DE4000147C1 - Sewage sludge vitrification - by burning waste material above bath of molten glass for ashes in upper furnace section for carbon combustion etc. - Google Patents

Sewage sludge vitrification - by burning waste material above bath of molten glass for ashes in upper furnace section for carbon combustion etc.

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Abstract

Clarified sewage sludge or other waste material contg. carbon or other combustive prods. is vitrified after burning above a bath of molten glass into which the ashes drop for incorporation. Burning takes place in an upper furnace section formed as a cyclone and tangentially receiving hot combustion air after preheating by furnace discharge fumes. The necessary combustion temp. is maintained by radiation from the glass bath. Heater electrodes for the bath produce a central energy concn. resulting in upward glass flow. Sludge etc is predried before injection. ADVANTAGE - Less predrying of waste is needed, no ash is produced for tipping and vitrified prod. is useful.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verglasen von Kohlenstoff oder andere brennbare Bestandteile enthalten­ den Abfallstoffen wie Schlämme und Aschen in einem Glas­ schmelzofen, wobei diese in den Ofen oberhalb des Glas­ bades eingegeben und dort verbrannt werden und die dabei entstehenden Aschen auf das Glasbad herabfallen und in dieses integriert werden sowie einen Glasschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for glazing Contain carbon or other flammable components the waste materials like sludge and ashes in a glass melting furnace, this in the furnace above the glass bathes entered and burned there and that ashes fall on the glass bath and fall into this can be integrated as well as a glass melting furnace Execution of the procedure.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 42 99 611 be­ kannt, wobei es sowohl feste als auch flüssige Abfälle verarbeiten können soll. Nachteilig ist bei diesem Ver­ fahren aber, daß dem eigentlichen Schmelzofen eine Kon­ versions-Kammer vorgeschaltet sein muß, wodurch ein sehr großer Ofen entsteht, der nur mit hohem Aufwand gebaut werden kann und dessen Verluste aufgrund der großen Ober­ fläche erheblich sind.Such a method is be from US-PS 42 99 611 knows, where it is both solid and liquid waste should be able to process. The disadvantage of this Ver but drive that the actual furnace a Kon version chamber must be upstream, which makes a very large furnace is built, which is built only with great effort and its losses due to the large waiter area are significant.

Speziell beim Aufarbeiten der Klärschlämme ist es weiter­ hin allgemeiner Stand der Technik, daß das Material in einer Kammerfilterpresse oder Siebbandpresse vorentwäs­ sert, dann getrocknet und die trockene Substanz dann ver­ brannt wird. Nachteilig bleibt ein Verbrennungsrück­ stand, der Schwermetalle enthält. Dieses Konzentrat muß dann auf einer Sonderdeponie abgelagert werden.It is particularly important when processing sewage sludge general state of the art that the material in a chamber filter press or belt filter press sert, then dried and the dry substance then ver is burned. A combustion back remains a disadvantage stood that contains heavy metals. This concentrate must then deposited in a special landfill.

