Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Rost-Feuerungsanlagen eignen sich insbesondere für feste und/oder pastöse Brennstoffe, wie beispielsweise Hausmüll, Industriemüll, Kohle etc. Diese Brennstoffe werden auf einem Rost verbrannt. Dabei gelangen die Rauchgase in die Nachbrennkammer resp. den Rauchgasabzug. Die unverbrannten Verbrennungsrückstände in Form von Schlacke gelangen vom Rost in einen Schlackenbehälter. Die im Rauchgas enthaltenen Schadstoffe werden in hinter dem Feuerungsraum geschalteten Apparaturen vom Rauchgas getrennt und fallen schliesslich in fester Form an.
Herkömmlicherweise müssen diese Rückstände, d.h. die von der Verbrennung anfallende Schlacke sowie die aus den Apparaturen herrührenden Schadstoffe zusammen als Sonderabfall entsorgt werden, d.h. sie werden beispielsweise einer Drehrohr-Schmelzanlage zugeführt oder müssen auf Deponien gelagert werden. Insbesondere die Lagerung solcher Rückstände ist nicht unbedenklich und die langfristigen Kosten einer solchen Entsorgung sind sehr hoch.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, bei einer Rost-Feuerungsanlage einen möglichst hohen Verbrennungsgrad des Brennstoffes bei möglichst geringem Restabfall zu erreichen, welcher einen möglichst kleinen Anteil an noch brennbarem Material resp. Schadstoffen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kennzeichen nach Anspruch 1 gelöst.
Der grosse Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass durch das Schmelzen der anfallenden Schadstoffrückstände im selben Verfahren und der nachfolgenden Granulierung der Schmelze im Schlackenbad die Schadstoffe zerstört oder immobilisiert werden. Ein separater Transport der Schadstoffrückstände beispielsweise zu einer separaten Schmelzvorrichtung entfällt. Die in Granulatform übrigbleibenden Schlackenrückstände lassen sich aufgrund ihrer beschränkten Reaktionsfähigkeit auf einfache Weise entsorgen, beispielsweise lassen sie sich auf einer normalen Deponie ablagern oder als Werkstoff, z.B. im Strassen- oder Wegbau, verwenden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11.
Es ist selbstverständlich denkbar, auch weitere als die in den Ansprüchen genannte Rauchgas-Reinigungsapparaturen vorzusehen und deren anfallenden Schadstoffe ebenfalls auf den Verbrennungsrost zurückzuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemässen Verbrennungsanlage; und
Fig. 2 das Schema einer weiteren erfindungsgemässen Verbrennungsanlage.
In Fig. 1 ist das Schema einer erfindungsgemässen Rost-Feuerungsanlage dargestellt. Dem Verbrennungsofen 1 wird der zu verbrennende Müll auf den Rost 2 zugeführt. Darauf findet bei hohen Temperaturen die Verbrennung des Mülls statt. Auf etwa den ersten zwei Dritteln des Rostes 2 findet vorwiegend die eigentliche Verbrennung des Mülls statt, während auf dem letzten Drittel des Rostes 2 das Material geschmolzen wird. Die hierfür benötigte sehr hohe Temperatur wird durch eine entsprechend geeignete Geometrie des Feuerraumes, beispielsweise wie in der Fig. 1 dargestellt, erreicht. Die geschmolzene Schlacke gelangt schliesslich in einen vorteilhafterweise mit Wasser gefüllten Entschlacker 3. Dieser Entschlacker 3 dient vorwiegend als Austragsvorrichtung für die vom Rost 2 fallende Schlacke.
Die Wasserfüllung gewährleistet die Abdichtung des Feuerraumes 4 gegenüber dem Innern der Feuerungsanlage und dient der Granulierung der geschmolzenen Schlacke. Ferner werden die sich an der Oberfläche des Granulats befindlichen Schwermetalle ausgewaschen. Die Schlacke erreicht damit die eingangs erwähnte deponiefähige Qualität, d.h. sie weist eine nur beschränkte Reaktionsfähigkeit auf.
Das Entschlackerwasser wird über die Leitungen 5 und 5 min ständig umgewälzt. Die im Sammelbehälter 6 ausgefällten Schwermetalle können ebenfalls einer Deponie zugeführt werden.
