DE3733831C2

DE3733831C2 -

Info

Publication number: DE3733831C2
Application number: DE19873733831
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6683 Spiesen-Elversberg De Scholl; Karl-Ewald 6600 Saarbruecken De Stoll
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1990-11-22
Also published as: DE3733831A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von or ganischen Substanzen, wie Hausmüll, Industriemüll und ähnli chem, unter Verwendung einer Wirbelschichtfeuerung mit einer mittleren Verbrennungstemperatur von ca. 800°C.The invention relates to a method for the combustion of or ganic substances such as household waste, industrial waste and the like chem, using a fluidized bed furnace with a average combustion temperature of approx. 800 ° C.

Wirbelschichtfeuerungen zählen in zahlreichen Ausführungs formen für die verschiedensten Anwendungsfälle seit langem zum Stand der Technik. Die wesentlichen Vorteile sind darin zu sehen, daß im Gegensatz zu anderen Feuerungstypen auch geringwertige Brennstoffe mit hohem Ballastgehalt, wie z. B. Ballastkohle oder Aufbereitungsabgänge, die als Nebenprodukt bei der Steinkohleaufbereitung anfallen, oder auch sonstige organische Substanzen, wie insbesondere Hausmüll, Industrie müll und ähnlichem, in der unterschiedlichsten Zusammenset zung verbrannt werden können.Fluidized bed furnaces count in numerous designs have been molding for a wide variety of applications for a long time state of the art. The main advantages are in it to see that unlike other types of firing too low-quality fuels with high ballast content, such as. B. Ballast coal or processing waste that is a by-product incurred during hard coal processing, or other organic substances, such as household waste, industry garbage and the like, in the most diverse composition can be burned.

Ein Vorteil der Wirbelschichtfeuerung liegt in ihrer ver gleichsweisen Umweltfreundlichkeit, da bei den verhältnismä ßig niedrigen Verbrennungstemperaturen von ca. 800°C nahezu keine Stickoxide entstehen und andere Schadstoffe, wie z. B. Schwefeloxide, durch Zugabe geeigneter Adsorptionsmittel, wie z. B. Kalkstein, bereits weitgehend in der Wirbelschicht gebunden werden können. Darüber hinaus zeichnet sich die Wirbelschichtfeuerung durch eine homogene Temperaturvertei lung im Wirbelbett aus, so daß insbesondere bei der Verbren nung von weniger homogenen/organischen Substanzen, wie z.B. Hausmüll oder Industriemüll, ein guter Ausbrand gewährlei stet ist.One advantage of fluidized bed firing is its ver equally environmentally friendly, since the almost low combustion temperatures of approx. 800 ° C almost no nitrogen oxides and other pollutants, such as B. Sulfur oxides, by adding suitable adsorbents, such as B. limestone, already largely in the fluidized bed can be bound. In addition, the Fluidized bed firing through a homogeneous temperature distribution development in the fluidized bed, so that especially when burning less homogeneous / organic substances, e.g. Household or industrial waste, ensure a good burnout is steady.

Gerade bei der Verbrennung organischer Substanzen, wie Haus müll, Industriemüll und ähnlichem, sind der Wirbelschicht feuerung jedoch Grenzen dadurch gesetzt, daß sich aufgrund der relativ niedrigen Verbrennungstemperaturen für den Fall, daß die zu verbrennenden Substanzen organische bzw. auch an organische Chlorverbindungen, wie z. B. polychlorierte Biphe nyle (PCB) enthalten, bei der Verbrennung hochtoxischer Di oxine, wie z. B. polychlorierte Dibenzodioxine (PCDD) bzw. auch polychlorierte Dibenzofurane (PCDF), bilden können.Especially when burning organic substances like house garbage, industrial waste and the like are the fluidized bed However, firing limits are set by the fact that the relatively low combustion temperatures in the event that the substances to be burned are organic or organic chlorine compounds, such as. B. polychlorinated biphe nyls (PCB) contained in the combustion of highly toxic Di oxines such as B. polychlorinated dibenzodioxins (PCDD) or can also form polychlorinated dibenzofurans (PCDF).

