DE19638650C1

DE19638650C1 - Thermally treating waste so pollutants can easily be removed

Info

Publication number: DE19638650C1
Application number: DE1996138650
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Ahrens-Botzong; Thomas Dr Hartmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-09-21
Also published as: JPH10102064A

Abstract

A two-stage thermal process for treating waste comprises pyrolysing waste in a first step to form pyrolysed coke and then burning the coke in a second step in a high temperature combustion chamber in which a slag flow is produced and fly dust precipitates, which is then added to the combustion chamber. The addition of the fly dust to the combustion chamber is partially or completely stopped for a predetermined time, during which a relatively weak pollutant-charged slag is withdrawn.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zweistufiges thermisches Verfahren zur Behandlung von Abfall, bei dem in einer ersten Stufe der Abfall pyrolysiert wird, wodurch Pyrolysekoks ent steht, und bei dem in einer zweiten Stufe der Pyrolysekoks in einer Hochtemperatur-Brennkammer verbrannt wird, wodurch ein abziehbarer Schlackenfluß entsteht und gleichzeitig Flugstaub anfällt, welcher Flugstaub in die Hochtemperatur-Brennkammer eingebracht wird.The invention relates to a two-stage thermal Waste treatment method in which in a first Stage of the waste is pyrolyzed, whereby pyrolysis coke ent stands, and in which in a second stage the pyrolysis coke in a high temperature combustion chamber is burned, creating a peelable slag flow arises and at the same time flight dust accumulates what fly dust in the high temperature combustion chamber is introduced.

Auf dem Gebiet der Abfall-Behandlung ist das sogenannte Schwel-Brenn-Verfahren bekannt geworden. Dieses Verfahren und eine danach arbeitende Anlage zur thermischen Abfallentsor gung sind beispielsweise in der EP 0 302 310 A1 sowie in der DE 38 30 153 A1 beschrieben. Die Anlage zur thermischen Ab fallentsorgung nach dem Schwel-Brenn-Verfahren enthalt als wesentliche Komponenten eine Schweleinrichtung (Schwel trommel, Pyrolysereaktor) und eine Hochtemperatur-Brennkam mer. Die Schweleinrichtung setzt bei Beheizung den über eine Abfall-Transporteinrichtung aufgegebenen Abfall in einem un terstöchiometrisch ablaufenden Schwel- oder Pyrolysevorgang in Schwelgas und Pyrolysereststoff (festes kohlenstoffhal tiges Schwelgut) um. Das Schwelgas und der Pyrolysereststoff werden nach geeigneter Aufbereitung, insbesondere nach Aus sortierung von wiederverwertbaren Fraktionen, dem Brenner der Hochtemperatur-Brennkammer zugeführt. In der Hochtemperatur-Brennkammer entsteht schmelzflüssige Schlacke, die über einen Abzug entnommen wird und die nach Abkühlung in glasartiger Form vorliegt. Das entstehende Rauchgas wird über eine Rauch gasleitung einem Kamin als Auslaß zugeführt. In diese Rauch gasleitung sind insbesondere ein Abhitzedampferzeuger als Kühleinrichtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgas reinigungsanlage eingebaut. Weiterhin befindet sich in der Rauchgasleitung ein Gasverdichter, der direkt am Ausgang der Rauchgasreinigungsanlage angeordnet und als Saugzuggebläse ausgebildet sein kann. Der eingebaute Gasverdichter dient zur Aufrechterhaltung eines - wenn auch nur geringen - Unter drucks in der Schweltrommel. Durch diesen Unterdruck wird verhindert, daß Schwelgas durch die Ringdichtungen der Schweltrommel nach außen in die Umgebung austritt.In the field of waste treatment, this is so-called Smoldering process became known. This procedure and a plant for thermal waste disposal operating afterwards are for example in EP 0 302 310 A1 and in DE 38 30 153 A1 described. The thermal ab case disposal according to the smoldering-firing process contains as essential components of a smoldering device (smoldering drum, pyrolysis reactor) and a high-temperature combustion chamber mer. When heated, the smoldering device uses one Waste transportation facility abandoned waste in an un Tere stoichiometric smoldering or pyrolysis process in carbonization gas and pyrolysis residue (solid carbon hal indulgent char). The carbonization gas and the pyrolysis residue after suitable processing, especially after Aus sorting of recyclable fractions, the burner of the High temperature combustion chamber fed. In the high temperature combustion chamber creates molten slag that over a Deduction is removed and after cooling in glassy Form is present. The flue gas that is created is a smoke gas line fed to a chimney as an outlet. In this smoke gas line are in particular a heat recovery steam generator Cooling device, a dust filter system and a flue gas cleaning system installed. Furthermore is in the Flue gas pipe a gas compressor, which is located directly at the exit of the Flue gas cleaning system arranged and as a suction fan can be trained. The built-in gas compressor is used for Maintaining an albeit minor sub pressure in the smoldering drum. Because of this negative pressure prevents carbonization gas through the ring seals of the Smoldering drum exits to the outside.