Die Schwierigkeit bei der Verbrennung von Schlämmen, die aufgrund ihrer Feinheit eine große Wassermenge binden können, besteht darin, daß die Rückzündtemperatur in den Verbrennungsräumen nur sehr schwer erreicht wird, da nor­ malerweise die nutzbare Wärmeenergie nicht über 10 467 kJ/kg Material hinausgeht, die großen Wassermen­ gen bei ihrer Verdampfung aber erhebliche Energiemengen absorbieren. Es ist deshalb notwendig, daß nachteilig dieses Material vor der Verbrennung auf eine geringe Restfeuchte getrocknet werden muß.The difficulty in burning sludge that bind a large amount of water due to their fineness can, is that the flashback temperature in the Combustion rooms are very difficult to reach because nor sometimes the usable thermal energy does not exceed 10 467 kJ / kg of material goes out, the large amounts of water but considerable amounts of energy during their evaporation  absorb. It is therefore necessary to be disadvantageous this material before burning to a low level Residual moisture must be dried.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Beseitigung von Abfällen mit brennbaren An­ teilen zu schaffen, in dem zum einen die Trocknung nicht so weit getrieben werden muß wie bisher, wobei zum ande­ ren keine zu deponierende Asche mehr anfällt, und wobei der Aufwand vorrichtungsmäßig ebenso wie der Energiever­ brauch gering sein soll.It is an object of the invention, a method and a front Direction for the disposal of waste with combustible materials to create parts in which, on the one hand, the drying does not must be driven as far as before, with the other no more ash to be deposited, and whereby the effort in terms of the device as well as the energy consumption need to be low.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll weiterhin langzeitig zuverlässig und störungsfrei arbeiten können und insbe­ sondere den Vorteil haben, Abfallstoffe mit brennbaren Bestandteilen verschiedenster Art verarbeiten zu können. Die Abfallstoffe sollen dabei auch in wiederverwertbare Stoffe umgewandelt werden können.The method according to the invention should continue to be long-term can work reliably and trouble-free and in particular have the special advantage of having waste materials with combustible To be able to process components of all kinds. The waste materials should also be reusable Substances can be converted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbrennung in einem als Zyklon ausgebildeten Ofen­ teil erfolgt, in den Heißluft durch Düsen tangential ein­ gegeben wird und der zur Aufrechterhaltung der Verbren­ nungstemperaturen durch die Strahlung aus dem Glasbad erhitzt wird.This object is achieved in that combustion in an oven designed as a cyclone part takes place in the hot air tangentially through nozzles is given and to maintain the cremation temperatures caused by radiation from the glass bath is heated.

Zur Verbesserung der Energiebilanz kann eine Vorwärmung der Heißluft für den Verbrennungsvorgang durch den Abgas­ strom des Ofens erfolgen, wobei die Heißluft danach eine Trocknung von z. B. Schlämmen vornehmen kann.Preheating can improve the energy balance the hot air for the combustion process through the exhaust gas flow of the oven, the hot air then a Drying z. B. can make slurries.

Die Abfallstoffe können dem Heißluftstrom entweder vor dem Eintritt in den Zyklon zugemischt werden oder sie können im Kopfteil des Zyklons in diesen eingegeben wer­ den. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe der Erfindung da­ durch gelöst, daß eine Glasschmelzwanne mit einem darü­ ber angeordneten Verbrennungszyklon und ein Wärmetau­ scher für die Vorheizung der Verbrennungsluft durch den Abgasstrom vorhanden ist, wobei der Innenraum des Zy­ klons der Strahlung aus dem Glasbad ausgesetzt ist.The waste materials can either precede the hot air flow be mixed into the cyclone or they can be entered in the head of the cyclone the. In terms of device, the object of the invention is there solved by that a glass melting pan with a darü Arranged combustion cyclone and a heat rope  for preheating the combustion air through the Exhaust gas flow is present, the interior of the Zy clones exposed to radiation from the glass bath.

Um einen im wesentlichen ungehinderten Durchtritt der Strahlung zu ermöglichen, ist die Öffnung des Zyklons ge­ genüber dessen Innenraumdurchmesser nicht wesentlich verkleinert und um eine intensive Strahlung im Zyklonbe­ reich zu erhalten, können vorteilhaft Elektroden zur Zu­ führung elektrischer Energie eingesetzt werden, deren Schaltung derart ist, daß sich eine Energiekonzentration in der Mitte der Schmelzwanne ergibt, die dort zu einer aufsteigenden Strömung führt. Eine Ansammlung von Asche in der Mitte der Schmelzwanne wird dadurch ebenfalls ver­ mieden.To an essentially unhindered passage of the To enable radiation, the opening of the cyclone is ge compared to its interior diameter is not essential reduced in size and intense radiation in the cyclone To get rich, electrodes can advantageously be used management of electrical energy can be used Circuit is such that there is an energy concentration in the middle of the melting tank, which turns into a ascending flow leads. A collection of ashes this also ver in the middle of the melting tank avoided.

Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es möglich, einen Abfallbeseitigungsofen zu schaffen, der verschiedenste Abfälle wirtschaftlich verarbeiten kann und der darüber hinaus durch die Erzeugung von Glas oder glasähnlichen Stoffen eine Wiederverwertung der Abfälle ermöglicht. Es kann also von einer idealen Lösung der anstehenden Pro­ bleme gesprochen werden.With the object of the invention, it is possible To create waste disposal furnace, the most diverse Can process waste economically and above through the production of glass or glass-like Substances enable recycling of the waste. It can therefore of an ideal solution of the upcoming Pro be spoken bleme.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Diese Zeichnung zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen Glas­ schmelzofen.The following is an embodiment of the invention explained in more detail using a drawing. This drawing shows schematically a vertical section through a glass melting furnace.

Der erfindungsgemäße Glasschmelzofen besteht aus einer herkömmlichen Schmelzwanne 1, in die über Elektroden 4 elektrische Energie zum Ausgleich der Energiebilanz zu­ gegeben wird. Zur Kühlung der Wanne sind Kühlrohre 10 vorgesehen. Der Auslauf des Glases oder glasähnlichen Stoffes erfolgt über ein Molybdänrohr 9 oder einen Über­ lauf; es kann aber auch der Austritt des Produktes durch Abstiche erfolgen. The glass melting furnace according to the invention consists of a conventional melting tank 1 , into which electrical energy is added via electrodes 4 to balance the energy balance. Cooling tubes 10 are provided for cooling the tub. The outlet of the glass or glass-like substance takes place via a molybdenum tube 9 or an overflow; however, the product can also be discharged by tapping.

Über der Schmelzwanne 1 ist ein Zyklonteil 2 vorhanden, in dem die eigentliche Abfallstoff-Verbrennung stattfin­ det. Ein solcher Verbrennungszyklon für Stoffe, aus de­ nen Glas erschmolzen werden kann, ist z. B. in der deut­ schen Patentschrift 17 71 299 beschrieben und braucht da­ her nicht näher erläutert werden. Das Abgas aus dem Ver­ brennungszyklon und aus der Schmelzwanne gelangt aus die­ ser in einen Wärmetauscher 3, der regenerativ oder reku­ perativ arbeiten kann und der die Verbrennungsluft für den Verbrennungszyklon 2 erwärmt. Auch diese Wärmetau­ scher sind weithin bekannt und brauchen daher nicht nä­ her beschrieben werden.Above the melting tank 1 there is a cyclone part 2 in which the actual waste material combustion takes place. Such a combustion cyclone for substances from which glass can be melted is, for. B. described in German rule 17 71 299 and need not be explained here. The exhaust gas from the combustion cyclone and from the melting furnace passes from the water into a heat exchanger 3 , which can work regeneratively or recurrently and which heats the combustion air for the combustion cyclone 2 . These Wärmetau shear are well known and therefore do not need to be described in more detail.

Das noch immer erhebliche Temperaturen aufweisende Abgas aus dem Wärmetauscher 3 kann direkt nach einer entspre­ chenden Reinigung in die Atmosphäre abgegeben werden, falls aber wäßrige Stoffe, wie Klärschlämme verbrannt werden sollen, kann das Abgas in bekannten (nicht ge­ zeigt) Trocknern zur Vortrocknung der wäßrigen Stoffe verwendet werden.The still significant temperature exhaust gas from the heat exchanger 3 can be released into the atmosphere directly after a corresponding cleaning, but if aqueous substances such as sewage sludge are to be burned, the exhaust gas can be dried in known (not shown) dryers for predrying the aqueous Fabrics are used.

