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Fachforum Ressourcen 2018

Leverkusen

Leverkusen, 6. November 2018

Verbesserungspotentiale bei der Sortierung

von LVP-Gemischen

Fachforum Ressourcen – Kunststoffe und Nachhaltigkeit

Dr.-Ing. Alexander Feil

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Leverkusen

• In deutschen Sortieranlagen (LVP-Anlagen) werden jährlich rund 2,3 Mio.

Mg Verpackungsabfälle aus dem post-consumer-Bereich behandelt.

• Von den enthaltenen rund 1,15 Mio. Mg Kunststoffen werden rund

335.000 Mg/a der stofflichen Verwertung zugeführt, der größte Teil von

750.000 Mg/a (≙ ca. 65 %) wird thermisch verwertet.

• Unabhängige Sortieranalysen an Vorkonzentraten (Kunststoff-Folien, Po-

Artikeln, Mischkunststoffe) haben aufgezeigt, dass die DKR-

Qualitätsvorgaben deutlich unterschritten wurden.

• Novellierte Verpackungsverordnung fordert ab 2019 eine deutliche

Steigerung der werkstofflichen Verwertung für Kunststoffe ein.

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Status

Wie kann eine verbesserte Effizienz der Sortierung erreicht werden?

2


Leverkusen

• Diskontinuierliche Materialanlieferungen

versus kontinuierlicher Anlagenbetrieb

• Einsatz von Mobiltechnik zur

Anlagenbeschickung

• Aufschluss: Freilegen des Sackinhaltes

Input

• Konditionierung dient u.a. der Vorabscheidung

von Feinkorn/Grobkorn sowie der Vor-

bereitung der Stoffströme der für die im i.R.

nach Einzelkorn trennenden Sortierstufen

• Sortentrennung erfolgt nach physikalischen

(Fe- und Ne-Separation), chemischen (NIR)

sowie Artikeleigenschaften (Formen)

Verfahrenskonzept für LVP-Sortieranlagen

2

AUFSCHLUSS

KONDITIO-

NIERUNG

SORTIERUNG


Leverkusen

1.) Zuführung und

Vereinzelung

2.) Sensorik

Erkennung 4.) Austrag

Trennung

3.) Klassifikation

Sensorgestützte Sortierung – Systemaufbau


Leverkusen

• Sortierprinzip

1. „Rougherstufe“

wird auf maximales Wertstoff-

ausbringen eingestellt

2. „Cleanerstufe“

wird auf maximale Reinheit

eingestellt

3. „Scavangerstufe“

wird auf maximales Wertstoff-

ausbringen eingestellt Ziel-

Sorte

Gemisch

1

2

3

Prinzip der Sortentrennung - Theorie und Praxis


Leverkusen

• Von den LVP-Anlagen arbeiten nur ein kleiner Teil mit mehrstufiger Sensortechnik

• Konsequenz: Bei einstufigen Sensorsystemen muss entschieden werden, ob ein hohes

Ausbringen oder ein hoher Wertstoffgehalt angestrebt wird.

• Konsequenzen:

hohes Ausbringen bedeutet schlechte Produktqualität DKR-Spezifikationen?

gute Produktqualität hohe Wertstoffverluste

• Rahmenbedingungen:

Vertragszeiträume für die Sortierung sind durch Gerichtsentscheid auf 2 Jahre begrenzt,

danach muss sich wieder beworben werden RISIKO CAPEX

• Voraussetzung für hohe Sortiereffizienzen: „bestimmungsgemäßer Betrieb“

- Monoschichtbelegung auf dem Förderband für Magnet- und Wirbelstromscheidung

- zusätzlich räumliche Abgrenzung der Partikel für sensorische Trennung

Status (Sensor)-Sortierung in LVP-Anlagen


Leverkusen

Problem Überfüllung der Sensorsortierung

Förderrichtung Sensorik

Förderstrom - Lastverteilung

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100

Nummer der Messung

Du

rch

sa

tz t

/h

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Wirku

ng

sg

rad

in

%

Median

10,8 t/h25 Perzentil

8,8 t/h

Mittelwert

11,9 t/h

75 Perzentil

13,9 t/h

Wirkungsgrad

Massendurchsatz

3


Leverkusen

8

Problem Überfüllung im Input zum ÜMS

Film

Magnet_SiebüberlaufHM.MOV


Leverkusen

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Staus-Quo Beschickung – Volumenströme Input

Trommelsieb und Austrag Siebüberlauf

• Anlagenbeschickung 2,5 h/4 Stunden, davon 1,5 h Leerlauf!

