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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung
kontaminierter, verseuchter und geruchsbelasteter Abluft, insbesondere
von Luftemissionen aus Stäuben,
Pilzspuren, Bakterien, Viren und ähnlichen gesundheitsschädlichen
Bestandteilen und belastenden Gerüchen aus Restabfallaufbereitungs-
und Kompostierungesanlagen sowie von toxisch oder bakteriell belastete
Abluft aus Produktionsstätten
oder Laboratorien.
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Auf
deutschen Deponien darf seit dem 01. Juni 2005 nach dem Bundesimmisionsschutzgesetz vom
03.01.2001 (30.BImSchV) nur noch aufbereiteter Siedlungsabfall abgelagert
werden.
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Dazu
muss der Müll
in Mechanisch-Biologischen-Anlagen (nachfolgend BMA genannt) aufbereitet,
d. h. nach unterschiedlichen Fraktionen sortiert werden, die entweder
kompostiert, verbrannt und/oder auf einer Deponie abgelagert werden.
Eine notwendige Zwischenlagerung aussortierter Abfallstoffe oder
die Kompostierung erfolgt in nach außen abgeschlossenen Rottkammern
oder Depothallen. In gleicher Weise werden durch kurze Transportwege und
räumlichem
Verschluss der Förderbänder ein
unkontrolliertes Entweichen der mit Stäuben, Pilzspuren, Bakterien,
Viren oder mit ähnlichen
gesundheitsschädlichen
Bestandteilen versetzten Luft und eine damit verbundene Geruchsbelästigung
weitestgehend ausgeschlossen.
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Durch
eine intensive und kontinuierliche Lufterneuerung der vorgenannten
Bereiche soll insbesondere die Gefahr einer Schadstoffvergiftung
der Beschäftigten,
u. a. durch Stickoxyde, Methan oder Bakterien und Viren, im allgemeinen
die Atembelastung durch Geruchsbelästigung verhindert und insgesamt
die Arbeitsbedingungen für
die Beschäftigten
in derartigen Betriebsstätten
verbessert werden. Dieses Erfordernis gilt selbstverständlich auch
für Außenstehende
und natürlich
auch für
die biologische und tierische Umwelt.
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Um
den geschilderten Gefahren zu begegnen und Umweltbelastungen zu
vermeiden bzw. wirksam zu verringern, liegt in den Rottkammern und
Hallen einer MBA ein ständiger
Unterdruck an. Das bestehende Luftdefizit wird durch Frischluft
ersetzt. Die abgeführte,
belastete Luft wird im Anschluss gereinigt bzw. entsorgt. Dazu wird
sie über
mehrstufige gekapselte Filterpakete, wie Biofilter (Holzschnitzelfiltrat)
und Nassfilter (Schwefelsäurebad),
geführt.
Im Anschluss wird die gefilterte Luft thermisch entsorgt, d. h.
in einer Brennkammer (Fackel oder Wärmekraftkopplungsanlagen) unter
Einsatz von Brenngas (Stadt-, Erd- oder Biogas) verbrannt, und die
anfallenden schadstofffreien geruchsneutralisierten Abgase werden
in die Atmosphäre
abgeleitet.
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Bei
hohen Anforderungen von ca. 20 000 Bm3/h
MBA-Abluft (Bm3 = Behandlungskapazität in Kubikmeter)
wird insbesondere die sogenannte regenerative thermische Oxitationstechnik
(RTO) eingesetzt. Dabei werden Spuren- und Geruchsstoffe mit einem
Stützgas
bei 850–1000°C verbrannt.
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Bei
dieser Methode bildet der Einsatz von Erdöl und Erdgas den aufwendigsten
Kostenfaktor, zumal das zu verarbeitende schadstoffbelastete Luftvolumen
sehr groß ist
(s. o.). Biogas aus der MBA oder Deponiegas kommt als kostengünstiges
Stützgas
nur zum Einsatz, wenn es in ausreichender Menge verfügbar ist
/2/.
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Ein
weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass das Filtermaterial aus
den Bio-Filterpaketen durch die ausgenommenen giftigen Schadstoffe hoch
belastete ist und letztlich als Sondermüll thermisch entsorgt werden
muss.
