DE4002258A1

DE4002258A1 - Hochtemperatur - tangentialkessel fuer thermische sonderabfall-entsorgungsanlagen

Info

Publication number: DE4002258A1
Application number: DE19904002258
Authority: DE
Inventors: Reinhold Maniura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-08-01

Description

Beim derzeitigen Stand der Technik werden Sondermüll- Verbrennungsanlagen mit Allotherm-Drehrohrkessel betrieben, bei denen der Gasausstoß, bzw. die Schadstoffabgabe über Hochschornsteine vorgenommen wird, wodurch die Umweltreinhaltung wesentlich beeinträchtigt wird.

Gegenstand dieser Anmeldung ist ein Autotherm-Hochtemperatur- Tangentialkessel für den Einsatz in thermischen Sonderabfall- Entsorgungsanlagen, die vorwiegend unterirdisch im Tiefbaubereich untergebracht sind. Der HT-Tangentialkessel ist ein besonderer Langrohr-Druckkessel. Es ist ein feststehender Dreilagen-Schrägrohrkessel (Pos. 1), in dem durch Beschickung mit Feinkoks, Gas und Sauerstoff als Brennhilfe ein kontinuierlicher und lang anhaltender Müllverbrennungsprozeß erreicht wird, wobei die durch die unterschiedlichen Tangentialdüsen dem Verbrennungsraum zugeführten Brennhilfen das Verbrennungsgut auf optimaler Verbrennungstemperatur von ca. 1600°C gehalten wird.

Bei diesen extremen Verbrennungstemperaturen wird halogenhaltiger Sondermüll, bzw. hochtoxische halogenhaltige Substanzen bis in deren Atome zersetzt und somit vernichtet. Die chemischen Elemente, wie Nickel, Kupfer, Arsen oder Kohlenstoff, usw. lösen sich in der Verbrennungsglut auf. Mineralische Gesteinskomponente, wie beispielsweise Calcium, Silicium, sowie Chrom oder Mangan, usw. werden in Aschegranulaten eingebunden. Die restlichen Elemente, wie Quecksilber, Zink, Zinn, Blei, Cadmium, usw., die bei diesem Verbrennungsprozeß frei werden, können entweder ohne großen Aufwand im Wiederaufbearbeitungsverfahren zurückgewonnen werden, oder aber werden im Kondensierungsverfahren - zusammen mit den Abgasen, dem Staub und den Aschegranulaten, sowie dem Verbrennungsrückstand - mittels der speziell entwickelten Feststoff-Versatzanlage (Pos. 2) in homogene, druckfeste und wasserundurchlässige, transportable Feststoff-Versatzblöcke (Pos. 3) eingebunden, um anschließend zu abgelegenen Endlagerstätten transportiert zu werden.

Diese Feststoffversatz-Verfahrenstechnik eignet sich nicht nur für die Schadstoffentsorgung in Müllverbrennungsanlagen, sondern auch in der Chemie-Industrie, in Hüttenbetrieben und in Kraftwerken, die fossile Energieträger einsetzen und bis dato ihre Schadstoffe über Hochschornsteine an die Umwelt abgeben, und damit unser ökologisches Umfeld toxisch belasten.

Im wesentlichen besteht der HT-Tangentialkessel aus dem Müllverbrennungsgut- Aufnahmebehälter (Pos. 4), der Mülleinschubvorrichtung (Pos. 5), der Kesseleingangsschleuse (Pos. 6), dem anschließenden Verbrennungsraum (Pos. 7) mit den unterschiedlichen Tangentialdüsen (Pos. 8), sowie der Rauchgasdüse (Pos. 9), durch die erstmals Müllverbrennungsgase als gebündelter Gasstrahl eine Gasturbine (Pos. 10) antreiben.

