaufschlagen mit dem Sauerstoff enthaltenen Gasgemisch kann in Abhängigkeit von bei der Oxidation oder partiellen Oxidationen in dem Schüttgut erreichten Temperatur so geregelt werden, dass dabei eine Temperatur von 850 °C, insbesondere eine Temperatur von 800 °C, nicht überschritten wird. Das Beaufschlagen mit dem Sauerstoff enthaltenen Gasgemisch kann beim Vorliegen mindestens einer weiteren Reaktionsfläche jeweils unabhängig für das Schüttgut auf der zweiten und der weiteren Reaktionsfläche oder für das Schüttgut auf der zweiten und jeder der weiteren Reaktionsflächen in Abhängigkeit von der bei der Oxidation oder partiellen Oxidation in dem Schüttgut jeweils erreichten Temperatur so geregelt werden, dass dabei eine Temperatur von 850 °C, insbesondere 800 °C nicht überschritten wird.
Früher wurde einem zu verbrennenden schwefelhaltigen Feststoff zur Entschwefelung des entstehenden Verbrennungsgases häufig Kalk, d. h. Calciumcarbonat und/oder Calciumoxid, beigemischt. Davon wurde jedoch später abgesehen, weil der entstehende Gips mit dem entstehenden Staub ins Abgas gelangte und dann die abgasführenden Leitungen beschlagen oder sogar zugesetzt hat. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Schüttgut jedoch vor oder bei Durchführung des Schritts a) oder des Schritts b) mit pulverförmigen Kalk vermischt werden, ohne die genannten Probleme zu verursachen, weil entstehender Gips durch die zumindest weitgehende Verhinderung der Staubbildung nicht oder zumindest nicht in wesentlicher Menge ins Abgas gelangt und dadurch auch nicht die abgasführenden Leitungen beschlagen oder wesentlich beschlagen oder zusetzen kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung gemäss Anspruch 15 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1.
Das mindestens eine Heizmittel kann beispielsweise ein Gasbrenner sein, der bei Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit von außen zugeführtem Gas und später mit bei dem Verfahren durch die Pyrolyse entstehendem Gas und ggf. Oxidationsgas, welches bei unvollständiger Oxidation des Schüttguts entsteht, betrieben werden kann. Das Heizmittel umfasst dabei auch eine Luftzufuhr und eine Verbrennungsgasabfuhr. Es ist auch möglich zwei unabhängige Heizmittel vorzusehen, nämlich ein erstes für die anfängliche Beheizung, um die Pyrolyse in Gang zu setzten und ein zweites, welches mit dem durch die Pyrolyse entstehenden Gas und dem genannten Oxidationsgas betrieben wird. Das erste Heizmittel um das Verfahren in Gang zu setzen, kann z. B. eine Elektroheizung sein.
Die Überleitung des Schüttguts durch das Leitungsmittel kann allein durch die Schwerkraft oder durch eine aktive Förderung oder einen aktiver Fördermechanismus, beispielsweise mittels einer Förderschnecke, erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das Schüttgut 10 wird im Ausführungsbeispiel gemäß
In das Leitungsmittel 17 hineinfallendes Schüttgut 10 gelangt nur so langsam auf die zweite Reaktionsfläche 18, dass in dem Leitungsmittel 17 eine ausreichende Menge des Schüttguts 10 verbleibt, um zumindest im Wesentlichen zu verhindern, dass das über das Gaseinleitungsmittel 21 von oben auf das Schüttgut 10 auf der zweiten Reaktionsfläche 18 aufgeblasene Sauerstoff enthaltende Gasgemisch 20 und daraus entstehendes Oxidationsgas dem Schüttgut 10 in dem Leitungsmittel 17 entgegenströmt. Der an dem Rechen 28 über der zweiten Reaktionsfläche 18 an der Innenseite vorhandene Schaber 25 dient dazu, das von dem Leitungsmittel 17 auf die zweite Reaktionsfläche 18 gelangte Schüttgut 10 vom Bereich des Aufkommens auf der zweiten Reaktionsfläche 18 nach außen zu schieben, so dass es dort mittels des Rechens 28 ausgebreitet, durchmischt und nach außen zum Überleitungsmittel 24 hin bewegt wird. Sobald es dort an den Schaber 25 gelangt, wird es von der zweiten Reaktionsfläche 18 heruntergestreift und fällt, vor einem Gasstrom durch das, beispielsweise als Schutzblech ausgebildete, Schutzschild 26 geschützt, auf die weitere Reaktionsfläche 19. Der an dem Rechen 28 über der weiteren Reaktionsfläche 19 angeordnete Schaber 25 dient dazu, das auf die weitere Reaktionsfläche 19 gelangte Schüttgut 10 vom Bereich des Aufkommens nach innen zu schieben, so dass es dort mittels des Rechens 28 ausgebreitet, durchmischt und zum Ausleitmittel 22 hin und in das Ausleitmittel 22 hinein bewegt wird. Dies erfolgt, indem das Schüttgut, sobald es den Schaber 25 erreicht, von der weiteren Reaktionsfläche 19 heruntergestreift wird und in das Ausleitmittel 22 hineinfällt. Das Ausleitmittel 22 umfasst eine weitere Förderschnecke 29, um das Schüttgut 10 abzutransportieren.
Die erste 16, zweite 18 und weitere Reaktionsfläche 19 sind allesamt auf der Welle 27 montiert. Eine Drehung der Welle 27 bewirkt eine Drehbewegung der ersten 16, zweiten 18 und weiteren Reaktionsfläche 19 relativ zu den feststehenden Rechen 28, um das Schüttgut 10 auf der ersten Reaktionsfläche 16, der zweiten Reaktionsfläche 18 und der weiteren Reaktionsfläche 19 auszubreiten, zu durchmischen und zu bewegen. Wie die Rechen 28 sind auch die Schaber 25 feststehend ausgebildet.
Das Schüttgut 10 auf der zweiten Reaktionsfläche 18 und der weiteren Reaktionsfläche 19 wird von oben mit dem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch 20 aus den Gaseinleitungsmitteln 21 so leicht angeblasen, dass dadurch einerseits keine Staubaufwirbelung entsteht, andererseits jedoch durch das gleichzeitig erfolgende Durchmischen genug Schüttgut 10 mit dem Gasgemisch 20 in Kontakt kommt, um eine ausreichende Oxidation des organischen Anteils des Schüttguts 10 zu bewirken.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch das Leitungsmittel 17, das Überleitungsmittel 24 und das relativ sanfte Beaufschlagen des Schüttguts 10 mit dem Gasgemisch 20 von oben bewirkt, dass es nicht dazu kommt, dass das staubförmige Schüttgut oder der staubförmige Anteil des Schüttguts mit dem Gasgemisch 20 mitgerissen wird und dass es nicht zu einer Aufwirbelung oder Verwirbelung des staubförmigen Schüttguts oder des staubförmigen Anteils des Schüttguts kommt. Dadurch wird eine Staubbelastung des Verbrennungsgases 23 vermieden. Gleichzeitig wird durch das Durchmischen des Schüttguts 10 beim Beaufschlagen mit dem Gasgemisch eine sehr gleichmäßige Oxidation des organischen Anteils des Schüttguts 10 erreicht.
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