Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse von Klärschlamm und/oder anderen organischen Abfällen, bei dem in der Regel die durch eine Kammerfilterpresse bei fallweiser Zugabe von Kalk entwässerte Rohgutaufgabe über einen in der Regel chargenweise beschickten Vortrockner, der mit den Abgasen aus der Pyrolyse bzw. einer Wärmekraftmaschine beheizbar ist, das Gut getrocknet, zerkleinert und dem üblicherweise vertikal gerichteten Aufgabeturm über eine gasdichte Einlaufvorrichtung eingebracht, hierbei fallweise mit Sägemehl oder einem sonstigen Kohlenstoffträger vermengt wird, sowie einer Schweltemperatur von etwa 450 C ausgesetzt und das aufgegebene Gut so lange diesem thermischen Prozeß unterzogen wird, bis es als Koks ausgetragen werden kann, sowie partielle Ausführungen zur Konstruktion der Anlage.

Für alle Betreiber von Abwasserreinigungs-Anlagen ist die Beseitigung des anfallenden Schlammes ein Problem.

Langfristig gesehen, werden die klassischen Beseitigungsmöglichkeiten, wie landwirtschaftliche Verwertung, Kompostierung oder Deponierung, nicht mehr möglich sein.

Der Trend geht eindeutig zur thermischen Behandlung, wie Trocknung, Verbrennung oder Pyrolyse.

Im Gegensatz zur Trocknung und zur Verbrennung -beide Verfahren haben ihre Problematik -, ist die Pyrolyse eine echte und auch praktikable Alternative, weil:

• - durch die niedrige Schweltemperatur von etwa 450 C eine Emission von Schwermetallen über die Gasphase von vornherein nicht möglich ist;
• - durch den Zusatz von Kalk im Schlamm auch ein Auswaschen der Schwermetalle aus dem Koks wirksam verhindert wird;
• - durch die vollständige Verbrennung des Pyrolysegases durch überstöchiometrische Luftzufuhr gewährleistet ist, daß organische Bestandteile, wie Dioxine und Furane, sicher vernichtet werden;
• - die gefilterte Abluft ohne Schaden für die Umwelt in die Atmosphäre abgegeben wird und die Grenzwerte der TA-Luft (BRD) bzw. die etwa adäquaten Werte in anderen Ländern eingehalten werden.

In diesem Zusammenhang liegt ein Bericht "Gegenwärtiger Erkenntnisstand über die Abfallbehandlung durch Pyrolyse" vor, der im Auftrag des Bundesministers des Innern vom Institut für Siedlungswasserbau und Wassergütewirtschaft der Universität Stuttgart im Juli 1974 erstellt wurde. Der Bericht bietet einen zusammenhängenden Überblick, der von Prof.Dr.Ing. O.Tabasaran und Prof. Dr.Ing. K.-H. Hunken bei Sachbearbeitung durch Dipl.-Ing. E.Hock, verfaßt wurde.

Das Dokument ist insbesondere für die interessierten Kommunalbehörden, Ingenieurbüros und Aufbereitungsfirmen bzw. Maschinenfabriken von Bedeutung.

Es basiert in erster Linie auf Untersuchungen an der Müllentgasungsanlage der Firma Pollution Control Ltd., Kalundborg/Dänemark und enthält darüberhinaus eine breite Beschreibung des damals aktuellen Standes der Technik.

Als weitere Grundlagen können Veröffentlichungen und Untersuchungen von Dr. Mönning, Dissertation von 1980, von der Firma BKMI von 1978 von Prof. Dr. Beyer, Universität Tübingen sowie ein Gutachten von Prof. Dr. Lüdewald über die Pyrolyse von Altreifen herangezogen werden.

Trotzdem war in den letzten Jahren kein über diese Veröffentlichungen hinausgreifender technischer Fortschritt erkennbar.

