DE19707914A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Asche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Asche mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung.

Thermische Anlagen zur Umsetzung von Abfallstoffströmen, wie Müllverbrennungsanlagen werden mit dem Ziel betrieben, den zu beseitigen Abfallstrom zu mineralisieren. Dabei werden die brennbaren, meist kohlenstoffhaltigen Anteile des Abfalls in gasförmige Reaktionsprodukte überführt, während der verbleibende Rest als Asche aus dem Verbrennungsraum entfernt wird. Die Asche wird einer Deponie zugeführt oder, falls sie über bestimmte Eigenschaften verfügt, auch als Baumaterial, etwa im Wegebau eingesetzt.

Für die Nutzung der Asche ist die Einhaltung gewisser Kriterien erforderlich, die zum Teil durch Gesetze und Verordnungen festgelegt sind. Eines dieser Kriterien betrifft die Beständigkeit der Asche gegen eine Auslaugbarkeit bestimmter Inhaltsstoffe. Die Auslaugbarkeit ist von Bedeutung, da Deponien oder Erdbauwerke von Niederschlagswasser durchdrungen werden können. In dem Niederschlagswasser vorhandene saure Bestandteile, wie Kohlendioxid oder Schwefeloxide können mit der Asche chemische Reaktionen eingehen, bei denen bestimmte Komponenten, z. B. Schwermetalle mobilisiert werden. Diese mobilisierten Bestandteile verlassen den Deponiekörper mit dem Sickerwasser und beeinträchtigen damit die Umwelt, insbesondere das Grundwasser bzw. die Wasserqualität des Vorfluters.

Zur Erkennung der Mobilisierbarkeit unerwünschter Stoffe aus dem Aschematerial werden durch gesetzlichen Vorschriften Testverfahren definiert. Bei dem sogenannten Eluattest wird eine definierte Menge des zu deponierenden oder bautechnisch zu verwendeten Materials mit einer definierten Menge Wassers unter definierten Bedingungen in Kontakt gebracht. Nach diesem Kontakt werden die wäßrige Phase und die Feststoffphase getrennt. Die wäßrige, als Eluat bezeichnete Phase wird hinsichtlich der in den Vorschriften genannten Substanzen einer quantitativen chemischen Analyse unterzogen.

Prinzipiell nachteilig an dem Eluattestverfahren ist, daß es sich dabei um eine Charakterisierung des Materials zu einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. unmittelbar vor der Verwendung handelt. Die Asche aus Müllverbrennungsprozessen ist aber kein chemisch inertes Stoffgemisch und kann bei der Lagerung eine Alterung erfahren. Diese Alterung kann sich z. B. durch geänderte mechanische Eigenschaften des Materials, insbesondere durch eine Zunahme der Scherfestigkeit oder eine verbesserte Beständigkeit gegen Auslaugung bestimmter Inhaltsstoffe bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einer Müllverbrennungsanlage anfallende Asche derart nachzubehandeln, daß die Eigenschaften der Asche positiv beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Anspruches 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch eigene Untersuchung der Alterungsmechanismen wurde überraschend festgestellt, daß der Vorgang der Alterung einen unterschiedlichen Verlauf nimmt, abhängig davon, ob das Material mit Kohlendioxid in Kontakt kommt oder nicht. So zeigte sich, daß bei einer aufgeschichteten Halde, deren Oberfläche mit der Atmosphäre in Kontakt steht, das Äußere der Halde die Alterungsprozesse schneller durchläuft als Material aus dem tiefen Inneren der Halde.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, den Alterungsprozeß der Asche durch die Zufuhr von Kohlendioxid zu beschleunigen und damit die Eigenschaften des Aschematerials nachhaltig positiv zu beeinflussen. So senkt die Intensivierung der Kohlendioxid-Zufuhr - gemessen nach dem Eluattest - die Konzentrationen bestimmter Komponenten im Eluat des gealterten Materials ab, insbesondere die derjenigen Komponenten, die durch die gesetzlichen Vorschriften zu begrenzen sind. Das beschleunigte Altern der Asche trägt dazu bei, entweder günstigere Eigenschaften der Asche zu erreichen, oder aber, alternativ zu der gewöhnlichen Alterung in Aschehalden, zumindest das erforderliche Haldenvolumen zur Erreichung bestimmter Eigenschaften zu verringern.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Halde und

Fig. 2 ein Schema zur Behandlung von Asche.

