DE3807249C1 - A process for the thermal utilisation of organic wastes - Google Patents

A process for the thermal utilisation of organic wastes

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Peter 7869 Aitern De Voelskow
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Abstract

The wastes predried by means of intensive rotting and hot air are carbonised at low temperature with incomplete degassing, the solid carbonisation residue is further comminuted and, if appropriate, freed of inert material and is then with an almost stoichiometric addition of air blown into a slag tap-fired furnace. Water and oil can be precipitated from the carbonisation gas by condensation. The carbonisation gas or the incondensible carbonisation gas residue is intimately mixed in an after-oxidation reactor with a less than stoichiometric addition of secondary air, and the nitrogen oxides are reduced in the reducing atmosphere. After cooling of the flue gases (heat exchanger, steam generator), the flue gases are freed of dust and then after-oxidised on an oxidation catalyst with addition of tertiary air. Downstream of the oxidation catalyst, the reheated flue gases are passed to further heat exchangers.

Description

Die Erfindung ist ein Zusatzpatent zu Patent 38 02 109 zur thermischen Verwer­ tung der darin genannten Abfallstoffe oder Abfallgemische.The invention is an additional patent 38 02 109 for thermal recycling treatment of the waste materials or waste mixtures specified therein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufbereitung und Verbrennung zu finden, bei der das Rauchgasvolumen drastisch gesenkt und die Staubbelastung im Rauchgas merklich reduziert werden kann und hinter der die Asche als Schmelzschlacke anfällt, in der ev. Schadstoffe in verglaster Form unlöslich eingebunden sind. Darüber hinaus soll die Zerkleinerung des vorgetrockneten Abfalls erleichtert und sollen die dabei auftretenden Verschleißkosten gesenkt werden. Ferner sollen die in einer Schmelzkammerfeuerung bei hohen Verbrennungstemperaturen ent­ stehenden Stickoxide innerhalb der Verfahrensstufen so weit reduziert werden, daß sich eine zusätzliche Denoxanlage bei der Rauchgasreinigung weitgehend oder ganz erübrigt.The object of the invention is to prepare and incinerate find where the flue gas volume is drastically reduced and the dust pollution in the flue gas can be significantly reduced can and behind which the ash accumulates as a melting slag, in the possibly contaminants are incorporated insolubilized in glazed form. In addition, the crushing of the pre-dried waste facilitates and should the occurring Wear costs can be reduced. Furthermore, the in a Melting chamber firing at high combustion temperatures standing nitrogen oxides within the process stages so far be reduced that an additional Denox system the flue gas cleaning largely or completely unnecessary.

Die Erleichterung der Zerkleinerung von Hausmüll durch Ver­ schwelung ist bekannt (DE-PS 35 39 149). In der genann­ ten Druckschrift dient die thermische Zerkleinerung jedoch einem völlig anderen Zweck. Es sollen Porenbildner für Tonbau­ stoffe aus Müll erzeugt werden. Eine vollständige Entgasung ist dafür zweckmäßig, weil eine weitere Entgasung im getrock­ neten, noch nicht im Brennofen gesinterten Ton, festigkeits­ mindernde Risse bzw. Kanäle im Ton bilden kann. Die restlose Vergasung des Kohlenstoffs geschieht dann erst bei der Sinter­ temperatur, ohne Risse im Tongerüst zu erzeugen.The ease of shredding household waste by Ver Smoldering is known (DE-PS 35 39 149). In the genann The thermal comminution serves the th publication a completely different purpose. They are said to be pore formers for clay construction substances are generated from waste. Complete degassing is useful for this, because a further degassing in the dry clay, not yet sintered in the kiln, strength can form reducing cracks or channels in the clay. The rest Gasification of the carbon then only occurs during sintering temperature without creating cracks in the clay framework.

Für eine nachfolgende Verbrennung mittels Einblasfeuerung in einer Schmelzkammerfeuerung (z. B. einer Zyklonbrennkammer) ist jedoch ein hoher Gasanteil des Schwelkokses zweckmäßig, weil Einblasfeuerungen mit sinkendem Gasanteil des Kohlenbrenn­ stoffes, z. B. bei Anthrazit oder Koksstaub, schlechter zünden und ausbrennen lassen. For a subsequent combustion by means of injection firing in a melting chamber firing (e.g. a cyclone combustion chamber) however, a high gas content of the smoked coke is advisable, because injection furnaces with a decreasing gas content from coal burning fabric, e.g. B. with anthracite or coke dust, ignite poorly and let it burn out.  

