Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen, bestehend aus einer Brennkammer für eine unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen, einer vertikalen Kammer mit einem Bett aus glühenden Feststoffkörpern, einer Zuleitung für die heissen unterstöchiometrisch verbrannten Schwelgase in die Kammer, einer Ableitung für die Gase aus der Kammer nach Durchgang durch das Bett der Feststoffkörper, einer Zugabevorrichtung für die Feststoffe in die Kammer und einer Austrittsvorrichtung für Feststoffe aus der Kammer.

[0002] - Die Beseitigung von organischen und anorganischen Abfallstoffen, wie Hausmüll, Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen, Klärschlamm oder dgl., in einer Weise, welche die Umweltbelastung möglichst gering hält, wird zu einem immer dringlicheren Problem.

[0003] Ein Verfahrensweg besteht darin, dass durch eine Verschwelung der Abfallstoffe bei Temperaturen von etwa 300-800 °C Schwelgase und ein fester Schwelrückstand erzeugt werden. Die Schwelgase werden anschliessend bei höheren Temperaturen von etwa 850-1200 °C gekrackt. Dies geschieht durch eine unterstöchiometrische Teilverbrennung unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen und Durchleiten der Gase durch ein glühendes Bett aus Feststoffen. Die gekrackten Gase werden nach einer Reinigung als Brenngase verwendet.

[0004] Aus der DE-A-2927240 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die-Abfallstoffe in einer indirekt beheizten Drehtrommel bei Temperaturen von 300 bis 600 °C unter Luftabschluss verschwelt werden. Der den gebildeten Schwelkoks enthaltende Schwelrückstand aus der Drehtrommel wird in einen schachtförmigen Gaswandler überführt. Die Schwelgase werden aus der Drehtrommel direkt in den freien, oberen Teil des Gaswandlers geleitet und dort mit vorgewärmter Luft vermischt und teilverbrannt. Danach werden sie im unteren Teil des Gaswandlers durch einen Teil der glühenden Schicht des Schwelrückstandes geleitet. Von unten werden in die glühende Schicht des Schwelrückstandes Luft und Dampf eingeleitet. Die Verbrennungsgase werden zusammen mit den gekrackten Schwelgasen aus einem mittleren Teil der glühenden Schicht des Schwelrückstandes abgezogen. Das Kracken der Schwelgase erfolgt bei Temperaturen von 850 bis 1200 °C. Anschliessend wird das Mischgas abgekühlt, gereinigt und als brennbares Gas einer Verwendung zugeführt. Die aus dem Schwelkoks entstehende Asche wird aus dem Gaswandler am Boden abgezogen. Auf einen solchen Gaswandler nimmt auch die EP-A-0026450 Bezug.

[0005] Aus der DE-C-2432504 und DE-A-2526947 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem jedoch der aus der Drehtrommel ausgetragene Schwelrückstand zunächst in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert wird und nur der Schwelkoks in den Gaswandler chargiert wird. Gegebenenfalls kann zusätzlich Fremdkoks chargiert werden. Die Schwelgase werden nach einer Staubentfernung in den Gaswandler geleitet und mit der im unteren Teil der glühenden Schicht eingeleiteten Frischluft teilverbrannt. Das bei der gleichzeitigen Verbrennung von Schwelkoks und Schwelgas entstehende Mischgas wird unten aus der Schicht abgezogen. Die Asche wird unten in ein Wasserbad ausgetragen.

[0006] Aus der DE-A-2732418 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Schwelgase direkt in einen horizontal angeordneten Gaswandler geleitet werden, der ein Festbett aus inertem Material aus z. B. feuerfesten Steinen oder porösem Keramikmaterial enthält. Die festen Schwelrückstände werden einer Weiterverwertung, wie Erzeugung von Aktivkohle oder Verbrennung zu Heizzwecken, zugeführt.

