DE3840858A1 - Process and plant for thermal disposal of fine-grained waste materials, in particular sewage sludge - Google Patents

Process and plant for thermal disposal of fine-grained waste materials, in particular sewage sludge

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Wolfgang Dr Grigel
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Abstract

In order to dispose of fine-grained waste materials, in particular fine-grained waste materials such as sewage sludge which contain mineral constituents in such a way that they can be simultaneously utilised in the production of cement clinker and that the pollutants introduced with the sewage sludge, such as mercury (Hg) can be economically removed from the process in a manner such that the respective stipulated limit emission value is not exceeded, according to the invention it is proposed that the sewage sludge is burnt, in particular with addition of a calcium source such as limestone flour and/or raw cement flour outside the cement clinker production line, that the exhaust gas of the sewage sludge combustion, on its own, is purified in a separate exhaust gas purification separating off the pollutants contained in the exhaust gas and that the combustion residue of the sewage sludge combustion yields a hot flour. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Entsorgung von feinkörnigen Abfallstoffen, insbesondere Klärschlamm, mit Verwertung des Abfallstoffes bei der Herstellung von Zementklinker. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for thermal disposal fine-grained waste, in particular sewage sludge, with utilization of the waste material in the production of cement clinker. Moreover, the invention relates an installation for carrying out the method.

Bekannt ist die thermische Entsorgung von Abfallstoffen durch deren Verbrennung. Abgase der Abfallverbrennung, insbesondere Klärschlammverbrennung, enthalten Schadstoffe wie SO x , HCl, HF, NO x usw. sowie in der Regel immer Schwermetalle, insbesondere Hg und/oder Hg-Verbindungen, die eine Abgasreinigung erforderlich machen, um die Emissionswerte, wie in der Technischen Anleitung "TA Luft" gefordert, sicher einhalten zu können. Außerdem erfordern die bei der Verbrennung anfallenden Rückstände Deponieplätze.Known is the thermal disposal of waste materials by their combustion. Waste gases from waste incineration, in particular sewage sludge incineration, contain pollutants such as SO x , HCl, HF, NO x etc. as well as, as a rule, always heavy metals, in particular Hg and / or Hg compounds, which require exhaust gas purification in order to maintain the emission values as described in US Pat Technical instruction "TA Luft" required to be able to comply safely. In addition, residues resulting from incineration require landfill sites.

Man hat daher schon versucht, Klärschlamm zu verbrennen und diesen gleichzeitig bei der Herstellung von Zementklinker zu verwerten (Publikation Recycling International, 1984, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik, Berlin, Seiten 526 bis 531, insbesondere 530). Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß der getrocknete Klärschlamm direkt in der Zementklinkerproduktionslinie verbrannt wird, mit der Folge, daß die dabei entstehenden flüchtigen Komponenten des Klärschlammes, wie z. B. auch Quecksilber, in die Zementklinkerproduktionslinie und in deren Abgas gelangen. Aufgrund der hohen Verdünnung des Hg-Dampfes im vermischten Abgasstrom (starke Untersättigung, niedriger Partialdruck des Hg) kommt es zu keiner Kondensation von Hg oder seinen flüchtigen Verbindungen, so daß der Grenzemissionswert von 0,2 mg Hg/Nm³ Abgas nicht erreicht wird und Quecksilber in die Atmosphäre gelangt. Die Menge der gemeinsamen Abgase aus Schlammverbrennungsanlage und Zementklinkerproduktionslinie ist so groß und die Konzentration des darin enthaltenen Hg ist so klein, daß eine wirtschaftliche Abtrennung des Hg aus dem Abgas nicht möglich ist. Dies gilt außer für Hg auch für andere im Abgas enthaltene Schadstoffe.One has therefore already tried to burn sewage sludge and this at the same time in the production of cement clinker recyclable (publication Recycling International, 1984, EF-publishing house for energy and environmental technology, Berlin,  Pages 526 to 531, in particular 530). A disadvantage of the known method is that the dried sewage sludge burned directly in the cement clinker production line with the result that the resulting volatile Components of sewage sludge, such. Including mercury, into the cement clinker production line and its exhaust reach. Due to the high dilution of the Hg vapor in the mixed exhaust gas flow (strong subsaturation, lower Partial pressure of Hg) there is no condensation of Hg or its volatile compounds, so that the limit emission value of 0.2 mg Hg / Nm³ exhaust gas not reached and mercury gets into the atmosphere. The amount the common waste gases from sludge incineration plant and Cement clinker production line is so big and the concentration of the Hg contained in it is so small that one economic separation of the Hg from the exhaust not is possible. This applies except for Hg also for others in the Exhaust gas contained pollutants.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feinkörnige Abfallstoffe, insbesondere mineralische Bestandteile enthaltende feinkörnige Abfallstoffe wie Klärschlamm derart zu entsorgen und dabei gleichzeitig bei der Herstellung von Zementklinker zu verwerten, daß die mit dem Klärschlamm eingebrachten Schadstoffe wie Quecksilber wirtschaftlich aus dem Prozeß abgezogen werden können derart, daß der jeweils vorgeschriebene Grenzemissionswert nicht überschritten wird.The invention is based on the object, fine-grained Waste materials, in particular containing mineral constituents Fine-grained waste such as sewage sludge such to dispose of and at the same time in the production of cement clinker to recycle that with the sewage sludge introduced pollutants such as mercury economically can be deducted from the process so that the respective prescribed limit emission value is not is exceeded.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren und mit einer Anlage gelöst, die mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 11 gekennzeichnet sind. This object is achieved according to the invention with a method and solved with a system that with advantageous embodiments characterized in the claims 1 to 11.  