Im teleskopartig zum HT-Tangentialkessel angeordneten Zweitlagenkessel (Pos. 11) wird das Kesselkühlwasser von der Druckerhöhungspumpe (Pos. 12) in diesen Zweitlagen- bzw. Druckwasserkessel gedrückt, wobei das Kühlwasser von der Kesselabwärme erhitzt und in Druckwasser umgewandelt wird, so daß mit dieser Wasserkraft mehrere Druckwasserturbinen (Pos. 13) mit unterschiedlichen Wirkungsgraden angetrieben werden. Nach dem Turbinendurchlauf wird das Druckwasser in einen großen Druckausgleichsbehälter (Pos. 14) geführt, wo über Wärmetauscher (Pos. 15) Heizwasser für die Fernwärme gewonnen wird. Die verbleibende, noch immer vorhandene Rest-Druckenergie wird zwecks Druckminderung über entsprechend dimensionierte Expansionsgefäße (Pos. 16) geleitet und anschließend wieder in das System gespeist.

Die für den Verbrennungsprozeß erforderliche Verbrennungsluft wird vom Verdichter (Pos. 17) in den Drittlagenkessel, bzw. Druckluftkessel (Pos. 18) gedrückt, wo dieselbe ebenfalls von der Kesselabwärme erhitzt und gleichzeitig in heiße Druckluft umgewandelt wird, die als Antriebsenergie mehrere Druckluftturbinen (Pos. 19) antreiben.

Anschließend wird die heiße Druckluft über die Tangentialdüsen dem Verbrennungsraum zugeführt. Die gesamte HT-Tangentialkesselanlage ist rundum mit einer Wärmedämmschicht (Pos. 20) aus nicht brennbarem Dämmaterial ummantelt.

Nach der Kesselausgangsdüse werden die noch sehr heißen Verbrennungsrückstände und Rauchgase durch den Abkühlkessel (Pos. 21) geleitet, in dem über Wärmeaustauscher (Pos. 22) Prozeßwärme und Dampf gewonnen wird. Im angeschlossenen Hochtemperatur-Dampfelektrolyseur (Pos. 23) wird reiner Wasserstoff erzeugt. Diese interessante und wirtschaftliche Elektrolysetechnik wird hierbei dank der vorhandenen Prozeßwärme plus Dampf ermöglicht. Da die Basiselemente für dieser Art Wasserstoffgewinnung, wie elektrische Energie, Dampf und Prozeßwärme nicht fremdbezogen werden, sondern quasi als Abfallprodukte bei dieser Sondermüllverbrennungsanlage anfallen, wird bei der Wasserstoffgewinnung ein Nutzungseffekt von nahezu 100% erreicht.

In diesem Rahmen könnte mit geringen Anlagekosten eine ökonomisch wertvolle und ökologisch einwandfreie Wasserstoff-Energiewirtschaft aufgebaut werden, die wiederum neue technische und wirtschaftliche Impulse für die Verwertung dieser speicherbaren Edelenergie, wie beispielsweise zu umweltverträglichen Antriebszwecken für den Verkehr zu Lande, zu Wasser und in der Luft, und im Haushalt für Warmwasser und Wärme hervorrufen kann.