Ein wesentliches Hindernis ist in der Tatsache zu sehen, daß das "Nachrutschen" des Gutes in dem vertikal verlaufenden Turm - betrachtet im Zusammenhang mit den hier gegebenen Höchsttemperaturen - über einen durch die Randanbakkungen bedingten, kleiner werdenden Querschnitt erfolgt, wobei neben der Leistungsminderung die Ursache mancher Störungen, insbesondere der Verpuffungsgefahr, zu sehen ist.

Des weiteren arbeiten die bekannten Verfahren kontinuierlich, so daß eine regelbare Verweilzeit des Gutes schon aus diesem Grund nicht mit Sicherheit gegeben ist.

Auch andere Faktoren, wie die relativ ungleichmäßige Schichtstärke des zu pyrolysierenden Gutes, führen zu nicht sicher zu erfassender Wärmezuführung.

Andere Vorrichtungen zur Destillationsgarerzeugung mit rotierender Retorte und einer dieser umgebenden Feuerkammer (DE 26 51 302) befriedigen ebenfalls nicht, da die Abdichtung rotierender Teile im Bereich der hier verwendeten Temperaturen grundsätzlich nicht als störungsfrei zu betrachten sind.

Betrachtet man diese Situation in Verbindung mit den tatsächliche gegebenen Vorteilen, so ist es konsequent, als Aufgabe ein Verfahren nach der eingangs geschilderten Art anzustreben, das die Behinderung der vertikalen Förderung im Aufgabebereich so weit als möglich reduziert und den eigentlichen Pyrolyseraum vom Aufgabeschacht weitgehend räumlich trennt und das zu pyrolysierenden Gut in Schichten gleichmäßiger Stärke einer konstant bleibenden Wärmeaufnahme durch einstellbar regelbare Temperaturen unterwirft.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß das Gut aus der Vertikalen, in im wesentlichen horizontal verlaufende, gleichbeabstandete Schichten in vorbestimmter Höhe, Breite und Länge umgelenkt wird, wobei in horizontaler Verlängerung der Ebene der Einfüllzone des Turmes druckmittelgesteuerte Schubelemente für die Dosierung und Einbringung des Gutes in den Pyrolyseraum angeordnet sind,

• daß nach Ablauf einer vorbestimmbaren Verweilzeit die Ein- und Auslaufvorrichtung so lange geöffnet wird, bis das dann verkokte Material bzw. Öl durch Nachfüllung frischen Gutes ausgebracht ist, und die Auslaufvorrichtung wieder abgesperrt wird, daß nach erneuter Verfüllung bei abgeschlossener Einlauf- und Auslaufvorrichtung die Wiederholung dieses Vorganges stattfindet, und
• daß aus einzelnen, durch Schubkasten gebildete Etagen des Pyrolyseraumes aus deren zwischen zwei, jeweils aus deren horizontaler Ebene gelagerten Schichten ein Schwelgassammelraum gebildet ist, der in eine Sammelleitung, in vertikaler Richtung führend, und oberhalb dieser über ein Sauggebläse, Gasleitung, Gasfilter und einen nachgeordneten Gaszwischenbehälter zu einer Wärmekraftmaschine führt, die die gewonnene Leistung, nach Wandlung in elektrische Energie, den Heizwiderständen des Pyrolyseraumes zuleitet, oder auch, bei weiterer Temperaturerhöhung, die Gase in flüssigen Brennstoff , d.h. Öle, wandeln kann.

Die Umlenkung des Gutes aus dem vertikal gerichteten Turm in einen horizontal, etagenförmig ausgebildeten Pyrolyseraum ermöglicht die Aufgabe von beheizbaren Schichten einheitlicher Höhe, Breite und Länge.

Nach vollständiger Verfüllung wird der Pyrolyseraum ein- und auslaufseitig abgeschlossen und die einzelnen Gutlagen gleichmäßig beheizt, wobei die Schwelgasentnahme einsetzt. Bei diesem Vorgang wird selbstverständlich davon ausgegangen, daß das Gutgemenge nicht nur physikalisch in sich etwa einheitlich betrachtet werden kann, sondern auch etwa einheitliche stoffliche Voraussetzungen gegeben sein sollten.