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der feinkörnige Abfallstoff wie z. B. der Klärschlamm nicht innerhalb einer Zementklinkerproduktionslinie verbrannt, sondern der Schlamm wird außerhalb der Zementklinkerproduktionslinie getrocknet und auch außerhalb verbrannt. Das Abgas der Klärschlammverbrennung wird nicht in die Zementklinkerproduktionslinie eingeführt, so daß deren eigenes Abgas frei von schwierig abzutrennenden Schadstoffen wie Quecksilber bleibt, sondern das Abgas der Klärschlammverbrennung wird, getrennt vom Abgas einer konventionellen Zementklinkerproduktionslinie, in einer eigenen Abgasreinigung mit Abtrennung des im Abgas enthaltenen Schadstoffes wie Quecksilber gereinigt, wobei in diesem Falle die Schadstoffabtrennung wirtschaftlich durchführbar ist, weil die Konzentration z. B. von Quecksilber im Abgas der Klärschlammverbrennung nicht durch die große Abgasmenge der Zementklinkerproduktionslinie verdünnt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist gewährleistet, daß die in der "Technischen Anleitung Luft" jeweils geforderten Emissionswerte ohne großen Aufwand sicher eingehalten werden können.In the method according to the invention is the fine-grained waste such as B. the sewage sludge not within a Cement clinker production line burned, but the Mud is outside the cement clinker production line dried and also burned outside. The exhaust of the Sewage sludge incineration is not included in the cement clinker production line introduced so that their own exhaust gas free difficult-to-release pollutants like mercury remains, but the waste gas from sewage sludge incineration, separated from the exhaust of a conventional cement clinker production line, in a separate exhaust gas purification with separation of the pollutant contained in the exhaust gas such as mercury cleaned, in which case the removal of pollutants economically feasible because the concentration z. B. of mercury in the waste gas of sewage sludge incineration not by the large amount of exhaust from the cement clinker production line is diluted. By the method according to the invention It is ensured that the information contained in the "Technical Guidance air "respectively required emission values without great effort can be safely met.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird der zu verbrennende Klärschlamm unter Zusatz von Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl als Calziumträger verbrannt, und zwar in einem solchen Mischungsverhältnis, daß nach der Verbrennung bei hoher Temperatur aus dem Verbrennungsabgas ein Verbrennungsrückstand abgeschieden wird, der die Qualität eines ggf. vollständig kalzinierten Zementheißmehles zur Herstellung von Zementklinker aufweist. Die Verbrennung des Klärschlamms wird erfindungsgemäß in einem Flugstromreaktor bzw. Gleichstromsuspensionsreaktor durchgeführt, in dem die Feststoffe mit vorerhitzter Brennluft, insbesondere Klinkerkühlerabluft, suspendiert werden. Dabei hat die zugeführte Brennluft eine Temperatur von wenigstens etwa 800°C nicht nur mit Rücksicht auf die Calzinierung des eingeführten Calziumträgers, sondern auch im Hinblick auf die Desodorierung der geruchsbelästigenden Abgase der thermischen Klärschlammbehandlung. Die Verbrennung des Klärschlammes und des ggf. zugesetzten Calziumträgers wäre anstatt in einem Flugstromreaktor auch in einem Wirbelschichtreaktor oder in einem anderen Suspensionsreaktor möglich.According to a particular feature of the invention is the to burning sewage sludge with the addition of limestone flour and / or cement raw meal burned as calcium carrier, and Although in such a mixing ratio that after the Combustion at high temperature from the combustion exhaust gas a combustion residue is deposited, which is the quality a possibly completely calcined Zementheißmehles for the production of cement clinker. The burning of sewage sludge according to the invention in a flow reactor or DC suspension reactor carried out,  in which the solids with preheated combustion air, in particular clinker cooler exhaust air, are suspended. The supplied combustion air has a temperature of at least about 800 ° C not only with regard to the Calcination of the introduced calcium carrier, but also with regard to the deodorization of the odor-causing Exhaust gases of thermal sewage sludge treatment. The burning of sewage sludge and possibly added calcium carrier would be in place in a runoff reactor as well a fluidized bed reactor or in another slurry reactor possible.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird wenigstens ein Teil des in die Klärschlamm-Verbrennungsstufe eingeführten Calziumträgers wie Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl in einem Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem vorerhitzt, der vom heißen Abgas der Verbrennungsstufe zur Ausnutzung der Wärmeenergie dieses Abgases betrieben wird.According to a further feature of the invention, at least a part of the introduced into the sewage sludge incineration stage Calcium carrier such as limestone meal and / or cement raw meal preheated in a cyclone float gas heat exchanger system, from the hot exhaust of the combustion stage to Utilization of the heat energy of this exhaust gas is operated.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das aus dem Abgas der Klärschlamm-Verbrennungsstufe abgetrennte Heißmehl ggf. zusammen mit kalziniertem Heißmehl einer konventionellen Zementrohmehl-Vorerhitzungs- und ggf. -Calziniereinrichtung in einen Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker eingeführt. Das heißt apparativ ausgedrückt, daß die erfindungsgemäße Anlage zur thermischen Entsorgung von Klärschlamm einer konventionellen Zementklinkerproduktionslinie mit Zementrohmehl-Vorerhitzer und ggf. -Calzinator parallel geschaltet sein kann, wobei die Klärschlammverbrennungslinie und die Zementklinkerproduktionslinie Abgas-seitig voneinander völlig getrennt sind, jedoch Heißmehl-seitig über den gemeinsamen Drehrohrofen miteinander verbunden sind. Beim Betrieb einer solchen erfindungsgemäßen Zwillingsanlage ist es möglich, eventuell vorhandene Defizite oder Überschüsse an der Kalkkomponente, Tonkomponente oder dgl. im Heißmehl, welches von der Klärschlammverbrennungslinie kommt, auszugleichen durch die Zusammensetzung des Heißmehles, welches aus der konventionellen Zementklinkerproduktionslinie stammt, und umgekehrt.According to a further feature of the invention that is from the Exhaust gas of sewage sludge combustion stage separated hot meal optionally together with calcined hot meal of a conventional Cement raw meal preheating and optionally calcining in a rotary kiln for the production of Cement clinker introduced. That means in terms of equipment that the inventive plant for thermal disposal sewage sludge from a conventional cement clinker production line with cement raw meal preheater and if necessary calcinator may be connected in parallel, the sewage sludge incineration line and the cement clinker production line Exhaust side are completely separated from each other, however  Hot flour side over the common rotary kiln with each other are connected. In the operation of such a invention Twin plant is possible, possibly existing deficits or excesses of the lime component, Clay component or the like. In the hot meal, which of the Sewage sludge incineration line comes to balance the composition of the hot meal, which from the conventional Cement clinker production line originates, and vice versa.