Aus der DE-OS 35 03 603 ist eine Feuerungsanlage zur Ver brennung fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe mit einer Pyrolyse- oder Schwelkammer, die auch als Wirbelschicht aus gebildet sein kann, und einer Nachverbrennungskammer be kannt. Dabei werden insbesondere bei der Verbrennung von Ab fallstoffen hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit in der Py rolyse Vorteile gegenüber einer Verbrennung als erste Be handlungsstufe gesehen. Die in der Pyrolyse erhaltenen Roh gase werden in der zweiten Behandlungsstufe, der Nachver brennungskammer, verbrannt, wobei in dieser zweiten Behand lungsstufe eine für die Zerstörung ggf. in der Pyrolyse ge bildeter Dioxine ausreichend hohe Temperatur eingestellt werden kann. Eine zweite Behandlungsstufe erfordert jedoch zusätzliche hohe Investitions- und Betriebskosten. Zur Sen kung dieser zusätzlichen Kosten und zur Verbesserung des Ausbrandes wird daher in der DE-OS 35 03 603 vorgeschlagen, die Nachverbrennungskammer, d. h. die zweite Behandlungsstufe nach Art eines Zyklones auszubilden. From DE-OS 35 03 603 a firing system for Ver burning solid, liquid or gaseous substances with a Pyrolysis or smoldering chamber, which also consists of a fluidized bed can be formed, and a post-combustion chamber knows. In particular, when burning Ab environmental materials in the Py rolysis advantages over combustion as the first loading action level seen. The raw obtained in the pyrolysis gases are in the second treatment stage, the post ver combustion chamber, burned, being in this second treatment level one for the destruction if necessary in the pyrolysis formed dioxins set sufficiently high temperature can be. However, a second stage of treatment requires additional high investment and operating costs. To Sen reduction of these additional costs and to improve the Burnout is therefore proposed in DE-OS 35 03 603 the post-combustion chamber, d. H. the second stage of treatment to train like a cyclone.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbrennung von organischen Substanzen bereit zustellen, das es ermöglicht, unter Verwendung bekannter Einrichtungen die Umweltfreundlichkeit zu verbessern ohne zusätzliche Investitions- und Betriebskosten.The present invention is based on the object Process for burning organic substances ready deliver, which makes it possible to use known Facilities to improve environmental friendliness without additional investment and operating costs.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann ten Art dadurch gelöst, daß die Rauchgase der Wirbelschicht feuerung zusammen mit dem mitgeführten Flugstaub in den Feu erungsraum des Dampferzeugers eines Kohlekraftwerkes einge leitet werden.This task is called in a method of the beginning ten kind solved in that the flue gases of the fluidized bed firing into the fire together with the carried dust Erungsraum the steam generator of a coal power plant turned be directed.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit die in einem Koh lekraftwerk ohnehin vorhandene Infrastruktur unmittelbar oh ne zusätzlich erforderliche Komponenten zur Behandlung der Rauchgase der Wirbelschicht, und zwarThe method according to the invention thus uses the in a Koh lekraftwerk already existing infrastructure immediately oh ne additionally required components for the treatment of Flue gases from the fluidized bed, namely

- the firing of the steam generator for reheating or Afterburning of the flue gases and the fly ash. Here is given by the one in the furnace of the steam generator high temperature ensures that in the flue gas we Discharge entrained in bed-layer combustion in harmless Substances are converted, changing the alkaline Properties of the coal ash in the furnace in addition have an advantageous effect.
- The heat exchanger surfaces of the steam generator for decoupling heat generated in fluidized bed combustion such as
- The components for dust separation and flue gas cleaning supply.

Selbstverständlich können die zu verbrennenden Abfallstoffe auch in Mischung mit anderen organischen Substanzen, wie z.B. Stein- oder Braunkohle, verbrannt werden. Eine solche Vorgehensweise dürfte sich immer dann als sinnvoll erweisen, wenn an einem vorhandenen Standort bereits eine größere Wir belschichtanlage in Betrieb ist.Of course, the waste to be incinerated also in a mixture with other organic substances, such as e.g. Hard coal or lignite. Such Approach should always prove to be useful if a larger We already exists in an existing location bed system is in operation.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise gelingt es in be sonders einfacher und wirtschaftlicher Weise, die Vorteile der Wirbelschichtfeuerung, wie z. B. niedrige Verbrennungs temperatur und damit verbunden geringe Stickoxidbildung zu nutzen und gleichzeitig die infolge der niedrigen Verbren nungstemperaturen in der Wirbelschicht, insbesondere bei der Verbrennung von organischen und anorganischen Chlorverbin dungen enthaltendem Müll, entstehenden giftigen Substanzen, wie z. B. Dioxine und Furane, zu ungiftigen Stoffen zu oxi dieren.The procedure according to the invention succeeds in be particularly simple and economical way, the advantages the fluidized bed firing, such as. B. low combustion temperature and the associated low nitrogen oxide formation benefit and at the same time the result of low consumption temperatures in the fluidized bed, especially in the Combustion of organic and inorganic chlorine compounds waste containing manure, resulting toxic substances, such as B. dioxins and furans, to non-toxic substances to oxi dieren.

