DE202006020330U1

DE202006020330U1 - Einrichtung zur Abluftreinigung

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Publication number: DE202006020330U1
Application number: DE202006020330U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2016-03-24
Also published as: DE102006013403B4; DE102006013403A1

Abstract

Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft (Abluftreinigung) aus mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlagen oder Industrieanlagen und Laboratorien, dadurch gekennzeichnet, dass die mit chemischen und/oder biologischen Schadstoffen belastete Abluft (4) aus den einzelnen Betriebsbereichen über ein Leitungs- bzw. Kanalsystem aus Metall bzw. aus zum Transport mit chemischen und biologischen Schadstoffen kontaminierter Luft geeigneten Materialien mit unterschiedlich gestalteten Querschnitten, mittels Verdichter abgesaugt wird und diese dem Reaktor (7) einer Wirbelschichtverbrennungsanlage mittels Überdruck über ein Leitungssystem dem Inertbett 7.1 bestehend aus Quarzsand oder anderen als Wirbelschicht geeigneten Materialien, als Verbrennungs- bzw. Wirbelluft unterhalb des Freeboards (7.2) über Öffnungen bzw. Düsen zugeführt und hier einer thermischen Behandlung unterzogen wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft in mechanisch-biologischen Abfallaufbereitungs- und Kompostanlagen (nachfolgend MBA genannt) oder Industrieanlagen und Laboratorien.
Inertgase und Abluft aus einer MBA können prinzipiell entweder über einen Biofilter oder thermisch behandelt werden.
Die Grenzwerte der 30. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmisionsschutzgesetzes vom 03.01.2001 (30.BImSchV) müssen eingehalten werden. Bei geringeren örtlichen Anforderungen- insbesondere im Ausland- kommen Biofilter zum Einsatz.
Bei hohen Anforderungen von ca. 20 000 m³/h MBA-Abluft werden insbesondere in der Bundesrepublik Deutschland die sogenannte regenerative thermische Oxidationstechnik (nachstehend RTO genannt) eingesetzt. Diese Anlagen verbrennen Spuren- und Geruchsstoffe mit einem Stützgas bei Temperaturen von 850–1000°C.
Da die mechanisch-biologische Abfallbehandlung in der BRD auch zukünftig neben der Müllverbrennung in der Abfallwirtschaft eingesetzt werden soll, wurde der rechtliche Rahmen dem Stand der Technik angepasst.
In der Verordnung über die Umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen und über biologische Abfallbehandlungsanlagen werden sowohl die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen (Ablagerungsverordnung AbfAblV) geregelt als auch die Emissionen aus MBA beschränkt (30. BImSchV).
Für die Zulassung von MBA werden von Seiten des Bundesumweltministeriums in der 30. BimSchV u. a. strenge Anforderungen an Abluftemissionen über die Parameter Gesamt-Corg. und Lachgas als Konzentration und Fracht/Mg Abfall-Input gestellt. Die 30. BimSchV stellt für MBA vergleichbar scharfe Anforderungen wie die 17. BimSchV für Müllverbrennungsanlagen, beim Geruchsgrenzwert sogar höhere Anforderungen.
Die seit 24.Juli 2002 geltende Neufassung der TA Luft begrenzt die Emissionen aus Anlagenvarianten zur nicht thermischen Abfallbehandlung, die den vorgenannten Regelwerken nicht unterliegen. Hierzu zählen beispielsweise rein mechanische Behandlungsanlagen.
Die Abluftreinigung bei MBA beschränkte sich bis 2001 meist auf den Einsatz der Kombination Wäscher und Biofilter. Hiermit können die neuen Anforderungen nicht eingehalten werden. (Doedens/Cuhls, 2000). Die Grenzwerte der 30. BimSchV für Ges.-Corg. Können unter Berücksichtigung der Emissionssituation bei Biofiltern an MBA alleine hinsichtlich Methankonzentrationen und -frachten nur mit thermischen Einrichtungengewährleistet werden. Hauptbaustein und Stand der Technik bei der Abluftbehandlung an MBA ist somit die Regenerative Thermische Oxidation. Bekannte Verfahren sind die Vocsi Box der Fa. Hanse. Es ist eine flammlose regenerativ thermische Oxidationsanlage zur Schwachgasbehandlung, die sich auch für die MBA-Abluftbehandlung eignet. Man unterscheidet die thermisch rekuperative Oxidation, thermisch regenerative Oxidation und die thermisch katalytische Oxidation.