Das durch den Rost 2 hindurchfallende Material wird im Auffangbehälter 7 aufgefangen und mittels der Leitung 8 wieder auf den Anfangsbereich des Rostes 2 zurückgeführt.
Die Rauchgase aus dem Feuerraum 4 werden in einen Dampfkessel 9 geführt. Diese mit Asche beladenen Rauchgase werden beim Durchströmen des Dampfkessels 9 abgekühlt, wobei sich auf den Kesselrohren ein Aschenbelag bildet. Dieser Aschenbelag wird durch hierfür geeignete Reinigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Klopfwerke, Russbläser etc., entfernt. Der entfernte Aschenbelag fällt durch Trichter 9 min in eine darunter angeordnete Auffangvorrichtung 10. Von hier aus gelangt der Aschenbelag über Leitungen in den Hauptsammelbehälter 11.
Die Rauchgase werden nach dem Dampfkessel 9 in einen Mischer 12 geleitet. Dem Mischer werden über geeignete Zugabevorrichtungen über die Leitung 13 Kalk resp. Kalkmilch und über die Leitung 14 Aktivkohle zugeführt, welche sich dann mit dem Rauchgas vermischen. Die Aktivkohle, welche vorzugsweise eingesprüht wird, adsorbiert zumindest einen Teil der im Rauchgas befindlichen Schadstoffe Dioxin, Furan, Schwermetalle und NOx bereits hier im Mischer, resp. Sprühabsorber. Die Hauptreduzierung von NOx findet beispielsweise mittels SNCR-Verfahren (selectiv noncatalytic reduction) statt, durch Eindüsen von NH3 in zwei Ebenen 24 (Fig. 2). Im unteren trichterförmigen Bereich des Mischers 12 fallen Feststoffe wie Salze und in geringem Masse auch Aktivkohle an, welche über eine Leitung in den Hauptsammelbehälter 11 transportiert werden.
Das Rauchgas gelangt nun nach dem Mischer 12 vorzugsweise noch in einen Filter 15, beispielsweise einen Elektrofilter oder Tuchfilter. Hier wird nun das Rauchgas praktisch vollständig von seinen Festkörperpartikeln befreit, welche als Filterasche anfallen. Diese Filterasche wird nun über eine Leitung 16 ebenfalls in den Hauptsammelbehälter 11 transportiert. Von der Leitung 16 aus ist vorteilhafterweise eine Verzweigung in einen Zwischenbehälter 17 vorhanden, in welchem ein Teil der in der Filterasche vorhandenen Aktivkohle ausgeschieden werden kann. Diese Aktivkohle wird danach vorteilhafterweise wieder dem Mischer 12 zugeführt.
Das im Hauptsammelbehälter 11 gesammelte Material wird nun über eine Leitung 18 auf den Schmelzbereich des Rostes 2 zuruckgeführt. Damit werden die an der Aktivkohle gebunden Restschadstoffe durch die hohen Schmelztemperaturen zerstört. Die ebenfalls an der Aktivkohle gebunden Schwermetalle bilden mit den übrigen Bestandteilen auf dem Rost eine gemeinsame Schmelze, welche wie bereits dargestellt zur Granulierung in den Entschlacker 3 fällt.
Damit fallen bei der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsanlage nur an den beiden Stellen A und B Rückstände an, welche entsorgt werden müssen. Die Rückstände an der Stelle A sind die beschriebenen Granulate, welche problemlos deponiert werden können. Die an der Stelle B anfallenden, ausgewaschenen Schwermetalle können ebenfalls behandelt und/oder deponiert werden. Das am Ende in den Kamin austretende Rauchgas ist praktisch frei von Schadstoffen.
In Fig. 2 ist das Schema einer weiteren erfindungsgemässen Feuerungsanlage dargestellt. Diese Anlage weist im Unterschied zur in Fig. 1 dargestellten Anlage zwischen dem Dampfkessel 9 und dem Mischer 12 einen zusätzlichen Filter 20, hier beispielsweise einen Elektrofilter, auf. In diesem Elektrofilter 20 werden die vom Dampfkessel 9 kommenden und mit Flugasche beladenen Rauchgase durch Ionisierung mittels Sprühelektroden entstaubt. Dabei setzen sich die Aschenpartikel an den plattenförmigen Niederschlagselektroden ab. Beispielsweise durch zyklische arbeitende Klopfvorrichtungen werden diese Staubpartikel von den Niederschlagselektroden entfernt und fallen in eine darunterliegende Auffangvorrichtung 21. Von hier aus wird die Flugasche in den Hauptsammelbehälter 11 transportiert.