Das Abgas der Klärschlamm-Verbrennungslinie wird erfindungsgemäß nach Abkühlung auf etwa 150°C und nach Entstaubung durch eine nasse oder trockene Gaswäsche von Schadstoffen wie z. B. Quecksilber befreit. Bei der nassen Gaswäsche wird das im Abgas enthaltene Hg in einer sauren wäßrigen Lösung, insbesondere in chlorsaurer oder schwefelsaurer Lösung konzentriert, aus der nach Neutralisation durch Zugabe eines Fällungsmittels das Hg ausfällt, wobei der verbleibende quecksilberangereicherte Schlamm nach seiner Entwässerung deponiert werden kann. Es besteht auch die Möglichkeit, durch eine trockene Gaswäsche das im Abgas enthaltene Hg an einem Feststoff-Sorbens zu binden.The waste gas of the sewage sludge incineration line is according to the invention after cooling to about 150 ° C and dedusting by a wet or dry gas wash of Pollutants such. B. freed mercury. In the wet Gas scrubbing is the Hg contained in the exhaust gas in an acidic aqueous solution, in particular in hydrochloric acid or sulfuric acid Solution concentrated from the after neutralization by addition of a precipitant, the Hg precipitates, wherein the remaining mercury-enriched sludge its drainage can be dumped. It also exists the possibility of a dry gas scrubbing in the exhaust Hg to bind to a solid sorbent.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention and its further features and advantages are based on the schematically shown in the drawing Embodiments explained in more detail.

