DE19747504A1 - Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von
Verbrennungsrückständen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Anspruches 1.
Die bei der Verbrennung von Reststoffen unvermeidbar
entstehenden Rostaschen unterliegen gewissen
Qualitätsmerkmalen, die ausschlaggebend für die wirtschaftliche
Verwertung der Rostaschen sind. Eines dieser Merkmale ist der
Gehalt der Aschen an unverbrannten Stoffen. Minimale Anteile
unverbrannter Bestandteile in den Aschen von
Verbrennungsanlagen werden meist durch die Einstellung
bestimmter Feuerungsbedingungen erreicht. Ferner kann der
Anteil unverbrannter Bestandteile der Asche durch
nachgeschaltete Trennverfahren erreicht werden. Ein geeignetes
Verfahren unter Verwendung einer Setzmaschine ist in der DE-PS 41 23 277
beschrieben. Dabei kann eine Separation verbrannter
und unverbrannter Bestandteile durch das unterschiedliche
Schwimm-Sinkverhalten der beiden Fraktionen "Unverbranntes" und
"Verbranntes" erreicht werden. Ferner eignet sich das
beschriebene Verfahren zur Trennung metallischer Bestandteile
von nichtmetallischen und sogar zur Trennung von
Metallfraktionen unterschiedlicher Dichte.
Ein anderes Qualitätsmerkmal für die wirtschaftliche Verwertung
der Rostaschen ist deren Beständigkeit gegen Auslaugen von
Schwermetallen, insbesondere Blei durch Niederschlagswasser. In
der EP-PS 0 538 598 ist beschrieben, daß die
Auslaugbeständigkeit verbessert werden kann, indem dem
Flüssigkeitsbad eines Entaschers als chemische Puffer wirkende
Zusätze zugeführt werden. Neben anderen Zusätzen wird die
Verwendung von Kohlendioxid vorgeschlagen. Dieses Verfahren
führt zu Änderungen des pH-Wertes der Asche bzw. des
Ascheeluats, was mit dem in der DE-PS 41 23 277 beschriebenen
Verfahren nicht oder nur in sehr geringem Umfang möglich ist.
Nachteilig an dem in EP-PS 0 538 598 beschriebenen Verfahren
ist, daß die Einleitung gasförmiger Stoffe in den Entascher
moderner Müllverbrennungsanlagen nur schwer möglich ist. Zur
Herstellung des Kontaktes eines gasförmigen,
kohlendioxidhaltigen Mediums mit der Flüssigkeit aus dem
Entascher sollte diese besser abgezogen und extern behandelt
werden. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist ferner, daß
moderne Entascher nur über ein Flüssigkeitsbad mit
vergleichsweise geringem Flüssigkeitsinhalt verfügen. Eine
Direkteinleitung von Kohlendioxid oder kohlendioxidhaltigen
Gasen in das Flüssigkeitsbad des Naßentaschers wäre zwar
prinzipiell möglich. Die durch eine chemische Reaktion sich
dabei bildenden Feststoffe (Karbonate) können jedoch die
Gaseinlaßöffnungen durch Verkrustungen verstopfen. Ein geringer
Füllstand des Flüssigkeitsbades erlaubt zudem nur eine
unvollständige Ausnutzung des in dem verwendeten Gasstrom
enthaltenen Kohlendioxids. Nachteilig ist auch, daß die
Behandlung der Rostasche in einem räumlichen Zusammenhang mit
dem Ascheaustrag des Naßentaschers steht. Dies wirkt sich
insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Anlagen ungünstig
aus, da nicht immer in ausreichendem Maße Platz für den Einbau
der erforderlichen Aggregate vorhanden ist.
In der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 197 07 914.8 ist ein Verfahren beschrieben, mit
dessen Hilfe die in einer Müllverbrennungsanlage anfallende
Rostaschen derart nachbehandelt wird, daß die Eigenschaften der
Asche positiv beeinflußt werden. Bei diesem Verfahren werden
die Rostaschen in einem ruhenden oder bewegten Bett von
gasförmigem Kohlendioxid durchströmt. Das bewegte Bett wird
dabei durch eine Fördereinrichtung für die feucht anfallende
Rostasche erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße
Verfahren so zu gestalten, daß der Kontakt zwischen dem
Kohlendioxid und den Verbrennungsrückständen verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt die pulsierende
Strömung des Wassers zu einer sich wiederholenden Lockerung des
Bettes und zu einem Aufschwimmen und Absinken der Partikel.
Einzelne Partikel erfahren bei diesem Vorgang wiederkehrende
Bewegungen relativ zu dem umgebenden Wasser, was zu einer
Intensivierung des Stoffübergangs zwischen dem Kohlendioxid
bzw. den in dem Wasser gelösten Stoffen und den festen
Partikeln führt. Die auf diese Weise mit dem Kohlendioxid
behandelte Rostasche weist eine verbesserte Beständigkeit gegen
das Auslaugen von Schwermetallen, insbesondere Blei durch
Niederschlagswasser auf.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung seien nachfolgend in
Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Verfahrensschema zur
Behandlung von Verbrennungsrückständen und
Fig. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung.
