EP0033971B1

EP0033971B1 - Austragvorrichtung für eine Abfall-Pyrolyseanlage

Info

Publication number: EP0033971B1
Application number: EP19810100904
Authority: EP
Inventors: Klaus Hillekamp
Original assignee: Deutsche Kommunal Anlagen Miete GmbH
Current assignee: Deutsche Kommunal Anlagen Miete GmbH
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1985-10-23
Also published as: CA1184530A; DE3005205A1; EP0045766A1; EP0045766B1; EP0033971A2; EP0033971A3; DE3005205C2; WO1981002302A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Austragsvorrichtung für eine Abfall-Pyrolyseanlage zum Austragen der festen Schwelstoffe in trockener Form, die ausgebildet ist als senkrecht stehender Behälter, dem die Schwelstoffe von oben zugeführt werden, der sich konisch verjüngt, eine Sperrvorrichtung aufweist, die das Durchrutschen der Schwelstoffe verhindert, und dessen Schwelstoffsäule zur Abdichtung des Reaktors gegen Luftzutritt herangezogen wird.
Abfall-Pyrolyseanlagen umfassen im allgemeinen einen beheizbaren Ofen, beispielsweise einen Drehrohrofen, dem die zu behandelnden Abfallstoffe an einem Ende zugegeben werden und die dann während ihrer Verweilzeit in dem Ofen in feste Schwelstoffe und in Schwelgas zersetzt werden. Das Schwelgas wird weiter verwendet, während die behandelten festen Schwelstoffe über eine Austragsvorrichtung aus dem Ofen entfernt werden, bei der das Austragsrohr in ein Wasserbad reicht, das als Sperre wirkt, durch das die Schwelgase nicht austreten können. Dieser Naßaustrag hat jedoch den Nachteil, daß die Rückstände der Pyrolyse beim Durchgang durch das Wasserbad naß werden. Für eine trockene Weiterbehandlung, beispielsweise zur Luftsichtung, Brennstoffherstellung oder Aktivkohleerzeugung, muß das Wasser dann aus den nassen Rückständen mit erheblichem Energieaufwand wieder entfernt, beispielsweise verdampft, werden. Dabei tritt ferner der Nachteil auf, daß die feinen Rückstandsteilchen in dem Wasserbad agglomerieren, beispielsweise Kohlenstoffteilchen mit Ascheteilchen. Dadurch kann es erforderlich werden, beispielsweise für die Sichtung nach der Trocknung, die Rückstände zu mahlen.
Vorrichtungen mit einem Naßaustrag der festen Rückstände von pyrolytischen Prozessen sind in der DE-C-436919 und in der US-A-3997407 beschrieben. Bei der in der DE-C-436 919 beschriebenen Vorrichtung zur zweistufigen Verschwelung bitumenhaltiger Stoffe, wobei die erste Stufe als Drehrohr ausgebildet ist, in dem das zu verschwelende Gut unter Drehen entgast wird, während als zweite Stufe ein feststehender Reaktor eingesetzt wird, in dem das Gut unter möglichst geringer Bewegung vollständig entgast wird, erfolgt der Naßaustrag auf übliche Weise, d. h. über Schieber. Bei der in der US-A-3 997 407 beschriebenen Austragsvorrichtung, in der die Gasdichtigkeit über eine Schwelstoffsäule unter Verwendung einer Sperrvorrichtung erzielt wird, erfolgt der Naßaustrag über ein Wasserbad. In beiden Fällen wird die Gasdichtigkeit der Austragsvorrichtung durch ein Wasserbad bewerkstelligt, wobei die Austragsvorrichtung weder eine Heiz- noch eine Kühleinrichtung aufweist, so daß die Gefahr besteht, daß unerwünschte Kohlenwasserstoffkondensate mit in das Wasser der Wasserabdichtung gelangen und erhebliche Probleme bei der Wasserreinigung verursachen.
Man ist daher seit langem bemüht, eine Austragsvorrichtung für eine Abfall-Pyrolyseanlage zu entwickeln, die ohne Verwendung von Wasser als Gassperre auskommt, d. h. einen trockenen Austrag der gebildeten festen Schwelstoffe erlaubt.
Austragsvorrichtungen, bei denen die festen Rückstände von Pyrolyseprozessen trocken ausgetragen werden, sind aus US-A-4123 332 und US-A-1 978 139 bereits bekannt. Die Austragsvorrichtung der in der US-A-4 123 332 beschriebenen Vorrichtung zur Carbonisierung eines feinverteilten, festen, carbonisierbaren Materials besteht aus einem Abwurfkanal, in den die festen Rückstände fallen. Es bildet sich eine Säule aus, die zur Gasdichtung herangezogen wird. Der Abtransport wird durch eine schräg gestellte Schnecke bewerkstelligt. Auch hier ist in der Austragsvorrichtung weder eine Heizung noch eine Kühlung vorgesehen, so daß die Gefahr besteht, daß die im Hinblick auf die Erhaltung der Umwelt besonders gefährlichen kondensierbaren Kohlenwasserstoffe in den Rückstand gelangen und mit ausgetragen werden. Das gilt auch für die in der US-A-1 978139 beschriebene Austragsvorrichtung an