Zusätzlich wird bei dieser Ausführungsform das im Sammelbehälter 6 gesammelte Entschlackerwasser einerseits wieder in den Entschlacker 3 rückgeführt und andererseits über die Leitung 22, welche mit der Leitung 22 min verbunden ist (in der Figur der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt), in den Mischer resp. Sprühabsorber 12 geführt. Damit gelangen letztlich alle durch den Entschlacker 3 ausgewaschenen Schwermetalle über den Mischer 12, in welchem sie an die Aktivkohle gebunden werden, resp. über den Filter 15 wieder auf den Rost 2 zurück. Damit fallen bei dieser Anlage lediglich an der Stelle A deponierfähige Rückstände an. Vorzugsweise kann vor dem Hauptsammelbehälter 11 ein Zwischenbehälter 23 vorgesehen werden, in welchem die Rückstände aus dem Mischer 12 und dem Filter 15 gesammelt werden.
Hier kann nun ein Teil dieser Rückstände an der Stelle C abgezweigt werden, damit eine Aufkonzentration der Rauchgase mit Salzen und Schwermetallen vermieden wird. Diese Rückstände müssen dann separat behandelt werden.
Die hier vorgestellten erfindungsgemässen Vorrichtungen resp. das Verfahren für die Müllverbrennung erlauben nun vorteilhafterweise eine praktisch vollständige Verbrennung des Brennmaterials und praktisch vollständige Reinigung der Rauchgase, wobei einzig einfach deponiefähige reaktionsarme Rückstände anfallen. Insbesondere ist dieses Verfahren für die Verbrennung von Müll geeignet.
The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
Grate firing systems are particularly suitable for solid and / or pasty fuels, such as household waste, industrial waste, coal, etc. These fuels are burned on a grate. The flue gases get into the afterburning chamber. the flue gas outlet. The unburned combustion residues in the form of slag get from the grate into a slag container. The pollutants contained in the flue gas are separated from the flue gas in the equipment connected behind the combustion chamber and ultimately accumulate in solid form.
Traditionally, these residues, i.e. the slag from the incineration and the pollutants originating from the equipment are disposed of together as special waste, i.e. for example, they are fed to a rotary kiln melting plant or have to be stored in landfills. The storage of such residues in particular is not harmless and the long-term costs of such disposal are very high.
The object of the present invention was to achieve the highest possible degree of combustion of the fuel with as little residual waste as possible in a grate furnace, which as small a proportion of combustible material or. Has pollutants.
According to the invention, this object is achieved by the features according to claim 1.
The great advantage of the method according to the invention lies in the fact that the pollutants are destroyed or immobilized by melting the pollutant residues in the same process and then granulating the melt in the slag bath. A separate transport of the pollutant residues, for example to a separate melting device, is not necessary. The slag residues remaining in the form of granules can be easily disposed of due to their limited reactivity, for example they can be deposited in a normal landfill or as a material, e.g. use in road or path construction.
Further preferred embodiments of the invention result from the dependent claims 2 to 11.
Of course, it is also conceivable to provide flue gas cleaning apparatuses other than those mentioned in the claims, and to also attribute their pollutants to the combustion grate.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Show it:
1 shows the diagram of an incineration plant according to the invention; and
Fig. 2 shows the diagram of a further combustion plant according to the invention.
1 shows the diagram of a grate furnace system according to the invention. The waste to be incinerated is fed to the grate 2 in the incinerator 1. The waste is then burned at high temperatures. The actual incineration of the waste takes place primarily on the first two thirds of the grate 2, while the material is melted on the last third of the grate 2. The very high temperature required for this is achieved by a suitably suitable geometry of the combustion chamber, for example as shown in FIG. 1. The molten slag finally arrives in a deslagger 3 which is advantageously filled with water. This deslagger 3 serves primarily as a discharge device for the slag falling from the grate 2.