[0007] Bei diesen Verfahren enthält.das in den Gaswandler eintretende Schwelgas, selbst wenn es vorher durch einen mechanischen Gasreiniger, z.B. einen Zyklonabscheider, geleitet wird, noch grössere Gehalte an mitgeführten Staubteilchen. Diese lagern sich in dem Bett aus Feststoffkörpern ab und führen infolge der höheren Temperaturen im Gaswandler zu Anbackungen und Verklumpungen. Dadurch wird ein gleichmässiger und optimaler Gasdurchgang verhindert.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaswandler zu schaffen, der einen möglichst gleichmässigen und optimalen Gasdurchgang durch das Bett aus Feststoffen mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Brennkammer für die unterstöchiometrische Verbrennung des Schwelgases horizontal angeordnet ist, die Zuleitung von der Brennkammer seitlich in den oberen Teil der vertikalen Kammer mündet, die vertikale Kammer sich konisch nach unten verjüngend ausgebildet ist, die Ableitung für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes aus glühenden Feststoffkörpern im oberen Teil der Kammer angeordnet ist, ständig Feststoffkörper aus der Austrittsvorrichtung der Kammer abgezogen und ständig frische Feststoffkörper in die Zugabevorrichtung der Kammer eingetragen werden. Der obere Teil des Bettes der Feststoffkörper, durch den die heissen, teilverbrannten Schwelgase strömen, wird so gewählt, dass die gewünschte Umsetzung der Gase erzielt wird. Die dazu erforderliche Grösse ist von der Zusammensetzung der Schwelgase abhängig und kann empirisch ermittelt werden. Unter dem Begriff «ständiger» Abzug und Zugabe von Feststoffkörpern ist sowohl ein kontinuierlicher als auch ein schubweiser Vorgang in gewissen Zeitabständen zu verstehen. Unter «frischen» Feststoffkörpern sind sowohl abgezogene und gereinigte Feststoffkörper als auch neue Feststoffkörper zu verstehen. Neue Feststoffkörper werden vorzugsweise nur in einer Menge zugesetzt, die dem Verbrauch durch Abrieb und entferntem Unterkorn entspricht. Die Feststoffkörper werden durch die heissen, teilverbrannten Schwelgase aufgeheizt. Auch bei der Verwendung von Koks oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien als Feststoffkörper tritt praktisch kein Abbrand auf, da die teilverbrannten Schwelgase keinen freien Sauerstoff enthalten.

[0010] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die vertikale Kammer mit rundem Querschnitt ausgebildet ist. Dadurch wird ein selbsttätiges und gleichmässiges Absinken des Bettes erzielt.

[0011] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer als Ringkanal ausgebildet ist und die Ableitung für das Gas nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes der glühenden Feststoffkörper in der Decke der vertikalen Kammer angeordnet ist. Die Austrittsöffnung des Ringkanals wird in einer solchen Höhe der Kammer angeordnet, dass das darüberliegende Bett der Feststoffkörper eine ausreichende Höhe hat.

[0012] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer auf einer Seite der Kammer und die Ableitung für das Gas auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer angeordnet sind, die Feststoffkörper im oberen Teil der Kammer zwischen zwei vertikalen gasdurchlässigen Wänden angeordnet sind, die gasdurchlässigen Dämpfe mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner ist als der Durchmesser des Bettes der Feststoffkörper im anschliessenden Teil der Kammer und die gasdurchlässigen Wände sich über den Querschnitt des oberen Teils der Kammer erstrecken. Die Höhe und Dicke des Bettes der Feststoffkörper zwischen den beiden gasdurchlässigen Wänden wird so gewählt, dass sie zur Umsetzung des Gases ausreicht.

[0013] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Austrittsöffnung für die Feststoffkörper am unteren Ende der vertikalen Kammer in einem Wasserbad angeordnet ist. Dadurch wird ein einfacher Austrag mit sofortiger Kühlung der Feststoffkörper erzielt.

[0014] Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Brennkammer und einen Gaswandler mit einem Ringkanal als Einmündung für das Gas in die Kammer;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Brennkammer und einen Gaswandler mit einem Bett aus Feststoffkörpern zwischen zwei gasdurchlässigen Platten im oberen Teil der Kammer.

