Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ARRANGEMENT AND METHOD FOR PREPARING AND THERMALLY TREATING BY-PRODUCTS AND WASTE AND METHOD FOR OPERATING SAID ARRANGEMENT (THERMAL CRACKING METHOD)
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/003374
Kind Code:
A2
Abstract:
The aim of the invention is to specify an arrangement that enables a new method for operating an arrangement for thermally decomposing by-products and waste (thermal cracking method), and, in said arrangement, to organize transport of the material and the solid mixture in such a way that a stable temperature profile and a constant process flow and material flow is guaranteed, a continuous and stable temperature-guided control of the method process is enabled, and a constant gas quality is guaranteed over a long service life, wherein said aim is achieved in that the arrangement comprises a preliminary shredder (11), a fine shredder (12), a drying tower (13) according to DE 199 37 523 A1, a thermolysis reactor (14) according to DE 10 2009 007 768.5, a moving-bed gasifier (15) according to DE 10 2008 058 602.1, a cooler (16), and a gas engine having generators (17), wherein said individual devices are connected to each other by means of transfer routes (18) and coke and synthesis gas can be conducted together by means of the transfer routes (18) in the operating state of the arrangement, the operating temperature of the arrangement in temperature zones is continuously held constant by means of heat recirculation, and the transfer routes (18) between the individual devices of the arrangement protect said individual devices of the arrangement against backflow.

Inventors:
STREITENBERGER HARTWIG (DE)
Application Number:
PCT/DE2010/000406
Publication Date:
January 13, 2011
Filing Date:
April 08, 2010
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
EUROTHERM TECHNOLOGIES AG (DE)
STREITENBERGER HARTWIG (DE)
Domestic Patent References:
WO2008104058A12008-09-04
WO2005033250A22005-04-14
Foreign References:
EP2017325A22009-01-21
EP2045311A12009-04-08
DE102005006305A12006-08-31
US4977840A1990-12-18
Attorney, Agent or Firm:
BIEBER, Björn et al. (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfällen (Thermolyse- Spaltverfahren) umfassend eine Trockungs-, eine Thermolyse-, und eine Verfasungsapparatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparaturen durch Übertragungsvorrichtungen zur Generierung eines durchgängigen Prozess- und Stoffstroms im Betriebszustand der Anordnung in einem geschlossenen, dreistufigen Verfahrensablauf miteinander so verbunden sind, dass in der Trocknungsapparatur eine Temperatur im Bereich im Bereich von 20 bis 180 0C, in der Thermolyseapparatur eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450 0C und in der Vergasungsapparatur eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100 0C besteht und die Übertragungsstrecken zwischen den einzelnen Apparaturen diese gegen Rückströmung von Stoffen absichern.

2. Anordnung zur thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfallen (Thermolyse- Spaltverfahren) umfassend einen Vor- zerkleinerer (1), einen Feinzerkleinerer (2), einen Trockenturm (3) gemäß DE 199 37 523 Al, einen Thermolysereaktor (4) gemäß

DE 10 2009 007 768.5, einen Bewegtbettvergaser (5) gemäß DE 10 2008 058 602.1, einen Kühler (6) und einen Gasmotor mit Generatoren (7), wobei diese einzelnen Apparaturen durch Übertragungsstrecken (8) miteinander verbunden sind, wobei im Betriebszustand der Anordnung Koks und Synthesegas über die

Übertragungsstrecken (8) gemeinsam fuhrbar sind, die Arbeitstemperatur der Anordnung in Temperaturzonen durch eine Wärmerückfuhrung kontinuierlich konstant gehalten wird und die Übertragungsstrecken (8) zwischen den einzelnen Vorrichtungen der Anordnung diese gegen Rückströmung absichern.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitstemperatur im Trockenturm (3) im Bereich von 20 bis 180 0C, im Thermolysereaktor (4) im Bereich von 350 bis 450 0C und im Bewegtbettvergaser (5) im Bereich von 900 bis 1100 0C liegt.

4. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 umfassend die drei aufeinanderfolgenden Verfahrens-stufen:

• Aufarbeitung und Trocknung,

• Thermolyse und

• Vergasung.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Verfahrensstufen die folgenden aufeinander folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Vorzerkleinerung hochkalorischer Reststoffe

b) Feinzerkleinerung hochkalorischen Reststoffe

c) Thermolyse hochkalorischen Reststoffe zu Thermolysekoks und Thermolysegas

d) Vergasung von Thermolysekoks und Thermolysegas im Bewegtbettvergaser

e) Reinigung und Kühlung des Gases

f) Energieumwandlung im Gasmotor mit Generatoren (7),

wobei keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials erfolgt. 6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten b) Feinzerkleinerung und c) Thermolyse eine Trockung der hochkalorischen Reststoffe erfolgt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturzone der Trockung eine Temperatur im Bereich von

20 bis 180 0C, der Thermolyse eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450 0C, der Vergasung bei einer Temperatur von 900 0C bis

1100 0C aufweist. 8. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte kontinuierlich und unter Wärmerückführung durchgeführt werden, wobei vermittels einer rechnergestützten Prozesssteuerung für die einzelnen Verfahrensschritte der drei Verfahrensstufen integral verknüpft gesteuerte und geregelte Betriebsbedingungen hinsichtlich der Parameter Stofftransport,

Luftzuströmung, Temperatur und Druck in den verschiedenen Temperaturzonen einstellbar sind, so dass eine Konditionierung der Stoffe zu Thermolysekoks und Thermolysegas erfolgt.

9. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiterhin verwertbaren

Reststoffe in den ersten Verfahrensschritt zurückgeführt und erneut im Gesamtverfahren verwertet werden.

10. Verwendung des gemäß dem voran stehenden Verfahren hergestellten Synthesegases zur Energieumwandlung.

Description:
ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR AUFBEREITUNG UND

THERMISCHEN BEHANDLUNG VON ABPRODUKTEN UND ABFÄLLEN UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DIESER ANORDNUNG

(THERMOLYSE-SPALTVERFAHREN) Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben dieser Anordnung zur Aufbereitung und thermischen Behandlung von homogenen Abprodukten und Abfällen in Form von hochkalorischen Reststoffen zur Stromerzeugung (Thermolyse-Spaltverfahren). Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche die einzelnen Verfahrensschritte wie bspw. Aufbereitung und thermische Behandlung von Abprodukten und Abfällen zur Energieumwandlung offenbaren. Aus EP 0 609 802 Al ist bspw. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entgasung und /oder Vergasung eines festen Brennstoffes oder Abfallstoffes bekannt.

Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen Reaktor, in dem die Beschickung, das gasförmige Vergasungsmittel und der erzeugte gasförmige Brennstoff im Gleichstrom absteigend geführt werden. Das Vergasungsmittel wird in einem in der Mantelpartie befindlichen schraubenförmigen Gegenstrom-Wärmetauscher vom gasförmigen Brennstoff vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Vergasungsmittel wird in schraubenlinienfbrmigen oder wellenförmigen Kanälen im keramischen Herdkörper des Reaktors und in einem als Herdabschluss dienenden beweglichen oder festen, in die untere Partie der Beschickung hineinragenden kegel- oder paraboloidförmigen Zentralkörper weiter aufgeheizt. Der Rost wird durch einen Vollkegel oder einen hohlkegelförmigen Ringkörper darstellendes, drehbares, vertikal verschiebbares Gegenstück gebildet, das gegenüber der unteren Herdpartie einen einstellbaren ringförmigen Durchlass zum Abzug des erzeugten gasförmigen Brennstoffs und zum Austrag der festen oder flüssigen Reaktionsprodukte in Form von Asche, Schlacke, Destillationsrückstände offen lässt. DE 199 37 521 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung insbesondere für die Bearbeitung von bereits teilweise zersetzten Abprodukten.

Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen, im unteren Teil trichterförmigen Reaktor, in dem die Beschickung der Kohlenstoffteilchen tangential und die Luft als Vergasungsmittel axial eingebracht werden und aufsteigend mittels thermochemischer Reaktion zu Synthesegas umgewandelt wird. Der kegelstumpfförmige Bodenteil hat weiterhin einen seitlichen Ringspalt, über die die Luft axial in den Reaktorraum eintreten kann und sich mit dem Kohlenstoff-Gasgemisch vermischen kann. Dieses Gasgemisch reißt dabei die Kohlenstoffteilchen aus dem Feststoffbett nach außen aufsteigend mit und wird im Reaktorraum bei bis zu 1.200 0 C energetisch zu Synthesegas umgewandelt. Im oberen Drittel des Behälters fällt die Strömung nach innen und beruhigt sich, so dass die noch nicht thermisch zersetzten Kohlenstoffteile und die Ascheanteile wieder nach unten fallen. Dort treffen sie auf einen im Zentrum angeordneten Auffangtrichter, der sich bis zum unteren Bereich durchzieht und von einem Schneckenförderer entsorgt wird.

DE 199 37 523 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen, Bevorraten und Dosieren von Abprodukten und Abfallstoffen, wobei bei dem Verfahren feuchte Abprodukte und Abfallstoffe in einen Behälter auf einen Rost eingebracht und durch Bewegen des Rostes auf ein darunter liegendes zweites Rost transportiert werden, wobei zwischen den Rosten Warmluft eingebracht wird und die Vorrichtung, aus einem stehenden zylinderförmigen Behälter mit zwei Rosten besteht und zwischen den Rosten eine Zuführung für Warmluft angeordnet ist. DE 199 37 524 Al offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Beseitigung von Abprodukten und Abfallstoffen, die aus einem Behälter besteht, in dem die aufbereiteten Abprodukte und Abfallstoffe bei bis zu 900 0 C thermisch behandelt werden.

Dies geschieht durch die Erwärmung und anschließende Pyrolyse von Abprodukten und Abfallstoffen mittels Zuführung von Vergasungsmittel. Die Durchmischung und Fortbewegung des Gutes wird in der beschriebenen Vorrichtung mittels auf einer Welle sitzenden Paddeln durchgeführt. Die Vergasungsmittelzufuhr erfolgt über axial in der

Thermolysekammer verteilte Zuführung.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass keine zwangsweise

Fortbewegung des Gutes organisiert wird und sich dadurch Schlacke und

Glutnester bilden.

Darüber hinaus erfolgt gemäß DE 199 37 524 Al der Energieeintrag über das Vergasungsmittel verfahrenstechnisch nicht mehr quantitativ aufgeteilt, was zur partiellen Überhitzung und Verbrennung und somit zum Abbruch des pyrolytischen Prozesses fuhren kann, so dass eine kontinuierliche und stabile temperaturgeführte Steuerung des

Verfahrensablaufes nicht mehr möglich.

Aufgrund des instabilen Temperaturverlaufs kommt es somit zur Verstopfung und / oder Überhitzung und daraus folgend zum Abbruch des Prozesses bzw. zur Verformung / zum Verzug der

Thermolysekammer.

Unabhängig von der extrem schwankenden Gasqualität ist die Standzeit der Vorrichtung gemäß DE 199 37 524 Al sehr stark eingeschränkt. Dieser Vorgang wird bei Vorliegen von Inhomogenität der Abprodukte und Abfallstoffe noch verstärkt.

Weiterhin nachteilig bei dem vorstehend genannten Verfahren /der

Vorrichtung ist, dass die Prozesstemperaturen in den einzelnen

Prozessabschnitten überwiegend durch externe Energiezufuhr geregelt werden müssen. Die Energiebilanz der Einzelapparate ist damit nicht effektiv und stabil. Zudem müssen Gas und Stoff getrennt zugeführt und weitergeleitet werden.

Aus DE 10 2008 058 602.1 ist eine Vorrichtung in Form eines Bewegt- Bett-Vergasers und Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer

Anordnung zur thermischen Zersetzung von Abprodukten und

Abfallstoffen bekannt.

Bei dem Verfahren gemäß DE 10 2008 058 602.1 wird der Vergasertopf über die Eintragungsvorrichtung mit Abprodukten oder Abfallstoffen befüllt, die vermittels der Rührerwerkzeuge gerühert und über die

Ausnehmungen des Bodens mit Vergasungsmittel begast werden, wobei eine Vergasung der Abprodukte oder Abfallstoffe in dem Vergaserfuß und dem Vergaserraum erfolgt, die Vergasungsprodukte durch den Ringspalt gelangen und über den Synthesegasausgang abgeleitet werden, wobei die bei der Vergasung gebildete Asche und Schlacke durch die Ausnehmungen des Bodens über den Zentralschacht und den Austragsschacht vermittels der Austragsvoπϊchtung abgeführt werden.