Zu den wirkungsvollsten Reinigungseinrichtungen für Abluftströme mit organischen Schadstofffrachten zählt die thermische Nachverbrennung.
Grundlage der unterschiedlichen Nachverbrennungseinrichtungen ist die Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu Kohlendioxid und Wasser. Von allen Abluftreinigungseinrichtungen für kohlenwasserstoffbelastete Abluft haben thermische Nachverbrennungsanlagen die besten Abscheidegrade und können so selbst die strengsten Grenzwerte einhalten. Drei unterschiedliche Nachverbrennungseinrichtungenstehen zur Verfügung aus denen ganz individuell und maßgeschneidert auf den Anwendungsfall das wirkungsvollste ausgewählt werden kann.
Thermisch rekuperative Oxidation – Thermische Nachverbrennungsanlagen mit rekuperativer Abluftvorwärmung (TNV)
Die TNV-Anlagen werden bevorzugt zur Reinigung von Abluft mit hoher Schadstoffkonzentrationen eingesetzt. Diese entsteht vor allem beim Drucken, Beschichten, Laminieren und Imprägnieren.
TNV-Anlagen sind weitgehend unempfindlich gegenüber aerosolförmigen Abluftinhaltsstoffen und Schwankungen der Schadstoffkonzentration.
Die Oxidation der organischen Schadstoffe findet bei einer Brennkammertemperatur von ca. 750°C statt. Zur optimalen Energieausnutzung wird die Wärmeenergie der heißen Reingase genutzt, um die schadstoffbeladene Abluft vorzuwärmen. Dies geschieht in einem internen Rohrbündelwärmeaustauscher. Dabei lassen sich Wärmerückgewinnungsgrade von bis zu 76% erreichen. Um die Wirtschaftlichkeit weiter zu erhöhen, können zusätzliche Wärmerückgewinnungssysteme zur Erzeugung von Thermalöl, Dampf, Warmwasser oder Warmluft nachgeschaltet werden.
Thermisch regenerative Oxidation – Thermische Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer Abluftvorwärmung (RNV)
Die RNV-Anlagen mit zwei, drei oder mehr Wärmespeicherbetten werden zur Abluftreinigung in der gesamten lösungsmittelverarbeitenden Industrie eingesetzt. Die Anlagen arbeiten schon bei geringen Schadstoffkonzentrationen und ohne nachgeschaltete Wärmerückgewinnung sehr wirtschaftlich und werden für ein breites Spektrum von Schadstoffkonzentrationen eingesetzt.
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 durch den Zusatzbrenner und die exothermische 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, kann ein Puffersystem oder ein drittes Wärmespeicherbett installiert werden.
Thermisch katalytische Oxidation – Thermisch katalytische Nachverbrennungsanlagen (KNV)
Die KNV-Anlagen werden zur Reinigung von Abluft mit geringer oder mittlerer Schadstoffbelastung beispielsweise aus Druckereien, der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie 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 wird entsprechend der in der Abluft enthaltenen Schadstoffe ausgewählt. Durch die interne Abluftvorwärmung in einem hocheffizienten 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.
Die erwähnten Thermischen Abluftreinigungseinrichtungen finden Anwendung in der MBA Anlagentechnik.
Der Nachteil dieser drei Einrichtungen ist, dass für die Oxidation ein sogenanntes Stützgas als Energiequelle benötigt wird. Bei den heutigen Energiepreisen ist das ein großer Nachteil.
Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Einrichtungen sehr empfindlich auf Siliziumablagerungen reagieren.
Der in Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft in mechanisch biologischen Abfallaufbereitungs- und Kompostanlagen sowie von Industrieanlagen und Laboratorien zu schaffen, welche die beschriebenen negativen Effekte beseitigt.
Zur Beseitigung der beschriebenen negativen Effekte verfolgt die Erfindung das Ziel, eine einfache robuste, kosten- und energiesparende Einrichtung zu schaffen, mit dem eine kontinuierliche Abluftreinigung insbesondere für MBA Anlagen, erreicht wird.
