DE3103417A1

DE3103417A1 - Verfahren und vorrichtung zur oxidation von festen stoffen und waessrigen schlaemmen

Info

Publication number: DE3103417A1
Application number: DE19813103417
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(grad.) 6602 Saarbrücken-Dudweiler Moskau
Original assignee: SAARBERG FERNWAERME GmbH
Current assignee: SAARBERG FERNWAERME GmbH
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1981-02-02
Publication date: 1982-08-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Oxidation von festen Stoffen und
wäßrigen Schlämmen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oxidation von festen Stoffen und wäßrigen Schlämmen, insbesondere von festen Abfallstoffen wie Müll und Klärschlämmen in einem Ofen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Anlagen zur thermischen Verwertung von Schlämmen arbeiten nach dem Prinzip, daß der Schlamm soweit entwässert wird, daß der eingedickte Srhlamm in einem Ofen verbrannt werden kann.
Nachteilig ist, daß die Schlämme mechanisch oder thermisch entwässert werden müsseii, damit der Gehalt an brennbaren Stoffen soweit ansteigt, daß das Restwasser beim Verbrennungsvorgang verdampft.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die diese Nachteile vermeiden und es ermöglichen, Schlämme ohne vorherige Entwässerung zu verbrennen, verschwelen oder vergasen, die entstehenden Gase zu reinigen und die Oxidationswärme zu nutzen.
Dies wird bei einem Verfahren der eing#angs genannten Art dadurch erreicht, daß wäßrige Schlämme, insb-esondere Klärschlämme, in einer vorgebbaren Menge mit festen Stoffen, insbesondere zerkleinerten brennbaren, festen Abfallstoffen (Müll) intensiv vermischt, ohne Entwässerung in den Ofen eingespeist und unter Druck verbrannt, verschwelt oder vergast werden.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Klärschlämme vor der Oxidation nicht mehr eingedickt werden müssen, weil feste Abfallstoffe wie Müll in einfacher Weise dem Schlamm zugemischt werden, so daß sich dessen Gehalt an brennbaren Stoffen so stark erhöht, daß der Schlamm vor der Oxidation nicht entwässert oder eingedick werden muß. Auf diese Weise findet zugleich eine Entsorgung von Müll und Klärschlämmen statt, ohne daß große Kosten entstehen.
Neben festen Abfallstoffen wie Müll können aber auch minderwertig wasserreiche Brennstoffe wie Ballastkohle, Altöl, Schwachgas o.a.
ggf. mit Wasserzusatz in den Ofen eingespeist werden.
Durch in den Ofen eingebaute Wärmetauscher wird es ermöglicht, Dampf zu erzeugen oder zu überhitzen, Verbrennungsluft anzuwärmen Gas zu erwärmen oder zu überhitzen und einer Entspannungsturbine zuzuführen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Bereitung von Heißwasser für die Fernwärmeerzeugung. Durch das Verfahren nach der Erfindung ergeben sich wesentlich größere, nach außen verfügbare Wärmemengen bei einem höheren Temperaturniveau.
Durch eine Waschanlage, welche die entstehenden Rauchgase zwangsweise durchlaufen müssen, erfolgt eine Naßreinigung der Gase, wobei Schadstoffe ausgewaschen und Geruchsstoffe niedergeschlagen werden, so daß keine Umweltverschmutzung oder eine Geruchsbeläst: gung für die Anwohner entsteht.
Weitergehende technische Einzelheiten sind den Unteransprüchen z entnehmen.
Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert.
In einen. Vorratabehälter 1 wird in einem Wärmetauscher 2 angewär ter Frischschlamm von ca. 95 °Ó Wassergehalt eingegeben und auf c 90 °Ó entwässert. In einer nachgeschalteten Mischvorrichtung 3 wird Müll hinzugegeben, mit dem Schlamm vermischt und in einer Müllzerkleinerungsvorrichtung 4 zerkleinert. Es ist jedoch auch möglich, den Müll in den Vorratsbehälter 1 direkt einzugeben, so daß eine Entwässerung entfallen kann, bei der organisch hochbelastetes Trübwasser anfallen würde.