einem von außen beheizten Drehrohr zur Verbesserung der Verkokung von bituminösem Material, die im wesentlichen aus zwei konischen Ventilen besteht, die unabhängig voneinander bedient werden können. Hier wird die Gasdichtigkeit über zwei konische Ventile erreicht, was die obengenannten Nachteile mit sich bringt, wenn sich sperrige Teile, wie z. B. Drahtwülste, in den Ventilen verklemmen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Austragsvorrichtung für das Austragen von Schwelstoffen aus Abfall-Pyrolyseanlagen, in der die Rückstände des Schwelprozesses in trockener Form anfallen, zu entwickeln, die einen trockenen Austrag dieser Rückstände erlaubt, in der die Gasdichtigkeit ohne Zuhilfenahme eines Wasserbades bewerkstelligt wird und der Austrag so geführt wird, daß die Rückstände frei von Kohienwasserstoffkondensaten sind.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst werden kann mit einer Austragsvorrichtung für eine Abfall-Pyrolyseanlage zum Austragen der festen Schwelstoffe in trockener Form, die als senkrecht stehender Behälter ausgebildet ist, dem die Schwelstoffe von oben zugeführt werden, der sich konisch verjüngt, eine Sperrvorrichtung aufweist, die das Durchrutschen der Schwelstoffe verhindert, und dessen Schwelstoffsäule zur Abdichtung des Reaktors gegen Luftzutritt herangezogen wird, die gekennzeichnet ist durch ein an die konische Verjüngung des Behälters anschließendes Austragsrohr, das eine das Durchrutschen der festen Schwelstoffe verhindernde Sperrvorrichtung in Form einer drehbaren Schnecke oder eines Stößels aufweist, eine solche Höhe des Behälters, daß die in diesem befindlichen Schwelstoffe eine gasdichte Schicht bilden,
eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur von mindestens 250° C im oberen Bereich der Schwelstoffsäule in einer Länge, über die praktisch keine Diffusion der kondensationsfähigen Bestandteile mehr auftreten kann, und eine Kühlvorrichtung im unteren Bereich der Schwelstoffsäule, welche die Sperrvorrichtung enthält.
Mit der vorgenannten Kombination von Merkmalen der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung wird erreicht, daß die Schwelstoffe trocken und frei von Kohlenwasserstoffkondensaten ausgetragen werden und die Gasdichtigkeit der Anlage auch bei Unterdruck im Pyrolyseofen gewährleistet ist. Grundgedanke der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung ist somit die Gasabdichtung über eine Schwelstoffsäule, kombiniert mit einer »Heißzonensperre«, d. h. einem beheizten oberen Teil der Schwelstoffsäule, um eine Kohlenwasserstoffkondensation in den Schwelstoffen wirksam zu verhindern. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung des auszutragenden Gutes, das trocken und nicht naß anfällt, wird gleichzeitig das Auftreten von Explosionen und Bränden zuverlässig verhindert.
Außerdem wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verhindert, daß in den ausgetragenen festen Schwelstoffen Kondensationen und Verbackungen auftreten; eine Verstopfung der Austragsvorrichtung und eine Belastung der Schwelstoffe mit höheren Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Teer u. dgl., erfolgt daher nicht.
Bei einer Austragsvorrichtung für eine Pyrolyseanlage mit einem Staubabscheider für den in dem Schwelgas enthaltenen Staub kann der Feststoffausgang des Staubabscheiders ebenfalls an eine Austragsvorrichtung gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung angeschlossen sein.
Mit der erfindungsgemäß als Sperrvorrichtung vorgesehenen drehbaren Schnecke ist es möglich, die festen Schwelstoffe bzw. den Staub aus dem Behälter herauszubefördern. Wenn als Sperrvorrichtung ein Stößel verwendet wird, so ist dieser vorzugsweise in einem quer zu dem Behälter verlaufenden Rohr hin- und herbewegbar angeordnet, dessen Auslaßende gegenüber dem Behälter versetzt angeordnet ist. Dadurch wird vermieden, daß Drähte zu einer Verstopfung führen können, wie etwa bei einer rotierenden Sperrvorrichtung.
Die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur ist vorzugsweise eine Heizvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur auch eine Isolierung der Wandung des Behälters sein.