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Um
die Kosten für
die Luftreinigung zu senken ist beispielsweise aus der Praxis bekannt,
verunreinigte Luft aus personalfreien Räumen zum Teil im Kreislauf
umzuwälzen
und dabei einer mechanischen/elektromechanischen Reinigung zu unterziehen.
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Trotz
der Reinigung kommt es bei dieser Methode zu höheren Schadstoffkonzentrationen
in der Luft (analog wie in
DE
199 55 162 A1 , Spalte 2, Zeile 17–20 beschrieben). Damit bleibt
das Gefahrenpotential einer toxischen Vergiftung oder bakteriellen Verseuchung
bestehen. Arbeitsplätze
in diesen Bereichen (beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen) werden
daher hermetisch und klimatisch abgekoppelt bzw. dürfen nur
mit Schutzbekleidung betreten werden.
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Zu
den bisher wirkungsvollsten Reinigungsverfahren für Abluftströme mit organischen
Schadstofffrachten zählt
die thermische Nachverbrennung /5/, mit der die besten Abscheidegrade
erreicht und die strengen Grenzwerte der 30. BImSchV eingehalten
werden.
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Bekannt
ist das Verfahren der regenerativen thermischen Oxidation (RTO genannt).
Nach diesem Verfahren zur Schwachgasbehandlung arbeitet die HAASE
VocsiBox® /1/,
/2/, /3/. Die Verbrennung in der VocsiBox® erfolgt
flammenlos. Die Inhaltsstoffe des Rohgases bzw. der MBA-Abluft werden
beim Durchströmen
eines heißen
Reaktionsbettes bei ca. 1000°C
gecrackt.
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Nach
DE 199 55 162 A1 wird
insbesondere ein Teil der aus der Rottstufe austretenden Abluft
regenerativ in der VocsiBox
® gereinigt und ein anderer Teil
der Abluft als Umluft unter Zuführung
von Frischluft in die Rottstufe zurückgeführt. Damit soll die Methangasproduktion
in der Rottstufe gesteigert und u. a. eine wirtschaftliche und umweltschonende
Abluftbehandlung erreicht werden.
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Eine
nach diesem Prinzip ausgelegte Anlage zur Abluftreinigung wird beispielsweise
in der EVG-Restabfallbehandlungsanlage Rostock /6/ betrieben. Bei
dieser Anlage wird die Abluft wie folgt behandelt:
- – Abzug
hochbelasteter geruchsintensiver Rotteabluft aus abgeschlossenen
Bereichen und Überleitung
in eine Nasswäsche
(saure Wäsche)
zum Ausfällen
von Amoniumsulfat, anschließend
Weiterleitung in eine VocsiBox® zur regenerativen thermischen
Oxidation (RTO) bei ca. 850°C.
- – Abzug
schwach belasteter Abluft (Staub und geruchsbelastete Abluft) aus
den offenen Anlagenbereichen und Weiterleitung eines Teilabluftstromes
zur Belüftung
der Rotte mit anschließender Ableitung
als Rotteabluft.
- – Abzug
des nicht zur Belüftung
der Rotte benötigten
schwach belasteten Abluftstromes über einen Luftbefeuchter und über einen
Biofilter zur Staubbindung.
- – Zusammenführung der
vorgereinigten schwach belasteten Abluft mit dem RTO-Abgasen und
Verbrennen des Gasgemisches in einer Fackel unter Einsatz von Fremdgas
(Stadtgas/Erdgas) bei 850°C
mit anschließender
Freisetzung in die Atmosphäre.
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Trotz
der erreichten intensiven und wirksamen Abluftbehandlung, ist diese
Methode auf Grund der baulichen Aufwendungen für Nass-, gekapselte Biofilter,
RTO-Anlagen und Fackeln sowie durch den Einsatz hochwertiger Energieträger (Stadt-
und/oder Erdgas brauchbare Mengen von Biogas stehen nicht zur Verfügung) als
Brennstoff sehr kostenintensiv. Insbesondere können in der MBA aussortierte
hochkalorisch brennbare Feststofffraktionen in der RTO-Anlage bzw.