Die dargestellte Vorrichtung ist eine an sich bekannte
Setzmaschine 1 zur Durchführung eines naßmechanischen
Aufbereitungsprozesses für körniges Material. In einem Bunker 2
werden Verbrennungsrückstände, insbesondere Schlacke oder
Rostasche aus einer Müll- oder Reststoffverbrennungsanlage
bereit gehalten. An den Bunker 2 schließt sich eine
Fördereinrichtung 3 an, über die die Rostasche von oben der
Setzmaschine 1 zugeführt wird.
Die Setzmaschine 1 besteht aus einem Gehäuse 4, in dem ein
Sieb- oder Lochboden 5 angeordnet ist. Unterhalb des Lochbodens
5 befindet sich in dem Gehäuse 4 eine Kammer 6, die mit Wasser
gefüllt ist. Auf dem Lochboden 5 ist ein Bett 9 aus den
Verbrennungsrückständen aufgebaut, dessen Dichte von unten nach
oben abnimmt. Eine gedachte Ebene trennt eine sogenannte
Schwergutschicht 7 von einer sogenannten Leichtgutschicht 8.
In Verlängerung des Lochbodens 5 ist eine durch ein Wehr 10
begrenzte Auslaßkammer 11 für das Schwergut vorgesehen. Die
Auslaßkammer 11 ist mit einer durch eine Klappe 12
verschließbare Auslaßöffnung 13 versehen. Die Klappe 12 ist
durch einen Schwimmer 14 gesteuert, der die Höhe der
Schwergutschicht 7 abtastet. Seitlich neben der Auslaßkammer 11
für das Schwergut ist eine Auslaßkammer 15 für das Leichtgut
vorgesehen, die mit einer während des Betriebes ständig
geöffneten Auslaßöffnung 16 versehen ist.
Die Auslaßöffnungen 13, 16 der Auslaßkammern 11, 15 sind
jeweils mit einer Trennvorrichtung 17, 18 zur Abtrennung der
Rostasche von dem Wasser verbunden. Der Wasserauslaß der
Trennvorrichtungen 17, 18 ist mit einem Zwischenbehälter 19
verbunden. Der Zwischenbehälter 19 steht mit der Kammer 6 der
Setzmaschine 1 über eine Leitung 20 in Verbindung, in der eine
Umwälzpumpe 21 angeordnet ist. Über die Leitung 20 wird Wasser
im Kreislauf durch die Setzmaschine 1 geführt. Ein Zusatz von
Frischwasser in den Zwischenbehälter 19 sorgt für einen
Ausgleich von Wasserverlusten.
Die Kammer 6 unterhalb des Lochbodens 5 steht über eine Öffnung
22 in der Seitenwand des Gehäuses 4 mit einer Pulskammer 23 in
Verbindung. In dem oberen Teil der Pulskammer 23 wird ein
Gaspolster 24 eingestellt. In die Pulskammer 23 wird
impulsartig ein Gas, z. B. Luft eingedrückt, das das Wasser aus
der Pulskammer 23 in die Kammer 6 drückt. Das Wasser tritt
vertikal durch den Lochboden 5 in das aus den Rostaschen
bestehende Bett 9 ein. Nach der Beendigung des Hubes strömt das
Wasser teilweise zurück.
Die durch die impulsartige Aufgabe des Gases bewirkte, vertikal
pulsierende Strömung des Wassers führt zu einer sich
wiederholenden Lockerung des Bettes 9, verbunden mit einem
Aufschwimmen und Absinken der Rostaschepartikel. Diese Bewegung
der Partikel bewirkt eine Klassierung der Partikel, die in
einer horizontale Schichtung des Bettes 9 mit der Ausbildung
der zwei Schichten 7, 8 des Bettes 9 resultiert. Bei diesem
Vorgang erfahren einzelne Rostaschepartikel wiederkehrende
Bewegungen relativ zu dem umgebenden Wasser. Der vertikalen
pulsierenden Strömung kann eine horizontale Strömung überlagert
sein, mit der die Rostaschepartikel durch die Setzmaschine 1
transportiert werden. Diese horizontale Bewegung wird dadurch
erreicht, daß ständig Rostasche aus der Auslaßöffnung 16 der
Leichtgutseite abgeführt und Wasser in die Kammer 6 über die
Leitung 20 zurückgeführt wird.
