(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B09B 3/00 (06.01) CB 7/00 (06.01) F23B 70/00 (06.01) F23G /02 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver Litesso-Anstalt, Tristel 914, 9497 Triesenberg, Liechtenstein (72) Oppfinner Kiss, Günter Hans, Via Sempione, Lesa, Italia (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for fremstilling av faste partikler (6) Anførte publikasjoner EP-A US-A US-A WO-A-04/08083

2 Fremgangsmåte for fremstilling av faststoffpartikler Beskrivelse Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omhandler en fremgangsmåte for behandlingen men også for resirkuleringen av slam, som er utviklet i et sedimenteringsbasseng innen rammen for høytemperaturbehandlingen av avfall. For dette blir slammet tørket og blandet med forhåndsporsjonerte faste plastmaterialer, slik at det blir dannet faste konglomerater, som så blir tilbakeført til høytemperaturbehandlingen av avfallet. En høytemperaturbehandling av avfall blir nærmere beskrevet i patenttekstene DE C1, UA C2 eller WO04/08083 A1. Her blir det beskrevet en fremgangsmåte for fjerningen og utnyttelsen av avfall av alle typer, hvor avfall som inneholder usorterte, ubehandlede, tilfeldige skadelige stoffer i fast men også flytende form blir underkastet en temperaturbelastning. Avfallene blir først komprimert under bibehold av deres blandings- og sammensetningsstruktur. De utviklede kompakte pakkene blir presset i en avlang kanal som kan varmes fra utsiden, hvorved det danner seg en gasstett propp før kanalinngangen, som på grunn av sin gassugjennomtrengelighet overtar en slusefunksjon. De kompakte pakkene blir, ved gasstrykk som bygger seg opp, bare holdt så lenge i kraftlåsende kontakt med de varme kanalveggene, til de medførte væskene og lett flyktige stoffene fordamper, til forekommende tilbakestillingskrefter av enkelte komponenter er opphevet og til de medførte organiske bestanddelene i det minste delvis har overtatt bindemiddelfunksjon. Det oppstår dermed støvfrie, form- og strukturstabile, oppsmuldrede konglomerater, som deretter faller ned i sjakten av en høytemperaturreaktor og danner en gasspermeabel, støvfri oppfylling. Ved tilsats av oksygen blir de organiske bestanddelene i avfallet forgasset i reaktoren. På grunn av forgassingstemperaturen som herved oppstår, på inntil 00 C blir de uorganiske bestanddelene, så som glass, metaller og øvrige mineraler smeltet i smeltesonen av høytemperaturreaktoren under oppfyllingen. Den avtrukne smelten kjennetegner seg ved usortert tilført avfallsmateriale likevel ved en vidtgående inhomogen struktur. Høyeresmeltende komponenter, for eksempel karbon, sot men også bestemte metaller, foreligger fremdeles i deres faste aggregattilstand og danner inneslutninger, som forhindrer en fornuftig utnyttelse av disse slaggaktige restproduktene. Restproduktene som foreligger i smelteflytende form blir derved utsatt for en ytterligere etterbehandling, idet de blir underkastet en termisk homogeniseringsprosess. Herved blir smelten lutret så lenge i oksiderende atmosfære, til selv langtidseluerbarhet er utelukket.