The water filling ensures the sealing of the combustion chamber 4 from the inside of the furnace and serves to granulate the molten slag. Furthermore, the heavy metals on the surface of the granulate are washed out. The slag thus achieves the landfill quality mentioned at the beginning, i.e. it has only limited responsiveness.
The detoxifying water is continuously circulated over the lines for 5 and 5 minutes. The heavy metals precipitated in the collecting container 6 can also be sent to a landfill.
The material falling through the grate 2 is collected in the collecting container 7 and returned to the starting area of the grate 2 by means of the line 8.
The flue gases from the combustion chamber 4 are fed into a steam boiler 9. These flue gases loaded with ash are cooled as they flow through the steam boiler 9, an ash deposit forming on the boiler tubes. This ash deposit is removed by suitable cleaning devices, such as tapping machines, sootblowers, etc. The removed ash deposit falls through a funnel for 9 minutes into a collecting device 10 arranged underneath. From here, the ash deposit reaches the main collecting container 11 via lines.
The flue gases are passed into a mixer 12 after the steam boiler 9. The mixer 13 lime resp. Via suitable addition devices via the line. Lime milk and activated carbon supplied via line 14, which then mix with the flue gas. The activated carbon, which is preferably sprayed, adsorbs at least some of the pollutants in the flue gas, dioxin, furan, heavy metals and NOx already here in the mixer, respectively. Spray absorber. The main reduction of NOx takes place, for example, by means of SNCR (selective noncatalytic reduction) process, by injecting NH3 in two levels 24 (FIG. 2). In the lower funnel-shaped area of the mixer 12, solids such as salts and to a small extent also activated carbon are obtained, which are transported via a line into the main collecting container 11.
After the mixer 12, the flue gas now preferably passes into a filter 15, for example an electrostatic filter or cloth filter. Here, the flue gas is practically completely freed from its solid particles, which accumulate as filter ash. This filter ash is now also transported into the main collection container 11 via a line 16. From line 16 there is advantageously a branching into an intermediate container 17, in which part of the activated carbon present in the filter ash can be excreted. This activated carbon is then advantageously fed back to the mixer 12.
The material collected in the main collecting container 11 is now returned via a line 18 to the melting area of the grate 2. This means that the residual pollutants bound to the activated carbon are destroyed by the high melting temperatures. The heavy metals also bound to the activated carbon form a common melt with the other constituents on the grate, which, as already shown, falls into the detoxifier 3 for granulation.
In the incineration plant shown in FIG. 1, residues thus only arise at the two points A and B, which must be disposed of. The residues at point A are the granules described, which can be deposited without any problems. The washed-out heavy metals accumulating at point B can also be treated and / or deposited. The flue gas emerging at the end of the chimney is practically free of pollutants.
2 shows the diagram of a further combustion system according to the invention. In contrast to the system shown in FIG. 1, this system has an additional filter 20, here for example an electrostatic filter, between the steam boiler 9 and the mixer 12. In this electrostatic filter 20, the flue gases coming from the steam boiler 9 and loaded with fly ash are dedusted by ionization by means of spray electrodes. The ash particles settle on the plate-shaped precipitation electrodes. These dust particles are removed from the precipitation electrodes and fall into a collecting device 21 underneath, for example by cyclical tapping devices. From here, the fly ash is transported into the main collecting container 11.
In addition, in this embodiment, the deslagging water collected in the collecting container 6 is on the one hand returned to the deslagger 3 and on the other hand via line 22, which is connected to line 22 min (not shown in the figure for the sake of clarity), into the mixer or. Spray absorber 12 out. Ultimately, all heavy metals washed out by the detoxifier 3 pass through the mixer 12, in which they are bound to the activated carbon, respectively. back on the grate 2 via the filter 15. This means that residues that can only be deposited at point A occur in this system. An intermediate container 23 can preferably be provided in front of the main collecting container 11, in which the residues from the mixer 12 and the filter 15 are collected.
Part of these residues can now be branched off at point C, so that a concentration of the flue gases with salts and heavy metals is avoided. These residues must then be treated separately.
The inventive devices presented here. the waste incineration process now advantageously allows the fuel to be burned practically completely and the flue gases to be cleaned practically completely, with only low-reaction residues that are easy to landfill. This method is particularly suitable for the incineration of waste.