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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufarbeiten von Bodenaschen aus Verbrennungsanlagen, insbesondere aus thermischen Kraftwerken und industriellen Öfen, wie z. B. Hoch- öfen, Konvertern, Glaswannen, Müllverbrennungsanlagen.
Für das Vermahlen und Aufschliessen von körnigem Mahlgut und insbesondere von Trassen, Puzzolanen, Hüttensand und auch Flugaschen sowie vorgebrochenem Klinker wurde bereits vorgeschlagen, Strahlmühlen mit Verbrennungsabgasen zu betreiben, in welchen auch Wasser bzw. Wasserdampf eingedüst wurde. Durch die Verwendung von Verbrennungsabgasen gemeinsam mit Wasser oder Wasserdampf wurde die durch die Wasserverdampfung entstehende Enthalpiedifferenz energetisch genutzt und eine entsprechende Mahifeinheit nicht zuletzt dadurch weiter erhöht, dass die Verbrennungsgase getaktet eingebracht wurden.
Aufgrund der Temperaturen der heissen Verbrennungsabgase wurden im Mahiraum Temperaturen zwischen 150 und 7000 C erzielt, wodurch bei Temperaturen um 700 C bei Einsatz von Kalkstein oder Kalkmergel bereits eine zumindest teilweise Kalzination ermöglicht wurde.
Aus der EP 736 328 A 1 ist es bereits bekannt geworden, zum Vermahlen von Feststoffpartikeln eine Fliessbett-Strah) mühle einzusetzen. Eine verbesserte Mahlwirkung wurde hiebei dadurch erzielt, dass drei Mahistrahlen gegeneinander gerichtet wurden.
Neben Flugaschen entstehen beim Betrieb von thermischen Kraftwerken und in industriellen Öfen aber auch hohe Mengen an Bodenaschen, deren Weiterverwendung und einfaches Vermahlen gemeinsam mit Puzzolanen, Hüttensand, Flugasche oder Klinker zu unerwünschter Verunreinigung des erhaltenen Endproduktes führen würde. Derartige Bodenaschen enthalten einen hohen Anteil an Kohlenstoff, weicher in den Bodenaschen entsprechend verkapselt vorliegt, sodass ein Aufschluss und eine sinnvolle Entsorgung derartiger Bodenaschen nicht ohne weiteres gelingt.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, Bodenaschen der eingangs genannten Art sinnvoll aufzuarbeiten und mechanisch und chemisch aufzuschliessen, sodass die entstehenden Produkte einer wirtschaftlichen weiteren Verwendung, beispielsweise als Zuschlagstoff in der Bauindustrie Verwendung finden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die Bodenaschen gegebenenfalls gemeinsam mit Flugaschen einem Wirbelschichtvergaser zugeführt werden, dass der Wirbelschichtvergaser mit Heissluft, Sauerstoff und/oder Dampf wie an sich bekannt im Gegenstrahl beaufschlagt und als Mahlraum verwendet wird, dass die aus dem Mahlraum bzw. dem Wirbelschlchtvergaser abgezogenen Gase über Wärmetauscher geführt, gefiltert und zumindest teilweise kondensiert werden, dass in den Wärmetauschern Speisewasser für den Dampf der Gegenstrahlmühle erhitzt und einem Verdampfer zugeführt wird und dass die nach der Kondensation verbleibenden Gase des Wirbeischichtvergasers zur Verdampfung und Überhitzung des Speisewassers verbrannt werden.
Dadurch, dass die Bodenaschen gegebenenfalls gemeinsam mit Flugaschen einem Wirbeischichtvergaser zugeführt werden, erfolgt in einem derartigen Wirbelschichtvergaser ein entsprechender thermischer und auch chemischer Aufschluss. Dadurch, dass bei den Temperaturen des Wirbelschichtvergasers Heissluft, Sauerstoff und/oder Wasserdampf in die Wirbelschicht eingebracht wird und als Treibmedium für eine Gegenstrahlmühle eingesetzt wird, erfolgt ein feines Vermahlen auf hohem Temperaturniveau, wobei die durch mechanischen Aufschluss der Bodenaschen freiwerdenden Kohlepartikel einerseits mit Heissluft, Sauerstoff undloder Wasserdampf zu Spaltgas umgesetzt werden und andererseits den C-Gehalt des Mahigutes erhöhen.
