Vakuum-Siede-Behandlung zur Trocknung fester Abfallstoffe und Maissilage
Am Lehrstuhl für Abfall- und Ressourcenwirtschaft der Technischen Universität Braunschweig befinden sich verschiedene Verfahren zur Aufbereitung von festen Abfallstoffen und Maissilage vor der energetischen Nutzung in der Erprobung. Eine dieser Technologien stellt das Verfahren der Vakuum-Siede-Trocknung dar. Mittels der Vakuum-Siede-Trocknung können feste Rückstände zur Herstellung von Ersatzbrennstoffen unter Wärmeeinwirkung und angelegtem Vakuum getrocknet werden. Untersucht wurde in dieser Arbeit eine Anwendbarkeit der Vakuum-Siede-Trocknung als Vorbereitungstechnologie zur Trocknung von Abfallstoffen und Maissilage zur Produktstabilisierung sowie zur Herstellung von Ersatzbrennstoffen. Dazu sind Untersuchungen in verschiedenen Anlagen im Labormaßstab, halb- und großtechnischen Maßstab durchgeführt worden. Die Eignung der Vakuum-Siede-Trocknung als Technologie zur Trocknung von Abfallstoffen und Maissilage wurde hinsichtlich des Energieaufwandes sowie der Qualität der Emissionen und des vakuumgetrockneten Substrates beurteilt. Die Grundlagen für die Entwicklung eines energieeffizienten Abfallverwertungs- und Behandlungsverfahrens für feste Abfallstoffe wurden ermittelt und Optimierungsmaßnahmen aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen die Anwendbarkeit der Technologie zur Trocknung der hier eingesetzten Substrate. Die Versuche mit unterschiedlichen Behandlungstemperaturen und Drücken zeigen, dass hohe Temperaturgradienten sich positiv auf die erzielbare Trocknungsleistung auswirken. Das gewonnene Produkt erfüllt die entsprechende Anforderung für Ersatzbrennstoffe. Im Vergleich zu biologischen und atmosphärisch-physikalischen Trocknungsanlagen entstehen bei der Vakuum-Siede-Trocknungsanlage nur minimale Abluftvolumina, die vor der Abgabe an die Atmosphäre gereinigt müssen, so dass hierfür geringere Kosten entstehen. Ein homogenes Substrat wird durch das Verfahren garantiert. Die Vakuumtrocknung als innovativer Prozess stellt durch den geringen spezifischen Energieverbrauch, der Qualität des getrockneten Substrats und der geringen Abluftvolumen eine interessante Alternative zu bisherigen Trocknungsverfahren dar.
Since 2005, it is not allowed to deposit untreated waste in Germany. To meet the legal requirements of "Abfallablagerungsverordnung", mechanical-biological waste treatment (MBT) can be used to stabilize solid waste biologically. For MBT drying comes into operation if wet residues are to be conditioned for further processing. Solid waste and energy crops can usually not be used for the generation of substitute fuel without restrictions due to high water content. High water contents lead to low calorific values, restricted conditioning character for e.g. separation of materials, pelleting and a reduction of harmful substances, impairment for suitability for storage and reduced transportability. Most installed driers in mechanical biological waste treatment in Germany are part of biological or physical drying. Physical drying is usually implemented in the form of drum driers. Both biological and physical driers cause expenses for exit air purification to meet the requirements of German regulations ("TA Luft"). The Department of Waste Management at the Technical University Braunschweig is involved in the trial of different conditioning procedures for solid waste and energy crops. One of these technologies is the vacuum-boiling treatment, which includes vacuum-boiling extraction and vacuum-boiling drying. By vacuum-boiling drying solid residues can be dried for the generation of substitute fuel with the combined impact of heat and vacuum. This technology features a short drying time and a minimal exit air amount. By the use of vacuum drying corrosion as well as fire and explosion hazard (higher in physical driers) can be minimized because the vacuum process causes a low oxygen content. The aim of this thesis are research and evaluation of the application of vacuum-boiling drying to dry solid waste and energy crops with the objective of stabilisation and substitute fuel production. Therefore experiments with different plants on a bench-scale, pilot plant and industrial scale are conducted. With this research project, the vacuum-boiling drying treatment will be evaluated as a technology to dry solid waste and energy crops in consideration of energy demand and emissions as well as output quality. Fundamentals and optimisation potentials for the development of an energy-efficient waste utilisation and treatment procedure for solid waste are to be determined.
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