Der Wirbelschicht-Vergasungs- und Schmelzanlagen-Prozessablauf

Durch Lastwagen gesammelter Hausmüll wird in Gruben abgeworfen und vorübergehend gelagert. Dann wird er durch einen luftdicht verschlossenen Beschicker in den Vergaser eingespeist. Im Vergaser wird der Abfall in brennbares Gas, nicht-brennbare Materialien und Asche zerlegt. Im Schmelzofen verbrennt das brennbare Gas vollständig und erreicht dabei Temperaturen von über 1200°C. Die Asche wird bei dieser hohen Temperatur geschmolzen und bildet Schlacke. Die Schlacke wird kontinuierlich entladen und im Schlackenkühler wasser-granuliert.

Das im Schmelzofen erzeugte heiße Abgas wird durch den Abhitzekessel abgekühlt und für die Energieerzeugung oder zum Erhitzen für die Warmwasserversorgung oder verschiedene andere Anlagen, die die Abhitze nutzen, verwendet.

Das Abgas aus dem Abhitzekessel geht für die Aufbereitung durch einen Gashühlkammer, Schlauchfilter und Katalyseturm und wird danach durch einen Schornstein freigegeben.

Prozessablauf der Vergasungs- und Schmelzanlage

Konfiguration des Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystems

Ein Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem besteht aus einem Wirbelschicht-Vergaser und einem Wirbelfluss-Schmelzofen. Kobelco Eco-Solutions besitzt über 30 Jahre Erfahrung im Betreiben von Wirbelschicht-Abfallverbrennungsanlagen und über 20 Jahre Erfahrung mit Wirbelfluss-Schmelzöfen. Dieser starke Hintergrund gewährleistet hohe Zuverlässigkeit bei den Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystemen der Firma.

Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem

Wirbelschicht-Vergaser

Im Wirbelschicht-Vergaser wird Luft in eine Lage Sand geblasen, um einen fluidisierten Zustand herzustellen. Der aufgegebene Abfall wird durch den fluidisierten Sand zersetzt. Hier wird ein Teil des Abfalls verbrannt und die Verbrennungswärme wird genutzt, um den Abfall pyrolytisch in brennbares Gas, nicht-brennbare Materialien und Asche zu zerlegen. Kraftstoff wird nur beim Starten verwendet und ist während des Betriebs nicht notwendig. Im Abfall enthaltene Ressourcen, wie Stahl und Aluminium, werden vom Boden des Vergasers in nicht-oxidiertem Zustand extrahiert, nachdem sie durch den Sand poliert wurden. Dies sind die Merkmale des Wirbelschicht-Vergasers von Kobelco Eco-Solutions:

1. Zylindrische Wirbelschicht: ohne das Wirbelschichtverfahren behindernde Ecken kann eine stabile Vergasung durch die gesamte Ofenschicht hindurch erfolgen
2. Kompakt: Aufrecht, erfordert somit weniger Platz als andere Modelle für die Hochlast-Verbrennung
3. Hohe Beständigkeit: Hat keine beweglichen Teile und eine lange hitzebeständige Lebensdauer von über 10 Jahren. Hilft, Wartungs- und Reparaturkosten zu verringern
4. Hochzuverlässiger Sandlagen- und Extrahierungsmechanismus: Seit über 30 Jahren wurde eine Zentralabscheidungs-Dispersionsplatte für die zuverlässige Extrahierung nicht-brennbarer Stoffe verwendet
5. Hohe Wiederverwertungseffizienz: Nicht-oxidierte Stahl- und Aluminiumreste im Wirbelschicht-Vergaser werden vor der Rückgewinnung zerlegt und durch den Sand zu einem sauberen Zustand poliert, was die Wiederverwertung vereinfacht

Merkmale des Wirbelschicht-Vergasers

Wirbelfluss-Schmelzofen

Das brennbare Gas und die Asche, die im Vergaser erzeugt wurden, werden zum Schmelzofen transportiert. Durch die Einbringung in tangentialer Richtung wird ein Wirbelfluss innerhalb des Schmelzofens hergestellt. Luft wird für die Verbrennung im Schmelzofen zugeführt, wo das brennbare Gas vollständig verbrannt wird und dabei Temperaturen von über 1200°C erreicht. Die Asche schmilzt bei dieser hohen Temperatur und die durch den Wirbel erzeugte Zentrifugalkraft bringt die Asche in Kontakt mit der Innenwandfläche, wobei sie in geschmolzene Schlacke umgewandelt wird, die an der Wandfläche herabläuft. Diese geschmolzene Schlacke wird in einem Bereich gesammelt und dann kontinuierlich und stabil durch den Abscheider in den Schlackenkühler ausgeschieden, wo sie gekühlt wird, um wasser-granulierte Schlacke zu bilden. Das System setzt eine autothermische Schmelzung ein, wobei die Energie des Abfalls selbst genutzt wird, sodass keine Elektrizität und kein Kraftstoff für das Schmelzen benötigt werden. Außerdem werden die Dioxine im Abgas zuverlässig in der Hochtemperatur-Zone des Schmelzofens zersetzt.