Erfindungsgemäß ist eine Kühlvorrichtung im unteren Bereich der Schwelstoffsäule, welche die Sperrvorrichtung enthält, vorgesehen. Dadurch lassen sich die festen Schwelstoffe auf eine Austrittstemperatur weit unterhaib des Gaskondensationspunktes und des Selbstentzündungspunktes abkühlen, so daß die festen Schwelstoffe bei Berührung mit Luft nicht zu glimmen oder zu brennen anfangen können und staubhaltige Austragsstoffe nicht explodieren können. Die Kühlvorrichtung hat ferner den Vorteil, daß die Sperrvorrichtung thermisch wenig belastet wird.
Erfindungsgemäß kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein zum Inertisieren des an die Sperrvorrichtung anschließenden Raumes, um Staubexplosionen zu verhindern.
Vorzugsweise ist der Behälter als rohrförmiger Schacht ausgebildet. Er kann sich in Fallrichtung leicht konisch nach unten erweitern, um das Auftreten von Verstopfungen zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Austragsvorrichtung im Axialschnitt, die an den Auslaß eines Drehrohrofens angeschlossen ist;
Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Austragsvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Austragsvorrichtung umfaßt einen Behälter 1, der als rohrförmiger Schacht ausgebildet ist und aus einem kreiszylindrischen oberen Bereich 2, einem sich daran anschließenden kegelstumpfförmigen Bereich 3 und einem sich an die kleinere Öffnung desselben anschließenden kreiszylindrischen unteren Bereich 4 mit verringertem Durchmesser besteht. Die Konizität darf jedoch nicht so groß sein, daß es zu einer Verstopfung in diesem Bereich kommt. Der rohrförmige Schacht ist vertikal angeordnet, und der oben liegende Einlaß 5 desselben ist über ein Zuführungsrohr 6 mit dem Auslaß eines Drehrohrofens 7 verbunden. Das Zuführungsrohr 6 erweitert sich in Durchflußrichtung, um eine Verstopfungsgefahr zu verringern.
Im Innern des kreiszylindrischen unteren Bereichs 4 ist eine drehbare, mehrere Windungen umfassende Schnecke 8 angeordnet, deren Welle 9 an ihrem oben liegenden Ende in einem an dem Behälter abgestützten oberen Lager 10 und an ihrem unteren Ende in einem unteren Lager 11 geführt ist. Das untere Lager ist in einer Rutsche 12 gehalten, die an den Auslaß 13 des rohrförmigen Schachtes angrenzt. Das obere Lager 10 kann vorteilhaft weggelassen sein, da dann die Schnecke beim Transportieren von Hartstoffen ausweichen kann.
Der kreiszylindrische obere Bereich 2 des Behälters ist von einer Rohrschlange 14 umgeben, die mit ihrem Einlaß 15 und Auslaß 16 an einen Heizmittelkreislauf angeschlossen ist (nicht dargestellt). Die Rohrschlange kann beispielsweise von Heißgas durchströmt werden. Der obere Bereich 2 und die Rohrschlange 14 sind ferner von einem Gehäusemantel 17 umgeben, der zusammen mit der Wand des Behälters einen Raum freiläßt, welcher mit einem Isoliermittel 18 gefüllt ist. Die Länge dieses Heiz- und Isolierbereichs sollte so groß sein, daß die festen Schwelstoffe in dem betreffenden Bereich des rohrförmigen Schachtes auf einer Temperatur gehalten werden, bei der noch keine Kondensation kondensationsfähiger Bestandteile auftreten kann. In den meisten Fällen ist hierfür eine Temperatur von mehr als 250° C erforderlich.
Um den kreiszylindrischen unteren Bereich 4 ist eine Kühlrohrschlange 19 angebracht, die mit ihrem Einlaß 20 und Auslaß 21 an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, etwa an Fließwasser. Dadurch werden die festen Schwelstoffe bis auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Selbstentzündungstemperatur derselben liegt.
An der Wand des kegelstumpfförmigen Bereichs 3 sitzt ein Füllstandsmesser 22 bekannter Bauart, der so ausgebildet ist, daß er nur dann anspricht, wenn der rohrförmige Schacht bis zur Höhe des Füllstandsmessers mit festen Schwelstoffen gefüllt ist.
Der kegelstumpfförmige Bereich 3, der die Übergangszone zwischen dem beheizten Bereich und dem gekühlten Bereich bildet, sollte natürlich so groß gewählt sein, daß der gekühlte Bereich nicht auf den beheizten Bereich zurückwirkt.
Die Austragsvorrichtung hat folgende Wirkungsweise.
Die aus dem Drehrohrofen 7 herausfließenden festen Schwelstoffe gelangen durch das Zuführungsrohr 6 in den rohrförmigen Schacht 1 und fallen zu Beginn des Betriebes bis auf die Schnecke 8, auf der sie liegen bleiben, da die Neigung der Schnecke so klein gewählt ist, daß die Schwelstoffe nicht auf dem Schneckenblatt nach außen rutschen können. Im Laufe des weiteren Betriebes füllt sich der rohrförmige Schacht zunehmend, bis eine gewisse Füllstandshöhe 23 erreicht ist, bei der der Füllstandsmesser 22 anspricht. Dadurch wird der Motor 24 eingeschaltet, der die Schnecke 8 antreibt, so daß diese Schwelstoffe aus dem rohrförmigen Schacht herausfördert. Die durch den Auslaß 13 austretenden festen Schwelstoffe gelangen auf die Rutsche 12 und werden von dort ins Freie ausgetragen, etwa zur Weiterbehandlung für eine Brennstoffherstellung oder Aktivkohleherstellung und/oder zur Deponie.