Auch die Verschwelung (ohne Vertrocknung) vor einer Schmelz­ kammerfeuerung ist bekannt (Vortrag Dipl. Ing. Berwein, Firma Siemens-KWU-Umwelttechnik/Erlangen, bei der Tagung: "Müllver­ brennung und Umwelt", Berlin, Kongreßzentrum, Oktober 1987). Das sogenannte Siemens-Schwel-Brenn-Verfahren verwendet eine Drehrohr-Pyrolyse mit indirekt durch Rauchgase beheiztem Drehrohr und etlichen Zusatzaggregaten; der Pyrolyserück­ stand (Schwelkoks) soll zusammen mit dem Pyrolysegas in einer Schmelzkammerfeuerung verbrannt werden.Also the smoldering (without drying out) before melting Chamber firing is known (lecture by Dipl. Ing. Berwein, company Siemens-KWU-Umwelttechnik / Erlangen, at the conference: "Müllver burning and environment ", Berlin, Congress Center, October 1987). The so-called Siemens smoldering process uses one Rotary tube pyrolysis with indirectly heated by flue gases Rotary tube and several additional units; the pyrolysis back Stand (Schwelkoks) should be together with the pyrolysis gas in one Melting chamber fires are burned.

Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile:This process has several disadvantages:

  • a) kann die Verschwe­ lung in einem derartigen Drehrohr kaum so geregelt werden, daß ein hoher Gasanteil im Schwelkoks verbleibt; das ist nur bei sehr niedriger Schweltemperatur im engen Temperaturspektrum möglich und ein enges Temperaturspektrum ist in einer durch Rauchgase beheizten Schweltrommel nicht einzuhalten.a) the concealment development in such a rotary tube can hardly be regulated so that a high proportion of gas remains in the smoked coke; that is only with very low temperature in the narrow temperature range possible and a narrow temperature spectrum is in one go Smoke drum heated fumes not to be observed.
  • b) benö­ tigt eine derartige Anlage eine aufwendige Denox-Anlage inner­ halb des Rauchgasreinigungs-Komplexes.b) required such a system makes a complex Denox system inside half of the flue gas cleaning complex.
  • c) wird der gesamte Wasserdampf, der in der Pyrolysetrommel ausgetrieben wird, zu­ sammen mit dem Dampf des Reaktionswassers als "Ballastgas" in die Schmelzkammerfeuerung eingeleitet, was einerseits die Verbrennungstemperatur erniedrigt und ev. Zusatzbrennstoff erfordert, um die Schlacke schmelflüssig ablaufen zu lassen, und andererseits wird dadurch das Rauchgasvolumen erhöht und die Rauchgasreinigungsanlage wieder vergrößert und verteuert.c) the whole Water vapor that is expelled in the pyrolysis drum together with the steam of the water of reaction as "ballast gas" introduced into the melting chamber firing, which on the one hand the Lowered combustion temperature and possibly additional fuel required to make the slag run molten, and on the other hand this increases the flue gas volume and the flue gas cleaning system again enlarged and made more expensive.

Die zusätzlichen Aufgaben der Erfindung neben den Aufgaben der Hauptanmeldung: Minimierung der Rauchgasmenge durch weitgehende Vermeidung von verdampftem Wasser in der Feuer­ ung und Erzeugung einer verglasten Schmelzschlacke als Verbrennungsrückstand sind:
Minimierung des Zerkleinerungsaufwandes,
Minimierung der Stickoxide im Rauchgas.The additional tasks of the invention in addition to the tasks of the main application: minimizing the amount of flue gas by largely avoiding evaporated water in the furnace and generating a glazed melting slag as combustion residue are:
Minimization of shredding effort,
Minimization of nitrogen oxides in the flue gas.

Die Erfindung löst die Aufgabe, wie in den Patentansprüchen beschrieben.The invention solves the problem as in the claims described.