Fackel nicht eingesetzt werden. Sie müssen in jedem Fall anderen
Verwertern zugeführt
werden.
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Eine
weitere Verfahrenstechnologie zur Abluftbehandlung ist mit dem CTP-Autotherm-Verfahren nach /4/
bzw. aus
EP 0 472 605
A1 bekannt. Im Gegensatz zur herkömmlichen RTO-Technologie mit konventionellen
Wärmetauschern
(z. B. Sattelkörper) oder
geklebten Sinterkeramikplatten werden hier als Wärmespeicher extruierte Keramikkörper in
Wabenbauweise eingesetzt.
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Bekannt
sind weiterhin thermische Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer
Abluftvorwärmung
(RNV genannt) /5/.
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RNV-Anlagen
sind mit zwei, drei oder mehr Wärmespeicherbetten
ausgerüstet.
Sie werden vorrangig zur Abluftreinigung in der lösungsmittelverarbeitenden
Industrie eingesetzt. Diese Anlagen arbeiten bereits bei geringen
Schadstoffkonzentrationen und ohne nachgeschaltete Wärmerückgewinnung.
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Die
Abluftvorwärmung
erfolgt in keramischen Wärmespeicherbetten.
Durch das wechselseitige Durchströmen der Wärmespeicherbetten mit heißem Reingas
und kalter Abluft wird bis zu 97% der Wärmeenergie im System gehalten.
Die Wärmeenergie wird
mittels Zusatzbrenner und exothermischer Oxidation der Schadstoffe
erzeugt. RNV-Anlagen können
je nach Schadstoff bereits ab 1,5 g/Nm3 Schadstoffkonzentration
autotherm arbeiten. Damit es beim Umschalten der Durchströmungsrichtung
nicht zum Austreten von ungereinigter Abluft kommt, werden diese
Anlagen mit einem Puffersystem, in der Regel aber mit einem dritten
Wärmespeicherbett
ausgerüstet.
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Neben
der thermisch regenerativen Oxidation unterscheidet man weiterhin
die thermisch rekuperative Oxidation und die thermisch katalytische Oxidation
/5/.
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Thermische
Nachverbrennungsanlagen mit rekuperativer Abluftvorwärmung (TNV
genannt) werden bevorzugt zur Reinigung von Abluft mit hohen Schadstoffkonzentrationen
eingesetzt, wie sie besonders beim Drucken, Beschichten, Laminieren
und Imprägnieren
entstehen.
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TNV-Anlagen
sind weitgehend unempfindlich gegenüber aerosolförmigen Abluftinhaltsstoffen und
Schwankungen der Schadstoffkonzentration.
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Die
Oxidation der organischen Schadstoffe findet bei einer Brennkammertemperatur
von ca. 750°C
statt. Zur optimalen Energieausnutzung wird die Wärmeenergie
heißer
Reingase genutzt, um die schadstoffbeladene Abluft vorzuwärmen. Dies
geschieht in einem internen Wärmeaustauscher
(Rohrbündelwärmeaustauscher).
Der Wärmerückgewinnungsgrad
reicht bis zu 76%. Um die Wirtschaftlichkeit weiter zu erhöhen, werden
zusätzliche
Wärmerückgewinnungssysteme,
insbesondere zur Erzeugung von Thermalöl, Dampf, Warmwasser oder Warmluft,
nachgeschaltet.
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Eine
weitere Einrichtung zur Abluftreinigung sind thermisch katalytische
Nachverbrennungsanlagen (KNV genannt).
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Die
KNV-Anlagen werden zur Reinigung von Abluft mit geringer bis mittlerer
Schadstoffbelastung, beispielsweise aus Druckereien, der chemischen
und pharmazeutischen Industrie sowie aus Lackier- und Beschichtungsanlagen
aller Art, eingesetzt. In den KNV-Anlagen erfolgt die Oxidation
der Schadstoffe an einem Katalysator bei Temperaturen von 200° bis 450°C. Diese
vergleichsweise geringen Temperaturen sind durch die Teilnahme eines
Katalysators an der Oxidation möglich.
