AT398121B - Verfahren zur abfallverbrennung - Google Patents
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Description
AT 398 121 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abfallverbrennung, insbesondere zur Sondermüllverbrennung, wobei der Abfall in einen Drehrohrofen eingebracht, in diesem unter Bildung von Schlacke und Rauchgas verbrannt und das Rauchgas gereinigt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren dieser Art ist aus dem Dokument "Behandlung von Sonderabfällen 1" von Thome-Kozmiensky, Seiten 193 bis 207, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, bekannt.
Bei diesem Verfahren werden pastöse und feste Sonderabfallstoffe, unter anderem auch hochtoxische Stoffe, gemeinsam mit Luft verbrannt. Das hiebei entstehende Rauchgas wird in eine Nachbrennkammer geleitet und gemeinsam mit flüssigen Abfallstoffen nachverbrannt. Hiebei können auch Abwässer zugeführt werden, die eine Abkühlung des Rauchgases bewirken. Das aus der Nachbrennkammer austretende Rauchgas wird anschließend in einem Kessel energetisch genützt und weiters über eine Gasreinigungsanlage in einen Kamin geleitet, von wo es emittiert.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die im Drehrohrofen anfallende Schlacke. Diese weist einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt von in der Regel mehr als 3 % auf. Sie ist unregelmäßig ausreagiert und weist weiters noch unverbrannte Sonderabfall-Einschlüsse auf. Eine Deponie der Schlacke ist problematisch, da der Kohlenstoff der Schlacke mit dem Sauerstoff der Luft zu CO2 reagiert. Das so gebildete Kohlendioxid ist säuerlich und bindet sich in weiterer Folge mit Wasser zu Kohlensäure, die ein Lösen der Schwermetalle aus der Schlacke bewirkt. Einen weiteren Nachteil dieses Verfahrens stellen die Rückstände aus der Gasreinigungsanlage dar, die eigens entsorgt werden müssen.
Eine Zerstörung der in den Abgasen vorhandenen organischen Verbindungen ist problematisch, da im Drehrohr lediglich Temperaturen von etwa 1000 “C vorherrschen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei welcher die Entsorgung auch von· hochtoxischen Abfallstoffen möglich ist. Es soll hierbei deponiefähige Schlacke anfallen, bei der auch bei Langzeitlagerung keine Gefahr für die Umwelt gegeben ist. Insbesondere soll die Schlacke billig entsorgbar sein, also keine besonderen Schutzmaßnahmen bei der Deponie erfordern.
Weiters soll eine Entsorgung der Rückstände aus der Gasreinigungsanlage in einfacher Weise und eine bessere Energieausnützung der in den Abfallstoffen vorhandenen Energiereserven möglich sein.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren in der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die noch verbrennbare Rückstände enthaltende Schlacke in einem befeuerten Vergasungsreaktor einer Hochtemperaturvergasung unterzogen wird, wobei die Schlacke zwischen der Befeuerung des Reaktors und einem Kohlebettfilter aufgeschüttet wird und die entgaste Schlacke aufgeschmolzen und glasig erstarren gelassen wird. Ein Vergasungsreaktor mit einem Brenner, einem Kohlebettfilter und einem dazwischenliegenden Schüttbett von Brennstoffen ist aus der AT-B 382.388 und aus der AT-B - 388.925 bekannt.
Durch die erfindungsgemäße Kombination der Behandlung von Abfallstoffen in einem Drehrohrofen mit einer Hochtemperaturvergasung der im Drehrohrofen anfallenden Schlacke gelingt es, die Schlacke völlig auszureagieren, sodaß sie letzten Endes einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,1 % aufweist. Das bei der Hochtemperaturvergasung entstehende Gas ist praktisch frei von organischen Verbindungen und kann als Heizgas industriell genutzt werden.
Durch die bei der Hochtemperaturvergasung entstehenden Prozeßtemperaturen von etwa 1600'C gelingt es, die ausreagierte Schlacke zu verflüssigen und sie als Granulat glasig erstarren zu lassen. Hiedurch ist eine Auslaugung der auf Deponie gebrachten Schlacke nicht mehr möglich.
