DE4006288A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln der rauchgase aus sondermuell- und klinikmuellverbrennungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüllverbrennungen, insbesondere Klinikmüllverbrennungen, unter Einleiten der Rauchgase in die Müllverbrennung.

Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüll- und Klinikmüllverbrennungsanlagen, mit Einführung des Rauchgases in den Brennraum eines Müllverbrennungsofens zum Gegenstand.

Rauchgase aus Sondermüll- und Klinikmüllverbrennungsanlagen haben am Ende der Brennkammer Temperaturen im Bereich von 1000°C bis maximal 1200°C. Aus diesem Grunde werden insbesondere Klinikmüllverbrennungseinrichtungen bevorzugt gemeinsam mit Müllverbrennungsanlagen an einem zentralen Standort erstellt.

Anlagen sind bereits gebaut worden, bei denen die etwa 1000°C heißen Rauchgase aus Klinikmüllverbrennungen so, wie sie sind, in den Brennraum einer Müllverbrennungsanlage eingeführt werden.

Hierbei ergaben sich erhebliche Schwierigkeiten, da der Unterdruck des Müllofens bei dieser Verfahrensweise ja den Unterdruck des Klinikmüllofens, der aufgrund völlig unterschiedlicher Beschickung und zum Teil völlig unterschiedlichen Materials instabil arbeitet, steuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Vorrichtung und bei einem solchen Verfahren die Handhabung der Rauchgase aus der Klinikmüllverbrennung zu verbessern, den Wirkungsgrad zu erhöhen und bauliche Einsparungen herbeizuführen, zumal die aus der Klinikmüllverbrennung stammenden Rauchgase noch mitgeführte verbrennliche Anteile wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Staub etc. enthalten.

Erreicht wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch Lufteinführungseinrichtungen in den gemauerten Rauchgaskanal sowie einen Ventilator im Weg des Rauchgasluftgemisches.

Die Verfahrensweise ist so, daß in die der Sondermüllverbrennung entstammenden Rauchgase Luft derart eingedüst wird, daß die Temperatur des Rauchgasluftgemisches auf 200°C-350°C abgesenkt wird, und das Rauchgasluftgemisch über ein Gebläse, insbesondere als Sekundär- oder als Tertiärluft in den Brennraum des Ofens eingeführt wird.

Die Vorrichtung kann dabei auf die verschiedenste Weise ausgebildet werden.

Einmal kann ein Wärmeaustauscher im Rauchgasweg, eine Luftzuführung und ein Ventilator vor der Sekundär- oder Tertiärlufteinführung in den Brennraum des Müllverbrennungsofens angeordnet sein.

Andererseits können Lufteinführungseinrichtungen und diesen nachgeschaltet ein Wärmeaustauscher, insbesondere ein Luftvorwärmer, im Rauchgasweg sowie ein Ventilator im Weg des Rauchgasluftgemisches als dritte Alternative vorgesehen sein.

Die Lufteinführungseinrichtungen können im gemauerten Rauchgaskanal als Injektoren mit regelbarer Klappe ausgebildet sein.

Vorzugsweise sind die Injektoren unter einem Winkel von 15° bis 30° zur Achse des Rauchgaskanals vorgesehen.

Die Klappe läßt sich zweckmäßig vom Istwert der Temperatur hinter dem Ventilator steuern.

Vorzugsweise geht hinter dem Injektoreintritt in den Rauchgaskanal dieser in einen Blechkanal größeren Querschnitts mit Isolierung über, in welchem gegebenenfalls Schikanen eingebaut sind.

Die Sekundär- und Tertiärlufteinführung kann über Verteilerbalken mit Düsen ausgebildet sein, die im wesentlichen gegen die Mitte des Feuerraums des Müllverbrennungsofens gerichtet sind.

Das Gebläse für das Rauchgasluftgemisch kann gleichzeitig als Saugzuggebläse der Sondermüll- bzw. Klinikmüllverbrennungsanlage zur Steuerung auf konstantem Feuerraumdruck ausgebildet sein.