Der geeignete Mischoxid- oder Edelmetallkatalysator muss entsprechend
der in der Abluft enthaltenen Schadstoffe ausgewählt werden. Durch eine interne
Abluftvorwärmung
in einem Plattenwärmeaustauscher
werden bis zu 85% der Wärmeenergie
des heißen
Reingases im System gehalten. Aufgrund der danach nur noch geringen
Reintemperatur können
KNV-Anlagen ohne sekundäre Wärmerückgewinnung
wirtschaftlich arbeiten /5/.
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Ein
besonderer Nachteil besteht darin, dass trotz niedriger Anlagentemperaturen
die Katalysatoren einer kostenbelastenden hohen Verschleißquote unterliegen.
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Die
vorgenannten thermischen Abluftreinigungsverfahren finden wiederholt
in der MBA-Anlagentechnik Anwendung.
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Ein
allgemeiner Nachteil bei Anwendung dieser Verfahren und Anlagen
wird darin gesehen, dass neben dem erheblichen technischen Aufwand,
wie beispielsweise für
die Wärmespeichersysteme,
Katalysatoren, Nass- und Biofilter, vorrangig der Einsatz hochwertiger
Energieträger
erfolgt. So ist bei allen Anlagen der ständige Einsatz eines sogenannten Stützgases
(Erdgas, Stadtgas) als Energiequelle notwendig. Bei den heutigen
Energiepreisen führt
das zu einer massiven Kostenbelastung. Der Einsatz von Biogas aus
der MBA als Stützgas,
wie in /2/ genannt, ist unrealistisch, da wirtschaftliche Gasmengen
erst durch Anreicherung erzeugt werden müssen. Auch steht Deponiegas
in der Regel nur an Deponiestandorten zur Verfügung.
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Ein
weiterer Kostenfaktor bei den vorgenannten Verfahren ergibt sich
aus dem Wartungsaufwand und dem Einsatz hochwertiger Reparaturmaterialien
(Keramikeinsätze,
Katalysatoren).
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Aus
DE 33 07 848 A1 ist
ein Verfahren zur Nachverbrennung und Reinigung von brennbare Bestandteile
enthaltenden Prozessabgasen bekannt.
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Bei
diesem Verfahren werden die zur Reinigung bestimmten Prozessgase
und die für
die Verbrennung erforderlichen sauerstoffhaltigen Gase getrennt
in einen Wirbelschichtreaktor in eine zirkulierende Wirbelschicht
eingeleitet, bei einer Temperatur von 700 bis 1100°C verbrannt
und in Gegenwart eines Gasreinigungsmittels gereinigt. Als Gasreinigungsmittel
wird Kalkstein und Dolimit mit einem Gewichtsanteil von mindestens
10 Gew.-% des Feststoffanteiles in der Wirbelschicht eingesetzt.
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Verfahrensgemäß werden
die mit dem Gas aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragenen Feststoffe
in einem Rückführzyklon
abgefangen und in den Wirbelschichtreaktor direkt oder über einen
Wirbelschichtkühler
zurückgeleitet.
Der stündliche
Feststoffumlauf innerhalb der zirkulierenden Wirbelschicht soll
dabei mindestens das 5-fache, vorzugsweise mindestens das 100fache
des im Wirbelschichtreaktor befindlichen Feststoffgewichtes ausmachen.
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Dieses
Verfahren ist relativ kostenintensiv, was sich u. a. aus den 5-fachen
Feststoffumlauf und der zusätzlichen
Bereitstellung sauerstoffhaltiger Gase für die Verbrennung, sowie aus
den notwendigen bautechnischen Maßnahmen zum getrennten Eintrag
der Gase und der Rückführung der
Asche aus dem Zyklon (zirkulierende Wirbelschichtfeuerung (ZWF))
in den Wirbelschichtreaktor, ergibt.