Rostasche, die in einer mit einem Verbrennungsrost ausgerüsteten Müllverbrennungsanlage angefallen ist, ist zu einer Halde 1 aufgeschüttet. Diese Halde 1 stellt ein ruhendes Aschebett dar. In der Basis der Halde 1 sind horizontal ein oder mehrere gasdurchlässige Kanäle 2 verlegt, die außerhalb der Halde 1 mit einem Gaseintritt 3 verbunden sind. Anstelle der oder zusätzlich zu diesen Kanälen 2 können mit einem Gaseintritt 3 versehene Lanzen 4 schräg in die Halde 1 hineingesteckt sein. Im oberen Teil der Halde 1 sind oberhalb der Kanäle 2 Sammelkanäle 5 angeordnet, die außerhalb der Halde 1 mit einem Gasaustritt 6 versehen sind.

Durch die Kanäle 2 und/oder die Lanzen 4 wird gasförmiges Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Gas in die zu der Halde 1 aufgeschichtete Rostasche mit einem zur Überwindung des Druckverlustes ausreichenden Überdruck eingeblasen. Als gasförmiges Kohlendioxid kommt Luft aus der Atmosphäre, mit Kohlendioxid angereicherte Luft, industrielles Gas aus einer Anreicherungsanlage für Kohlendioxid, Kohlendioxid aus Naturvorkommen oder Verbrennungsabgase in Frage. Das Kohlendioxid enthaltende Gas durchströmt die Halde 1, wird über die Sammelkanäle 5 aufgefangen und abgeführt oder zu der Kohlendioxid-Quelle zurückgeleitet. Das Gas kann auch durch die Haldenoberfläche in die Atmosphäre austreten, was je nach der Konzentration des Kohlendioxids in dem aus der Halde 1 austretenden Gas ungefährlich ist. Im Kontakt mit dem Kohlendioxid erfährt die Rostasche eine Alterung und dadurch eine Verbesserung seiner Eigenschaften. Während der Behandlung mit Kohlendioxid befindet sich die Rostasche in Ruhe. Im Anschluß an die Behandlung kann die Rostasche umgeschichtet werden. Daran kann sich eine erneute Behandlung mit Kohlendioxid anschließen.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für die Nachbehandlung von Rostasche in einem bewegten Aschebett unter Verwendung von Verbrennungsgas gezeigt. Die Rostasche fällt in einer Müllverbrennungsanlage an, von der schematisch der Verbrennungsraum 7 gezeigt ist, der mit einem Feuerungsrost ausgerüstet ist. Dem Verbrennungsraum 7 wird der zu beseitigende Abfallstoff und über die Luftleitung 8 Verbrennungsluft zugeführt. Dem Verbrennungsraum 7 ist ein Abhitzekessel 9 und eine Rauchgasreinigung 10 nachgeschaltet, in denen das bei der Verbrennung des Abfallstoffes anfallende Rauchgas gekühlt und gereinigt wird. Aus der Rauchgasreinigung 10 wird das Rauchgas über eine Rauchgasleitung 11 einem Kamin zugeführt.

An den Verbrennungsraum 7 ist zur Abführung der bei der Verbrennung des Abfallstoffes angefallenen Rostasche eine Förderleitung 12 angeschlossen. Die Förderleitung 12 ist zu einem ein Wasserbad enthaltenden Entascher 13 geführt, der als ein mit einer Kratzerkette versehener Naßentascher oder als Preßkolbenentascher ausgebildet sein kann. Der Entascher 13 stellt gleichzeitig eine Abdichtung dar, die verhindert, daß heiße und ungereinigte Rauchgase die Müllverbrennungsanlage über den Ascheweg verlassen. Über eine Transportstrecke 14 ist der Entascher 13 mit einem Bunker 15 verbunden, in dem die Rostasche für den weiteren Transport über Fahrzeuge zwischengelagert wird.

In der Transportstrecke 14 ist eine Fördereinrichtung 16 angeordnet, die als Förderband, als Vibrationsrinne, als Schwingrinne oder als Becherwerk ausgeführt sein kann. Die Fördereinrichtung 16 ist von einem gasdichten Gehäuse umgeben, an das eine Zuführungsleitung 17 und eine Abführungsleitung 18 für die Zuführung und Abführung von Rauchgas angeschlossen sind. Die Zuführungsleitung 17 zweigt von der Rauchgasleitung 11 hinter der Rauchgasreinigung 10 ab.