[0015] Die horizontale Brennkammer besteht aus dem Brenner 1 und dem Brennraum 2. Vorgewärmte Luft 3 und Schwelgas 3a werden in den Brenner 1 geleitet und im Brennraum 2 unterstöchiometrisch teilverbrannt. In Fig. 1 ist die Zuleitung der Brennkammer als Ringkanal 4 mit Düsensteinen 5 ausgebildet. In Fig. 2 wird die Zuleitung durch die Austrittsöffnung des Brennraumes 2 gebildet. Die Zuleitung 4, 4a mündet in den oberen Teil der vertikalen Kammer 6. Die Kammer 6 hat einen runden Querschnitt und ist unterhalb der Zuleitung 4, 4a konisch verjüngend ausgebildet. In der Kammer 6 befindet sich ein Bett 7 aus Feststoffkörpern. Die Ableitung 8 für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes 7 der Feststoffkörper ist in Fig. 1 in der Decke der Kammer 6 und in Fig. 2 gegenüber der Zuleitung 4a angeordnet. In Fig. 1 besteht der obere Teil des Bettes 7 aus dem Teil, der sich oberhalb der Düsensteine 5 befindet. In Fig. 2 sind im oberen Teil der Kammer 6 zwei gasdurchlässige Wände 9, 9a angeordnet, die sich über den ganzen Querschnitt der Kammer 6 erstrecken. Die Wände 9, 9a bestehen aus Roststäben, die an luftgekühlten Rohren 10 befestigt sind. Der Zwischenraum zwischen den Wänden 9, 9a ist von einem Bett 7a der Feststoffkörper ausgefüllt, das sich auf das untere Bett 7 abstützt. Aus der Austrittsöffnung 11 der Kammer 6 werden ständig Feststoffkörper über ein Wasserbad 12 ausgetragen. Frische Feststoffkörper werden durch die Zugabevorrichtung 13 aufgegeben. In dem Brennraum 2 ist ein Stützbrenner 14 angeordnet, der zur Aufheizung der Feststoffkörper bei Inbetriebsetzung, bei Stillständen und bei schwankender Zusammensetzung des Schwelgases dient.

[0016] Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch die konstruktive Ausgestaltung des Gaswandlers eine beträchtliche Gewichtsersparnis erzielt wird, der Verschleiss durch das wandernde Bett gering gehalten wird, die Auswechslung der Feststoffkörper in einfacher Weise erfolgt und die Schwelgase trotzdem ständig auf ein Bett aus frischen Feststoffkörpern treffen.

Ansprüche

1. Gaswandler für Schwelgase aus einer Pyrolyse von Abfallstoffen, bestehend aus einer Brennkammer für eine unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase unter Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen, einer vertikalen Kammer mit einem Bett aus glühenden Feststoffkörpern, einer Zuleitung für die heissen unterstöchiometrisch verbrannten Schwelgase in die Kammer, einer Ableitung für die Gase aus der Kammer nach Durchgang durch das Bett der Feststoffkörper, einer Zugabevorrichtung für die Feststoffkörper in die Kammer und einer Austrittsvorrichtung für Feststoff aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer für die unterstöchiometrische Verbrennung des Schwelgases horizontal angeordnet ist, die Zuleitung von der Brennkammer seitlich in den oberen Teil der vertikalen Kammer mündet, die vertikale Kammer sich konisch nach unten verjüngend ausgebildet ist, die Ableitung für die Gase nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes aus glühenden Feststoffkörpern im oberen Teil der Kammer angeordnet ist, eine Austrittsvorrichtung für den ständigen Abzug der Feststoffkörper aus der Kammer und eine Zugabevorrichtung für den ständigen Eintrag frischer Feststoffkörper in die Kammer vorgesehen ist.

2. Gaswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Kammer mit rundem Querschnitt ausgebildet ist.

3. Gaswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer als Ringkanal ausgebildet ist und die Ableitung für das Gas nach dem Durchgang durch den oberen Teil des Bettes der glühenden Feststoffkörper in der Decke der vertikalen Kammer angeordnet ist.

4. Gaswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündung der Zuleitung der Brennkammer in den oberen Teil der vertikalen Kammer auf einer Seite der Kammer und die Ableitung für das Gas auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer angeordnet sind, die Feststoffkörper im oberen Teil der Kammer zwischen zwei vertikalen gasdurchlässigen Wänden angeordnet sind, die gasdurchlässigen Wände mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner ist als der Durchmesser des Bettes der Feststoffkörper im anschliessenden Teil der Kammer und die gasdurchlässigen Wände sich über den Querschnitt des oberen Teils der Kammer erstrecken.

5. Gaswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung für die Feststoffkörper am unteren Ende der vertikalen Kammer in einem Wasserbad angeordnet ist.