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Wirbelschichtreaktoren
dieser Gattung sind jedoch für
eine reine Abluftentsorgung aus einer MBA unwirtschaftlich. Das
resultiert aus der Tatsache, dass die gesamte Abluft unabhängig vom
Grad ihrer Schadstoffbelastung durch die zirkulierende Wirbelschicht
verbracht werden muss. Dabei kann nicht ausgeschlossen werden, dass
nicht ausreichend thermisch behandelte Abluft in die Atmosphäre gelangt.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein Verfahren und Einrichtung zu schaffen,
mit der insbesondere die Entsorgung (allgemein als Abluftreinigung
bezeichnet) von verseuchter, giftiger, gesundheits- und umweltschädlicher
Luft mit beliebig hoher Schadstoffbelastung aus Müllaufbereitungsanlagen
(MBA) oder auch aus Produktionsstätten und Laboratorien auf thermischen
Wege unter Einhaltung der 30. BImschV effektiv und kosteneffizient
unter Nutzung einer Wirbelschichtfeuerung (WSF) erfolgen kann.
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Die
Merkmale des entwickelten Verfahrens gemäß Oberbegriff sind im Anspruch
1 und in den nachfolgenden Unteransprüchen zusammengefasst.
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Die
Merkmale der Einrichtung zur Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch
1 beinhaltet Anspruch 8 und 9.
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Gemäß dem vorgeschlagenen
Verfahren wird die schadstoffbelastete Abluft aus einer MBA, einem
Labor oder einer Industrieanlage in zwei Teilströmen, nämlich dem hoch schadstoffbelasteten,
d. h. toxisch und/oder bakteriell sowie geruchsintensiven Abluftstrom
aus abgegrenzten Bereichen, und dem gering schadstoffbelasteten,
verschmutzten (mit Staubfraktionen belasteten) und geruchsbelasteten Abluftstrom
der offenen Bereiche, erfasst.
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Der
hochbelastete Abluftstrom wird verfahrensseitig einer zweistufigen
und der gering belastete Abluftstrom einer einfachen thermischen
Nachverbrennung (TNV) unterzogen. Dazu wird der hochbelastete Abluftstrom
als Verbrennungsluft in einem Wirbelschichtreaktor mit einer stationären Wirbelschichtfeuerung
(SWSF) gefördert
und mit einem regenerativen festen, flüssigen, gasförmigen Brennstoff
oder mit hochkalorischen Abfall aus der MBA oder einem Gemisch dieser
Brennstoffe zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) gebracht.
Nach dieser ersten thermische Behandlung bei gleichzeitiger Zugabe
von Additiven, insbesondere von gemahlenem Kalkstein zur Neutralisierung
von SO2-Verbindungen und einer Senkung von
CO- und NO-Emissionen, werden die freigesetzten heißen Abgase
einem Zyklon zugeführt
und hier mit dem gering verschmutzten und geruchsbelasteten unbehandelten Abluftstrom
vermischt und gemeinsam einer thermischen Oxidation unterzogen.
Dazu ist der Einlassbereich des Zyklon als Brennraum ausgebaut.
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Mit
der Passage der Abgase durch den Zyklon wird die aus der SWSF mitgeführte Flugasche ausgefilterert.
Im Anschluss wird die vom Abgasstrom mittransportierte Wärmeenergie
zum Vorwärmen
der hochbelasteten und vor der Freisetzung in die Atmosphäre zum Vorwärmen des
gering belasteten Abluftstromes ausgekoppelt. Verbleibender Energieüberschuss
wird ebenfalls als Nutzenergie zur Verstromung und/oder dezentralen
Wärmeversorgung
abgezogen.
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Die
nach diesem Verfahren behandelte Abluft ist nach der RTO geruchsneutral
und unterschreitet den lt. 30. BImSchV vorgegebenen Gesamtkohlenstoff-Grenzwert
von 20 mg/m3 deutlich.
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Die
SWSF hat gegenüber
einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung den Vorteil, dass die hochbelastete
Abluft im stationär
fluidisierten Inertbett ausreichend lange verbleibt und mit dem
eingebrachten Brennstoff bei einer Temperatur im Bereich von 850°C vollständig flammenlos
verbrennt. Unterstützt
wird die Verbrennung durch die große Zahl glühender Quarzsandkörner, die
im fluidisierten Inertbett als aktive Zündträger wirken. Damit wird eine
sichere, sehr intensive, umfassende und vollständige flammenlose Verbrennung
aller im Reaktor eingebrachten zündfähigen Stoffe
erreicht. Insbesondere werden hochmolekulare Kohlenwasserstoffe
sicher gecrackt und in niedere zerlegt, die im glühenden und fluidisierten
Inertbett vollständig
flammenlos verbrennen.