Nach der zweiten Verfahrensweise werden die Rauchgase zunächst in einem Wärmeaustauscher, insbesondere Luftvorwärmer, auf Temperaturen im Bereich von 200°C bis 350°C abgekühlt und diese gegebenenfalls unter Zusatz von Luft vor dem Müllofen als Sekundär- oder Tertiärluft in den Brennraum des Ofens über ein Gebläse eingeführt.

Schließlich ist es noch möglich, in die aus der Sondermüllverbrennung stammenden Rauchgase Luft derart einzudüsen, daß die Temperatur des Rauchgasluftgemisches auf Werte um 650°C abgesenkt, dann durch einen Wärmeaustauscher, insbesondere Luftvorwärmer geleitet wird und anschließend über ein Gebläse, insbesondere als Sekundärluft oder Tertiärluft mit einer Temperatur von 200°C-350°C in den Feuerraum des Ofen eingeblasen wird.

Die Lufteindüsung kann ausgehend von der Größe der Temperatur hinter dem Ventilator gesteuert werden.

Durch die erfindungsgemäße Kombination ergibt sich also die Möglichkeit, die Rauchgase einer solchen Anlage nach vorheriger Temperaturabsenkung zum Zwecke einer nochmaligen Nachverbrennung der Müllverbrennung zuzuführen.

Die auf diese Weise in einer Brennkammer - nämlich der Müllofenbrennkammer - vermischten Rauchgase werden in dem anschließenden Wärmeaustauscher, welcher in der Regel ein Dampferzeuger ist, auf 200°C- 350°C abgekühlt und in dem nachgeschalteten Rauchgasreinigungssystem gemeinsam gereinigt. Dies zieht den weiteren Vorteil nach sich, daß eine gesonderte Rauchgasreinigungsanlage für die Sondermüll- oder Klinikmüllanlage gegenstandslos wird.

Die kontrolliert auf Temperaturen um 350°C beispielsweise abgekühlten Rauchgase werden also über ein Gebläse kontrolliert in die Brennkammer der Müllverbrennung eingedüst und gleichzeitig nachverbrannt. Mit Hilfe dieses Gebläses und einer geeigneten Unterdruckregelung kann im Feuerraum der Klinikmüll- oder Sondermüllverbrennung auch bei unterschiedlichem Abbrandverhalten der Feuerraumunterdruck konstant gehalten werden. Durch die Nachverbrennung in der Brennkammer des Müllofens wird der Sauerstoffgehalt des eingedüsten Rauchgas-Luftgemisches, welcher zwischen 10% bis 18%, je nach gewählter Verfahrensmodifikation, betragen kann, in entsprechender Weise reduziert. Gleichzeitig werden mitgeführte verbrennliche Anteile wie CO, C _n H _m (Kohlenwasserstoffe), Staub, C etc. nachverbrannt und der NO _x -Anteil (Stickoxide) im Müllofen reduziert.

Die Umweltverhältnisse werden dadurch erheblich verbessert.

Für die Verfahrensvarianten ist zu sagen, daß zwischen 30% und 40% der Verbrennungsluft als Sekundär- und Tertiärluft Müllverbrennungsanlagen zugeführt werden. Der Sauerstoffanteil in dem Rauchgas-Luftgemisch entspricht also etwa dem Sauerstoffanteil der Sekundär- und Tertiärluft. Gegebenenfalls muß noch zusätzlich Frischluft zugeführt werden, um insgesamt den Sauerstoffanteil an Sekundär- und Tertiärluft in der Brennkammer des Müllofens zu gewährleisten.

Das Rauchgasluftgemisch, das je nach der gewählten Verfahrenstechnik einen Sauerstoffgehalt von 10% bis 18% hat, wird mit Hilfe eines Gebläses, welches gleichzeitig als Saugzuggebläse der Sondermüll- bzw. Klinikmüllverbrennungsanlage dient, gezielt in den Feuerraum der Müllverbrennungsanlage eingedüst.