Die Menge des zugegebenen Mülls hängt von der Beschaffenheit des Schlammes, insbesondere von dessen Gehalt an brennbaren Stoffen ab. Im allgemeinen wird soviel Müll eingegeben, daß das zerkleinerte Müll-/Schlammgemisch einen Wassergehalt von ca. 75 - 80 °Ó Wasser aufweist, so daß sich eine Verbrennung in einem druckfesten Ofen 5 mit einem Wirbelbett von selbst trägt.
Das Müll-/Schlammgemisch wird über eine Pumpe 6 und Wärmetauscher 7, 8 in den Ofen 5 eingespeist und dort unter Erzeugung eines Gas-/ Dampfgemisches unter Druck verbrannt. Im Ofen 5 ist ein Wärmetauscher 32 angeordnet, der Wärme in einen (nicht gezeigten), als Stromerzeuger und/oder als Fernwärmesystem ausgebildeten Wärmeverbraucher ableitet.
Die Verbrennungsluft wird in einem Verdichter 10 verdichtet, wobei die notwendigerweise a! allende Verdichtungawärme für die Anwärmung des Frischschlammes verwendet werden kann. Anschließend wird die Verbrennungsluft in einem Wärmetauscher 9 auf ein geeignetes Temperaturniveau erhitzt und in den unter Überdruck stehenden Ofen 5 gedrück Im Ofen 5 ist ferner eine Waschanlage 11 mit einem Wärmetauscher 33 angeordnet, durch welche das Gas-/Datpfgemisch zwangsweise geleitet und dabei gereinigt wird. Wasserverluste werden über ein Wasserumwälzsystem ausgeglichen, das ein Filter 12 zu Abtrennung der festen Rückstände aus dem Gas-/Dampfgemisch sowie ein Umwälzpumpe 13 aufweist. In Strömungsrichtung hinter der Waschanlage 11 ist ein weiterer Wärmetauscher 14 angeordnet, der dem abziehenden Gemisch weitere Wärme entzieht. Über eine Leitung 15 verlust das Gas-/Dampfgemisch den Ofen 5 und wird über einen Wärmetauscher 9 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft bzw. ggf. reinem Sauerstoff und einen Wärmetauscher 8 zur Vorwärmung des Müll#/Schlammgemi#ches in einen Mischkondensator 16 geleitet, in welchem das Gas-/Dampfgemisch in direkten Kontakt mit einem Wärmeträgermedium, vorzug weise Wasser oder Kondenswasser, kommt und Wärme an dieses abgi Das Wärmeträgermedium wird in ein Fernwärme-Einwegsystem 17 geleitet.
In Mischkondensator 16 ist ein Wärmetauscher 18 angeordnet, der über eine Pumpe 19 an ein weiteres (nicht gezeigtes) Fernwärmesystem angeschlossen ist. Das Gasgemisch, aus dem der Dampfante weitgehend abgetrennt ist, verläßt den Mischkondensator 16 über zwei Elektrofilter 20, 21 und wird über zwei Zwischenüberhitzer 22, 23 in zwei Gasturbinen 24, 25 und nachfolgend in zwei kunde satoren 26, 27 geleitet, in welchen die Restfeuchte aueondensj wird. Die abgegebene Kondensationswärme wird über zwei WOrmett scher 28, 29 abgeleitet. Das Gasgemiech kann in eine. Frischen~ überhitzer 30 nochmals erhitzt und über eine Gasturbine 31 in die Atmosphäre geleitet werden.
Wird der Ofen 5 ohne Waschanlage 11 ausgeführt, oder wird das 1 Dampfgemisch dort nicht ausreichend gereinigt, ao kann der Mis kondensator 16 gleichfalls als Gasreinigungsanlage ausgebildet den.
Der besondere Vorteil des erfindungagemäßen Verfahrens und des hierbei vorgeschlagenen Betriebes bei Überdruck, z.B. 20 bar, darin, daß die latente Wärme des Wasserdampfes nicht in die At sphäre entweicht, sondern bei einem höheren Temperaturniveau nu bar gemacht werden kann.
Legende 1. Vorratsbehälter 2. Wärmetauscher 3. Mischvorrichtung 4. Müllzerkleinerungsuorrichtung 5. Ofen 6. Pumpe 7. Wärmetauscher 8. Wärmetauscher 9. Wärmetauscher 10. Verdichter 11. Waschanlage 12. Filter 13. Umwälzpumpe 14. Wärmetauscher 15. Leitung 16. Mischkondensator 17. Fernwärme-Einwegsystem 18. Wärmetauscher 19. Pumpe 20. Elektrofilter 21. Elektrofilter 22. Zwischenüberhitzer 23. Zwischenüberhitze; 24. Gasturbine 25. Gasturbine 26. Kondensator 27. Kondensator 28. Wärmetauscher 29. Wärmetauscher 30. Zwischenüberhitzer 31. Gasturbine 32. Wärmetauscher 33. Wärmetauscher Leerseite