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Vom
Abgasstrom mitgerissene Partikel werden im Freeboard abgebremst
und fallen stets in das Glutbett zurück, wo sie vollständig ausbrennen.
Weiterhin können
erfahrungsgemäß durch
eine abgestimmte Zugabe von Additiv, insbesondere von gemahltem
Kalkstein, SO2-Verbindungen neutralisiert und eine
wirksame Senkung von CO- und NO-Emissionen erreicht werden.
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Als
regenerative Brennstoffe sind neben Gas wie Deponiegas, Pyrolysegas,
Flüssiggas,
nämlich Propan,
Butan und deren Gemische, und Liquefied Petrol Gas (LPG), ebenso
flüssige
und feste Brennstoffe wie Pflanzenöl (Rapsöl) oder Stroh, Altholz (Schnitzel
und Pellets) oder hochkalorische Abfälle, nämlich Gummi- und Plastabfall,
Pyrolysekoks und vorzugsweise Haushaltsmüll, vorgesehen.
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Durch
den Einsatz dieser regenerativen Brennstoffe kann der Einsatz hochwertiger
Energieträger
als Brennstoff, nämlich
von Erd- bzw. Stadtgas oder Erdöl,
eingespart und so die Energiekosten zur Abluftentsorgung langfristig
deutlich verringert und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht
werden. Besonders mit dem gezielten Einsatz hochkalorischer Abfälle aus
einer Müllaufbereitungsanlage (MBA)
werden die hochwertigen Energieträger geschont und es wird trotzdem
eine hohe Effizienz erreicht. Bisher war es nur möglich, Biogas
aus einer MBA als kostengünstiges
Stützgas
einzusetzen /2/. Mit der Möglichkeit,
Feststofffraktionen aus der Restmüllaufbereitung als primären Energieträger in einer stationären Wirbelschichtfeuerung
einzusetzen, ergibt sich der positive Effekt den Bedarf spezieller Müllverbrennungsanlagen
zu verringern.
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Mit
dem Einsatz einer stationären
Wirbelschichtfeuerung in Kopplung mit einem Zyklon mit integrierter
Brennstufe können
besonders die kostenaufwendigen Keramikwärmespeicher eingespart werden.
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Ein
weiterer Nutzeffekt ergibt sich dadurch, dass in Anwendung des vorgeschlagenen
Verfahrens keine Nass- oder Biofilter erforderlich sind. Zugleich
wird die bisher übliche
Fackel durch die SWSF und den Zyklon mit Brennstufe vollwertig und
damit kostensenkend ersetzt. Dieser Vorteil kann auch für Ersatzinvestitionen
genutzt werden. Ebenso wird der Aufwand für die Bereitstellung und Aufbereitung
von Kühl-
und Filterwasser verringert.
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Im
nachfolgenden Ausführungsbeispiel
wird in einem Schema nochmals der prinzipielle Aufbau einer Abluftreinigungsanlage
mit einer integrierten SWSF und einem Zyklon mit Brennraum dargestellt und
ihre Funktion am Beispiel einer MBA in den wesentlichen Verfahrensschritten
beschrieben.
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Die
Abluftaufbereitungsanlage besteht für die erste thermische Behandlungsstufe
aus einem Wirbelschichtreaktor 7 mit einer stationären Wirbelschichtfeuerung
(SWSF) und einem aufgesetzten Freeboard 7.2. Im Wirbelschichtreaktor 7 befindet sich
der übliche
Quarzsand als Inertbett 7.1.
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Die
SWSF kann mit festen oder flüssigen Brennstoffen 1 oder
mit gasförmigen
Brennstoffen 6 oder Gemischen aus diesen Brennstoffen betrieben werden.