Die dargestellte Verfahrenstechnik bietet somit je nach erforderlichem Sauerstoffbedarf der Sekundär- oder Tertiärluft der Müllverbrennung mehrere Varianten, nämlich

Variante 1

Temperaturreduzierung nur mit Lufteindüsung (O₂-Gehalt bis zu 18%).

Variante 2

Temperaturreduzierung mit Wärmeaustauschern (O₂-Gehalt etwa um 10%)

Variante 3

Temperaturreduzierung mit Lufteindüsung und Wärmeaustauschern (O₂-Gehalt etwa 14% bis 16%).

Es ergibt sich eine kontrollierte Verbrennung im Sondermüll- bzw. Klinikmüllofen durch konstanten Feuerraumunterdruck bei unterschiedlichen Abbrandgeschwindigkeiten und Heizwerten.

Weiterhin eine Reduzierung von Schadstoffen durch Nachverbrennung von CO, C _n H _m , Staub in Form von C. . .

Auch eine Verringerung des NO _x -Gehaltes im Müllofen durch Rauchgaseindüsung
eine bessere Energienutzung im Wärmeaustauscher des Müllofens (der Rauchgase insgesamt)
eine gemeinsame Rauchgasreinigung
eine Reduzierung des gesamten Rauchgasstroms durch Teilnahme des eingedüsten O₂ an der Verbrennung im Müllofen und schließlich
wesentliche Verringerung der gesamten Investitionskosten.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden, in denen die

Fig. 1 bis 3 drei Varianten,

Fig. 4 eine Einzelheit im Bereich Klinikmüllverbrennung und

Fig. 5 eine Einzelheit im Bereich Müllverbrennung zeigt.

Die aus dem Brennraum 10 für Klinikmüll und Sondermüll kommenden Rauchgase gelangen in den Rauchgaskanal 12 mit etwa 1000°C. Luft 16 wird bei 14 eingedüst. Das Rauchgas-Luftgemisch 18 tritt mit 200°C-350°C aus und hat dabei einen O₂-Gehalt von ca. 18%. Es wird als Sekundär- oder Tertiärluft über einen Ventilator 20 bei 24 in den Brennraum des Müllofens 22 eingeführt. Die Rauchgase aus beiden Verbrennungen passieren also im Müllverbrennungsofen Wärmeaustauscher und werden bei 26 der Rauchgasreinigungsanlage zugeführt.

In Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Einrichtungen.

Die Verbrennungsgase treten aus dem Brennraum für Klinikmüll oder Sondermüll 10 in den Rauchgaskanal 12 mit einer Temperatur von 1000°C ein und durchströmen einen Wärmeaustauscher bekannter Bauart für die Erhitzung von Luft oder Wasser 28. Das Rauchgasluftgemisch 30 tritt mit 200°C-350°C aus und hat dabei einen O₂-Gehalt von ca. 10%.

Um stöchometrische bzw. überstöchometrische Bedingungen im Brennraum 23 zu erhalten, wird aus 32 kommende Luft zugemischt. Der Ventilator 34 bläst das Gemisch über die Eindüsung 24 in den Brennraum 22.

Nach Fig. 3 tritt das Rauchgas aus dem Brennraum für Klinikmüll oder Sondermüll 10 mit etwa 1000°C in den Rauchgaskanal 12 und wird in diesem durch eintretende Luft 36 auf beispielsweise 650°C gekühlt und dann einem Wärmeaustauscher 38 zugeleitet. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß der Wärmeaustauscher nicht mit den besonders heißen und aggressiven Gasen belastet wird.

Das Rauchgasluftgemisch 40 tritt mit 200°C-350°C und einem O₂-Gehalt von 14% bis 16% aus und wird über ein Gebläse 42 bei 24 in den Brennraum 22 eingedüst.