Durch die Abfall-Transporteinrichtung wird Abfall unter schiedlicher Art, z. B. zerkleinerter Hausmüll, hausmüllähnli cher Industrieabfall und zerkleinerter Sperrmüll, aber auch entwässerter Schlamm, der Schweltrommel zugeleitet.The waste transport device turns waste into different types, e.g. B. shredded household waste, household waste-like industrial waste and crushed bulky waste, but also dewatered sludge fed to the smoldering drum.

Als Schweleinrichtung wird in der Regel eine sich drehende, relativ lange Schweltrommel eingesetzt, die innen eine Viel zahl von parallelen Heizrohren aufweist, an denen der Abfall weitgehend unter Luftabschluß aufgeheizt wird. Die Schwel trommel dreht sich dabei um ihre Langsachse. Vorzugsweise ist die Langsachse der Schweltrommel etwas gegenüber der Horizon talen geneigt, so daß sich das feste Schwelgut am Ausgang der Schweltrommel ansammeln und von dort über ein Schwelgas- und Reststoff-Austragsgehäuse mit Reststoff-Fallschacht in Rich tung auf eine Reststoff-Trennvorrichtung zur Aussortierung der wiederverwertbaren Fraktionen ausgetragen werden kann. Dieses Austragsgehäuse ist auch mit einem Austragsrohr für das Schwelgas versehen. An die Konstruktion der Hochtempera tur-Brennkammer samt Brenner werden hohe Anforderungen ge stellt.A rotating, relatively long smoldering drum used, the inside a lot number of parallel heating pipes on which the waste is largely heated in the absence of air. The smolder drum rotates around its longitudinal axis. Preferably the longitudinal axis of the smoldering drum somewhat opposite the horizon tal inclined so that the solid char at the exit of the Collect smoldering drum and from there over a smoldering gas and Waste discharge housing with waste drop chute in Rich tion on a waste separation device for sorting of the recyclable fractions can be carried out. This discharge housing is also with a discharge tube for provided the carbonization gas. The construction of the high temperature tur combustion chamber including burner high demands are made poses.

Das Schwel-Brenn-Verfahren ist also ein zweistufiges thermi sches Verfahren zur Behandlung von Abfall. In der ersten Stufe wird der Abfall pyrolysiert. Anschließend wird der Py rolysekoks abgetrennt. Im Pyrolysekoks enthaltene verwertbare Stoffe werden herausgenommen. Der verbleibende Pyrolysekoks wird zusammen mit dem Pyrolysegas in der Hochtemperatur-Brennkammer verbrannt. Das feinkörnige Inertmaterial schmilzt hierbei auf, und der Schlackenfluß erstarrt in einem Wasser bad zu einem Schmelzgranulat. Der beim Verbrennen im Rauchgas anfallende Flugstaub scheidet sich überwiegend im Abhitzekes sel und im Elektrofilter ab und wird anschließend über ein Zwischensilo wieder in die Hochtemperatur-Brennkammer einge bracht. Auf diese Weise ist ein interner Stoffkreislauf ge schaffen.The smoldering process is therefore a two-stage thermi process for the treatment of waste. In the first Step, the waste is pyrolyzed. Then the Py rolysekoks separated. Usable contained in the pyrolysis coke Fabrics are taken out. The remaining pyrolysis coke together with the pyrolysis gas in the high-temperature combustion chamber burned. The fine-grained inert material melts here, and the slag flow solidifies in water bath to a melt granulate. The one when burning in flue gas Air dust accumulates mainly in the heat sink sel and in the electrostatic filter and is then over a Intermediate silo again in the high-temperature combustion chamber brings. In this way, an internal material cycle is ge create.