Die zu verbrennenden Stoffe können sowohl in den Zyklon- Kopfteil 6 eingespeist werden oder sie können der Heiß­ luft zur Verbrennung zugemischt werden und treten dann über die Düsen 5 für die Heißluft in den Zyklonteil 2 ein. Voraussetzung ist, daß ihre Konsistenz eine Zumi­ schung zur Luft zuläßt, was beispielsweise bei Aschen gegeben sein kann.The substances to be burned can both be fed into the cyclone head part 6 or they can be mixed with the hot air for combustion and then enter the cyclone part 2 via the nozzles 5 for the hot air. The prerequisite is that their consistency allows admixture to the air, which can be the case, for example, with ashes.

Die Eingabe in den Kopfteil 6 kann über ein Zuführrohr 7 mit einer darin angeordneten Schnecke 8 erfolgen.The entry into the head part 6 can take place via a feed pipe 7 with a screw 8 arranged therein.

Der Austritt des Abgases aus dem Wärmetauscher 3 erfolgt über eine Rohrleitung 11, die in geeigneter Weise iso­ liert ist. Da derlei Komponenten allgemein bekannt sind, wird auf eine genauere Beschreibung verzichtet. The exit of the exhaust gas from the heat exchanger 3 takes place via a pipe 11 which is iso liert in a suitable manner. Since such components are generally known, a more detailed description is not given.

Es ist wesentlich, daß die untere Öffnung des Zyklons er­ heblich größer gehalten wird, als üblich und z. B. in der genannten Patentschrift 17 71 299 bezeigt. Dadurch wird sichergestellt, daß das darunterliegende heiße Glasbad von ca. 1400°C in den Innenraum des Zyklonteils 2 hinein­ strahlen kann und so eine für die Verbrennung notwendige Erhitzung auch von schwer brennbaren Schlämmen sorgt.It is essential that the lower opening of the cyclone is kept considerably larger than usual and z. B. in said patent 17 71 299. This ensures that the hot glass bath underneath can radiate into the interior of the cyclone part 2 at a temperature of approx. 1400 ° C and thus ensures the heating of difficult-to-combustible sludges which is necessary for the combustion.

Da im Zyklon 2 infolge der Zentrifugalkräfte die ver­ brannte Masse an der Außenwand nach unten abläuft, bleibt das Zentrum frei von herablaufender frischer Schmelze, so daß auch bei hoher Leistung die Einstrah­ lung in den Zyklon 2 gewahrt bleibt.Since in the cyclone 2 due to the centrifugal forces the burned mass runs down on the outer wall, the center remains free of falling fresh melt, so that the irradiation development in the cyclone 2 is maintained even at high power.

Die Schaltung der Elektroden 4 in der Schmelzwanne 1 ist dabei zweckmäßigerweise so, daß sich eine Energiekonzen­ tration in der Mitte der Wanne 1 ergibt.The circuit of the electrodes 4 in the melting furnace 1 is advantageously so as to give an energy concen tration in the center of the trough. 1

Die aus dem Zyklon auf das Glasbad tropfende frische Schmelze hat eine Temperatur von 1000-1100°C. Im Glas­ bad wird die Schmelze durch Zuführung von elektrischer Energie über die Elektroden 4 auf ca. 1400°C aufgeheizt. Die Energiemenge zum Aufheizen auf die endgültige Tempe­ ratur beträgt damit nur noch 100 kWh/t Schmelzgut.The fresh melt dripping from the cyclone onto the glass bath has a temperature of 1000-1100 ° C. In the glass bath, the melt is heated to approximately 1400 ° C. by supplying electrical energy via the electrodes 4 . The amount of energy for heating up to the final temperature is now only 100 kWh / t melt.

Über diesen Energiebedarf hinaus werden die Strahlungs­ energie und die Wärmeverluste des Bassins durch elektri­ sche Energie gedeckt.Beyond this energy requirement, the radiation energy and the heat loss of the pool through electri energy covered.