Die Lufteindüsung 14 bzw. 36 kann gemäß Fig. 4 ausgebildet sein. Zwei Injektoren 54 sind unter einem Winkel α von beispielsweise 15° bis 30° zur Achse des Rauchgaskanals 50 angeordnet. Durch die Verhältnisse hinter dem Ventilator wird die Lufteindüsung von der Größe der dortigen Temperatur gesteuert.

Regelbare Klappen 56 sorgen für die notwendige Luftzuführung. Die Klappen können über einen Motor geregelt werden.

Im dargestellten Beispiel erweitert sich, da ja nunmehr größere Fluidmengen gehandhabt werden müssen, der Kanal. Die Temperaturen haben sich abgekühlt. Der gemauerte Kanal geht in einen Blechkanal mit Isolierung 52, in dem Schikanen eingebaut sein können, über.

Nach einer Variante kann der Rauchgaskanal als Venturirohr, mit Einlässen für Luft an der engsten Stelle, ausgebildet sein.

Der Müllofen 22 kann mit einem beliebigen Rost 60, im dargestellten Fall einem Stufenrost, mit Zuteiler 62 und Schlackenabzug 64, Müllaufgabe 66 und Rauchgasabzug 68 ausgestattet sein.

Die vorher erwähnte Sekundär- oder Tertiärluft wird über einen Verteilerbalken 70 mit Düsen 72 in den Bereich der Nachverbrennung im Feuerraum 22 eingedüst. Die Rauchgase 68 werden der gemeinsamen Rauchgasreinigungsanlage (gemeinsam für Klinikmüll- oder Müllverbrennungsofen) zugeleitet.

Bekannt ist andererseits, die Rauchgase aus der Klinikmüllverbrennung in einem Dampfkessel zu kühlen und die auf ca. 350°C abgekühlten Rauchgase in den Bereich hinter den Müllkesseln zu geben, wo sich dann die Rauchgase verschiedenen Ursprungs bei etwa gleicher Temperatur am besten vermischen.

Eine besonders interessante Weiterbildungsform der Er­ findung ist darin zu sehen, den in den Rauchgasen des Müllverbrennungsofens verbleibenden unverbrannten Rück­ stand (Stäube; Aschen; evtl. sonstige feste Partikel) zu verpressen, sei es durch eine Schneckenpresse oder eine Brikettierpresse oder auf irgend eine andere Weise, um diesen verfestigten Rückstand dann in den Brennraum der Klinikmüllverbrennung einzuführen.

Man kann zweckmäßig diese verpreßten oder gegebenenfalls pellitisierten Rückstände, Stäube etc. in einen Bereich der Brennkammer für Klinikmüll geben, wo dieser Klinik­ müll sich bereits im flüssigen oder teigigen Zustand befindet. Dadurch ist eine vollständige und nach­ haltige Entstaubung gegeben. Eines eigenen Austrags für festen Rückstand bei der Müllverbrennung bedarf es dann nicht. Nur eine Entsorgung ist notwendig.

Durch die Verglasung der verpreßten Stäube sind die eingeschlossenen Schadstoffe (Schwermetalle) nicht mehr eluierbar. Eine gemeinsame Deponierung mit der Schlacke ist daher ohne Grundwassergefährdung auf jeder Deponie grundsätzlich möglich.

Der Klinikmüll entsorgt also die Filterstäube.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüll- und Klinikmüllverbrennungsanlagen, mit Einführung des Rauchgases in den Brennraum eines Müllverbrennungsofens, gekennzeichnet durch Lufteinführungseinrichtungen (16) in den gemauerten Rauchgaskanal (50) sowie einen Ventilator (20) im Weg des Rauchgasluftgemisches.

2. Vorrichtung zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüll- und Klinikmüllverbrennungsanlagen, mit Einführung des Rauchgases in den Brennraum eines Müllverbrennungsofens, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (28), eine Luftzuführung (32) und einen Ventilator (34) vor der Sekundär- oder Tertiärlufteinführung (24) in den Brennraum (22) des Müllverbrennungsofens.