Zur sicheren Beseitigung der Schadstoffe bzw. ihrer Neutralisation
wird eine Reaktionstemperatur im fludisierten Inertbett 7.1 im
Bereich von 750 bis 950°C,
vorzugsweise von 850°C
vorgegeben. Die Verweilzeit der Abluft im Inertbett wird über die
Luftsteuerung bestimmt, wobei die Leerrohrgeschwindigkeit im Bereich
von 1 bis 2.5 m/sec liegt. Die Luftsteuerung soll so eingestellt
sein, dass eine Verweilzeit der schadstoffbelasteten Abluft von
mindestens 2 sec. erreicht wird. Durch eine gezielte Zugabe von Additiv 2,
vorzugsweise gemahlenem Kalkstein, wird zugleich eine Neutralisation
von SO2 bewirkt und CO- und NO-Emissionen
entscheidend abgesenkt, so dass sie bei Eintritt in die Atmosphäre keinen
schädlichen
Einfluss ausüben.
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Im
Vollbetrieb gelangt der toxisch und/oder bakterielle, in der Regel
mit Stickoxyd, Methanfraktionen und Bakterien u. dgl. aus den Rottehallen
abgesaugte unbehandelte Abluftstrom 4 über Wärmeaustauscher 9 in
das Inertbett 7.1 des Wirbelschichtreaktors 7.
Durch den Abluftstrom 4 wird gleichzeitig das Inertbett 7.1 fluidisiert.
Die so kontinuierlich eingebrachte hoch belastete Abluft wird durch
die im Inertbett 7.1 eingestellte Temperatur im Bereich
von 850°C
thermisch zersetzt und einer thermischen Oxidation und Crackung
unterworfen. Insbesondere werden hochmolekulare Kohlenwasserstoffe
in niedere zerlegt und im fluidisiertem Inertbett 7.1 flammenlos
verbrannt. Damit wird zugleich eine Geruchsneutralisation erzielt.
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Durch
Zugabe von gemahlenen Kalkstein (Additiv 2) wird eine Neutralisation
von SO2-Verbindungen
und eine wirksame Senkung von CO- und NO-Emissionen erreicht.
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Die
aus dem Inertbett 7.1 mitgerissenen Partikel werden im
querschnittserweiterten Freeboard 7.2 durch Geschwindigkeitsverlust
abgefangen und fallen in das Inertbett 7.1 so oft zurück, bis
sie vollständig
verbrannt sind. Die vom Abgasstrom mitgerissene Flugasche wird im
nachgeschalteten Zyklon 8 abgefangen.
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Über die
Abgasleitung 11 treffen im Zyklon 8 die heißen Abgase
aus der SWSF mit einer Temperatur von über 750°C mit dem gering schadstoffbelasteten
und unbehandelte Abluftstrom 3, der im Kamin 15 im
eingesetzten Luftvorwärmer 13 erwärmt wurde, zusammen.
Im hitzefesten Brennraum 8.1 des Zyklons 8 werden
beide Gasströme
intensiv verwirbelt und der unbehandelte Abluftstrom 3 zur
Entzündung und
damit zum Ausbrennen gebracht. Eine zusätzliche Stützfeuerung ist nicht erforderlich.
Der entstehende Abgasstrom 5 wird anschließend im
Zyklon 8 von Flugasche 14 gereinigt. Über die
Abgassammelleitung 12 gelangt der Abgasstrom 5 in
den Wärmeaustauscher 9,
wo ein Teil der mitgeführten
Wärmeenergie
an den hochbelasteten Abluftstrom 4 zum Vorwärmen übertragen
wird. Im nachfolgenden Wärmeaustauscher 10 kann
entweder der gasförmige
oder flüssige
Brennstoff für
die SWSF vorgewärmt,
vorzugsweise aber Wärme
als Nutzenergie zur Verstromung oder Wärmeversorgung, ausgekoppelt
werden. Anschließend
gelangt der gereinigte Abgasstrom 5 über den Kamin 15 und
nach Passage des Luftvorwärmers 13 in
die Atmosphäre.