Während ihrer relativen Bewegung zu dem umgebenden Wasser
werden die Rostaschepartikel mit CO2 in Kontakt gebracht. Dies
kann dadurch geschehen, daß CO2 in dem als Arbeitsfluid für den
Betrieb der Setzmaschine 1 dienenden Wasser gelöst wird. Das
CO2-haltiges Wasser wird in einem vorzugsweise atmosphärischen
oder auch unter erhöhtem Druck betriebenen Absorber 25
bereitet. In diesem Absorber 25 wird Wasser, das der Kammer 6
entnommen wird, mit CO2 beladen. Anschließend wird das Wasser
in die Kammer 6 zurückgeführt. Da das Wasser mit der Rostasche
in Kontakt steht, weist es einen hohen pH-Wert auf und ist
aufgrund dessen in der Lage, verhältnismäßig große Mengen an
CO2 zu lösen. Die beschriebenen, sich wiederholenden Bewegungen
der Rostaschepartikel relativ zu dem CO2-haltigen Wasser führen
zu einer Intensivierung des Stoffüberganges zwischen den in dem
Wasser gelösten Stoffen und der Rostasche.
Als CO2-Quelle wird Rauchgas, insbesondere Reingas aus einer
Rauchgasreinigungsanlage verwendet. In dem Rauchgas kann das
CO2 zuvor durch physikalische Wäschen oder durch eine
Druchwechseladsorption angereichert sein. Das CO2 kann auch
synthetisch gewonnen sein durch eine separate Verbrennung von
kohlenstoffhaltigen Materialien oder durch eine chemische
Umsetzung von mineralischen Karbonaten, wie Calcit oder Dolomit
mit Säuren, insbesondere mit solchen Säuren, die in der
Rauchgasreinigung anfallen. Ebenso kann CO2 aus Naturvorkommen
eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, gasförmiges CO2 oder ein CO2-haltiges Gas
über eine Leitung 26 direkt in die mit Wasser gefüllte Kammer 6
einzublasen und durch den Lochboden 5 hindurch treten zu
lassen. Dies führt zu einer Senkung der mittleren Dichte des
Wasserstromes, der durch die Feststoffschichtung des Bettes 9
durchsetzt. Auf diese Art kann einerseits ein hoher
Reaktionsumsatz erreicht werden, zum anderen kann damit die
Wirkung der Klassierung günstig beeinflußt werden. Bekanntlich
hängt das Setzverhalten eines körnigen Materials während der
pulsierenden Flüssigkeitsbewegung in entscheidendem Maße von
dem Verhältnis der Dichten des Feststoffes und des
Arbeitsfluids ab.
Das Gaspolster 24 der Pulskammer 23 kann aus CO2 oder aus einem
CO2-haltigen Gas bestehen. Die das Gaspolster 24 umschließende
Pulskammer 23 kann direkt als Absorber für das CO2 verwendet
werden, wenn das Umlaufwasser in fein verteilter Form in diese
Pulskammer 23 eingebracht wird.
Dem Wasser kann ein als Fällungs- und/oder Flockungsmittel
wirkendes Additiv oder ein Gemisch aus solcher Additiven
zugesetzt werden. Die Additive bestehen aus hydrolysierbaren
anorganischen Salze mit zwei- oder mehrwertigen Kationen oder
aus wäßrigen Lösungen oder Suspensionen dieser Salze. In Frage
kommen außerdem natürlich vorkommende oder synthetisch
hergestellte Schichtsilikate oder Zweischicht- oder
Dreischichttonminerale wie Kaolin, Kaolinit, Montmorillonit,
Bentonit, Vermiculit, Glimmer, Pyrophillit und andere
Tonschichtminerale. Diese Additive verbessern die
Auslaugbeständigkeit der Rostaschen und erhöhen deren
mechanische Festigkeit.
Claims (8)
1. Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen,
insbesondere aus Reststoffverbrennungsanlagen mit CO2 in
einem bewegten Bett, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbrennungsrückstände in Wasser suspendiert, relativ zu dem
Wasser bewegt und während dieser Bewegung mit dem CO2 in
Kontakt gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch
das aus den Verbrennungsrückständen bestehende Bett eine
vertikal gerichtete, pulsierende Strömung des Wassers
geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
pulsierenden Strömung des Wassers eine horizontale,
kontinuierliche Strömung überlagert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß gasförmiges CO2 oder ein CO2-haltiges Gas
direkt in das die pulsierende Strömung aus führende Wasser
eingeblasen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Wassers abgezogen, in
einem externen Absorber mit CO2 beladen und anschließend
zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das die pulsierende Strömung des Wassers
erzeugende Gaspolster aus einem CO2-haltigen Gas besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Wasser oder den
Verbrennungsrückständen aus hydrolysierbaren anorganischen
Salzen mit zwei- oder mehrwertigen Kationen oder aus
wäßrigen Lösungen oder Suspensionen dieser Salze bestehende
Additive zugesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Wasser oder den
Verbrennungsrückständen als Additive natürlich vorkommende
oder synthetisch hergestellte Schichtsilikate oder
Zweischicht- oder Dreischichttonminerale zugesetzt werden.
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