Nach dem Fließbild der Zeichnung wird getrockneter Klärschlamm (10) mit einer Restfeuchte von ca. 5 bis 10 Gewichts- % in das untere Ende eines als Steigrohr mit Rohrschleife ausgebildeten Flugstromreaktors (12) eingeführt und dort unter Zusatz von Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl (11) mit z. B. auf 850°C vorerhitzter Brennluft (13), die zweckmäßigerweise Kühlerabluft des dem Drehrohrofen (14) nachgeschalteten nicht dargestellten Klinkerkühlers ist, verbrannt. Die Temperatur im Flugstromreaktor (12) ist in jedem Fall so hoch, daß die Geruchsstoffe der aus der thermischen Klärschlammbehandlung entstehenden Abgase mit Sicherheit zerstört werden. Bei einer Verbrennungstemperatur im Flugstromreaktor (12) von wenigstens 1250°C werden toxische Verbindungen wie z. B. Dioxine restlos zersetzt. Das Mischungsverhältnis zwischen dem mineralischen Bestandteile enthaltenden Klärschlamm (10) und dem Calziumträger (11) kann so eingestellt werden, daß nach der Verbrennung im Flugstromreaktor (12) aus dem Verbrennungsabgas (17) in einem Zykonabscheider (15) ein Verbrennungsrückstand abgeschieden wird, der die Qualität eines Heißmehles (16) zur Herstellung von Zementklinker aufweist. Das aus dem Zyklonabscheider (15) abgezogene Abgas (17 a) hat eine Temperatur von z. B. 870°C, so daß gewährleistet ist, daß das Heißmehl (16) mit einer Temperatur von mindestens 800°C gewonnen werden kann, so daß das Heißmehl (16) bereits weitgehend kalziniert der Einlaufkammer (18) des Drehrohrofens (14) zur Herstellung von Zementklinker zugeleitet werden kann. Auf diese Weise werden die Klärschlamm-Verbrennungsrückstände samt darin enthaltener Schadstoffe problemlos in den Zementklinker eingebaut.After the flow chart of the drawing dried sewage sludge ( 10 ) is introduced with a residual moisture content of about 5 to 10% by weight in the lower end of a trained as a riser pipe loop Flugstromreaktors ( 12 ) and there with the addition of limestone powder and / or cement raw meal ( 11 ) with z. B. at 850 ° C preheated combustion air ( 13 ), which is expediently radiator exhaust air of the rotary kiln ( 14 ) downstream not shown clinker cooler, burned. The temperature in the entrained flow reactor ( 12 ) is in any case so high that the odors of the resulting from the thermal sewage sludge treatment exhaust gases are destroyed with certainty. At a combustion temperature in the entrained flow reactor ( 12 ) of at least 1250 ° C, toxic compounds such. B. dioxins completely decomposed. The mixing ratio between the mineral constituent sewage sludge ( 10 ) and the calcium carrier ( 11 ) can be adjusted so that after combustion in the entrained flow reactor ( 12 ) from the combustion exhaust gas ( 17 ) in a Zykonabscheider ( 15 ) a combustion residue is deposited, which Quality of a Heißmehles ( 16 ) for the production of cement clinker. The withdrawn from the cyclone ( 15 ) exhaust gas ( 17 a) has a temperature of z. B. 870 ° C, so that it is ensured that the hot meal ( 16 ) can be obtained at a temperature of at least 800 ° C, so that the hot meal ( 16 ) is already largely calcined the inlet chamber ( 18 ) of the rotary kiln ( 14 ) Preparation of cement clinker can be supplied. In this way, the sewage sludge incineration residues together with pollutants contained therein are easily installed in the cement clinker.