Claims

Hochtemperatur-Tangentialkessel für thermische Sonderabfall- Entsorgungsanlagen dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. dieser vorwiegend im Tiefbaubereich untergebracht wird und konstruktiv als feststehender Dreilagen-Schrägrohrkessel (Pos. 1) ausgebildet ist, in dem durch Beschickung mit Feinkoks, Gas und Sauerstoff als Brennhilfe ein kontinuierlicher und lang anhaltender Müllverbrennungsprozeß erreicht wird, wobei die durch die unterschiedlichen Tangentialdüsen dem Verbrennungsraum zugeführten Brennhilfen das Verbrennungsgut auf optimaler Verbrennungstemperatur von ca. 1600°C gehalten, wodurch bei diesen extremen Verbrennungstemperaturen der Sondermüll oder andere zugeführte Schadstoffe bis in deren Atome zersetzt und somit vernichtet werden (z. B. Nickel, Kupfer, Arsen, Kohlenstoff etc.);
- 2. bei diesem Verbrennungsprozeß mineralische Gesteinskomponente, wie z. B. Calcium, Silicium, sowie Chrom oder Mangan u. a. in Aschegranulaten eingebunden werden, während Elemente, wie Quecksilber, Zink, Zinn, Blei, Cadmium usw. ohne großen Aufwand im Wiederaufbereitungsverfahren zurückgewonnen können, oder aber im Kondensierungsverfahren - zusammen mit den Abgasen, dem Staub, den Aschegranulaten, sowie dem Verbrennungsrückstand - mittels der speziell entwickelten Feststoff- Versatzanlage (Pos. 2) in homogene, druckfeste und wasserundurchlässige, transportable Feststoff-Versatzblöcke (Pos. 3) eingebunden und anschließend zu den sicheren Endlagerstätten transportiert werden;
- 3. er im wesentlichen aus dem Müllverbrennungs-Aufnahmebehälter (Pos. 4), der Mülleinschubvorrichtung (Pos. 5), der Kesseleingangsschleuse (Pos. 6), dem anschließenden Verbrennungsraum (Pos. 7) mit den unterschiedlichen Tangentialdüsen (Pos. 8), sowie der Rauchgasdüse (Pos. 9) besteht, durch die erstmals Müllverbrennungsabgase als gebündelter Gasstrahl eine Gasturbine (Pos. 10) antreiben;
- 4. im teleskopartig zum HT-Tangentialkessel angeordneten Zweitlagenkessel (Pos. 11) das Kesselkühlwasser von der Druckerhöhungspumpe (Pos. 12) in diesen Zweitlagenkessel, bzw. Druckwasserkessel gedrückt wird, wobei das Kühlwasser von der Kesselabwärme erhitzt und in Druckwasser umgewandelt wird, so daß mit dieser Wasserkraft mehrere Druckwasserturbinen (Pos. 13) mit unterschiedlichen Wirkungsgraden angetrieben werden;
- 5. nach dem Turbinendurchlauf das Druckwasser in einen großen Druckausgleichsbehälter (Pos. 14) geführt wird, in welchem über Wärmetauscher (Pos. 15) Heizwasser für die Fernwärme gewonnen wird, wobei die verbleibende Rest-Druckenergie zwecks Druckminderung über entsprechend dimensionierte Expansionsgefäße (Pos. 16) geleitet und anschließend wieder in das System gespeist wird;
- 6. die für den Verbrennungsprozeß erforderliche Verbrennungsluft vom Verdichter (Pos. 17) in den Drittlagenkessel, bzw. Druckluftkessel (Pos. 18) gedrückt wird, wo dieselbe ebenfalls von der Kesselwärme erhitzt und gleichzeitig in heiße Druckluft umgewandelt wird, die als Antriebsenergie mehrere Druckluftturbinen (Pos. 19) mit unterschiedlichen Wirkungsgraden antreiben;
- 7. die in Pkt. 6 beschriebene, heiße Druckluft nach dem Turbinendurchlauf über die Tangentialdüsen dem Verbrennungsraum zugeführt wird;
- 8. die gesamte HT-Tangentialkesselanlage rundum mit einer Wärmedämmschicht (Pos. 20) aus nicht brennbarem Dämmaterial ummantelt ist;
- 9. die noch sehr heißen Rauchgase und Verbrennungsrückstände durch den Abkühlkessel (Pos. 21) geleitet werden, in dem über Wärmetauscher (Pos. 22) Dampf und Prozeßwärme gewonnen wird, während im angeschlossenen Hochtemperatur-Dampfelektrolyseur (Pos. 23) reiner Wasserstoff erzeugt wird, so daß bei dieser Art von Wasserstoffgewinnung aus Abfallprodukten ein ökonomischer Nutzungseffekt von nahezu 100% erreicht wird;
- 10. die hier angewendete Feststoffversatz-Verfahrenstechnik nicht nur für die Schadstoffentsorgung in Müllverbrennungsanlagen, sondern auch in der Chemie-Industrie, in Hüttenbereichen und Kraftwerken mit fossiler Beheizungsart eingesetzt werden kann, um dadurch unser ökologisches Umfeld zu entlasten.