Bei der Verbindung der Wirbelschichtfeuerung mit einem Kraftwerkskessel läßt sich auch das Temperaturniveau in der Wirbelschicht in besonders einfacher Weise regeln, da gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Teil der abgekühl ten Rauchgase aus dem Kraftwerkskessel als Kühlmedium in die Wirbelschichtfeuerung zurückgeführt werden kann. Über das Verhältnis rückgeführtes Rauchgas zu Frischluft kann auch in sehr einfacher Weise in der Wirbelschichtfeuerung eine un terstöchiometrische Atmosphäre eingestellt werden.When connecting the fluidized bed combustion with a Power plant boiler can also control the temperature level in the Regulate the fluidized bed in a particularly simple manner, since according to Another feature of the invention is part of the cooled flue gases from the power plant boiler as a cooling medium in the Fluid bed combustion can be traced. About the The ratio of recirculated flue gas to fresh air can also be in a very simple way in fluidized bed firing terstoichiometric atmosphere can be set.

Zur Kühlung der Wirbelschicht kann auch Grobasche aus dem Kraftwerkskessel als Bettmaterial in die Wirbelschicht zu rückgeführt werden mit dem weiteren Vorteil, daß die Grob asche - und somit das Bettmaterial - nach der reibungsbe dingten Zerkleinerung innerhalb der Wirbelschicht als Flug asche mit in den Kraftwerkskessel eingeleitet und dort eben falls nacherhitzt wird. Somit werden auch über die Bettasche keine toxischen Bestandteile aus der Wirbelschicht ausgetra gen. To cool the fluidized bed, coarse ash can also be recycled from the power plant boiler as bed material into the fluidized bed with the further advantage that the coarse ash - and thus the bed material - is introduced into the power plant boiler as fly ash after the friction-related comminution within the fluidized bed there just in case it is reheated. Thus, no toxic components are discharged from the fluidized bed via the bed ash.

Selbstverständlich kann auch im Elektrofilter des Kraftwer kes anfallende grobe Flugasche als Wirbelschichtmaterial verwendet werden.Of course, you can also use the power plant's electrostatic filter kes coarse fly ash as fluidized bed material be used.

Auch ist es möglich, die Abfallstoffe in der Wirbelschicht bei geringerer Luftzufuhr nur partiell zu CO zu verbrennen, d. h. zu vergasen, und das CO-haltige Vergasungsprodukt dann in der nachgeschalteten Feuerung bei entsprechend höheren Temperaturen zu CO₂ weiterzuverbrennen. Auch in diesem Falle gelingt es, die im Vergasungsprodukt der Wirbelschichtanlage mitgeführten toxischen Dioxine bei den entsprechend hohen Temperaturen in unschädliche Produkte umzuwandeln.It is also possible to have the waste in the fluidized bed only partially burn to CO with less air supply, d. H. to gasify, and then the CO-containing gasification product in the downstream firing at correspondingly higher Continue to burn temperatures to CO₂. In this case too succeeds in the gasification product of the fluidized bed system carried toxic dioxins at the correspondingly high Convert temperatures into harmless products.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.Further explanations of the invention are in the figure shown schematically illustrated embodiment.

Die Figur zeigt schematisch eine Wirbelschichtfeuerung 1 mit einem Wirbelbett 11, in dem über Leitung 12 zugeführte orga nische Abfallstoffe, denen ggf. über Leitung 13 Kohle zuge mischt werden kann, bei einer mittleren Verbrennungstempera tur von ca. 800°C verbrannt werden.The figure shows schematically a fluidized bed combustion 1 with a fluidized bed 11 , in the supplied via line 12 organic waste, which can optionally be mixed via line 13 coal can be burned at an average combustion temperature of approximately 800 ° C.

Der Wirbelschichtfeuerung 1 ist rauchgasseitig ein mit Koh lenstaub 21 - unter Zufuhr von Frischluft 22 - befeuerter Dampferzeuger 2 eines Kohlekraftwerkes nachgeschaltet. Über Leitung 14 werden die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 einschließlich mitgerissener Brennstoff- und Ascheteilchen unterhalb der Feuerungszone 23 in den Dampferzeuger 2 einge leitet. Beim anschließenden Durchströmen der Feuerungszone 23 des Dampferzeugers 2 werden die eingeleiteten Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 auf Temperaturen oberhalb 900°C, vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 1000°C und 1200°C, erhitzt.The fluidized bed firing 1 is connected on the flue gas side with a coal dust 21 - with the supply of fresh air 22 - fired steam generator 2 of a coal-fired power plant. Via line 14 , the flue gases of the fluidized bed furnace 1 including entrained fuel and ash particles below the firing zone 23 are introduced into the steam generator 2 . When flowing through the firing zone 23 of the steam generator 2 , the flue gases introduced from the fluidized bed firing 1 are heated to temperatures above 900 ° C., preferably to temperatures between 1000 ° C. and 1200 ° C.