Der obere Bereich des rohrförmigen Schachtes ist durch die Rohrschlange 14 bis auf eine solche Temperatur erhitzt, gewöhnlich auf mindestens 250°C, daß kondensationsfähige Produkte sich nicht abscheiden können, so daß sie auch nicht mit den festen Schwelstoffen nach außen gelangen.
In dem kegelstumpfförmigen Bereich 3 werden die festen Schwelstoffe auf Grund des Gewichtes der darüberliegenden Schwelstoffsäule komprimiert, so daß die Gasdurchlässigkeit weiter verringert wird. Die Konizität des kegelstumpfförmigen Bereichs 3 darf natürlich nicht so groß sein, daß sie das Durchrutschen der festen Schwelstoffe behindert.
Sobald die Schnecke 8 einen Teil des Inhalts aus dem rohrförmigen Schacht herausgefördert hat und der Füllstand bis auf den unteren Füllpegel 25 abgesunken ist, schaltet der Füllstandsmesser 22 ab, so daß der die Schnecke 8 antreibende Motor 24 stromlos wird. Der Behälter beginnt sich wieder bis auf die Füllstandshöhe 23 zu füllen, bei der der nächste Entleerungszyklus eingeleitet wird.
Durch passende Wahl der Füllstandshöhe läßt sich erreichen, daß die Austragsvorrichtung gasdicht ist und daß die Gasdichtigkeit auch dann nicht aufgehoben wird, wenn in dem Drehrohrofen 7 ein Unterdruck herrscht, da das Gewicht der Schwelstoffsäule in dem rohrförmigen Schacht in der Lage ist, einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Auslaß und dem Einlaß standzuhalten.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Austragsvorrichtung, bei der der Behälter 31 einen doppelwandigen oberen Bereich 32 umfaßt, der in ein zylindrisches Austragrohr 33 übergeht. Das Auslaßende 34 des Drehrohres des Drehrohrofens ragt dichtsitzend in den doppelwandigen Bereich 32 hinein.
An das untere Ende des Austragrohres 33 grenzt ein quer dazu verlaufendes Förderrohr 35 an, in dem eine Förderschnecke 36 drehbar gelagert ist, welche mit einem Antriebsmotor 37 gekuppelt ist.
Das Austragrohr 33 mündet an einem Endbereich des Förderrohres 35, während an dem anderen Endbereich desselben ein Auslaß 38 vorgesehen ist.
Der doppelwandige obere Bereich 32 des Behälters 31 wird von heißem Gas durchströmt, welches an einer geeigneten Stelle der Pyrolyseanlage entnommen werden kann (nicht dargestellt), so daß der Behälter in diesem Bereich geheizt ist.
Der untere Bereich des Austragrohres 33 und das Förderrohr 35 sind von einer Kühlschlange 39 umgeben, die die festen Schwelstoffe auf eine Temperatur unterhalb der Selbstentzündungstemperatur derselben abkühlt.
Im oberen Bereich des Austragrohres 33 sind ein unterer Füllstandssensor 40 und ein oberer Füllstandssensor 41 angeordnet. Diese sind so ausgebildet, daß sie ansprechen, wenn die festen Schwelstoffe bis an einen Füllstandssensor heranreichen.
Die Füllstandssensoren sind mit einer Steuerschaltung (nicht dargestellt) für den Antriebsmotor 37 verbunden, die so ausgebildet ist, daß der obere Füllstandssensor 41, wenn er von Schwelstoffen bedeckt wird, den Antriebsmotor einschaltet, während der untere Füllstandssensor 40 jedesmal dann den Antriebsmotor 37 ausschaltet, wenn er von Schwelstoffen nicht mehr bedeckt ist.
Derartige Pegelsteuerungen sind an sich bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung.
Die Wirkungsweise der Austragsvorrichtung nach Fig. 2 ist derjenigen der Austragsvorrichtung nach Fig. 1 ähnlich, so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt.
Bei einem Unterdruck im Austragsystem muß die Länge der Schwelstoffsäule natürlich so groß gewählt sein, daß die festen Schwelstoffe durch den an der Unterseite des Behälters angreifenden größeren Druck nicht angehoben und gelockert wird, um die Gasdichtigkeit zu gewährleisten. Dies wird mit Sicherheit erreicht, wenn das Gewicht der Schwelstoffsäule in dem Behälter pro Flächeneinheit größer ist als die Druckdifferenz zwischen der Unterseite und der Oberseite der Schwelstoffsäule.
Zum Inertisieren kann der Rückstand beispielsweise heiß in ein Sammelgefäß ausgetragen werden, in das Wasser eingedüst wird in einer Menge, daß die ausgetragenen Stoffe zwar nach wie vor trocken bleiben, jedoch abgekühlt werden.