Die Einrichtung besteht in einer Thermischen Nachverbrennung wobei eine Wirbelschichtfeuerungsanlage (WSFA) die thermische Oxidation der in der Abluft enthaltenen Verschmutzungen übernimmt. Die WSFA hat, gegenüber anderen Einrichtungen den Vorteil, dass die Abluft im Brennraum relativ lange verweilt. Damit kommt die Einrichtung mit geringeren Temperaturen als andere Verbrennungsanlagen aus. Als Energieträger für die Oxidation sind neben Gasen auch flüssige und feste Brennstoffe ohne technischen Mehraufwand geeignet. Man kann auf regenerative Brennstoffe wie Stroh, Rapsöl, Altholz und hochkalorische Abfalle zurückgreifen um die Energiekosten zu senken. Die Wirbelschicht ersetzt in diesem Verfahren das Keramikbett als Wärmespeicher. Sie besteht aus einem Quarzsandbett und ist somit deutlich preiswerter als das Keramikbett im Dreikammerverfahren und unempfindlich gegenüber Siliziumablagerungen. Wirbelschichtfeuerungsanlagen sind Stand der Technik. Es gibt zum Beispiel Müllverbrennungsanlagen, Deponiegasverbrennungsanlagen, Kohlekraftwerke oder Klärschlammverbrennungsanlagen die nach diesem Verfahren arbeiten.
Die Verbindung mit einer Abluftreinigungsanlage und der zweistufigen Verbrennung, in dem der Zyklon als 2. Oxidationsstufe für schwach verschmutzte Abluft, genutzt wird, ist eine technische Neuheit. Ein wesentlicher Vorteil der zweistufigen Oxidation ist die separate Verbrennung unterschiedlicher Luftkontaminationen.
Das nachfolgende Ausführungsbeispiel zeigt in einem Fließschema 1 die Funktionsweise der Erfindung.
Das Herzstück der Anlage ist die Wirbelschichtfeuerungsanlage WSFA (7) mit dem Inertbett (7.1) (Erste Thermische Behandlungsstufe).
Die WSFA kann mit festen (1) und flüssigen (1) sowie gasförmigen (6) Brennstoffen betrieben werden. Zur Schadstoffbeseitigung besitzt man neben der hohen Temperatur die Möglichkeit Additive (2) hinzuführen. Die hoch belastete Abluft (4) aus den Rottehallen gelangt über den Abluftvorwärmer (9) in das Inertbett (7.1) der WSFA (7) (Erste Thermische Behandlungsstufe). Hier wird die hoch belastete Luft thermisch gereinigt.
Die Asche (14) wird über den Zyklon (8) abgesondert. Der Zyklon wird in dieser Einrichtung für die über den Restwärmeaustauscher (13) im Kamin (15) erwärmte, gering belastete, unbehandelte Abluft (3) aus den übrigen Gebäuden, gleichzeitig als Oxidationskammer (Zweite Thermische Behandlungsstufe) genutzt. Die beiden thermisch gereinigten Luftströme gelangen dann in die gemeinsame Sammelleitung (12) in den Luftvorwärmer (9). Dabei geben sie einen Teil der mitgeführte Wärmeenergie an die hochbelastete Abluft weiter. Danach gelangt die gereinigte Luft in den Wärmetauscher (10).
Hier werden entweder die gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffe vorgewärmt bzw. Fremdwärme abgegeben. Danach gelangt die gereinigte Abluft in den Kamin.
Diese Einrichtung hat gegenüber anderen Einrichtungen den Vorteil, dass auf Grund der Eigenschaften der WSFA, die Abluft nicht vorbehandelt werden muß. (Entsäuerung und Biofilter). Das Verfahren ist unempfindlich gegenüber Siliziumablagerungen.
Die Eingangstemperatur beträgt gegenüber anderen Einrichtungennur 850°C. Durch die Wirbelschicht entsteht eine lange Verweilzeit der zu reinigenden hochbelasteten Abluft.
Die Einrichtung besitzt zwei thermische Behandlungsstufen. Daher hat man die Möglichkeit die gering belastete Abluft mit einer Eintrittstemperatur von nur ca. 450–700°C thermisch zu behandeln.
Im Zyklon, der zweiten thermische Behandlungsstufe, erfolgt eine ideale Vermischung der beiden Abluftströme. Hier übernimmt die ca. 700°C warme Abluft aus der WSFA, die thermische Behandlung der gering belastete Abluft. Das spart Energie. Mit der Vorwärmung der Luft- und Brennstoffströme mittels Vorwärmer und Restwärmetauscher bleibt nahezu die gesamte Energie im Kreislauf.