Der in die Klärschlamm-Verbrennungsstufe (12) zusätzlich eingeführte Calziumträger (11) ist in einem Zyklonschwebegas- Wärmetauschersystem vorerhitzt worden, das im Ausführungsbeispiel die Zyklone (19) und (20) aufweist und das vom Abgas (17 a) der Verbrennungsstufe betrieben wird. Auf diese Weise wird die Wärmeenergie des z. B. 870°C heißen Abgases (17) ausgenutzt zur Vorwärmung und Vorerhitzung von Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl (21), das mit einer Temperatur von z. B. 25°C in das Zyklonschwebegas- Wärmetauschersystem eintritt und über die Leitung (11) dem Flugstromreaktor (12) zugeführt wird. Das das Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem mit einer Temperatur von etwa 350°C verlassende Abgas (22) wird zusammen mit den flüchtigen Komponenten, darunter Hg, in einem Abgaskühler (23) auf eine Temperatur von etwa 150°C abgekühlt. Das abgekühlte Abgas wird dann in einer Entstaubungseinrichtung (24), insbesondere Gewebefilter, entstaubt und einer Gaswäsche (25) zugeleitet.In the sewage sludge combustion stage (12) Calziumträger additionally introduced (11) has been preheated in a Zyklonschwebegas- heat exchanger system, comprising the cyclones (19) and (20) in the embodiment and from the exhaust gas (17 a) is operated the combustion stage. In this way, the heat energy of z. B. 870 ° C hot exhaust gas ( 17 ) used for preheating and preheating of limestone powder and / or cement raw meal ( 21 ), which with a temperature of z. B. 25 ° C enters the Zyklonschwebegas- heat exchanger system and via the line ( 11 ) the entrained flow reactor ( 12 ) is supplied. The exhaust gas ( 22 ) leaving the cyclone slurry gas heat exchanger system at a temperature of about 350 ° C is cooled to a temperature of about 150 ° C along with the volatile components, including Hg, in an exhaust gas cooler ( 23 ). The cooled exhaust gas is then dedusted in a dedusting device ( 24 ), in particular fabric filter, and fed to a gas scrubber ( 25 ).

Bei der nassen Gaswäsche (25) wird das im Abgas enthaltene Hg in einer sauren wäßrigen Lösung, insbesondere in chlorsaurer oder schwefelsaurer Lösung, konzentriert, die Lösung wird neutralisiert, und dann wird durch Zugabe eines Fällungsmittels das Hg ausgefällt (26), wobei der verbleibende quecksilberangereicherte Schlamm nach seiner Entwässerung deponiert wird. Das Abgas (27), bei dem der Grenzemissionswert 0,2 mg Hg/Nm³ Abgas mit Sicherheit unterschritten ist, wird ggf. nach Wiederaufheizung dem Schornstein zugeleitet.In the wet scrubbing ( 25 ), the Hg contained in the exhaust gas is concentrated in an acidic aqueous solution, in particular in hydrochloric or sulfuric acid solution, the solution is neutralized, and then by addition of a precipitant, the Hg precipitated ( 26 ), the remaining mercury-enriched sludge is dumped after its drainage. The exhaust gas ( 27 ), in which the limit emission value of 0.2 mg Hg / Nm³ exhaust gas is definitely exceeded, is possibly fed to the chimney after reheating.