Aus DE 10 2009 007 768.5 ist eine Vorrichtung in Form eines Thermolysereaktors und Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer Anordnung zur thermischen Zersetzung von Abprodukten und Abfällen bekannt.

Bei dem Verfahren gemäß DE 10 2009 007 768.5 ist der Thermolysereaktor geneigt aufgestellt, so dass der Austrag oberhalb des Eintrags liegt, wobei die Welle angetrieben wird, in der Welle und dem Doppelmantel erwärmter flüssiger Wärmeträger erzeugt und bewegt wird, dieser flüssige Wärmeträger im Spalt durch die Führung strömungstechnisch geleitet wird, wobei das zu behandelnde Gut mittels Förderwerkzeug vom Eintrag in Richtung Austrag geführt und bei diesem Transport mittels zugeführtem Vergasungsmittel erwärmt wird.

Nachteilig bei allen vorstehend genannten Verfahrens-, bau- und steuerungstechnischen Lösungen ist, dass jede Vorrichtung mit dem jeweilig dazugehörigen verfahrenstechnischen Prozess als einzelne und separate technischen Einheit funktional, bautechnisch und steuerungstechnisch realisiert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, dass unter Verwendung der Gegenstände gemäß DE 199 37 523 Al, DE 10 2008 058 602.1 und DE 10 2009 007 768.5 ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zur Aufarbeitung und thermischen Zersetzung von Abprodukten und Abfällen ermöglicht, wobei eine Fortbewegung des Gutes und des Feststoffgemisches in der Art und Weise zu organisieren ist, dass ein stabiler Temperaturverlauf gewährleistet, eine kontinuierliche sowie stabile temperaturgeführte Steuerung des Verfahrensablaufes ermöglicht und eine konstante Gasqualität bei langer Standzeit garantiert wird, so dass durch die Aufarbeitung und thermische Behandlung die homogenen hochkalorischen Reststoffe möglichst vollständig umgesetzt und verwertet werden und dadurch in nachfolgenden Verfahrensschritten die Verstromung ermöglicht wird.

Gelöst werden diese Aufgaben durch eine Anordnung gemäß dem ersten Patentanspruch und ein Verfahren gemäß dem vierten Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.

Das Wesen der Erfindung besteht in der Kombination einzelner, an sich aus den vorstehend genannten Prozessabläufen und Einzelverfahren bekannten Merkmalen unter Hinzufügung weiterer neuer Merkmale zur Schaffung eines Verfahrensprozesses (s.g. Thermolyse-Spaltverfahren), welcher hochkalorische homogene Reststoffe durch Aufbereitung und thermische Behandlung verwertet und dabei eine Verstromung ermöglicht (funktionales Gesamtkonzept).

Das erfindungsgemäße Thermolyse-Spaltverfahren umfasst drei wesentliche Verfahrensschritte (Trocknung in einer

Trocknungsapparatur, Thermolyse in einer Thermolyseapparatur und

Vergasung in einer Vergasungsapparatur), die zur Erzeugung von

Synthesegas nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen

Funktion miteinander kombiniert und durch Übertragungsstrecken (= Übertragungsvorrichtungen) verknüpft sind, so dass grundsätzlich ein geschlossener dreistufiger Verfahrensablauf mit drei wesentlichen

Verfahrensstufen und diversen Einzelverfahrensschritten erreicht wird.