Zu dem weiteren Verlauf des Guttransportes wird vermerkt, daß die gesteuerten Schubelemente für die Dosierung und den Einschub des Gutes im wesentlichen als Hohlkolben ausgebildet sind, eine vorwählbare, konstante Höhe aufweisen, in den Pyrolyseschachtbereich einfahren und das Gut in die Einschubetagen des Pyrolyseraumes verdrängen, und anschließend die Schubelemente wieder zurückgeführt werden, um in dieser zurückgezogenen Stellung das nachgeflossene Gut zu erfassen, dieses vorschiebend zu verdrängen, und zwar so lange, bis die Etagen als solche einheitlich verfüllt und die Schubelemente aus ihrer Etagenlage zurückgezogen werden und die Einlaufvorrichtung geschlossen wird.

Diese einfache Mechanik gewährleistet ein Höchstmaß an Sicherheit, so daß antriebs- und steuerungsbedingte Störungen als auf ein Minimun reduziert betrachtet werden können.

Zu der Beheizung ist zu bemerken, daß die durch die Höhe der Schubelemente vorbestimmte, etagenweise Füllhöhe im Pyrolyseraum von unten und oben durch Heizwiderstände, jeweils zum Gut gerichtet, beheizt wird, und daß die Aufheiztemperatur jeweils überwacht und gesteuert wird und diese Steuerung von außerhalb der Anlage möglich ist.

Um einen gleichmäßigen, autarken Betrieb der Anlage zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß der zwischen Gasfilter und Wärmekraftmaschine vorgesehene Gaszwischenbehälter in seinem Volumen so abgestimmt ist, daß die Kontinuität des Heizvorganges zwischen den einzelnen Füll- und Entleerungsphasen aufrechterhalten wird.

Zu der eingangs angekündigten Nennung partieller Aussagen zur Konstruktion wird vorgeschlagen, daß die Etagen aus Schubkasten gebildet werden, wobei diese in L-förmigen, temperaturfest beschichteten Leitbleche , die korrespondierend zueinander gerichtet sind, getragen werden und dabei so dimensioniert sind, daß zwischen zwei parallelen in einer Ebene angeordneten Schubkastenreihen ein Gassammelraum entsteht, der durch querverlaufende, durch den Abstand zu den Folgeschubkasten in ihrer Breite bestimmte Kanäle beschickt wird, und daß zwischen den Schubkasten jeder Reihe den Querabzug der Gase nicht behindernde Abstandshalter angeordnet sind.

Zur eigentlichen Ausbildung jedes Schubkastens ist festzuhalten, daß dieser aus einem abgekantetem, über die Breite des Schubkastens führenden Hutprofils gebildet ist, und daß dessen Querseiten ebenfalls durch Abkantflächen geschlossen und verschweißt sind, und daß das wannenartig ausgebildete Hutprofil nach Einlagerung der nach unten gerichteten Heizwiderstände in die Schamottmasse und nach Anordnung der nach oben gerichteten, unterhalb des Deckels montierten Heizwiderstände diese in die Schamottmasse eingedrückt und der Deckel mit der Hutprofilwanne verbunden wird.

Eine konstruktive Abänderung des Schubkastens für den Ölaustrag ist dadurch gegeben, daß ein mit der Höhe des Schubkastens und seiner Breite korrespondierend bemessenes Rohr verbunden ist, und daß die oben und unten verlaufende Schweißnaht mit den Flächen des Schubkastens und dem Durchmesser des Rohres jeweils eine Ebene bilden, die einen Stau des Gutes im Einzugsbereich der Schubelemente verhindern, und daß als Zwischenraum zwischen den jeweils nachfolgenden Schubkasten mittig ein über dessen Breite erstreckender Schlitz vorgesehen ist, der durch ein mit seiner Spitze nach unten gerichtetes Winkelprofil als Ölwanne ist und die Schubkastenetage eine Neigung von 1 aufweist.

Zum Abschluß ist noch zu bemerken, daß die korridierenden, im wesentlichen Weißblechteile im Vakuum durch Plasma beschichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die beigefügten Zeichnungen einer beispielsweisen Ausführung näher erläutert.