Die oben beschriebene Anlage zur thermischen Entsorgung von Klärschlamm mit Verwertung des Klärschlammes bei der Herstellung von Zementklinker ist im Ausführungsbeispiel der Zeichnung einer konventionellen Zementklinkerproduktionslinie parallel geschaltet, die ein mehrstufiges Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem (28) zur Vorerhitzung und ggf. vollständigen Kalzinierung von Zementrohmehl (29) aufweist, wobei das kalzinierte Heißmehl (30) zusammen mit dem Heißmehl (16) in die Einlaufkammer (18) des Drehrohrofens (14) eingeführt wird. Charakteristisch für die zeichnerisch dargestellte sogenannte Zwillingsanlage ist also, daß die Klärschlammverbrennungslinie (links) und die Zementklinkerproduktionslinie (rechts) Abgas-seitig voneinander völlig getrennt sind, jedoch Heißmehl-seitig über den gemeinsamen Drehrohrofen (14) miteinander verbunden sind. Gemäß der gestrichelt gezeichneten Leitung (31) kann wenigstens ein Teilstrom des Abgases des Drehrohrofens (14) (sogenanntes Bypassgas) zur Nutzung von dessen Energieinhalt und auch als Fördergas in das untere Ende des Flugstromreaktors (12) eingeführt werden. Der gestrichelte Pfeil (32) soll andeuten, daß auch die Möglichkeit bestünde, wenigstens einen Teilstrom von Zementrohmehl aus der Zementklinkerproduktionslinie abzuzweigen und an geeigneter Stelle in das Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem der Klärschlammverbrennungslinie einzuführen.The above-described plant for the thermal disposal of sewage sludge with utilization of sewage sludge in the production of cement clinker is connected in parallel in the embodiment of the drawing of a conventional cement clinker production line comprising a multi-stage cyclone float gas heat exchanger system ( 28 ) for preheating and possibly complete calcination of cement raw meal ( 29 ). wherein the calcined hot meal ( 30 ) is introduced together with the hot meal ( 16 ) in the inlet chamber ( 18 ) of the rotary kiln ( 14 ). Characteristic of the so-called twin plant shown in the drawing is therefore that the sewage sludge incineration line (left) and the cement clinker production line (right) are completely separated from each other on the exhaust side, but hot-flour side are connected to each other via the common rotary kiln ( 14 ). According to the dashed line ( 31 ), at least a partial flow of the exhaust gas of the rotary kiln ( 14 ) (so-called bypass gas) for the use of its energy content and as a conveying gas in the lower end of the entrained flow reactor ( 12 ) are introduced. The dashed arrow ( 32 ) is intended to indicate that it would also be possible to divert at least a partial stream of cement raw meal from the cement clinker production line and to introduce it at a suitable location in the cyclone slurry gas heat exchanger system of sewage sludge incineration line.

Es besteht auch die Möglichkeit, dem Flugstromreaktor (12) bei (10) nicht einen trockenen, sondern einen mechanisch vorentwässerten feuchten Klärschlamm mit z. B. 60 Gewichts-% H₂O, d. h. mit einer Trockensubstanz TS von 40 % aufzugeben und diesen Klärschlamm im Reaktor (12) zu trocknen und zu verbrennen. Vor Einbringen in den Flugstromreaktor (12) kann der feuchte Klärschlamm in einem nicht dargestellten Mischer mit einem Calziumträger wie Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl vorvermischt werden, wodurch einerseits der Klärschlamm bereits eine Vortrocknung erfährt und andererseits die Dispergierung des Klärschlamms im Gleichstrompensionsreaktor (12) erleichtert werden kann.There is also the possibility of the entrainment reactor ( 12 ) at ( 10 ) not a dry, but a mechanically pre-dewatered wet sewage sludge with z. B. 60% by weight H₂O, ie give up with a dry matter TS of 40% and to dry and incinerate this sewage sludge in the reactor ( 12 ). Before introduction into the entrained flow reactor ( 12 ), the moist sewage sludge can be premixed in a mixer, not shown, with a calcium carrier such as limestone powder and / or cement raw meal, whereby on the one hand the sewage sludge already undergoes predrying and on the other hand the dispersion of sewage sludge in Gleichstrompensionsreaktor ( 12 ) are facilitated can.

Es folgen zwei Zahlenbeispiele der Erfindung mitTwo numerical examples of the invention follow

  • a) Einsatz getrockneten Klärschlamms (10) mit Restfeuchte 10 Masse-% H₂O,a) use of dried sewage sludge ( 10 ) with residual moisture 10% by mass H₂O,
  • b) Einsatz mechanisch vorentwässerten Klärschlamms (10) mit Feuchte 60 Masse-% H₂O.b) use of mechanically pre-dewatered sewage sludge ( 10 ) with moisture 60% by mass H₂O.

zu a): Stoffbilanzto a): material balance

EINTRAG:ENTRY:

  • - Heißluft (13):
    2623 m³ (i.N.), 900°C, 79 Vol.-% N₂, 21 Vol.-% O.    - hot air ( 13 ):
    2623 m³ (iN), 900 ° C, 79 vol .-% N₂, 21 vol .-% O.
  • - Klärschlamm (10):
    1111 kg 25°C, 10 Masse-% H₂O, 90 Masse-% TS,
    H u = 8,8 MJ/kg TS, 8 mg Hg/kg TS.    - sewage sludge ( 10 ):
    1111 kg 25 ° C, 10% by mass H₂O, 90% by mass TS,
    H u = 8.8 MJ / kg DM, 8 mg Hg / kg DM.
  • - Zementrohrmehl (21):
    6600 kg, 25°C.    - cement pipe meal ( 21 ):
    6600 kg, 25 ° C.