In der Fördereinrichtung 16 wird die den Entascher 13 verlassende, noch feuchte und warme Rostasche mit dem über die Zuführungsleitung 17 zugeführten, Kohlendioxid enthaltenden Rauchgas in Kontakt gebracht. Da sich die Rostasche während des Durchganges durch die Fördereinrichtung 16 in Bewegung befindet, ist der Kontakt zwischen Feststoff und Gas intensiv, besonders dann wenn als Fördereinrichtung 16 eine Vibrations- oder Schwingrinne mit hoher Amplitude eingesetzt wird.

Gemäß Fig. 2 werden die Rostasche und das Rauchgas im Gegenstrom zueinander geführt. Es kann auch eine Gleichstromführung vorgesehen werden. In diesem Fall müßten an dem Gehäuse der Fördereinrichtung 16 die Anschlüsse der Zuführungsleitung 17 und der Abführungsleitung 18 gegeneinander vertauscht werden.

Nach dem Durchgang durch die Fördereinrichtung 16 hat die Rostasche durch den Kontakt mit dem Kohlendioxid enthaltenden Rauchgas eine solche Alterung erfahren, daß sich in der Rostasche die gewünschten, für eine Deponierung oder Weiterverwendung geeigneten Eigenschaften eingestellt haben.

Der räumliche Bereich der Fördereinrichtung 16, innerhalb dessen der Kontakt zwischen dem Kohlendioxid enthaltenden Rauchgas und der Rostasche stattfindet, wird vorzugsweise auf geringem Unterdruck gehalten, um ein Entweichen dieses nicht atembaren Gases in den Bunker 15 zu unterbinden. Ein leichter Unterdruck bewirkt ein Einströmen von Bunkerluft in diesen Bereich.

Das Rauchgas, das mit der Rostasche in Kontakt gekommen ist, wird an einer geeigneten Stelle in das Gassystem der Müllverbrennungsanlage zurückgeführt. Zu diesem Zweck wird die Abführungsleitung 18 mit der Rauchgasleitung 11 zwischen dem Abhitzekessel 9 und der Rauchgasreinigung 10 oder die zu dem Verbrennungsraum 7 führende Luftleitung 8 verbunden. Ein Druckerhöhungsgebläse 19 bringt das rückgeführte Rauchgas auf den Systemdruck.

Bei der in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform ist die Fördereinrichtung für die Asche in eine Müllverbrennungsanlage eingebunden. Eine solche, der Förderung von Asche dienende und mit einer Zuführungsleitung und einer Abführungsleitung für ein Kohlendioxid enthaltenes Gas versehene Fördereinrichtung kann auch räumlich getrennt von einem Entascher und einer Müllverbrennungsanlage eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Behandeln von Asche aus einer mit einem Verbrennungsraum versehenen Müllverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche außerhalb des Verbrennungsraumes in einem ruhenden oder bewegten Bett von gasförmigem Kohlendioxid durchströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Kohlendioxid angereichertes, natürliches oder synthetisches Gas verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Verbrennung des Mülls in dem Verbrennungsraum anfallende Rauchgas gereinigt und gekühlt durch das Aschebett geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas mit einem geringen Unterdruck durch das Aschebett gesaugt und nach dem Durchströmen des Aschebettes in das Gassystem der Müllverbrennungsanlage zurückgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aschebett ein oder mehrere Kanäle (2) zur Zuführung des gasförmigen Kohlendioxids angeordnet sind und daß die Kanäle (2) mit Durchtrittsöffnungen versehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aschebett in einem Abstand oberhalb der Kanäle (2) mit Durchtrittsöffnungen versehene Sammelkanäle (5) für die Abführung des Kohlendioxids nach dessen Durchtritt durch das Aschebett angeordnet sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (16), an dessen Gehäuse eine Zuführungsleitung (17) und eine Abführungsleitung (18) für die Zuführung und die Abführung eines Kohlendioxid enthaltenden Gases angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einer Müllverbrennungsanlage bestehend aus einem Verbrennungsraum (7), der mit einem Entascher (13) verbunden ist und dem ein Abhitzekessel (9) und eine Rauchgasreinigung (10) nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (16) dem Entascher (13) nachgeschaltet ist, daß die Zuführungsleitung (17) von der Rauchgasleitung (11) hinter der Rauchgasreinigung (10) abgezweigt ist und daß die Abführungsleitung (18) über ein Druckerhöhungsgebläse (19) in das Gassystem der Müllverbrennungsanlage einmündet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Fördereinrichtung (16) unter Unterdruck gehalten ist.