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Oxidation von festen Stoffen und wäßrigen Schlämmen Patentansprüche: 1. Verfahren zur Oxidation von festen Stoffen und wäßrigen Schlämmen, insbesondere von festen Abfallstoffen wie Müll und Klärschlämmen in einem Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Schlämme, insbeso dere Klärschlämme in einer vorgebbaren Menge mit festen Stoffen, insbesondere zerkleinerten brennbaren, festen Abfallstoffen (Müll), intensiv vermischt, ohne Entwässerung in den Ofen (5) eingespeist und unter Druck verbrannt, verschwelt oder vergast werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben festen Abfallstoffen wie Müll auch minderwertige, wasserreiche Brennstoffe wie Ballastkohle oder Altöl, Schwachgas etc. ggf.

mit Wasserzusatz in den Ofen (5) eingespeist werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (5) als druckfester Wirbelbettofen ausgebildet ist, in dessen Wirbelbett zusätzlich Sand sowie Kalk zur Schadstoffbindung eingespeist werden, und daß im Bereich des Wirbelbettes ein Wärmetauscher (32) angeordnet ist, über den die Verbrennungswärme der Abfallstoffe in einem externen System zur Dampf-, Heißwassererzeugung oder zur Überhitzung des Gases vor einer Gasturbine (24 bzw. 25 bzw. 31) abgeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ascheteilchen und/oder Sand aus dem Wirbelbett abgezogen und in einem Wärmetauscher rückgekühlt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ofen (5) erzeugten Gase und Dämpfe zwangsweise durch eine im Ofen (5) selbst angeordnete Waschanlage (11) geführt werden, daß Waschwasser zum Ersatz der Verdampfungsverluste von außen zugeführt und kontinuierlich die aus den Gasen ausgewaschenen Rückstände aus dem Waschwasser abgezogen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Waschanlage (11) ein Wärmetauscher (33) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofenraum in Strömungsrichtung hinter der Waschanlage (11) ein weiterer Wärmetauscher (14) angeordnet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-/Dampfgemisch durch einen extern angeordneten Mischkondensator (16) geleitet wird, der mit Kondens wasser gefüllt ist und dieses in direkten Kontakt mit dem Gas Dampfgemisch gebracht wird, wobei dem Gas-/Dampfgemisch die i diesem enthaltene nutzbare Wärme entzogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondenswasser zusätzlich Wärme über einen im Mischkondensatoz (16) angeordneten Wärmetauscher (18) für Fernwärmezwecke entzogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzei net, daß die aus dem Mischkondensator (16) austretenden Gase über Zwischenüberhitzer (22, 23, 30) in Gasturbinen (24, 25, 31) geleitet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Gasturbinen (24, 25) austretenden Gase in Kondensatoren (26, 27) geleitet werden, die jeweils einen Wärmetauscher (28 bzw. 29) aufweisen, in welchem dem Gas, insbesondere dem Wasserdampfanteil, Kondensationswärme entzogen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das entfeuchtete Gas in einem Zwischenüberhitzer (30) überhitzt und einer weiteren Gasturbine (31) zugeleitet wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Müllzerkleinerungsvorrichtung (4) sowie eine Mischvorrichtung (3) vorgesehen sind, in welcher zerkleinerter Müll und Frischschlamm aus dem Vorratsbehälter (1) miteinander vermischbar sind, wobei der Frischschlamm über einen Wärmetauscher (2) und das Müll-/Schlammgemisch über mehrere Wärmetauscher (7, 8) in einen druckfesten Cren (5) einleitbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a. der druckfeste Ofen (5) weist ein Wirbelbett mit einem im Bereich des Wirbelbettes angeordneten Wärmetauscher (32) auf, b. der dem Wärmetauscher (32) angescniossene Wärmeverbraucher ist als Stromerzeuger und/oder Fernwärmesystem ausgebildet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Ofens (5) eine Waschanlage (11) angeordnet ist, durch welche das im Ofen (5) entstehen Gas-/Dampfgemisch zwangsweise leitbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Ofens (5) und in der Waschanlage (11) Wärmetauscher (14 bzw. 33) angeordnet sind, mittel denen die nutzbare Wärme des Gas-/Dampfgemisches für die Dampf erzeugung oder für die Vorwärmung der Verbrennungsluft oder die Gasüberhitzung vor den Gasturbinen (24, 25, 31) oder die Heißwasserbereitung (Fernwärme, Prozeßwärme) ableitbar ist.