3 Høytemperaturreaktoren kjennetegner seg ved at den over hele sitt volum blir holdt på minst 00 C. De gassformige og faste avfallsmaterialene blir underkastet en høytemperaturbelastning så lenge, til alle termisk reagerbare skadelige stoffer er sikkert ødelagt og langkjedede hydrokarboner er cracket. Derved blir dannelsen av kondensater, så som tjære og olje, pålitelig forhindret. Gassblandingen som er over 00 C varm, som består av synteserågass og vanndamp, blir umiddelbart etter forlating av høytemperaturreaktoren kjølt sjokkartig ved kaldvannsinjeksjon til under 0 C. Væske- og faststoffpartiklene medført i gassstrømmen blir tatt opp fra kjølevannet sammen med den kondenserte vanndampen. Forgassingsprosessen beskrevet over ser til at faststoffpartikler, så som karbon, sot, støv, elementære metaller og metallforbindelser, som fordamper på grunn av den høye forgassingstemperaturen, forlater høytemperaturreaktoren over gassutgangen og kondenserer ved sjokkjølingen, samt mineralske forbindelser, avsetter seg i et sedimenteringsbasseng. De blir deretter ført ut, avvannet og igjen tilført til forgassingsprosessen som tykkslam ved overgangen fra avgassingskanalen til høytemperaturreaktoren. Den plutselige kontakten av slammet med den høye temperaturen i høytemperaturreaktoren på over 00 C fører til en eksplosjonsaktig fordamping av vannet inneholdt i slammet. Vanndampen river med faststoffpartiklene som opprinnelig er bundet i slammet. Organiske faststoffpartikler, så som karbon, sot og øvrige organiske søppelbestanddeler, sammen med de uorganiske partiklene inneholdt i slammet og de lette søppelbestanddelene som foreligger på fastsjiktoppfyllingen, blir delvis revet med den eksplosjonsaktig oppståtte vanndampen og syntesedampen dannet i det nedre område av høytemperaturreaktoren og havner slik over sjokkjølingen (quench) på ny i sedimenteringsbassenget. En forgassing av karbonet inneholdt i slammet og/eller en innbinding av de elementære metallene og metallforbindelsene i den uorganiske smelten er utelukket. Fremgangsmåten ifølge teknikkens stand fører dermed til at slammet alltid må bli tilbakeført til forgassingsprosessen, noe som nødvendigvis fører til at slammengden tiltar og den fritt tilgjengelige kapasiteten til forgassing av avfall avtar tilsvarende. For å forhindre en slik videre kapasitetsreduksjon ved slammet fra sedimenteringsbassenget, ble det også foreslått å tørke minst en del av dette slammet og separat avhende det. Siden dette slammet i det vesentlige består av karbon og sot, må dette brennstofftapet likevel bli utjevnet. Oppgave ved foreliggende oppfinnelse er det derfor, ved å utgå fra den forestående beskrevne fremgangsmåten å forbedre prosessen slik at en gjentatt tilbakeføring av slammet bortfaller og dermed kan også et brennstofftap bli utjevnet.

4 Denne oppgaven blir løst ved fremgangsmåten med kjennetegnene ifølge krav 1. Underkravene 2 til 11 utgjør fordelaktige videreutviklinger av denne fremgangsmåten. Med foreliggende oppfinnelse blir det foreslått en fremgangsmåte, for å på fornuftig måte anvende slammet fra sedimenteringskaret som brennstoff ved høytemperaturforgassingen. Med denne fremgangsmåten blir den termiske ytelsen for forgassingsprosessen merkbart forbedret og den disponible kapasiteten kan bli utnyttet optimalt for forgassingen av avfall. Ifølge oppfinnelsen blir det tilveiebrakt en fremgangsmåte for opparbeidelse og/eller resirkulering av slam utviklet i et sedimenteringsbasseng som består av faststoffpartikler i en vandig slurry, hvorved faststoffpartiklene som bestanddel av råsyntesegassen, ved sjokkjøling (quench) av råsyntesegassen, som er oppstått ved en høytemperaturbehandling av avfall av alle typer, blir tatt opp av quench-vannet og avsetter seg som slam i sedimenteringsbassenget. Denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at slammet blir tatt ut fra sedimenteringsbassenget, minst delvis tørket og deretter blandet med forhåndsporsjonerte faste plastmaterialer, hvorved det blir overholdt et blandingsforhold for det tørkede slammet til de forhåndsporsjonerte faste plastmaterialene på 0, : 1, til 1, : 0,. Denne blandingen blir behandlet så lenge under innvirkning av temperatur og trykk, til plastmaterialene overtar bindemiddelfunksjon og danner faste konglomerater med faststoffpartiklene i slammet. Deretter blir disse faste konglomeratene (briketter) tilbakeført til høytemperaturbehandlingen av avfallet. Det blir derved foretrukket overholdt et blandingsforhold av det tørkede slammet til de forhåndsporsjonerte, faste plastmaterialene på 0,8 : 1,2 til 1,2 : 0,8, spesielt foretrukket på 1 : 1. Faststoffpartiklene inneholdt i slammet er karbon, sot, mineralske partikler, kondenserte metaller, metallforbindelse og/eller ytterligere uorganiske faste partikler. Det har nå vist seg, at disse faststoffpartiklene kan bli svært godt konglomerert med de forhåndsporsjonerte plastmaterialene, slik at det blir muliggjort en tilbakeføring til forgassingsprosessen. Foretrukket blir det som faste forhåndsporsjonerte plastmaterialer i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendt findelt plastavfall. Disse er enkle å porsjonere og letter dermed håndterbarheten betydelig. Disse plastavfallene kan foreligge i form av granulater og/eller som stykkgods. Dessuten kan det som forhåndsporsjonerte faste plastmaterialer bli anvendt kuttede fibere. Dermed er det mulig, avhengig av slambestanddelene, å velge den best egnede oppdelingsgraden av plastmaterialet for omsetningen av partiklene. Dette reduserer i tillegg energiinnsatsen i løpet av omsetningen av plastmaterialet med sedimente-