Gemäß der Erfindung liegt die Temperatur in der Trocknungsapparatur im Bereich im Bereich von 20 bis 180 0 C, in der Thermolyseapparatur eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450 0 C und in der Vergasungsapparatur im Bereich von 900 bis HOO 0 C, wobei die Übertragungsstrecken zwischen den einzelnen Apparaturen diese gegen Rückströmung von Stoffen absichern.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Verfahrensstufen (Trocknung, Thermolyse, Vergasung) keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials durchgeführt wird, d.h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsvorrichtungen zwischen den drei Verfahrensstufen keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden in den einzelnen Verfahrensstufen konstant und den dazwischen liegenden Übertragungsvorrichtungen durchgängig kontinuierlich gehalten, so dass die idealen Reaktions- bzw. Prozesstemperaturen im Bereich von 20 bis 180 0 C (optimal bei bis zu 100 0 C) für die Trocknung, von 350 bis 450 0 C für die Thermolyse und von 900 bis 1100 0 C (optimal bei bis zu 930 0 C) für die Vergasung beständig und gleichmäßig gehalten werden.

Gemäß der Erfindung stellt das dreistufige Thermolyse-Spaltverfahren eine geschlossene und durchgängige Behandlung der homogenen hochkalorischen Reststoffe in der Art dar, dass die erreichten Temperaturbereiche des Gutes und des Feststoffgasgemisches während des Prozesses, aufsteigend von der Trocknung des Gutes bis zur thermochemischen Umsetzung in Synthesegas, auch für den nachfolgenden Prozess zur Verfügung stehen, so dass ein stabiler und prozessbedingter Temperaturablauf sowie ein kontinuierlicher und definierter Prozess- bzw. Stoffstrom in den einzelnen Prozessabschnitten gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß sichern die spezifischen und dem jeweiligen Verfahrensabschnitt angepassten Ubertragungsvorrichtungen zwischen den einzelnen Verfahrensabschnitten diese gegen Rückströmung ab. Die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden.

Das gemäß der Erfindung erzeugte Synthesegas weist aufgrund der vorstehend genannten geschlossenen Behandlung eine sehr hohe Energiedichte, sowie eine sehr hohe und kontinuierliche Qualität auf, so dass dieses zur Energieumwandlung, beispielsweise zur Stromerzeugung, genutzt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen und des Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Übersicht über die Verfahrensabschnitte des erfindungsgemäßen Thermolyse- Spaltverfahrens Fig. 2: eine schematische Übersichtsdarstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Thermolyse- Spaltverfahrens zur Aufarbeitung und thermischen Behandlung von Abprodukten und Abfallstoffen.

Das in Fig.l schematisch dargestellte Thermolyse-Spaltverfahren läuft wie folgt ab:

Es wird Material verwendet, dass bereits vor- und feinzerkleiner worden ist. Dieses Material wird dann je nach Bedarf und Feuchtegehalt bei Temperaturen zwischen 2O 0 C- 180 0 C aufgearbeitet und auf einen prozessoptimierten Wassergehalt getrocknet.

Nach dieser Trocknung (1) in einer Trocknungsapparatur folgt die Thermolyse (2) in einer Thermolyseapparatur. Bei diesem Verfahrensschritt wird das Reststoffmaterial, welches dosiert über spezielle Übertragungs Vorrichtungen (4) diesem Verfahrensabschnitt zugeführt worden ist, auf mittlere Temperaturen von 350 0 C bis 450 0 C aufgeheizt. Diese Aufheizung des Materials geschieht durch direkte Beheizung, bspw. über Heißluft. Unter gesteuerter Vergasungsmittelzuführung und Feststoff-verweilzeit erfolgt in den verschiedenen Temperaturzonen der Thermolyse (2) eine Konditionierung zu Thermolysekoks und Thermo- lysegas. Dabei wird die verbleibende Restfeuchtigkeit verdampft, die organischen Verbindungen werden zu Thermolysegas und Thermolysekoks umgesetzt.

Die so entstandenen Produkte, Thermolysekoks und Thermolysegas, werden als Stoff- Gasgemisch direkt durch eine weitere spezifische Übertragungsvorrichtung (4) anschließend in einer Vergasungsapparatur der Vergasung (3) unterzogen. Unter kontrollierter Zugabe von vorgewärmter Luft erfolgt dort bei Temperaturen von bis zu 1100 0 C (optimal 930 0 C) die Vergasung des Stoff-Gasgemisches zu einem energiereichen Synthesegas. Dabei werden die organischen Verbindungen in niedermolekulare Bestandteile zerlegt und ein teerfreies Gas erzeugt.