Claims

1. Austragsvorrichtung für eine Abfall-Pyrolyseanlage zum Austragen der festen Schwelstoffe in trockner Form, wobei die Austragsvorrichtung ausgebildet ist als senkrecht stehender Behälter, dem die Schwelstoffe von oben zugeführt werden, der sich konisch verjüngt, eine Sperrvorrichtung aufweist, die das Durchrutschen der Schwelstoffe verhindert, und dessen Schwelstoffsäule zur Abdichtung des Reaktors gegen Luftzutritt herangezogen wird, gekennzeichnet durch

ein an die konische Verjüngung (3) des Behälters (1) anschließendes Austragsrohr (4), das eine das Durchrutschen der festen Schwelstoffe verhindernde Sperrvorrichtung (8; 36) in Form einer drehbaren Schnecke oder eines Stößels aufweist, eine solche Höhe des Behälters (1), daß die in diesem befindlichen eine gasdichte Schicht bilden,

eine Vorrichtung (14-16, 18) zum Aufrechterhalten einer Temperatur von mindestens 250°C im oberen Bereich der Schwelstoffsäule in einer Länge, über die praktisch keine Diffusion der kondensationsfähigen Bestandteile mehr auftreten kann, und

eine Kühlvorrichtung (19-21; 39) im unteren Bereich der Schwelstoffsäule, welche die Sperrvorrichtung (8; 36) enthält.

2. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Staubabscheider für den in dem Schwelgas enthaltenen Staub, dessen Feststoffausgang ebenfalls an einen Behälter geführt ist, dem der abgeschiedene Staub an der Oberseite zugeleitet wird und der an seiner Unterseite eine Sperrvorrichtung aufweist.

3. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (36) in einem quer zu dem Behälter (1) verlaufenden Rohr (35) hin- und herbewegbar angeordnet ist, dessen Auslaß (38) gegenüber dem Behälter (1) versetzt angeordnet ist.

4. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung von der Füllhöhe der Schwelstoffe in dem Behälter (1) gesteuert oder geregelt wird.

5. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur eine Heizvorrichtung (14-16) ist.

6. Austragsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur eine Isolierung (18) der Wandung des Behälters (1) ist.

7. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Inertisieren des an die Sperrvorrichtung anschließenden Raumes aufweist.

8. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen rohrförmigen Schacht bildet.

9. Austragsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Schacht sich in Fallrichtung leicht konisch nach unten erweitert.