3. Vorrichtung zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüll- und Klinikmüllverbrennungsanlagen, mit Einführung des Rauchgases in den Brennraum eines Müllverbrennungsofens, gekennzeichnet durch Lufteinführungseinrichtungen (36) und diesen nachgeschaltet einen Wärmetauscher (38), insbesondere Plattenwärmetauscher z. B. Luftvorwärmer, im Rauchgasweg sowie einen Ventilator (42) im Weg des Rauchgasluftgemisches.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinführungseinrichtungen in einem gemauerten Rauchgaskanal (50) als Injektoren (54) mit regelbarer Klappe (56) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren einen Winkel (α) von 15°-30° zur Achse des Rauchgaskanals (50) bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen vom Istwert der Temperatur hinter dem Ventilator steuerbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Injektoreintritt in den Rauchgaskanal (50) dieser in einen Blechkanal (52) größeren Querschnitts mit Isolierung übergeht, in welchem gegebenenfalls Schikanen eingebaut sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Verteilerbalken (70) mit Düsen (72), die im wesentlichen in den Bereich oberhalb des brennenden Müllbettes im Müllofen gerichtet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (20; 34; 42) für das Rauchgasluftgemisch gleichzeitig als Saugzuggebläse der Sondermüll- bzw. Klinikmüllverbrennungsanlage zur Steuerung auf konstantem Feuerraumunterdruck ausgebildet ist.

10. Verfahren zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüllverbrennungen, insbesondere Klinikmüllverbrennungen, unter Einleiten der Rauchgase in die Müllverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß in die der Sondermüllverbrennung entstammenden Rauchgase Luft derart eingedüst wird, daß die Temperatur des Rauchgasluftgemisches auf 200°C-350°C abgesenkt wird und das Rauchgasluftgemisch über ein Gebläse, insbesondere als Sekundär- oder Tertiärluft, in den Brennraum des Ofens eingeblasen wird.

11. Verfahren zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüllverbrennungen, insbesondere Klinikmüllverbrennungen, unter Einleiten der Rauchgase in die Müllverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sondermüllverbrennung entstammenden Rauchgase in einem Wärmeaustauscher, insbesondere Luftvorwärmer, auf Temperaturen im Bereich von 200°C-350°C abgekühlt werden und diese gegebenenfalls unter Zusatz von Luft vor dem Müllofen als Sekundär- oder Tertiärluft in den Brennraum des Ofens über ein Gebläse eingeführt werden.

12. Verfahren zum Behandeln der etwa 1000°C-1200°C heißen Rauchgase aus Sondermüllverbrennungen, insbesondere Klinikmüllverbrennungen, unter Einleiten der Rauchgase in die Müllverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß in die der Sondermüllverbrennung entstammenden Rauchgase Luft derart eingedüst wird, daß die Temperatur des Rauchgasluftgemisches auf Werte um 650°C abgesenkt, dann durch einen Wärmeaustauscher, z. B. Plattenwärmetauscher, insbesondere Luvo geleitet wird, und anschließend über ein Gebläse, insbesondere als Sekundärluft oder Tertiärluft in den Brennraum des Ofens eingeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsung des Rauchgas/Luftgemisches aus­ gehend von der Größe der Temperatur hinter dem Ventilator gesteuert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in den Rauchgasstrom unter einem Winkel von 15°-30° eingedüst wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Rauchgasen des Müllverbrennungsofens anfallenden Stäube und/oder Aschen bzw. eventuelle sonstigen festen Partikel verpreßt werden und in den Brennraum der Klinikmüll­ verbrennung eingeführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese verpreßten oder gegebenenfalls pelletisierten Stäube in einen Bereich der Brennkammer für Klinik­ müll gegeben werden, wo letzterer sich bereits im flüssigen oder teigigen Zustand befindet.