5 ne, siden konglomerat-dannelsen ved en mest mulig stor kontaktflate kan skje raskere, enklere og bedre. Blandingen av de faste plastmaterialene med det tørkede slammet blir i en foretrukken variant av fremgangsmåten gjennomført under trykk og temperatur i en ekstruder. Gjennom ekstruderen blir det blant annet ved varme og trykk muliggjort en god gjennomblanding av de forskjellige, anvendte bestanddelene. Dessuten kan materialet så bli ekstrudert, i tilknytning til blandingsforløpet, til den foretrukne formen for den videre anvendelse (f.eks. som fiber, kule, granulat etc.) og må ikke bli overført fra en annen blandeinnretning til ekstruderen, noe som er tidkrevende og med materialtap. For tørkingen av slammet separert fra sedimenteringsbassenget kan fordelaktig prosessvarmen fra høytemperaturbehandlingen bli utnyttet. Dette tiltaket tjener innsparingen av energi. Siden det er fornuftig å trekke ut vannet fra slammet, før det blir omsatt med plastmaterialer, kan på denne måten varmen som blir frigjort i løpet av høytemperaturbehandlingen, bli nyttig anvendt. Slik blir energien som oppstår ved forbrenningsprosessen, som ellers går tapt som spillvarme, anvendt fornuftig for fremgangsmåten. Tørkingen av slammet separert fra sedimenteringsbassenget kan skje i en beholder, fortrinnsvis under vakuum. Dette tjener akselerasjonen av tørkingen og forhindrer at uønskede stoffer, som kan være inneholdt i andre gassomgivelser, innføres i konglomeratet. I en foretrukken fremgangsmåte-variant blir, for høytemperaturbehandlingen av avfallene, det udelte avfallet ladningsvis komprimert til kompakte pakker mens det fører med seg foreliggende væskeandeler samt bibeholder dets blandings- og sammensetningsstruktur og blir, under opprettholdelse av trykkbelastningen formtilpasset brakt inn i en kanal varmet opp til over 0 C. Denne fremgangsmåten tilsvarer teknikkens stand og er tidligere blitt utførlig forklart (DE C1 samt UA C2). Derved blir det kompakte godset skyvende holdt i kraftlåsende kontakt med veggene på kanalen og faststoffkonglomeratet som deretter presses ut av kanalen blir brakt inn i en høytemperaturreaktor som over hele sitt volum holdes på minst 00 C. I tillegg blir råsyntesegassen tatt ut på toppsiden og tilført til sjokkjølingen (quench). På undersiden av høytemperaturreaktoren blir de smeltede faststoffene ført ut og granulert. Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen blir det nå foreslått, å tilbakeføre de faste konglomeratene (brikettene) utvunnet fra slammet til en slik høytemperaturprosess. De faste konglomeratene (brikettene) kan derved, med de kompakte pakkene som blir dannet av søppelet, bli brakt inn i den oppvarmede kanalen f.eks. over en