Die Vorteile sind einleuchtend. Die Verschwelung nach einer biologischen Vortrocknung verringert den Wasserdampfgehalt im Schwelgas und damit die Rauchgasmenge. Die Verschwelung in einem engen Temperaturspektrum bei niedriger Temperatur er­ gibt einen hohen Gasanteil im Schwelkoks und bessere Brennbar­ keit des Kohlerückstandes in einer Einblasfeuerung. Die Aus­ scheidung insbesondere von Wasser aus dem Schwelgas durch Kon­ densation verringert weiter die Rauchgasmenge. Das Schwelöl kann als Zusatzbrennstoff zur Temperaturregelung der Feuerung eingesetzt werden. Die unterstöchiometrische Nachverbrennung des Schwelgases in den heißen Rauchgasen zusammen mit einer nachgeschalteten Heißgasentstaubung und katalytischen Nachoxi­ dation kann Stickoxide in den Rauchgasen weitgehend reduzieren. Auch die Verschwelung im direkten, abgekühlten Rauchgasstrom kann bei geringer Temperaturspreizung durchgeführt werden.The advantages are obvious. The smoldering after one biological pre-drying reduces the water vapor content in the smoldering gas and thus the amount of flue gas. The smoldering in a narrow temperature spectrum at low temperature gives a high gas content in the smoked coke and better flammability carbon residue in a blast furnace. The out separation in particular of water from the carbonization gas through Kon densation further reduces the amount of flue gas. The smoldering oil can be used as an additional fuel for temperature control of the furnace be used. Sub-stoichiometric afterburning of the smoldering gas in the hot flue gases together with one downstream hot gas dedusting and catalytic post-oxi dation can largely reduce nitrogen oxides in the flue gases. Also the smoldering in the direct, cooled flue gas stream can be carried out with low temperature spread.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Verwertung organischer Abfälle nach Patent 38 02 109, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels Intensivrotte und ggf. zusätzlich mittels Warmluft getrocknete Abfallgemisch bei niedriger Temperatur und unvollständiger Entgasung ver­ schwelt, der feste Schwelrückstand nachzerkleinert und ggf. von Inertmaterial befreit und dann in eine Schmelzkammerfeue­ rung mit nahezu stöchiometrischem Luftzusatz eingeblasen wird.1. A process for the thermal utilization of organic waste according to Patent 38 02 109, characterized in that the waste mixture dried by means of intensive rotting and optionally additionally by means of hot air is smoldered at low temperature and incomplete degassing, the solid smoldering residue is crushed and, if appropriate, freed from inert material and then is blown into a smelting chamber with almost stoichiometric addition of air. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem sehr engen Temperaturspektrum zwischen 250 und 400°C, z. B. in einem Reaktor mit indirekt über flüs­ sige Wärmeträger beheizten Kontaktheizflächen, verschwelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in a very narrow temperature range between 250 and 400 ° C, e.g. B. in a reactor with indirectly via rivers heat transfer medium heated contact heating surfaces. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Ausscheidung von Wasser und Schwelöl in einem Kondensationswärmetauscher abgekühlt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in net that for the excretion of water and smoldering oil in is cooled in a condensation heat exchanger. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwelgas oder der nicht kondensierbare Schwelgas­ rest nach Anspruch 3 mit den Rauchgasen der Schmelzkammerfeu­ erung hinter dieser in einem Nachoxidationsreaktor unter­ stöchiometrisch bei inniger Durchmischung bzw. Verwirbelung nachbehandelt wird, wobei in der reduzierenden Armosphäre die in der Schmelzkammerfeuerung entstandenen Stickoxide weit­ gehend reduziert werden.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the carbonization gas or the non-condensable carbonization gas rest according to claim 3 with the flue gases of the smelting chamber fire tion behind this in a post-oxidation reactor stoichiometric with thorough mixing or swirling is treated in the reducing armosphere the nitrogen oxides generated in the melting chamber firing are high be reduced continuously. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unvollständig oxidierte Rauchgas-Schwelgasgemisch nach Ab­ kühlung, z. B. in einem Dampferzeuger, entstaubt und dann mittels eines Oxidationskatalysators bei entsprechender Tertiär-Luftzuführung nachoxidiert wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the incompletely oxidized flue gas / smoldering gas mixture according to Ab cooling, e.g. B. in a steam generator, dedusted and then by means of an oxidation catalyst with the corresponding Tertiary air supply is post-oxidized. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oxidationskatalysator weitere Wärmetauscher, z. B. Verbrennungs­ luft- oder Speisewasser-Vorwärmer, nachgeschaltet sind.6. The method according to claim 5, characterized in that the Oxidation catalyst further heat exchangers, e.g. B. Combustion air or feed water preheater, are connected downstream. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelung direkt im Rauchgas-(Teil-)Strom stattfindet nach Abkühlung der Rauchgase auf Temperaturen unter 500°C.7. The method according to claim 1, characterized in that the Smoldering takes place directly in the flue gas (partial) stream after the flue gases have cooled to temperatures below 500 ° C.
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