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Beim
ausschließlichen
Einsatz der brennbaren hochkalorischen Fraktionen aus der Restmüllaufbereitung
(ca. 30% von der Gesamtmüllmasse)
kann die Abluftreinigung einer MBA vollständig ohne Fremdenergie autonom
betrieben werden.
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Lediglich
in der Anfahrphase oder bei einem Standby-Betrieb (der Wirbelschichtreaktor 7 ist
thermisch verschlossen – es
erfolgt keine Zufuhr von Brennstoff und Verbrennungsluft) ist Fremdenergie erforderlich.
In dieser Betriebsphase wird an Stelle des hochbelasteten Abluftstromes 4 Frischluft
oder der gering belastete Abluftstrom 3 als Verbrennungsluft
in den Wirbelschichtreaktor 7 gefördert. Mit Erreichen der Betriebstemperatur
wird die Förderung
von Frischluft bzw. des Abluftstromes 3 zurückgenommen
und durch den hochbelasteten Abluftstrom 4 ersetzt. Die
Zuleitung des Abluftstromes 3 zum Wirbelschichtreaktor 7 erfolgt über die
zuschaltbare Bypassleitung 16.
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Das
Verfahren hat den Vorteil, dass auf Grund der Eigenschaften der
SWSF, die Abluft nicht vorbehandelt werden muss (Entsäuerung und
Biofilter).
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Durch
die Reaktionstemperatur von durchschnittlich 850°C und der relativ langen Verweilzeit der
hoch schadstoffbelasteten Abluft wird ihre sichere und vollständige Entsorgung
erreicht.
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Mit
dem Einsatz des Zyklons 8 mit einem integrierten Brennraum 8.1 wird
zugleich eine zweite thermische Behandlungsstufe geschaffen, die
mit der Eigenwärme
des Abgasstromes aus der SWSF ohne Hilfe einer Stützfeuerung
eine energiesparende regenerative thermische Behandlung der übrigen gering belasteten
Abluft ermöglicht.
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Literatur:
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- /1/ Dr: J. Stockinger, J. Martens, Dr. R. Kahn
„Entwicklung
der Emissionsmesstechnik für
MBA und Erfahrungen am Beispiel der Haase VocsiBox®"
VDI-Seminar „Messtechnik
bei Verbrennungsanlagen" (434327)
am 18./19.10.2005
- /2/ „MBA-
Abluftbehandlung gem. 30. BImSchV"
Prospektauszug, Fa. Haase Energietechnik
AG, Neumünster,
überreicht
beim VDI-Seminar. „Messtechnik
bei Verbrennungsanlagen" (s./1/)
am 18./19.10.2005
- /3/ „RTO(Regenerative
Thermische Oxitation)- und TNV(Thermische Nachverbrennung)-Anlage"
Projektauszug – Fa. Haase
Energietechnik AG, Neumünster
(unveröffentlicht)
- /4/ Mülleder,
Thalhammer
„Minderung
von MBA Emissionen"
FZ „Müll und Abfall" Nr. 2/2004, Seite
62-66
- /5/ m+w zander
„Thermische
Abluftreinigung"
www.mw-zander.com,
Stand v. 25.11.2005
- /6/ Informationsblatt
„Restabfallbehandlungsanlage
Rostock"
EVG
Entsorgungs- und Verwertungsgesellschaft mbH Rostock, Tag der offenen
Tür am
04.03.2006
-
- 1
- Brennstoff
(fest und/oder flüssig)
- 2
- Additive
- 3
- gering
schadstoffbelasteter, unbehandelter Abluftuftstrom
- 4
- hoch
schadstoffbelasteter, unbehandelter Abluftuftstrom
- 5
- Abgasstrom
- 6
- Brenngas
- 7
- Wirbelschichtreaktor
- 7.1
- Inertbett
- 7.2
- Freeboard
- 8
- Zyklon
- 8.1
- Brennraum
- 9
- Wärmeaustauscher
- 10
- Wärmeaustauscher
- 11
- Abgasleitung
- 12
- Abgassammelleitung
- 13
- Luftvorwärmer
- 14
- Flugasche
- 15
- Kamin
- 16
- Bypassleitung