Anschließend wird das Synthesegas abgezogen und einem mehrstufigen Abkühlungs- und Reinigungsprozess unterzogen. Das gereinigte und abgekühlte Synthesegas steht dann zur Energieumwandlung beispielsweise zur Stromerzeugung zur Verfügung. Das erfindungsgemäße Thermolyse-Spaltverfahren umfasst drei wesentliche Verfahrensschritte (Trocknung, Thermolyse, Vergasung), die zur Erzeugung von Synthesegas nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen Funktion miteinander kombiniert und verknüpft werden, so dass grundsätzlich ein geschlossener dreistufiger Verfahrensablauf mit drei wesentlichen Verfahrensstufen und diversen Einzelverfahrensschritten erreicht wird.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Verfahrensstufen (Trocknung, Thermolyse, Vergasung) keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials durchgeführt wird, d.h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsvorrichtungen zwischen den drei Verfahrensstufen keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden in den einzelnen Verfahrensstufen konstant und den dazwischen liegenden Übertragungsvorrichtungen durchgängig kontinuierlich gehalten, so dass die idealen Reaktions- bzw. Prozesstemperaturen im Bereich von bis zu 100 0 C für die Trocknung, von bis zu 450 0 C für die Thermolyse und von bis zu 930 0 C für die Vergasung beständig und gleichmäßig gehalten

werden.

Gemäß der Erfindung stellt das dreistufige Thermolyse-Spaltverfahren eine geschlossene und durchgängige Behandlung der homogenen hochkalorischen Reststoffe in der Art dar, dass die erreichten Temperaturbereiche des Gutes und des Feststoffgasgemisches während des Prozesses, aufsteigend von der Trocknung des Gutes bis zur thermochemischen Umsetzung in Synthesegas, auch für den nachfolgenden Prozess zur Verfügung stehen, so dass ein stabiler und prozessbedingter Temperaturablauf und ein kontinuierlicher sowie definierter Prozess- und Stoffstrom in den einzelnen Prozessstufen organisiert und gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß sichern die spezifischen und dem jeweiligen Verfahrensabschnitt angepassten Übertragungsvorrichtungen zwischen den einzelnen Verfahrensabschnitten diese gegen Rückströmung ab. Die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden können. Das gemäß der Erfindung erzeugte Synthesegas weist aufgrund der vorstehend genannten geschlossenen Behandlung eine sehr hohe Energiedichte, sowie eine sehr hohe und konstante Qualität auf, so dass dieses zur Energieumwandlung, beispielsweise zur Stromerzeugung, genutzt werden kann.

Ausfuhrungsbeispiel

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung stellt eine technischen Einheit in Form einzelner, vermittels verschiedener Übertragungsstrecken (8) verbundener Vorrichtungen dar (funktionales Gesamtkonzept).

Diese Anordnung umfasst folgende Einzelvorrichtungen und technische Elemente:

• Vorzerkleinerer (11)

• Feinzerkleinerer (12)

• Trockenturm (13)

• Thermo lyseaktor (14)

• Bewegtbettvergaser (15)

• Kühler (16)

• Gasmotor mit Generatoren ( 17)

• Übertragungsstrecken (18) = Übertragungsvorrichtungen, wobei der Trockenturm (13) gemäß DE 199 37 523 Al, der Bewegtbettvergaser (15) gemäß DE 10 2008 058 602.1 und der Thermolyseaktor (14) gemäß DE 10 2009 007 768.5 aufgebaut ist und betrieben wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Gesamtanlage wird mit den in Fig. 1 dargestellten Verfahrensstufen wie folgt in einzelnen Verfahrensschritten betrieben:

Die homogenen hochkalorischen Reststoffe (Abfalle und Abprodukte) werden zunächst im Vorzerkleinerer (11) mechanisch vorzerkleinert.

Nach dieser Vorzerkleinerung und Aufarbeitung werden die bearbeiteten Reststoffe über eine Metall- und Fremdstoffabscheidung (zweiter Verfahrensschritt) im dritten Verfahrensschritt in einen Feinzerkleiner (12) geführt und je nach Bedarf und Feuchtigkeitsgehalt in einem Trockenturm (13) weiter aufbereitet und auf einen prozessoptimierten Wassergehalt getrocknet.