Die Vergasungsreaktion im Wirbelschichtvergaser besteht somit Im wesentlichen aus einer Umsetzung von entsprechend erhitztem Kohlenstoff mit Heissluft, Sauerstoff und/oder Wasser, wobei der für den Betrieb der Mühle eingesetzte Wasserdampf als wesentliches Reagenz im Wirbelschichtvergaser wirksam wird. Der aus der Gegen- strahlmühle abgezogene Dampf kann hiebei in einfacher Weise durch Kondensation gereinigt werden, wobei die nach der Kondensation des Wassers verbleibende Gasphase ein hohes Mass an chemischer Energie enthält, da es sich ja weitestgehend um Spaltgas handelt.
Das mit Kohleparti- keln angereicherte und aus der Gegenstrahlmühle ausgetragene Mahigut kann von den Kohlepartikeln getrennt werden, wodurch hochwertiger graphitähnlicher Kohlenstoff gewonnen werden kann. Dadurch, dass nun dieses Spaltgas in der Folge zur Verdampfung des zuvor in Wärmetauschern erhitzten Speisewassers herangezogen wird, lässt sich diese chemische Wärme durch Verbrennung in entsprechenden Dampferzeugern im System nutzen, sodass eine besonders wirtschaftliche Betriebsweise gleichzeitig mit einem erfolgreichen Aufarbeiten von Bodenaschen ermöglicht wird.
Die nach der teilweisen Kondensation verbleibenden Gase des Wirbelschichtver-
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gasers bzw. der Dampfgegenstrahlmühle können in einfacher Weise zur Verdampfung des kondensierten Wassers bzw. des eingebrachten Speisewassers verbrannt werden. Bedingt durch den hohen Heizwert von Spaltgas können Bodenaschen im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens auch in weitestgehend abgekühltem Zustand in den Wirbelschichtvergaser bzw. die Dampf- gegenstrahlmühle eingebracht werden, da auch im Wirbeischichtvergaser eine entsprechende Teil Verbrennung bzw. Aufheizung erfolgen kann.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass dem Mahlraum granulierte Schlacken oder vorzerkleinert Klinker aufgegeben werden, sodass gleichzeitig mit dem Aufarbeiten von Bodenaschen Schlacken oder Klinker wirkungsvoll gemahlen werden können. Die vom Kohlenstoff weitestgehend befreiten Bodenaschen tragen hiebei selbst insbesondere nach entsprechend feiner Vermahlung zu den hydraulisch-puzzolanischen Eigenschaften des entstehenden Produktes bei, sodass entsprechend hochwertiger Klinkerstaub bzw. Zement hergestellt werden kann.
Je nach Zusammensetzung der Bodenaschen und je nach Menge der aufzuarbeitenden Bodenaschen kann es wünschenswert sein, die hydraulischen Eigenschaften des im Mahlraum der Dampfgegenstrah) müh ! e hergestellten feinen Produktes durch entsprechende Zusätze korrekt einzustellen. Aufgrund des hohen Temperaturniveaus kann hierbei in den Mahlraum unmittelbar Kalk bzw. Kalziumkarbonat eingedüst werden, da bei dem vorherrschenden Temperaturniveau von etwa 250 bis 6500 C eine zumindest teilweise Kalzinierung beobachtet werden kann. Die gewünschten Eigenschaften des gemahlenen Klinkers lassen sich dadurch verbessern, dass dem Mahlraum Kalk sowie gegebenenfalls Basalt und/oder Aluminiumoxide, z. B. Zeolithe, als Additive zur Einstellung der Zusammensetzung der gemahlenen Schlacken bzw. des gemahlenen Klinkers aufgegeben werden.
Eine weitestgehende Kreislaufführung des für den Betrieb der Dampfgegenstrahlmühle erforderlichen Dampfes lässt sich durch Kondensation und Rückführung des Kondensats erzielen, wobei mit Vorteil das Kondensat des aus der Strah ! müh) e abgezogenen Dampfes als Speisewasser rückgeführt wird. Um das entsprechend erforderliche Druckniveau für den Mahlvorgang sicherzustellen, wird mit Vorteil so vorgegangen, dass das Speisewasser unter einem Druck von 10 bis 35 bar dem Verdampfer zugeführt wird.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass Kohlenstoffpartikel aus dem Mahigut und/oder dem Produktgas des Wirbelschichtvergasers abgetrennt werden und gegebenenfalls gemeinsam mit dem Spaltgas zur Dampferzeugung eingesetzt wird.