1: Zufuhr von festen und flüssigen Brennstoffen
2: Zufuhr von Additiven
3: gering belastete Abluft
4: hochbelastete Abluft
5: gereinigte Abluft
6: Brenngas (Stützfeuer)
7: Wirbelschichtfeuerungsanlage WSFA (Erste Thermische Behandlungsstufe)
7.1: Enertbett WSFA
7.2: Freeboard
8: Zyklon (Zweite Thermische Behandlungsstufe)
8.1: Brennkammer
9: Vorwärmer für die hochbelastete, unbehandelte Abluft
10: Vorwärmer für die flüssigen, gasförmigen und festen Brennstoffe sowie Fremdwärme
11: Leitung für thermisch behandelte Abluft zum Zyklon
12: Sammelleitung thermisch behandelte Abluft aus der Zweiten Thermischen Behandlungsstufe
13: Restwärmetauscher für die Vorwärmung der gering belasteten Abluft
14: Asche
15: Kamin
16: Bypassleitung

Claims

Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft (Abluftreinigung) aus mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlagen oder Industrieanlagen und Laboratorien, dadurch gekennzeichnet, dass die mit chemischen und/oder biologischen Schadstoffen belastete Abluft (4) aus den einzelnen Betriebsbereichen über ein Leitungs- bzw. Kanalsystem aus Metall bzw. aus zum Transport mit chemischen und biologischen Schadstoffen kontaminierter Luft geeigneten Materialien mit unterschiedlich gestalteten Querschnitten, mittels Verdichter abgesaugt wird und diese dem Reaktor (7) einer Wirbelschichtverbrennungsanlage mittels Überdruck über ein Leitungssystem dem Inertbett 7.1 bestehend aus Quarzsand oder anderen als Wirbelschicht geeigneten Materialien, als Verbrennungs- bzw. Wirbelluft unterhalb des Freeboards (7.2) über Öffnungen bzw. Düsen zugeführt und hier einer thermischen Behandlung unterzogen wird.
Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft (Abluftreinigung) aus mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlagen oder Industrieanlagen und Laboratorien, nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft (3) und (4) aus verschiedenen Bereichen wie zum Beispiel dem Bereich der Rottekammer (4) und den frei zugänglichen Bereichen (3) einer mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlage mit dadurch unterschiedlich chemisch und/oder biologisch kontaminierten Abluft über zwei getrennte Leitungs- bzw. Kanalsysteme mittels Verdichter abgesaugt wird und die Abluft (3) dem Brennraum (8.1) im Zyklon (8) bzw. der Abgasleitung (11) über Öffnungen bzw. Düsen mittels Überdruck zugeführt wird wobei diese (Abluft (3)) mit der über den Wirbelschichtreaktor (7) thermisch behandelten Abluft (4) und über die Abgasleitung (11) dem Brennraum (8.1) über Öffnungen und Düsen zusammen geführt wird und durch die Vermischung mit der heißen Abluft (4) einer thermischen Nachverbrennung unterzogen wird.
Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft (Abluftreinigung) aus mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlagen oder Industrieanlagen und Laboratorien, nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft (3) und/oder (4) aus gleichen oder aus unterschiedlichen Anlagebereichen gemeinsam über ein Leitungssystem mittels Verdichter abgesaugt wird und die Abluft dann über zwei Leitungs- bzw. Kanalsysteme in zwei Abluftströme aufgeteilt wird wobei ein Abluftstrom dem Brennraum (8.1) im Zyklon (8) bzw. der Abgasleitung (11) über Öffnungen bzw. Düsen mittels Überdruck zugeführt wird worauf dieser Abluftstrom mit dem über den Wirbelschichtreaktor (7) thermisch behandelten zweiten Abluftstrom über die Abgasleitung (11) dem Brennraum (8.1) über Öffnungen und Düsen zusammengeführt wird und durch die Vermischung mit der heißen Abluft einer thermischen Nachverbrennung unterzogen wird.
Einrichtung zur thermischen Behandlung von Abluft (Abluftreinigung) aus mechanisch-biologischen Restabfallaufbereitungs- und Kompostanlagen oder Industrieanlagen und Laboratorien, nach dem vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass sich im Brennraum (8.1) des Zyklons (8) bzw. der Abgasleitung (11) ein Brenner für den Not- und Reparaturbetrieb befindet.