Untersuchungen haben nun gezeigt, daß sich einige Elemente in diesem internen Stoffkreislauf anreichern, vor allem Schwe fel, Chlor, Alkali-Metalle, Erdalkali-Metalle und einige Schwermetalle. Insbesondere fallen hier erste Sulfatphasen an. Weiterhin wurde beobachtet, daß bisweilen Schwefel über die Schlacke in Form einer zweiten, teilweise wasserlöslichen Sulfatphase (Glasgalle) oder Mischung solcher Sulfatphasen aus dem Schwel-Brenn-Stoffkreislauf ausgetragen wird. Der Glasgallen-Anteil des Schmelzgranulats beeinträchtigt das Elutions- und somit das Umweltverhalten. Somit ist die tech nologische Verwertbarkeit des Schmelzgranulats mit Nachteilen behaftet, wenn es eine sulfatische Phase (Glasgalle) enthält.Research has now shown that some elements in enrich this internal material cycle, especially Schwe fel, chlorine, alkali metals, alkaline earth metals and some Heavy metals. In particular, the first sulfate phases fall here on. It was also observed that sulfur was sometimes present the slag in the form of a second, partially water-soluble Sulphate phase (glass bile) or mixture of such sulphate phases is discharged from the smoldering-fuel cycle. Of the Glass bile portion of the melt granulate affects this Elution and thus environmental behavior. So the tech ecological usability of the melt granules with disadvantages affected if it contains a sulfate phase (glass bile).

Ein völliger Austrag des Schwefels über das Rauchgas sowie über die im Prozeß erreichbaren Löslichkeiten von Schwefel im Schmelzgranulat ist beim derzeitigen Kenntnisstand nicht mög lich.A complete discharge of the sulfur through the flue gas as well about the solubilities of sulfur in the process Melting granules are not possible at the current level of knowledge Lich.

Es ist also erforderlich, nach Wegen zu suchen, wie man im internen Stoffkreislauf anfallende Schadstoffe, insbesondere Schwefel, in Form von Verbindungen wie Sulfaten (Glasgalle) beseitigen oder auf umweltverträgliche Art und Weise einbin den kann. Dies gilt insbesondere für die Glasgalle. So it is necessary to look for ways to do it in internal pollutants, in particular Sulfur, in the form of compounds such as sulfates (glass bile) eliminate or integrate in an environmentally friendly manner that can. This applies in particular to the glass bile.

Um die Glasgallenbildung zu verringern, wurde bereits dies seits erwogen, Anteile der schwefelhaltigen Stäube aus dem Stoffkreis lauf des Schwel-Brenn-Verfahrens auszuschleusen und/oder durch Waschen der Stäube deren Schwefelgehalt zu verringern. Dies bedeutet aber einen erheblichen Aufwand, der nach Möglichkeit vermieden werden sollte. Zu beachten ist da bei, daß der thermische Abfall-Beseitigungsprozeß bei allen Maßnahmen, die ergriffen werden, nicht unterbrochen werden darf.In order to reduce the formation of glass bile, this has already been done contemplated, portions of the sulfur-containing dusts from the Material cycle to discharge the smoldering-burning process and / or by washing the dust to increase its sulfur content to decrease. However, this means a considerable effort should be avoided if possible. There is to be noted at that the thermal waste disposal process at all Actions that are taken are not interrupted may.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß die sich aufkonzentrierenden Schadstoffe in irgendeiner Weise de finiert abgetrennt werden können, so daß eine umweltschonende Beseitigung möglich ist.The invention is therefore based on the object Procedure of the type mentioned to ensure that the concentrating pollutants in any way de Finished can be separated, so that an environmentally friendly Elimination is possible.

Die Erfindung beruht auf der folgenden Erkenntnis: Wie er wähnt, kommt es im Schwel-Brenn-Verfahren allmählich zu einer Aufkonzentration von Schwefel, überwiegend in Form von Al kali-Sulfaten und Alkali-Erdalkali-Mischsulfaten, im internen Kreislauf. Eine theoretische Analyse der Systemdynamik ergibt nun, daß diese Aufkonzentration im internen Kreislauf zeitli chen Schwankungen unterliegen kann, auch wenn die äußeren Randbedingungen konstant gehalten werden.The invention is based on the following finding: How it thinks that the smoldering process gradually leads to Concentration of sulfur, mainly in the form of Al kali sulfates and alkali-alkaline earth mixed sulfates, in the internal Circulation. A theoretical analysis of the system dynamics shows now that this concentration in the internal cycle Chen fluctuations, even if the external Boundary conditions are kept constant.

Siehe Plaschko, P. und Brod, K., "Höhere mathematische Methoden für Ingenieure und Physiker", Springer-Verlag, Berlin, 1989, Kapitel 13.See Plaschko, P. and Brod, K., "Higher Mathematical Methods for Engineers und Physiker ", Springer-Verlag, Berlin, 1989, chapter 13.

Solche Schwankungen können nun im Schwel-Brenn-Verfahren ge zielt herbeigeführt oder aber verstärkt werden.Such fluctuations can now be done in the smoldering process aims to be brought about or strengthened.