Merkmale des Wirbelfluss-Schmelzofens:

1. Vertikale Ausrichtung: Der Wirbelfluss trennt feste Bestandteile von Gasen und bildet eine einheitliche Schicht geschmolzener Schlacke an der Innenwandfläche für effektives Schmelzen
2. Hohe Haltbarkeit: Das hitzebeständige Material wird durch die Schlacke selbst-beschichtet und die Wasserkühlung verlängert die Lebensdauer des hitzebeständigen Materials
3. Hohe Schmelzeffizienz: Eine Verengung hält die hohe Temperatur für stabiles Schmelzen gleichmäßig innerhalb des Schmelzofens (bei über 1200°C). Durch Steigerung der Flussrate des Passagegases, um den Schlackenfluss zu treffen, sammelt sich die nicht geschmolzene Asche effizient an der Wandfläche, wo sie schmilzt und geschmolzene Schlacke mit hoher Effizienz bildet
4. Stabile Schlackenabscheidung: Die geschmolzene Schlacke wird im flüssigen Zustand gesammelt und kontinuierlich und stabil ausgeschieden; es wird kein Brennofen für den Schlackenabscheider benötigt
5. Qualitätsschlacke für einen breiten Nutzungsbereich: Die Schlacke kann als Ergänzung für Sand oder Splitt zum Mischen mit Asphalt dienen, als Zwischenblock-Beigabe oder für viele andere Zwecke verwendet werden

Merkmale des Wirbelfluss-Schmelzofens

Was sind die Merkmale des Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystems?

Das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem besitzt folgende Merkmale:

Hohe Energierückgewinnungseffizienz

• Das System arbeitet mit autothermischer Schmelzung, wobei es die Energie des Abfalls selbst nutzt, somit wird keine Elektrizität bzw. kein Kraftstoff für den Schmelzprozess benötigt
• Ein geringes Luftverhältnis erzeugt eine geringe Menge an Abgas mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung

Reduzierte Auswirkung auf die Umwelt

• Dioxine und andere schädliche Substanzen werden bei hohen, vollständige Zersetzung gewährleistenden Temperaturen zerlegt
• Asche wird in wiederverwertbare geschmolzene Schlacke umgewandelt, wodurch die endgültige Mülldeponie-Entsorgung reduziert wird
• Hoch-wiederverwertbarer Stahl, Aluminium und Schlacke werden zurückgewonnen

Hohe wirtschaftliche Effizienz

• Eine einfache Struktur und Ausrüstungskonfiguration erschaffen ein kompaktes, energiesparendes System

Verarbeitungskapazität

• Öfen, geeignet für eine Kapazität unter 330 t/Tag pro Ofen

Seine Überlegenheit über andere Systeme

Im Vergleich zur Beschickungsanlage

Das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem reduziert die Menge der Asche, indem es sie in hoch-wiederverwertbare geschmolzene Schlacke umwandelt und damit die endgültige Entsorgungsbelastung reduziert. Ein Beschickungs-Verbrennungssystem (im Folgenden „Beschickungssystem“) erfordert einen zusätzlichen Schmelzofen, um die Asche in geschmolzene Schlacke zu schmelzen.

Das Beschickungssystem gewinnt Stahl mit daran haftender Asche und Aluminium in geschmolzenem Zustand zurück, was die Material-Wiederverwertung sehr erschwert. Das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem zerlegt im Gegensatz dazu den nicht oxidierten Stahl und das Aluminium und gewinnt es in einem durch den Sand sauber polierten Zustand zurück, was die Material-Wiederverwertung vereinfacht.

Im Vergleich zum Beschickungs-plus-Aschenschmelzsystem

Das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem ermöglicht es, eine einfachere Ausrüstungskonfiguration zu haben als mit einem Beschickungs-plus-Aschenschmelzsystem. Dies resultiert in geringerem Energieverbrauch, und da die Schmelzung durch die Nutzung der Energie des Abfalls selbst erfolgt, wird keine zusätzliche Elektrizität bzw. kein Kraftstoff zum Zweck der Aschenschmelzung benötigt. Dies hat einen geringeren Energieverbrauch und niedrigere CO2-Emissionen zur Folge.

Im Vergleich zum Schachtofen-Vergasungs- und -Schmelzofen

Ein Schachtofen-Vergasungs- und -Schmelzofen (im Folgenden „Schachtofensystem“) erfordert externen Kraftstoff, wie z. B. Koks. Im Sinne von Energieverbrauch und CO2-Emissionen ist das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem überlegen.

Zusätzlich werden sowohl Metall- als auch Schlackenbestandteile bei einem Schachtofensystem als geschmolzenes Metall zurückgewonnen. Die Nutzung ist jedoch begrenzt, da das geschmolzene Metall eine Mischung aus Stahl, Aluminium usw. ist. Das Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystem zerlegt im Gegensatz dazu den nicht oxidierten Stahl und das Aluminium und gewinnt es in einem durch den Sand sauber polierten Zustand zurück, was die Material-Wiederverwertung mit hoher Wiederverwertungseffizienz ermöglicht.

Vergleich des Wirbelschicht-Vergasungs- und –Schmelzsystems mit anderen Systemen

	Vergasungs- und Schmelzsysteme		Verbrennung + Aschenschmelzung	Nur Verbrennung
	Wirbelschicht	Schachtofen	Beschickungsanlage + Aschenschmelzung	Beschickungsanlage
1. Wiederverwertungseffizienz	E	G	G	F
2. Mülldeponielast	G	G	G	F
3. Energieverbrauch	G	F	F	G
4. CO2-Emission	G	F	F	G
5. Stabiler Betrieb	G	G	G	E

• E: Exzellent
• G: Gut
• F: Mittelmäßig