Bei Verbrennen des Rauchgases wird zweckmäßig das bei der Hochtemperaturvergasung entstehende Gas der Nachverbrennungszone zugeleitet, in dieser Zone verbrannt und das Abgas gemeinsam mit dem nachverbrannten Rauchgas gereinigt. Hiedurch gelingt eine besonders einfache Verwertung des bei der Hochtemperaturvergasung entstehenden Gases, da dieses nicht in einer eigenen Gasreinigungsanlage gereinigt werden muß, sondern durch die dem Drehrohr zugeordnete Gasreinigungsanlage geleitet werden kann, so daß sich erhebliche Kosteneinsparungen ergeben.
Vorteilhaft werden brennbare flüssige Abfallstoffe in dem Vergasungsreaktor verbrannt. Hiedurch können Lösungsmittel und Altöle etc. kostengünstig entsorgt werden, wobei durch die hohen Temperaturen im Vergasungsreaktor organische Verbindungen zuverlässig zersetzt werden, sodaß eine Gefährdung der Umwelt vermieden wird.
Vorteilhaft werden brennbare flüssige Abfallstoffe für die Nachverbrennung der Rauchgase eingesetzt, wodurch es gelingt, die Temperatur in der Nachverbrennungszone auf etwa 1200 *C zu erhöhen, sodaß auch hier organische Verbindungen zersetzt werden.
Zweckmäßig wird der Nachverbrennung Abwasser zugeführt, wobei die festen AbfalfStoffpartikef, die in dem Abwasser enthalten sind, in der Nachverbrennungsanlage verbrannt werden. Der Wasseranteil des Abwassers verdampft, wodurch zwar die Temperatur in der Nachverbrennungszone gesenkt wird, jedoch dieser Temperaturverlust durch das aus der Hochtemperaturvergasung eingeleitete Abgas und durch die 2
AT 398 121 B
Einleitung von brennbaren flüssigen Abfallstoffen in die Nachverbrennungszone leicht kompensiert wird, sodaß wieder die zur Zersetzung der organischen Verbindungen erforderlichen 1200*C erreicht werden.
Vorteilhaft werden die Rückstände, insbesondere Filterstäube, aus der dem Drehrohrofen nachgeordne-ten Gasreinigung der Hochtemperaturvergasung nach Abscheidung der leicht flüchtigen Schwermetalle zugeführt, wodurch schwer flüchtige Schwermetallrückstände zuverlässig entsorgt werden können, da diese Schwermetalle in der bei der Hochtemperaturvergasung aufgeschmolzenen Schlacke eingegossen sind, wenn diese glasig erstarrt. Hiedurch sind auch diese Rückstände in der erstarrten Schlacke unlöslich gebunden.
Eine Anlage mit einem Drehrohrofen, einer nachgeordneten Nachbrennkammer, einem Dampfkessel und einer Gasreinigungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß weiters ein Vergasungsreaktor mit einem Brenner, einem Kohlebettfilter und einem zwischen Brenner und Kohlebettfilter angeordneten Schüttbett vorgesehen ist, wobei eine Schlackenförderungsleitung vom Drehrohrofen zum Schüttbett des Vergasungsreaktors führt.
Vorteilhaft ist die Nachbrennkammer mit einer die im Vergasungsreaktor entstehenden Gase führenden Leitung verbunden.
Nach einer besonderen Ausführungsform führt eine Rückstandsförderungsleitung für Feststoffe von der Gasreinigungsaniage zum Brenner des Vergasungsreaktors.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer den Verfahrensablauf und die Vorrichtung schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte Sondermüllverbrennungsanlage weist einen Drehrohrofen 1 auf, der in Förderrichtung 2 geneigt angeordnet ist. Er ist mit feuerfestem Material 3 ausgekleidet. Die vordere Stirnwand 4 des Drehrohrofens ist mit Eintragsvorrichtungen 5 zum Chargieren des zu verbrennenden Abfalls 6, wie festen und pastösen Abfällen, ausgestattet. Weiters ist eine Verbrennungsluft 8 zuführende Öffnung 7 vorgesehen. Asche und Schlacke 9 verlassen den Drehrohrofen 1 an der entgegengesetzten Seite.
Der Drehrohrofen 1 ist gegebenenfalls mit einer nicht näher dargestellten Heizeinrichtung ausgestattet, die zu Beginn des Betriebs des Drehrohrofens und gegebenenfalls auch während des Betriebs im Einsatz ist.