• Figur 1 zeigt den Grundriß einer Anlage zur Pyrolyse von organischen Abfällen.
• Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Pyrolysator.
• Figur 3 zeigt den Grundriß aus Figur 2.
• Figur 4 zeigt den Schnitt quer zur Längsrichtung der Figur 2.
• Figur 5 zeigt den ersten Schubkasten einer Reihe mit einer getrennten, durch im Rohr widerstandsarmen Einführung der Schubelemente in einen in eine Ölwanne führenden Schlitz.

Der anfallende Schlamm wird unter Zusatz von Kalk in einer Kammerfilterpresse entwässert. Der entwässerte Schlamm 1.1 muß zerkleinert einem vorgesehenen Stapelraum 1 aufgeben werden. Der Stapelraum 1 dient zum Ausgleich der unterschiedlichen Verarbeitungszeiten.

Aus dem Stapelraum 1 wird der Schlamm 1.1 über eine mit Bandabzug ausgerüstete Dosierrinne chargenweise dem Vortrockner 3 aufgegeben, von dem das Gut 1.1 in den vertikalen Turm 6.1 des Pyrolysators 6 aufgegeben wird.

Ob und inwieweit auf diesem Weg das Gut 1.1 weiteren Aufbereitungsprozessen, insbesondere einer Zerkleinerung unterzogen werden muß, ist, von Fall zu Fall betrachtet,verschieden. Die Möglichkeit dafür muß vorgesehen werden.

Des weiteren ist ebenfalls vor dem Vortrockner 3 ein nicht gezeichneter Mischer vorzusehen, in dem möglicherweise Sägemehl und eventuell ein Koksanteil so miteinander vermischt werden, daß der für die Vortrocknung vorgesehene Feststoffanteil gewährleistet wird.

Die Einlaufvorrichtung 7, die in diesem Fall eine Zellenradschleuse darstellt, schließt in der gezeichneten Darstellung den vertikal gerichteten Turm 6.1 nach außen luft- und gasdicht ab, wobei diese Stellung gleichzeitig den gasdichten Verschluß der Auslaufvorrichtung und die vollständige Verfüllung des Pyrolyseraumes 6.2 ausweisen muß, der im weiteren durch die Einfüllzone 6.3 und die zurückgezogenen, steuerbaren Schubelemente 9 bis 9ff und den horizontale gegliederten Pyrolyseschachtbereich 6.21 als begrenzt betrachtet werden kann.

Der Vorgang für diesen jetzt beschriebenen Status sieht vor, daß bei abgeschlossener Auslaufvorrichtung 8 durch die hydraulisch gesteuerten Schubelemente 9 bis 9ff das Gut 1.1 eingeschoben ist, wobei der Einschub jeweils so lange wiederholt wird, bis die Etagen des durch die Schubkasten 30 bis 30ff gebildeten Pyrolyseraumes 6.2 durch Nachführung frischen Gutes 1.1 verfüllt sind und die Einlaufvorrichtung 7 ebenfalls abgesperrt ist. Die gleichmäßige Beschickung mit frischem Gut kann durch Drucksensoren überwacht werden.

Für die Heizung ist festzuhalten, daß im eigentlichen Pyrolyseraum 6.2 die durch die Schubelemente 9 bis 9ff mit Gut 1.1 gefüllten Etagen von unten und oben durch die Heizwiderstände 16 der Schubkasten 30 bis 30ff beheizt werden, wobei die Aufheiztemperatur auf ca. 450 C , jeweils außerhalb der Anlage, durch Sensoren 16.3 überwacht und gesteuert werden kann.

Der letzte Teilbereich der Etagen 20 bis 20ff wird im Interesse einer angemessenen Kühlzeit für den Koks nicht weiter beheizt.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Verweilzeit werden die Ein- und Auslaufvorrichtung 7 und 8 so lange geöffnet, bis das dann verkokte Material 25 durch Nachführung, d.h. Verdrängung des frischen Gutes, ausgebracht ist und die Auslaufvorrichtung 8 wieder abgeschlossen wird.