Falls der Ausgangsstoff in seiner Zusammensetzung kein auslaugfestes Glas ergibt, kann durch Zumischung von Kalk, Sand oder Phonolith zum Schlamm eine Glaszusammen­ setzung erreicht werden, die hohe Auslaugfestigkeiten hat, so daß das fertige Produkt wieder verwendbar ist und z. B. als Baustoff eingesetzt werden kann.If the starting material does not have a composition leach-proof glass can be obtained by adding Lime, sand or phonolite to form a glass together Settling can be achieved, the high leaching strength has so that the finished product is reusable and Z. B. can be used as a building material.

Claims (8)

1. Verfahren zum Verglasen von Kohlenstoff oder andere brennbare Bestandteile enthaltenden Abfallstoffen wie Schlämme und Aschen in einem Glasschmelzofen, wobei diese in den Ofen oberhalb des Glasbades eingegeben und dort verbrannt werden und die dabei entstehenden Aschen auf das Glasbad herabfallen und in dieses inte­ griert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in einem als Zyklon ausgebildeten Ofenteil erfolgt, in den Heißluft durch Düsen tangential eingegeben wird und der zur Aufrechterhaltung der Verbrennungstemperatu­ ren durch die Strahlung aus dem Glasbad erhitzt wird.1. A process for the glazing of carbon or other flammable waste materials such as sludge and ashes in a glass melting furnace, whereby these are introduced into the furnace above the glass bath and burned there, and the resulting ashes fall down onto the glass bath and are integrated therein, characterized in that the combustion takes place in a furnace part designed as a cyclone, is entered tangentially into the hot air through nozzles and which is heated by the radiation from the glass bath to maintain the combustion temperatures. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwärmung der Luft für den Verbrennungs­ vorgang durch den Abgasstrom des Ofens erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that preheat the air for combustion operation is carried out by the exhaust gas flow from the furnace. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Verglasung von Schlämmen diese durch den Abgasstrom vorgetrocknet werden, nachdem die Luft für den Verbrennungsvorgang erhitzt wurde.3. The method according to claims 1 and 2, characterized records that when glazing sludge this be pre-dried by the exhaust gas stream after the air has been heated for the combustion process. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abfallstoffe dem Heißluftstrom vor dem Eintritt in den Zyklon zugemischt werden.4. The method according to claims 1 to 3, characterized records that the waste before the hot air flow admixed with the entry into the cyclone. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe im Kopfteil des Zyklons in diesen eingegeben werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the waste materials in the head part of the Cyclones can be entered in these.   6. Glasschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Glasschmelzwanne (1), einen darüber ange­ ordneten Verbrennungs-Zyklon (2) und einen Wärmetau­ scher (3) für die Vorheizung der Verbrennungsluft durch den Abgasstrom aufweist, wobei der Innenraum des Zyklons der Strahlung aus dem Glasbad ausgesetzt ist.6. Glass melting furnace for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has a glass melting tank ( 1 ), an arranged combustion cyclone ( 2 ) and a heat exchanger ( 3 ) for preheating the combustion air by the Has exhaust gas flow, the interior of the cyclone being exposed to the radiation from the glass bath. 7. Glasschmelzofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung des Zyklons (2) gegenüber dessen Innenraumdurchmesser nicht wesentlich verkleinert ist.7. Glass melting furnace according to claim 6, characterized in that the opening of the cyclone ( 2 ) is not significantly reduced compared to its interior diameter. 8. Glasschmelzofen nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeich­ net durch Elektroden (4) zur Zuführung elektrischer Energie und einer Schaltung derselben derart, daß sich eine Energiekonzentration in der Mitte der Schmelzwanne ergibt, die dort zu einer aufsteigenden Strömung führt.8. glass melting furnace according to claim 6 or 7, marked net by electrodes ( 4 ) for supplying electrical energy and a circuit thereof such that there is an energy concentration in the middle of the melting tank, which leads to an ascending flow there.
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