DE4132770A1

DE4132770A1 - Flugstaubentsorgung, minimierung der als sonderabfall zu entsorgenden flugstaubmenge

Info

Publication number: DE4132770A1
Application number: DE19914132770
Authority: DE
Inventors: Kurt Kugler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-08

Description

STAND DER TECHNIK

Für die Entsorgung von schwermetall- und dioxinhaltigen Stäuben wurden aufgrund verschärfter Bestimmungen in den letzten Jahren neue Entsorgungsverfahren entwickelt und in Pilotanlagen getestet. Eine endgültige Bewertung der verschiedenen Verfahren hinsichtlich Effektivität und Kosten wird erst möglich sein, wenn ausreichende Praxisdaten aus großtechnischen Anlagen vorliegen. Einen guten Überblick über die verschiedenen Verfahren vermittelt der VDI-Vortragsband "Reststoffentsorgung aus der Rauchgasreinigung, Seminar 43-60-01, 26./27. März 1990".

Von den Anlagenherstellern werden Entsorgungskosten von 800,- bis 1.200,- DM je Tonne Flugstaub genannt.

Bei allen Entsorgungsprozessen entstehen neue Umweltbelastungen durch verbleibende, als Sonderabfall zu entsorgende Rückstände, Abwasser, Abgase und Energieverbrauch. Menge und Qualität variieren von Verfahren zu Verfahren. Die bekannten Flugstaubentsorgungssysteme lassen sich wie folgt einteilen:

1. Schmelzverfahren

Hierbei werden die Flugstäube eingeschmolzen, der wesentliche Teil der Schwermetalle in die Matrix der glasartigen Schlacke wasserunlöslich eingebunden und Dioxine zerstört.

Eingesetzt werden unterschiedliche Verfahren befeuert mit Regelbrennstoffen (Öl oder Gas), aber auch Elektroschmelzverfahren.

Die Schlacke ist beliebig verwendbar. Es verbleiben relativ wenig als Sonderabfall zu entsorgende Rückstände.

Von Herstellern werden für komplette Anlagen, Kapazität 1,0 t/h Flugstaub, Schätzkosten in der Größenordnung um 15,0 Mio DM genannt.

Bei Anlagen mit Schmelzfeuerung, z. B. beim Schwel-Brenn-Verfahren, Schmelzkraftwerken, Drehrohröfen für Sonderabfälle können Flugstäube ähnlich entsorgt werden.

2. Waschverfahren

Hierbei werden die Flugstäube in saurem Milieu gewaschen und dabei die Schwermetalle in Lösung gebracht. Die so von löslichen Schwermetallen befreiten Stäube enthalten jedoch noch Dioxine, vor allem die Dioxine, die in Anwesenheit der katalytisch wirkenden Metallstäube bei niedrigen Temperaturen am Kesselende und dem Entstauber entstanden sind (De Novo Synthese).

Um diese Dioxine zu zerstören ist eine thermische Behandlung erforderlich, da Dioxine wasserunlöslich sind und somit durch Waschprozesse von den Flugstäuben nicht abgetrennt werden können. Diese thermische Behandlung kann in einem indirekt beheizten Ofen erfolgen, oder die gewaschenen Stäube können wieder der Feuerung zugeführt werden. Die Gase aus einem indirekt beheizten Ofen sind sorgfältig zu reinigen, z. B. über Aktivkohlefilter.

Das Flugstaubwaschwasser muß zur Neutralisation und Schwermetallfällung entsprechenden Behandlungsstufen zugeführt werden. Die Rückstände aus der Waschwasseraufbereitung und die Rückstände aus der Gasreinigung (Aktivkohle) müssen einer geordneten Sonder- oder Untertagedeponie zugeführt werden.

3. Verfestigungsverfahren

Bei Verfestigungsverfahren werden die Flugstäube mit einem Bindemittel vergossen, um die Auslaugbarkeit zu minimieren. Hierfür werden verschiedene Materialien eingesetzt, wie Zement, gelöste Silikate, Bitumen u. ä.

Die so behandelten Flugstäube können nicht bedenkenlos abgelagert werden, da durch die Verfestigung die Auslaugung minimiert, jedoch nicht ausgeschlossen wird. Vielerorts werden diese Verfahren inzwischen abgelehnt und nicht mehr genehmigt.

ERFINDUNG

Fin wesentlicher Teil der Schwermetalle verdampft in der Verbrennung, vor allem im heißen Flammenbereich und bildet bei der Abkühlung extrem feine Staubpartikelchen.

Im Bericht 6/89 des Landesamtes für Wasser und Abfall (LWA), Düsseldorf werden hinsichtlich Schwermetall-Staubpartikelgrößen folgende Aussagen gemacht:

Der wesentliche Teil der Schwermetalle liegt in der Feinfraktion < 10 µm vor. Es gilt als erwiesen, daß bei Abfallverbrennungsanlagen der wesentliche Teil der Dioxine nicht aus der Feuerung stammt, sondern bei Temperaturen < 400°C am Kesselende und der Entstaubung an katalytisch wirkenden Metallfeinstäuben aus Restkohlenwasserstoffmolekülen, Restchlor und dem reichlich vorhandenen Sauerstoff gebildet wird.