AUSTRAG:DISCHARGE:

  • - Abgas (22):
    4350 m³ (i.N.), 237°C, 16,9 Vol.-% H₂O,
    Hg: 0,206 vpm1,84 mg Hg/m³ (i.N.).    Exhaust gas ( 22 ):
    4350 m³ (iN), 237 ° C, 16.9 vol .-% H₂O,
    Hg: 0.206 vpm1.84 mg Hg / m3 (iN).
  • - Heißmehl (16):
    5563 kg, 850°C.    - hot meal ( 16 ):
    5563 kg, 850 ° C.

zu b): Stoff- und Energiebilanzto b): substance and energy balance

ENERGIEBILANZ:ENERGY BALANCE:

H (EINTRAG) = -4,0540×10¹⁰ Joule H (AUSTRAG) = -4,0585×10¹⁰ JouleH (ENTRY) = -4.0540 x 10¹⁰ Joule H (OUTPUT) = -4.0585 x 10¹⁰ joules

ΔH=H aus -H ein Δ H = H a of -H = -4,5×10⁷ Joule= -4.5 × 10⁷ joules = Wärmeverluste im Flugstromreaktor und Zyklonwärmetauschersystem= Heat losses in the entrained flow reactor and cyclone heat exchanger system

Claims (11)

1. Verfahren zur thermischen Entsorgung von feinkörnigen Abfallstoffen, insbesondere Klärschlamm, mit Verwertung des Abfallstoffes bei der Herstellung von Zementklinker, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfallstoff (10) außerhalb der Zementklinkerproduktionslinie verbrannt (12) wird und daß das Abgas (17 a) der Klärschlammverbrennung, für sich getrennt, in einer eigenen Abgasreinigung mit Abtrennung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe gereinigt wird.1. A method for the thermal disposal of fine-grained waste, especially sewage sludge, with utilization of the waste material in the production of cement clinker, characterized in that the waste ( 10 ) burned outside the cement clinker production line ( 12 ) and that the exhaust gas ( 17 a) of sewage sludge incineration , separated by itself, is cleaned in a separate exhaust gas purification with separation of the pollutants contained in the exhaust gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verbrennende Abfallstoff wie Klärschlamm (10) unter Zusatz von Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl verbrannt wird, und zwar in einem solchen Mischungsverhältnis, daß nach der Verbrennung aus dem Verbrennungsabgas (17, 17 a) ein Verbrennungsrückstand abgeschieden wird, der die Qualität eines ggf. vollständig kalzinierten Heißmehls (16) zur Herstellung von Zementklinker aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the waste to be incinerated such as sewage sludge ( 10 ) is burned with the addition of limestone and / or cement raw meal, in such a mixing ratio that after combustion from the combustion exhaust gas ( 17, 17 a ) a combustion residue is deposited, which has the quality of a possibly fully calcined hot meal ( 16 ) for the production of cement clinker. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Abfallstoffes wie Klärschlamm (10) in einem Flugstromreaktor (12) durchgeführt wird, in dem die Feststoffe mit vorerhitzter Brennluft (13), insbesondere Klinkerkühlerabluft, suspendiert werden. 3. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the combustion of the waste material such as sewage sludge ( 10 ) in a fly-flow reactor ( 12 ) is carried out in which the solids with preheated combustion air ( 13 ), in particular Klinkerkühlerabluft be suspended. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Klärschlamm-Verbrennungsstufe eingeführte Calziumträger wie Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl wenigstens zum Teil in einem Zyklonschwebegas- Wärmetauschersystem vorerhitzt worden ist, das vom Abgas (17 a) der Verbrennungsstufe betrieben wird.4. The method according to claim 2, characterized in that introduced into the sewage sludge combustion stage calcium carrier such as limestone and / or cement raw meal has been at least partially preheated in a Zyklonschwebegas- heat exchanger system, which is operated by the exhaust gas ( 17 a) of the combustion stage. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abgas der Klärschlamm-Verbrennungsstufe abgetrennte Heißmehl (16) ggf. zusammen mit kalziniertem Heißmehl einer konventionellen Zementrohmehl- Vorerhitzungs- und gegebenenfalls Calziniereinrichtung (28) in einen Drehrohrofen (14) zur Herstellung von Zementklinker eingeführt wird.5. The method according to claim 2, characterized in that the separated from the exhaust gas of the sewage sludge combustion stage hot meal ( 16 ) optionally together with calcined hot meal of a conventional cement raw meal preheating and optionally Calziniereinrichtung ( 28 ) in a rotary kiln ( 14 ) for the production of cement clinker is introduced. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas (22) der Klärschlamm-Verbrennungslinie nach Abkühlung (23) auf etwa 150°C und nach Entstaubung (24) durch eine nasse oder trockene Gaswäsche von Quecksilber (Hg) befreit wird.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas ( 22 ) of the sewage sludge incineration line after cooling ( 23 ) to about 150 ° C and dedusting ( 24 ) by a wet or dry gas scrubbing of mercury (Hg) is released. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der nassen Gaswäsche (25) das im Abgas enthaltene Hg in einer sauren wäßrigen Lösung, insbesondere in chlorsaurer oder schwefelsaurer Lösung konzentriert wird, die Lösung neutralisiert wird und dann durch Zugabe eines Fällungsmittels das Hg ausgefällt (26) wird, wobei der verbleibende quecksilberangereicherte Schlamm nach seiner Entwässerung deponiert wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that in the wet scrubbing ( 25 ) the Hg contained in the exhaust gas is concentrated in an acidic aqueous solution, in particular in hydrochloric or sulfuric acid solution, the solution is neutralized and then by addition of a precipitant Hg precipitated ( 26 ), with the remaining mercury-enriched sludge being dumped after its dehydration. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der trockenen Gaswäsche das im Abgas enthaltene Hg an einem Füllstoff-Sorbens gebunden wird.8. The method according to claim 6, characterized that in the dry gas scrubbing contained in the exhaust gas Hg is bound to a filler sorbent. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß noch feuchter Klärschlamm (10) gegebenenfalls nach Vorvermischung mit einem Calziumträger wie Kalksteinmehl und/oder Zementrohmehl in den Flugstromreaktor (12) eingebracht und dort getrocknet und verbrannt wird.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that still moist sewage sludge ( 10 ) is optionally introduced after premixing with a calcium carrier such as limestone and / or cement raw meal in the entrained flow reactor ( 12 ) and dried there and burned. 10. Anlage zur thermischen Entsorgung von feinkörnigen Abfallstoffen, insbesondere Klärschlamm, mit Verwertung des Abfallstoffes bei der Herstellung von Zementklinker, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Flugstromreaktor (12) zur Verbrennung des Klärschlamms (10) und einen dem Reaktor nachgeschalteten Abscheidezyklon (15), dessen Abgasleitung (17 a) ggf. über mehrere Zyklonschwebegas-Wärmetauscher zu einer eigenen Abgasreinigungseinrichtung einschließlich mit Quecksilberabtrennung (25, 26) führt und dessen Feststoffaustrag (16) zum Austrag der Verbrennungsrückstände zum Einlauf eines Drehrohrofens (14) zur Herstellung von Zementklinker geführt ist.10. Plant for the thermal disposal of fine-grained waste, especially sewage sludge, with utilization of the waste material in the production of cement clinker, for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 9, characterized by a entrained flow reactor ( 12 ) for combustion of the sewage sludge ( 10 ) and a downstream of the reactor separation cyclone ( 15 ), the exhaust pipe ( 17 a) possibly via a plurality of cyclone fume gas heat exchanger to a separate exhaust gas purification device including mercury removal ( 25, 26 ) leads and the solids discharge ( 16 ) for discharging the combustion residues to the inlet of a Rotary kiln ( 14 ) is guided for the production of cement clinker. 11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer konventionellen Zementklinkerproduktionslinie mit Zementrohmehl-Vorerhitzer und ggf. -Kalzinator (28) parallel geschaltet ist, und daß die Klärschlammverbrennungslinie und die Zementklinkerproduktionslinie abgasseitig voneinander völlig getrennt sind, jedoch Heißmehl-seitig über den gemeinsamen Drehrohrofen (14) miteinander verbunden sind.11. Plant according to claim 10, characterized in that it is connected in parallel with a conventional cement clinker production line with cement raw meal preheater and optionally -Kalzinator ( 28 ), and that the sewage sludge incineration line and the cement clinker production line are completely separated from each other, but hot meal side over the common rotary kiln ( 14 ) are interconnected.
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