• Siebmaschinenüberfüllung > Vmax ca. = 175 m³/h: insgesamt fünfmal!

• Suboptimale Beschickung wird nicht innerhalb der Siebmaschine kompensiert!

Folge: Über-/Unterfüllung in der Beschickung führt zur Über-/Unterfüllung im

weiteren Prozessverlauf!


Leverkusen

• Überfüllung: Verschlechterung der

Siebgüte (SG) und der Sortiereffizienz,

evtl. auch Maschinenstillstand,

Entsorgungskosten steigen

• Unterfüllung: Erhöhung der spezifischen

Betriebskosten (BK) in €/t und

Verschlechterung der Siebgüte (SG)

• Leerlauf: Erhöhung der BK

Ziel: Bereitstellung von vergleichmäßigten

Volumenströmen mit 𝑉 ~ 𝑉 Auslegung

AUFSCHLUSS

KONDITIO-NIERUNG

SORTIERUNG

Input

Einfluss der Stoffstromzuführung auf das technisch-

betriebswirtschaftliche Ergebnis


Leverkusen

Bewertungskriterien

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• Gleichmäßigkeitsfaktor fc

– Dimensionsloses Bewertungskriterium für die Verstetigung von

Feststoffvolumenströmen:

fc = 𝑽𝟗𝟎

𝑽𝟏𝟎

mit V90 = 90-Perzentil der Volumenstrommessdaten in [m³/h]

V10 = 10-Perzentil der Volumenstrommessdaten in [m³/h]

fc = 1 → keine Schwankung, idealer Zustand


Leverkusen

Gleichmäßigkeitsfaktor ungeführte/geführte Beschickung

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In V2 ähnlicher Median,

mit geringerer Schwankungsbreite,

realisierbar.

Faktor „Mensch“

fc = 5.8

fc = 2.8

fc = 2.0

κ = 0.61

κ = 0.63


Leverkusen

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Steuerungskonzept für eine geführte Stoffstromführung

vBelt

Drum

Screen

Liberation

CCS Sorting Steps

Screen

Underflow

Vin

vBelt

Control Unit

3D

LT

• Durch ein Ampelsystem wird dem Radladerfahrer der Status der Beschickung

mitgeteilt (Füllstandsmessung)

• Volumenstromerfassung Input über 3D-Lasertriangulation

• Durch die steuerbare, volumenstromabhängige Bandgeschwindigkeit sollen

temporäre Austragsmengenschwankungen aus der KW ausgeglichen werden

• Verifizierung des Systems steht noch aus


Leverkusen

• Effizienzsteigerungen in Sortieranlagen können durch die Implementierung

mehrstufig arbeitender Sortierungen erzielt werden.

• Sortiereffizienzen werden zudem davon beeinflusst, ob die Anforderungen

an eine Stoffstromvereinzelung und – im Falle der sensorbasierten

Sortierung – der zusätzlichen räumlichen Abgrenzung der Partikel erreicht

werden.

• Ursachen für suboptimale Sortierbedingungen setzen bereits bei der

Anlagenbeschickung an, da Über- oder Unterfüllungen nicht im

Prozessverlauf kompensiert werden.

• Neue Konzepte für eine optimierte, d.h. vergleichmäßigte Prozesszuführung

sind erforderlich, da herkömmliche Dosiersysteme (wie z B. Bandwaagen)

für LVP-Material nicht geeignet sind.

14 14

Zusammenfassung und Ausblick


Leverkusen

Backup-Folien

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Leverkusen

Vo

lum

e flo

w

[m3/h

]

Two-shaft CCS Single-shaft

CCS

0 m³/h

50 m³/h

100 m³/h

150 m³/h

200 m³/h

250 m³/h

300 m³/h

350 m³/h

400 m³/h

450 m³/h

500 m³/h

Zweiwelle Einwelle

Fe

sts

toff

vo

lum

en

str

om

Feststoffvolumenstrom Hausmüll - nach Zerkleinerung

10 Quantil

Minimum

Median

Maximum

90 Quantil

Mittelwert

10 Quantile

Minimum

Median

Maximum

90 Quantile

Influence of reversing processes of the CCS on the volume flow in

the discharge

• Reversing actions of the shaft of the CCS result from a poor pull-in behavior of

the input material and consequently lead to a reduced (or no) material

discharge

• Indicator: increase in energy consumption (load bearing capacity) of CCS

• Two counter-rotating shafts improve the pull-in behavior and can reduce the

amount of reversing actions

Two-shaft CCS (M+J)

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