Aus dieser Trocknung gelangt das bearbeitete Reststoffmaterial dosiert über spezifische Übertragungsstrecken (18) in den Thermolysereaktor (14). In dem Thermolysereaktor (14), einem geschlossen, geneigten Reaktor mit direkter Beheizung über Heißluft, wird im vierten Verfahrensschritt das Material auf mittlere Temperaturen von 350 - 450 0 C aufgeheizt. Unter gesteuerten (bspw. durch eine Computersteuerung) und geregelten Betriebsbedingungen (Steuerung und Regelung, u.a. von Stofftransport, Luftzuströmung; Temperatur und Druck, integral verknüpft für die einzelnen Verfahrensschritte der drei Verfahrensstufen in den verschiedenen Temperaturzonen) erfolgt eine Konditionierung des Materials zu Thermolysekoks und Thermolysegas. Dabei wird die Restfeuchtigkeit verdampft, die organischen Verbindungen werden zu Thermolysegas und Kohlenstoff umgesetzt.

Anschließend wird das Synthesegas im oberen Teil des Vergasers abgezogen und einem mehrstufigen Reinigungs- und Abkühlungsprozess im Kühler (16) (= Gasreinigungs und Abkühlungsvorrichtung) unterzogen (sechster Verfahrensschritt) und steht dann bspw. zur Stromerzeugung durch einen Gasmotor mit Generatoren (17) zur Stromerzeugung zur Verfugung.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst drei wesentliche Vorrichtungen [Trockenturm (13), Thermolysereaktor (14), Bewegt- Bett- Vergaser (5)], die in einer thermischen Anordnung zur Erzeugung von Synthesegas miteinander bautechnisch verbunden und nach Maßgabe der jeweiligen verfahrenstechnischen Funktion miteinander kombiniert werden, so dass grundsätzlich ein dreistufiger Verfahrensablauf mit drei Verfahrensstufen und diversen Verfahrenseinzelschritten erreicht wird.

Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den drei Vorrichtungen [Trockenturm (3), Thermolysereaktor (14), Bewegt-Bett- Vergaser (15)] keine Phasentrennung des bearbeiteten Reststoffmaterials durchgeführt wird, d.h. dass keine Trennung von Koks und Synthesegas erfolgt, und dass in den einzelnen Übertragungsstrecken (18) zwischen den drei Vorrichtungen (Verfahrensstufen) keine Abkühlung der Temperatur erfolgt. Die Temperaturen in den Temperaturzonen werden durch die Vorrichtungen und die dazwischen liegenden Übertragungstrecken (18) jeweils kontinuierlich und konstant gehalten und durch diese ebenfalls unter gesteuerten und geregelten Betriebsbedingungen ein gleichmäßiger Prozess- und Stoffstrom gewährleistet und über den gesamten Prozess organisiert.

Gemäß der Erfindung wird die Abwärme, welche in den einzelnen Reaktionsschritten innerhalb der drei Verfahrensstufen entsteht, für andere Verfahrens- bzw. Prozessschritte verwendet.

Erfindungsgemäß sichern die Übertragungsstrecken (18) zwischen den einzelnen Vorrichtungen diese gegen Rückströmung ab und die weiterhin verwertbaren Reststoffe werden wieder in den Gesamtprozess zurückgeführt, so dass diese erneut verwertet werden können.

Das erzeugte Synthesegas wird durch entsprechende Übertragungsstrecken (18) in einen Gasmotor mit Generatoren (17) zur Stromerzeugung weitergeleitet wird.

Alle in der Beschreibung, den Ausfiihrungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Verfahrensstufe Trocknung

2 Verfahrensstufe Thermolyse

3 Verfahrensstufe Vergasung

4 Übertragungsvorrichtungen

(= Übertragungsstrecken)

5 Prozess- bzw. Stoffstrom

11 Vorzerkleinerer

12 Feinzerkleinerer

13 Trockenturm

14 Thermolyseaktor

15 Bewegtbettvergaser

16 Kühler

(= Gasreinigungs- und Abkühlungsvorrichtung)

17 Gasmotor mit Generatoren

18 Übertragungsstrecken