Um eine vollständige Verbrennung der im Drehrohrofen 1 entstehenden Rauchgase 10 sicherzustellen, ist dem Drehrohrofen 1 eine Nachbrennkammer 11 nachgeordnet. In diese Nachbrennkammer 11 wird Abwasser 12 über eine Leitung 13 eingeleitet. Über weitere Leitungen 14,15 und 16 werden Verbrennungsluft 17, flüssige Sonderabfälle 18 sowie Rauchgase 19 aus einem Vergasungsreaktor 20, der nachfolgend beschrieben ist, eingeleitet.
Die in der Nachbrennkammer 11 entstehenden Verbrennungsgase 21 werden in einer Anlage 22, wie z.B. einen Dampfkessel, energetisch genutzt und über eine Gasreinigungsanlage 23 durch einen Kamin 24 abgeleitet.
In die Anlage integriert ist ein Vergasungsreaktor 20, wie er beispielsweise in der AT-B 382 388 beschrieben ist. Er weist einen vertikalen Schacht 25 und einen seitlich abgewinkelten Abschnitt 26, der eine Primärgaskammer 27 bildet, auf. Der vertikale Schacht 25 weist zur Bildung zweier Abteile 28, 29 eine sich vom oberen Ende nach unten erstreckende Trennwand 30 auf, deren untere Kante 31 etwa in Höhe des Anschlusses des abgewinkelten unteren Abschnittes 26 liegt.
Das untere Ende des vertikalen Schachtes 25 wird von einer schrägen Seitenwand 32, die in einen horizontalen Stützboden 33 übergeht, gebildet, wobei sich der Stützboden 33 innerhalb des unteren Abschnittes 26 befindet.
Unterhalb des Stützbodens 33 ist ein Behälter 34 vorgesehen, in dem Kühlmittel 35 zur Granulierung der über das am Ende des Stützbodens vorgesehenen Überlaufwehr 36 in flüssiger Form übertretenden Schlacke gefüllt ist. Oberhalb des Überlaufwehrs mündet in die Primärgaskammer ein Brenner 37, in den Zuführungen 38, 39, 40 für Brennstoffe 18, wie flüssige Sonderabfälle, Sauerstoff 41 (oder Luft) und eventuell Wasserdampf 42 münden.
Das vom Brenner 37 entfernter liegende Abteil 29 ist am oberen Ende mit einer Chargieröffnung für Koks 43, der in diesem Abteil ein Kohlebett 44 mit einer bestimmten Höhe bildet, versehen. Der Koks bildet von der Kante 31 der Trennwand 30 ausgehend eine Schüttungsfläche 44'.
In das näher zum Brenner 37 liegende Abteil 28 mündet eine Schlacke 9 und Asche vom Drehrohrofen 1 zuführende Leitung 45. Diese Schlacke bildet ein zwischen Brenner 37 und Kohlebett 44 liegendes Schüttbett 46 mit einer zum Brenner 37 freiliegenden Schüttungsfläche 47.
Das beim Ausreagieren der Schlacke 9 und Aufschmelzen der Schlacke 9 entstehende Gas gelangt über das Kohlebett 44 - in dem es gefiltert wird - in den oberen Abschnitt des vom Brenner 37 entfernter liegenden Abteils 29 und wird von dort über die Gasleitung 16 in die Nachbrennkammer 11 eingeleitet. 3
Claims (9)
- AT 398 121 B Ein Teil der dem Brenner zugeleiteten flüssigen Sonderabfälle 18 gelangt über die Zweigleitung 15 in die Nachbrennkammer 11. Von der Gasreinigungsanlage 23 führt eine die abgeschiedenen Feststoffe 48 ausbringende Fördereinrichtung 49 zum Brenner 37 des Vergasungsreaktors 20. Die Funktion der Anlage ist wie folgt: Dem Drehrohrofen 1 wird Sondermüll 6 (pastös und fest) in einer Menge von 2840 kg/h zugeführt. Verbrennungsluft 8 gelangt in einer Menge von 22300 Nm3/h in den Drehrohrofen 1. Durch die Verbrennung der Abfälle entsteht Rauchgas 10 in einer Menge von 24100 Nm3/h. Dieses Rauchgas 10 wird in die Nachbrennkammer 11 eingeleitet, in die auch Abwasser 12 in einer Menge von 2000 kg/h sowie eine Teilmenge flüssigen Sonderabfalis 18 in einer Menge von 2297 Nm3/h gelangt. Für die Durchführung der Verbrennung in der Nachbrennkammer wird Verbrennungsluft 17 in einer Menge von 6300 Nm3/h benötigt. im Drehrohrofen 1 entsteht Schlacke 9 in einer Menge von 550 kg/h mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 6 %. Diese Schlacke 9 wird in den Vergasungsreaktor 20 chargiert, in dem sie ausreagiert, wobei der Kohlenstoff nahezu vollständig verbrennt. Durch die im Vergasungsreaktor 20 entstehende hohe Temperatur (etwa 1600 °C) werden in der Schlacke 9 vorhandene organische Verbindungen zersetzt