Dabei werden ggf. in der Wirbelschichtfeuerung 1 entstandene und im Rauchgas mitgeführte Schadstoffe wie Dioxine zer stört. Die vermischten Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 und des Dampferzeugers 2 werden, nachdem sie den wesentli chen Teil ihrer Wärme über einen Wärmetauscher 24 an das zu verdampfende Wasser abgegeben haben, über Leitung 25 abgezo gen, in einem Elektrofilter 3 entstaubt, in einem Wärmetau scher 5 ggf. weiter abgekühlt, in einer Rauchgaswäsche 4 ge reinigt und zum überwiegenden Teil über Leitung 41 in die Atmosphäre abgeleitet.In this case, pollutants such as dioxins which have arisen in the fluidized bed furnace 1 and are carried in the flue gas are disrupted. The mixed flue gases of the fluidized bed furnace 1 and the steam generator 2 , after they have given up the essential part of their heat via a heat exchanger 24 to the water to be evaporated, are drawn off via line 25, dedusted in an electrostatic filter 3 , in a heat exchanger 5 if necessary cooled further, cleaned in a flue gas scrubber 4 and largely discharged into the atmosphere via line 41 .

Ein Teil der Rauchgase wird - entweder über Leitung 42 vor der Rauchgaswäsche 4 oder über Leitung 43 nach der Rauchgas wäsche 4 - abgezweigt und über Leitung 44 sowie ein Drucker höhungsgebläse 26 zusammen mit über Leitung 27 angesaugter Frischluft in das Wirbelbett 11 zurückgeführt. Dabei kann über die Mengen des zugeführten Brennstoffes, der angesaug ten Frischluft sowie des rezirkulierten Rauchgases die in der Wirbelschichtfeuerung 1 angestrebte Verbrennungstempera tur von ca. 800°C eingehalten werden, wobei es zur Begren zung der Strömungsgeschwindigkeit im Wirbelbett 11 zweckmä ßig sein kann, einen Teil der rückgeführten kalten Rauchgase ausschließlich zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Wirbel schichtfeuerung 1 über Leitung 45 oberhalb des Wirbelbettes 11 in die Wirbelschichtfeuerung 1 einzuleiten.A portion of the flue gases is branched off - either via line 42 before the flue gas scrubber 4 or via line 43 after the flue gas scrubber 4 - and returned via line 44 and a booster blower 26 together with fresh air drawn in via line 27 into the fluidized bed 11 . In this case, the desired combustion temperature of approximately 800 ° C. can be maintained in the fluidized bed furnace 1 via the amounts of the fuel supplied, the fresh air drawn in and the recirculated flue gas, whereby it may be expedient to limit the flow velocity in the fluidized bed 11 , one portion of the recycled cold smoke gases solely for the purpose of heat removal from the fluidized schichtfeuerung 1 via line 45 above the fluidized bed 11 in the fluidized bed 1 initiate.

Von der aus dem Dampferzeuger 2 über Leitung 28 abgezogenen Asche wird die Grobasche abgetrennt und über Leitung 29, ggf. nach zusätzlicher Abkühlung, als Bettmaterial in das Wirbelbett 11 zurückgeführt. Infolge der Reibung im Wirbel bett 11 wird die Grobasche nach und nach zerkleinert und als Flugstaub zusammen mit den Rauchgasen in den Dampferzeuger 2 mitgerissen. Ebenso kann aus der im Elektrofilter 3 abge schiedenen Flugasche der grobkörnige Anteil abgetrennt und über Leitungen 31 und 29 in das Wirbelbett 11 zurückgeführt werden. Die mittel- und feinkörnigen Anteile werden über Leitung 32 abgezogen.The coarse ash is separated from the ash drawn off from the steam generator 2 via line 28 and is returned to the fluidized bed 11 via line 29 , if necessary after additional cooling, as bed material. As a result of the friction in the fluidized bed 11 , the coarse ash is gradually crushed and entrained as flue dust together with the flue gases in the steam generator 2 . Likewise, the coarse-grained fraction can be separated from the fly ash separated in the electrostatic filter 3 and returned to the fluidized bed 11 via lines 31 and 29 . The medium and fine-grained fractions are withdrawn via line 32 .

Claims

1. Process for the combustion of organic substances, such as household waste, industrial waste and the like, using a fluidized bed furnace with an average combustion temperature of approximately 800 ° C, characterized in that the flue gases of the fluidized bed furnace together with the entrained flue dust in the combustion chamber of the Steam generator of a coal-fired power plant can be initiated.

2. The method according to claim 1, characterized in that part of the flue gases leaving the steam generator after cooling and cleaning, if necessary, continuously is returned to the fluidized bed furnace.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that roughly as bed material for fluidized bed combustion ash from the boiler of the coal-fired power plant is used, the coarse ash after its friction-related breaking change in the fluidized bed firing as fly ash again is fed to the downstream boiler.