Nach erneuter Verfüllung kann bei abgeschlossener Ein- und Auslaufvorrichtung 7 und 8 die chargenweise Wiederholung dieses Vorganges stattfinden.

Es ist dabei möglich, durch die Schubelemente 9 bis 9ff mehrere, zusammengefaßte Etagen 20 bis 20ff zu verfüllen und dem thermischen Prozeß zu unterziehen, die Etagen wieder zu verfüllen und thermisch in gleicher Weise zu behandeln.

Der Betrieb des Pyrolysators 6 kann, abgesehen von einer Anfahrtzeit, autark betrachtet werden.

Die durch den Schwelvorgang, d.h. durch die Beheizung des Gutes 1.1 durch elektrische Heizwiderstände 16 sich entwickelnden Gase, werden aus dem Pyrolyseraum 6.2 und aus horizontalen Schwelgassammelräumen 10.1 geführt und in einer gemeinsamen Sammelleitung 10 zusammengefaßt werden, die über eine in der Regel als Sauggebläse 11 ausgebildete Gasleitung 12 und einen nachgeordneten Gaszwischenbehälter 14 zu einer Wärmekraftmaschine 15 führt.

Die durch den Generatorteil gewonnene Leistung wird nach Wandlung in elektrische Energie den Heizwiderständen 16 des Pyrolyseraumes 6.2 zugeleitet, während die Vorwärmung des Vortrockners 3 durch die Abgase der Wärmekraftmaschine 15 über die Abgasleitung 4, ein zugeordnetes Regelorgan 4.1 mit einer Luftbeimischung 4.2 erfolgt und die Naßgase aus dem Vortrockner 3 über die Naßgasleitung 3.1 und den Naßluftfilter 3.2 in die Atmosphäre führen.

Zu dem Gaszwischenbehälter 14 ist zu erwähnen, daß dieser in seinem Volumen so abgestimmt ist, daß die Kontinuität des Heizvorganges zwischen den einzelnen Füll- und Entleerungsvorgängen aufrechterhalten werden kann.

Es ist zweckmäßig, daß der Gaszwischenbehälter 14 zusätzlich mit einer druckgesteuerten Abfackelvorrichtung 14.1 versehen wird.

Zur Ausbildung der Etagen 20 bis 20ff des Pyrolyseraumes 6.2 wird vermerkt, daß deren Höhe durch die aneinandergereihten Schubkasten 30 bis 30ff gebildet werden, wobei diese in L-förmigen, temperaturfest beschichteten Leitprofilen 30.3, die korrespondierend zueinander gerichtet sind, getragen werden, und dabei so dimensioniert sind, daß zwischen zwei parallelen Schubkastenreihen, wie erwähnt, ein Gassammelraum entsteht, der durch quer verlaufende, zu den Folgeschubkasten in ihrer Breite bestimmten Kanälen 30.2 beschickt wird.

Zwischen den Schubkasten 30 sind Abstandshalter angeordnet, die den Querabzug der Gase nicht behindern, z.B. L-Profilabschnitte 30.4.

Der eigentliche Schubkasten 30 wird jeweils aus einem abekantetem, über die Breite des Schubkastens führenden Hutprofil 30.1 gebildet, dessen Querseiten ebenfalls durch Abkantflächen 30.2 geschlossen und verschweißt sind.

Das Hutprofil 30.1 wird durch einen verschweißten oder auch verschraubten Deckel 31, nach Einlagerung der nach unten gerichteten Heizwiderstände 16, in einer Schamottmasse 17 und nach Anordnung der nach oben gerichteten Heizwiderstände 16.1, die, unterhalb des Deckels 31 und mit diesem an einzelnen Stellen verbunden sind, in die Schamottmasse 17 eingerdrückt und der Schubkasten 30 und der Deckel 31 geschlossen werden.

Der aus dem Pyrolysator 6 ausgetragene Koks wird über eine Aufgaberinne 25.1. mit Stahlbandabzug in einen Bunker 26 transportiert.