Mit Vorteil wird die Temperatur im Wirbeischichtvergaser auf 300 bis 7000 C eingestellt, wofür erforderlichenfalls zusätzlich in den Wirbelschichtvergaser heisse, vorgewärmte Verbrennungsluft oder Sauerstoff eingedüst werden kann, um die gewünschte Temperatur einzustellen.
Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren so durchgeführt, dass der Abdampf der Strahlmühle bzw. eines nachgeschalteten Filters zur Abscheidung von Feststoffen über einen Brüdenverdichter geführt und anschliessend über einen Wärmetauscher zur Erwärmung von Speisewasser geführt wird. Auf diese Weise kann durch die Erhöhung des Druckes des Abdampfes nach Art einer Wärmepumpe ein Grossteil der latenten Verdampfungswärme des Taschenfilters rückgewonnen werden, womit der Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanlage und Fig. 2 einen Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Anlage, bei weicher dem Filter zur Abscheldung von Feststoffen ein Brüdenverdichter nachgeschaltet ist.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wirbelschichtvergaser bezeichnet, über dessen Aufgabestutzen 2 Bodenaschen gegebenenfalls gemeinsam mit Flugaschen aufgegeben werden. Im Inneren des Wirbelschichtvergasers 1 wird eine Wirbelschicht 3 ausgebildet, wobei über eine Ringleitung 4 und Düsen 5 Wasserdampf unter Ausbildung eines Gegenstrommahlraumes 6 eingeblasen wird. Die Im Wirbelschichtvergaser vergasten Aschen werden im Mahlraum 6 entsprechend zerkleinert, worauf das Mahigut gemeinsam mit dem Spaltgas, das als Vergasungsprodukt des Wirbelschichtvergasers entsteht, und dem Wasserdampf über einen Sichter 7 und eine Leitung 8 abgezogen und über einen Wärmetauscher 9 geführt wird. In einem Taschenfilter 10 wird das Mahlgut von den Gasen getrennt, worauf die Gase über einen weiteren Wärmetauscher 11 geführt werden und der Wasserdampf kondensiert wird.
Das Kondensat wird in einem Flüssigkeitsabscheider 12 vom Spaltgas
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getrennt und kann anschliessend dem Speisewasser für die Gegenstrahlmühle zugefügt werden.
Das Speisewasser für die Gegenstrahlmühle wird nach einer Druckerhöhung auf einen Druck von 10 bis 35 bar über die Leitung 13 über Wärmetauscher 11 und 9, sowie über einen Verdampfer 14 geführt, worauf der Dampf in den Wirbeischichtvergaser 1 zur Ausbildung eines Gegenstrommahlraumes 6 eingedüst wird. Dem Verdampfer 14 wird hiebei das dem Kondensat entzogene Spaltgas über eine Leitung 15 als Brennmaterial zugeführt, wodurch der hohe Heizwert des Spaltgases genutzt werden kann.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Anlage. Für gleiche Teile wurden dabei die Bezugszeichen beibehalten. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist dem Taschenfilter 10 ein Brüdenverdichter 16 nachgeschaltet. Dem Flüssigkeitsabscheider 12 ist dabei eine Drossel 17 nachgeschaltet, über welche das Kondensat in einen weiteren Luftkühler 18 gelangt und anschliessend dem Speisewasser für die Gegenstrahlmühle zugefügt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aufarbeiten von Bodenaschen aus Verbrennungsanlagen, insbesondere aus thermischen Kraftwerken und industriellen Ofen, wie z. B. Hochöfen, Konvertern, Glas- wannen, Müllverbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenaschen gege- benenfalls gemeinsam mit Flugaschen einem Wirbelschichtvergaser (1) zugeführt werden, dass der Wirbelschichtvergaser (1) mit Heissluft, Sauerstoff und/oder Dampf wie an sich bekannt im Gegenstrahl beaufschlagt und als Mahlraum (6) verwendet wird, dass die aus dem Mahlraum (6) bzw.
dem Wirbelschichtvergaser (1) abgezogenen Gase über Wärme- tauscher (9,11) geführt, gefiltert und zumindest teilweise kondensiert werden, dass in den
Wärmetauschern (9,11) Speisewasser für den Dampf der Gegenstrahlmühle erhitzt und einem Verdampfer (14) und Überhitzer zugeführt wird und dass die nach der teilweisen
Kondensation verbleibenden Gase des Wirbeischichtvergasers (1) zur Verdampfung des
Speisewassers verbrannt werden.