6 søppelbunker. Slik blir avfallsproduktene, som innen rammen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble omsatt med plastmaterialer, nyttige for den gjentatte forgassingen. Briketten kommer derved over den oppvarmbare avgassingskanalen inn i forgassingsområdet til høytemperaturreaktoren, hvor de organiske bestanddelene av denne briketten blir forgasset med oksygen. De uorganiske bestanddelene blir smeltet og havner i den uorganiske smelten. Sammenfattende har oppfinnelsen overfor teknikkens stand følgende fordeler: De organiske bestanddelene inneholdt i søppelet blir mest mulig fullstendig forgasset, noe som fører til en høyere energetisk effektivitet. Anvendelsen av det forbehandlede slammet fra sedimenteringsbassenget fører ikke til noen reduksjon av avhendingskapasiteten, fordi faststoffpartiklene i dette slammet blir mest mulig fullstendig forgasset eventuelt smeltet. Den eksterne delavhending av slammet fra sedimenteringsbassenget faller bort. 1

7 6 Patentkrav 1. Fremgangsmåte for opparbeidelse og/eller resirkulering av slam utviklet i et sedimenteringsbasseng som består av faststoffpartikler i en vandig slurry, hvorved slammet blir dannet ved sjokkjøling (quench) fra en råsyntesegass, som er oppstått ved en høytemperaturbehandling av avfall av alle typer, k a r a k t e r i s e r t v e d a t slammet blir tatt ut fra sedimenteringsbassenget, minst delvis tørket og deretter blandet med forhåndsporsjonerte faste plastmaterialer, hvorved det blir overholdt et blandingsforhold av det tørkede slammet til de forhåndsporsjonerte faste plastmaterialene på 0, : 1, til 1, : 0,, at denne blandingen blir behandlet så lenge under innvirkning av temperatur og trykk, til plastmaterialene har overtatt bindemiddelfunksjon og danner faste konglomerater med faststoffpartiklene i slammet og at disse faste konglomeratene deretter blir tilbakeført til høytemperaturbehandlingen av avfallet Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blir overholdt et blandingsforhold på 0,8 : 1,2 til 1,2 : 0,8, foretrukket 1 : Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d a t faststoffpartiklene inneholdt i slammet er karbon, sot, mineralske partikler, kondenserte metaller, metallforbindelse og/eller ytterligere uorganiske faste partikler Fremgangsmåte ifølge minst ett av krav 1 til 3, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det som faste forhåndsporsjonerte plastmaterialer blir anvendt findelt plastavfall.. Fremgangsmåte ifølge krav 4, k a r a k t e r i s e r t v e d a t plastavfallet foreligger i form av granulater og/eller som stykkgods. 6. Fremgangsmåte ifølge minst ett av krav 1 til 3, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det som forhåndsporsjonerte faste plastmaterialer blir anvendt kuttede fibere Fremgangsmåte ifølge ett av krav 1 til 6, k a r a k t e r i s e r t v e d a t blandingen av de faste plastmaterialene med det tørkede slammet blir gjennomført under trykk og temperatur i en ekstruder.

8 7 8. Fremgangsmåte ifølge minst ett av krav 1 til 7, k a r a k t e r i s e r t v e d a t prosessvarmen fra høytemperaturbehandlingen blir benyttet for tørkingen av slammet separert fra sedimenteringsbassenget. 9. Fremgangsmåte ifølge minst ett av krav 1 til 8, k a r a k t e r i s e r t v e d a t tørkingen av slammet separert fra sedimenteringsbassenget skjer i en beholder, fortrinnsvis under vakuum. 1. Fremgangsmåte ifølge minst ett av krav 1 til 9, k a r a k t e r i s e r t v e d a t for høytemperaturbehandlingen av avfallene blir det udelte avfallet ladningsvis komprimert til kompakte pakker mens det fører med seg foreliggende væskeandeler samt bibeholder dets blandings- og sammensetningsstruktur og blir, under opprettholdelse av trykkbelastningen formtilpasset brakt inn i en kanal varmet opp til over 0 C, at det kompakte godset skyvende blir holdt i kraftlåsende kontakt med veggene på kanalen og faststoffkonglomeratet som deretter presses ut av kanalen blir brakt inn i en høytemperaturreaktor som over hele sitt volum holdes på minst 00 C og at råsyntesegassen blir tatt ut på toppsiden og tilført til sjokkjølingen (quench) og at på undersiden av høytemperaturreaktoren blir de smeltede faststoffene ført ut og granulert Fremgangsmåte ifølge krav, k a r a k t e r i s e r t v e d a t de faste konglomeratene med de kompakte pakkene blir brakt inn i den oppvarmede kanalen.