Die genannte Aufgabe wird demgemäß erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einbringen des Flugstaubs in die Hochtempera tur-Brennkammer einen vorgegebenen Zeitraum lang ganz oder teilweise unterbrochen wird, und daß während dieses Zeitraums eine relativ wenig schadstoffbelastete Schlacke abgezogen wird.The stated object is accordingly achieved according to the invention solved that the introduction of the dust in the high temperature combustion chamber completely or for a specified period of time partially interrupted and that during that period removed a relatively little polluted slag becomes.

Mit anderen Worten: Man unterbricht die Staubrückführung teilweise oder gänzlich für den bestimmten Zeitraum, lagert die zurückgehaltenen Stäube vorzugsweise in einem zusätzli chen Staubsilo zwischen, und führt diese Stäube anschließend dem System wieder zu. Nach dem vorgegebenen Zeitraum wird be vorzugt der anfallende Flugstaub wieder für eine vorgegebene Zeitperiode in die Hochtemperatur-Brennkammer eingebracht, und während dieser Zeitperiode wird eine relativ stark schad stoffbelastete Schlacke abgezogen, die dennoch spezielle Ver wendung finden kann.In other words, the dust recirculation is interrupted partially or entirely for the specified period the retained dusts preferably in an additional Chen dust silo between, and then carries this dust back to the system. After the specified period, be prefers the flying dust again for a given Introduced into the high-temperature combustion chamber, and during this period a relatively bad damage will occur stripped slag contaminated with substances, which nevertheless special Ver can find application.

Im Schwel-Brenn-Verfahren wird also bei Prozeßzeiten der teilweisen und gänzlichen Staubzurückhaltung die Glasgallen bildung unterbunden. Bei Prozeßzeiten (Zeitperioden), in de nen die vorher zurückgehaltenen Stäube wieder zugeführt wer den, treten im System und den das System verlassenden Stoff strömen hohe Schwefelkonzentrationen auf. Das System wird hierdurch an Schwefel periodisch ab- und angereichert. Man erhält folglich Zeitintervalle, in denen das Schmelzgranulat keine oder nahezu keine Glasgalle enthält. Der Schwefelaus trag erfolgt konzentriert in den jeweils anderen Zeitinter vallen. Produkte, die in diesen anderen Zeitintervallen an fallen, sind entsprechend höher schwefelbelastet und werden von den höherwertigen schwefelärmeren Produkten getrennt. Auf diese Weise gelingt es, zumindest zeitweise, hochwertige Pro dukte zu erzielen.In the smoldering process, the process time partial and total dust retention the glass bile education prevented. For process times (time periods) in de the dust that was previously held back is fed in again that occur in the system and the substance leaving the system high sulfur concentrations arise. The system will hereby periodically depleted and enriched in sulfur. Man consequently receives time intervals in which the melt granulate contains no or almost no glass bile. The sulfur out The impact is concentrated in the other time interval vallen. Products that appear in these other time intervals fall, are correspondingly higher sulfur pollution and will separated from the higher quality low sulfur products. On this way, at least temporarily, high-quality pros succeed to achieve products.

Dieses hier angegebene Verfahren kann in ähnlicher Weise auch für andere Elemente gelten oder herbeigeführt werden.This method specified here can similarly also apply to other elements or be brought about.

Claims

1. Two-stage thermal process for the treatment of waste, in which the waste is pyrolyzed in a first stage, resulting in pyrolysis coke, and in which, in a second stage, the pyrolysis coke is burned in a high-temperature combustion chamber, resulting in a removable slag flow and At the same time, dust accumulates, which flight dust is introduced into the high-temperature combustion chamber, characterized in that the introduction of the dust into the high-temperature combustion chamber is completely or partially interrupted for a predetermined period of time, and that during this period a relatively small amount slag contaminated with pollutants is removed.

2. The method according to claim 1, characterized in that during of the specified period of time the flight is deaf and closed retained and then stored in a dust silo becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the predefined period of time the dust accumulating again for a predetermined period of time in the high temperature firing mer is introduced, and that during this time period relatively heavily polluted slag is withdrawn.

4. The method according to claim 3, characterized in that the before given period and time period perio repeat again

5. The method according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the rela tiv little slag contaminated by the relatively strong polluted slag is separated.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by its application in Burning process.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rela Highly polluted slag as a pollutant welding fel, especially sulfate, contains.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Relatively polluted slag as a pollutant at least one of the dust-bound heavy metals Cn, Zn, Ti, Pb, Cd contains.