Claims

1. Gas converter for low temperature carbonization gases resulting from pyrolysis of waste materials, comprising a combustion chamber for substoichiometric combustion of the low temperature carbonization gases through the supply of oxygen-containing gases, a vertical chamber having a bed of incandescent solid bodies, a line for supplying the hot, sub-stoichiometrically combusted, low temperature carbonization gases to the chamber, a line for carrying the gases from the chamber after they have passed through the bed of solid bodies, an arrangement for feeding solid bodies to the chamber and an arrangement for discharging solid matter from the chamber, characterised in that the combustion chamber for the substoichiometric combustion of the low temperature carbonization gas is arranged horizontally; the supply line from the combustion chamber opens into the top part of the vertical chamber at the side; the vertical chamber is conical, tapering towards the bottom; the discharge line for the gases after they have passed through the top part of the bed of incandescent solid bodies is arranged in the top part of the chamber; a discharging arrangement is provided for the continuous removal of the solid bodies from the chamber and a feed arrangement is provided for the continuous supply of fresh solid bodies to the chamber.

2. Gas converter according to claim 1, characterised in that the vertical chamber has a round cross section.

3. Gas converter according to claim 1 or 2, characterised in that the supply line of the combustion chamber opens into the top part of the vertical chamber as an annular duct and the discharge line for the gas after its passage through the top portion of the bed of incandescent solid bodies is arranged in the top of the vertical chamber.

4. Gas converter according to claim 1 or 2, characterised in that the supply line of the combustion chamber opens into the top part of the vertical chamber on one side of the chamber and the discharge line for the gas is arranged on the opposite side of the chamber; the solid bodies in the top part of the chamber are arranged between two vertical, gas-permeable walls; the gas-permeable walls are arranged so that there is between them a space which is smaller than the diameter of the bed of solid bodies in the adjacent part of the chamber; and the gas-permeable walls extend across the cross section of the top part of the chamber.

5. Gas converter according to one of claims 1 to 4, characterised in that the outlet for the solid bodies is arranged at the bottom end of the vertical chamber in a water bath.

Revendications

1. Convertisseur de gaz de distillation lente provenant d'une pyrolyse de déchets, constitué d'une chambre de combustion pour la combustion hypostoechiométrique des gaz de distillation lente par addition de gaz contenant de l'oxygène, une chambre verticale ayant un lit de corps solides incandescents, un conduit d'amenée dans la chambre des gaz de distillation lente ayant subi une combustion hypostoechiométrique, un conduit d'évacuation des gaz de la chambre, après traversée du lit de corps solides, un dispositif de chargement des corps solides dans la chambre et un dispositif de déchargement de matières solides de la chambre, caractérisé en ce que la chambre de combustion, pour la combustion hypostoechiométrique du gaz de distillation lente, est disposée horizontalement, le conduit d'amenée débouche de la chambre de combustion latéralement dans la partie supérieure de la chambre verticale, la chambre verticale se rétrécit conique- ment vers le bas, le conduit d'évacuation des gaz est disposé, après la traversée de la partie supérieure du lit en corps solides incandescents, dans la partie supérieure de la chambre, il est prévu un dispositif de déchargement pour d'évacuation continue des corps solides de la chambre, et un dispositif de chargement pour le chargement continu de corps solides frais dans la chambre.

2. Convertisseur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre verticale a une section transversale ronde.

3. Convertisseur de gaz suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embouchure du conduit d'amenée de la chambre de combustion est constituée, dans la partie supérieure de la chambre verticale, sous forme d'un canal annulaire, et le conduit d'évacuation du gaz, après passage dans la partie supérieure du lit des corps solides incandescents, est disposé dans le plafond de la chambre verticale.

4. Convertisseur de gaz suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embouchure du conduit d'amenée dans la chambre de combustion est disposé à la partie supérieure de la chambre verticale d'un côté de la chambre, et le conduit d'évacuation du gaz est disposé du côté opposé de la chambre, les corps solides sont disposés dans la partie supérieure de la chambre entre deux parois verticales perméables au gaz, les parois perméables au gaz sont disposées à une distance l'une de l'autre qui est inférieure au diamètre du lit des corps solides dans la partie subséquente de la chambre, et les parois perméables au gaz s'étendent sur la section transversale de la partie supérieure de la chambre.

5. Convertisseur de gaz suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ouverture de déchargement des corps solides est disposée à l'extrémité inférieure de la chambre verticale, dans un bain d'eau.

Zeichnung