Je nach Feuerungsprozeß, Abfallart (fest, halbfest, flüssig), Abfallzusammensetzung, Abfallbehandlung, Feuerführung, Abkühlung (Kessel) usw. wird der Anteil von Staubpartikeln < 10 µm zu < 10 µm unterschiedlich ausfallen. Es kann angenommen werden, daß allgemein der schwermetall- und dioxinhaltige Feinanteil < 10 µm deutlich unter 50% der Gesamtstaubmenge liegt.

Die Erfindung sieht eine gezielte Trennung in eine wenig belastete, große Menge Grobfraktion, vornehmlich < 10 µm und eine hoch belastete, kleine Menge Feinfraktion, vornehmlich < 10 µm = Schwermetall- und Dioxinsenke, vor. Fallweise kann ein kleinerer, aber auch größerer Trennwert sinnvoll sein.

Die Trennung in eine Grob- und Feinfraktion kann z. B. bei E-Filtern dadurch erreicht werden, daß der Staub feldweise separat erfaßt wird, 1. Feld Grobfraktion, 2. Feld Feinfraktion. Bei Gewebefiltern kann zur Grobfraktionserfassung ein Fliehkraftabscheider oder ähnlich vorgeschaltet werden. Völlig unproblematisch ist es auch, die Trennung über einen separaten Sichter vorzunehmen. Letzteres bietet sich z. B. als Nachrüstung bestehender Anlagen an.

Die schwach belastete Staubgrobfraktion wird in die Feuerung rückgeführt. In der Feuerung werden Dioxine zerstört und Restschwermetalle wieder verdampft. Der verbleibende, "saubere" Teil wird als Asche bzw. Schlacke zusammen mit der Asche bzw. Schlacke aus der Feuerung ausgekreist.

Für die Rückführung werden, je nach Feuerführungssystem, angepaßte Einrichtungen erforderlich. Bei Rostfeuerungen mit Hausmüll wird eine Pelletierung das Handling und den Ausbrand erleichtern, während bei Schlammverbrennung in Wirbelschicht- oder Drehrohröfen der Staub als solcher dem Schlamm zugemischt werden kann.

Der verbleibende Anteil an Feinstaub ist gegenüber der Gesamtstaubmenge gering und von da aus liegt hier eine erheblich höhere Konzentration an Schwermetallen vor, so daß ein Recycling der Schwermetalle nunmehr interessant wird. Wenn ein Recycling, z. B. wegen geringer Mengen, nicht in Frage kommt und eine Sonderdeponierung oder Untertage-Endlagerung als einzige Entsorgungsmöglichkeit bleibt, werden durch die geringere Menge deutliche Kosteneinsparungen erzielt.

Für die Entsorgung der hochbelasteten Feinfraktion sind auch Einschmelz- und Waschverfahren möglich. Da jedoch auch bei diesen Verfahren Rückstände als Sonderabfall verbleiben und diese Menge nicht deutlich geringer ist als die Feinfraktionsmenge selbst, muß sorgfältig abgewogen werden, ob aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht ein solcher Prozeßschritt sinnvoll ist.

Neben den ökologischen Vorteilen

- weniger Energieverbrauch
- weniger zu entsorgende Rückstände
- weniger Emissionen

werden durch die Erfindung deutlich die Staubentsorgungskosten gesenkt.

Claims

1. Einrichtung und Verfahren zur Entsorgung von Stäuben und Flugaschen aus Verbrennungsanlagen mit ascheerzeugenden Brennstoffen, vornehmlich zur Entsorgung von Filterstäuben aus Abfallverbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Staub durch eine Trennung in eine wenig mit Schwermetallen belastete Grobfraktion und eine stark mit Schwermetallen belastete Feinfraktion =Schwermetallsenke, getrennt wird,
- die wenig belastete Grobfraktion zur Zerstörung der Dioxine und zum Verdampfen der Schwermetalle wieder in die Feuerung rückgeführt wird, und die so "gereinigte" Grobfraktion Bestandteil der nicht als Sonderabfall eingestuften Asche bzw. Schlacke wird,
- die stark mit Schwermetallen angereicherte Feinfraktion aufgrund der Aufkonzentration einem Schwermetallrecycling-Prozeß zugeführt werden kann,
- die Trennung in die schwach belastete Grobfraktion und die stark belastete Feinfraktion vornehmlich im Bereich um 10 µm erfolgt.

2. Einrichtungen zum Trennen von Stäuben in eine schwach belastete Grobfraktion und eine hoch belastete Feinfraktion nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß

- der Staub aus Elektrofiltern feldweise, aus dem 1. Feld die schwach belastete Grobfraktion und aus den nachfolgenden Feldern die hochbelastete Feinfraktion, abgezogen wird,
- Gewebefiltern zur Abscheidung der schwach belasteten Grobfraktion ein Fliehkraftabscheider vorgeschaltet wird,
- Stäube aus Gewebefiltern und existierenden Verbrennungsanlagen über einen separaten Sichter in eine schwach belastete Grobfraktion und eine hoch belastete Feinfraktion getrennt werden.