und verbrannt. Die granulierte glasig erstarrte Schlacke weist einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % auf. Sie braucht auf keiner Sondermülldeponie entsorgt werden, sondern kann, da die in ihr enthaltenen Schadstoffe unlösbar eingeschmolzen sind, auf einer herkömmlichen Deponie entsorgt werden oder gegebenenfalls als Baustoff Verwendung finden. Die der Nachbrennkammer 11 zugeführten flüssigen Sonderabfälle 18 weisen einen Heizwert von etwa 5500 kcal/kg auf. Gemeinsam mit dem Heizwert des Rauchgases 10, der bei etwa 365 kcal/Nm3 liegt, ist es möglich, die Temperatur in der Nachbrennkammer 11 auf 1200 °C zu erhöhen. Durch diese hohe Temperatur können auch hier organische Verbindungen, die aus den flüssigen Abfällen 18 stammen, zersetzt werden. Das der Nachbrennkammer 11 in einer Menge von 2000 kg/h zugeführte Abwasser 12 verdampft und die festen Abfallstoffpartikel werden in der Nachbrennkammer 11 verbrannt. Der Wasseranteil des Abwassers 12 bewirkt zwar einen Temperaturverlust, der jedoch durch den Heizwert des aus dem Vergasungsreaktor 20 stammenden Abgases 19, welches in die Nachbrennkammer 11 eingeleitet wird, kompensiert wird. Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich insbesondere auch zur Entsorgung von Hausmüll. Patentansprüche 1. Verfahren zur Abfallverbrennung, insbesondere zur Sondermüllverbrennung, wobei der Abfall (6) in einen Drehrohrofen (1) eingebracht, in diesem unter Bildung von Schlacke (9) und Rauchgas (10) verbrannt und das Rauchgas (10) gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die noch verbrennbare Rückstände enthaltende Schlacke (9) in einem befeuerten Vergasungsreaktor (20) einer Hochtemperaturvergasung unterzogen wird, wobei die Schlacke zwischen der Befeuerung des Reaktors und einem Kohlebettfilter (44) aufgeschüttet wird und die entgaste Schlacke aufgeschmolzen und glasig erstarren gelassen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rauchgas (10) nachverbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Hochtemperaturvergasung entstehende Gas (19) der Nachverbrennung zugeleitet, in dieser Zone verbrannt wird und das Abgas (21) gemeinsam mit dem nachverbrannten Rauchgas gereinigt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß brennbare flüssige Abfallstoffe (18) in dem Vergasungsreaktor (20) verbrannt werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß brennbare flüssige Abfallstoffe (18) für die Nachverbrennung der Rauchgase eingesetzt werden.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachverbrennung Abwasser (12) zugeführt wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Rückstände (48), insbesondere Filterstäube, aus der dem Drehrohrofen (1) nachgeordneten Gasreinigung (23) der Hochtemperaturvergasung nach Abscheidung der leicht flüchtigen Schwermetalle zugeführt werden. 4 AT 398 121 B
- 7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Drehrohrofen (1), einer nachgeordneten Nachbrennkammer (11), einem Dampfkessel (22) und einer Gasreinigungsanlage (23), dadurch gekennzeichnet, daß weiters ein Vergasungsreaktor (20) mit einem Brenner (37), einem Kohlebettfilter (44) und einem zwischen Brenner (37) und Kohlebettfilter (44) angeordneten 5 Schüttbett (46) vorgesehen ist, wobei eine Schlackenförderungsleitung (45) vom Drehrohrofen (1) zum Schüttbett (46) des Vergasungsreaktors (20) führt.
- 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbrennkammer (11) mit einer die im Vergasungsreaktor (20) entstehenden Gase (19) führenden Leitung (16) verbunden ist. 10
- 9. Anlage nach Anspruch 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstandsförderungsleitung (49) für Feststoffe (48) von der Gasreinigungsanlage (23) zum Brenner (37) des Vergasungsreaktors (20) führt. 15 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 5 55
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Patent Citations (3)
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