DE69219568T2

DE69219568T2 - Verfahren und Einrichtung für die Verglasung oder Einschmelzung von festen Rückständen aus der Rauchgasreinigung eines Müllverbrennungsofens

Info

Publication number: DE69219568T2
Application number: DE69219568T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Durand; Franck Tabaries
Original assignee: Constructions Industrielles de la Mediterrane CNIM SA
Current assignee: CNIM Groupe SA
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2012-12-01
Also published as: DE69219568D1; EP0545804B1; FR2684573B1; FR2684573A1; EP0545804A1; ES2103913T3; ATE152646T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von von der Reinigung der aus einem Ofen zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückständen, z.B. um diese Rückstände zu verglasen oder zu schmelzen und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus EP-A-0437679 kennt man ein Verfahren zur Behandlung von der von der Reinigung der aus einem Ofen zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückstände, daß darin besteht, diese festen Rückstände mit der Schlacke, die der unmittelbar aus dem Ofen zur Verbrennung der Abfälle stammende feste Rückstand ist, bei einer zwischen 1100 und 1500ºC und vorzugsweise zwischen 1300 und 1500ºC liegenden Temperatur zu schmelzen. Aber bei diesem Verfahren, während der Schmelzung dieser Abfälle und aufgrund der verwendeten Temperaturen verdunstet eine große Menge von toxischen Erzeugnissen, wie Cd, Zn.
Um die Wiederverdampfung der toxischen Metalle zu beschränken hat man dann Behandlungsverfahren vorgeschlagen, die darin bestehen, als Zusatzstoffe, um den Schmelzpunkt herabzusetzen, Zuschläge und/oder gitterbildende Oxide zu verwenden. Die im allgemeinen verwendeten Flußmittel werden unter dem Boroxid (B&sub2;O&sub3;), dem Natriumoxid (Na&sub2;O), dem Kaliumoxid (K&sub2;O) gewählt. Das am meisten verwendete gitterbildende Oxid ist Kiselsäureanhydrid (SiO&sub2;). Diese Erzeugnisse sind aber im allgemeinen sehr teuer und das Volumen der auf Deponie zu bringenden oder zurückzuführenden Abfälle wird erhöht.
Man kennt ebenfalls ein Verfahren zur Verglasung von Industrieabfällen, das als Zusatzstoff Borosilikatglas verwendet, das auf die Oberfläche des Schmelzbades des Ofens abgelegt wird, aber dieses Verfahren erfordert den Zusatz von Boroxid, das sehr teuer ist.
Ausserdem kennt man ein Verfahren zur Verglasung von radioaktiven Abfall in einem Glasschmelzofen, wo der Abfall unterhalb der heißen Oberfläche des Bades der geschmolzenen Glasmasse zugeführt wird, aber dieses Verfahren erfordert ein großes Energiedargebot.
Man kennt auch die Verwendung von natürlichen Erzeugnissen als Zusatzstoffe, wie Gestein vulkanischen Ursprungs bei Behandlungsverfahren. Aber die Verwendung dieser Erzeugnisse hat ein Versorgungsproblem zur Folge, wegen der Entfernung und des manchmal unsicheren Vorhandenseins der Steinbrüche und wegen der bedeutenden Änderungen der Zusammensetzung dieser Erzeugnisse gemäß den Flözen der Lager oder dem Urprungssteinbruch.
Ausserdem stammt der Nachteil der bekannten Verfahren von der bedeutenden Menge von Zusatzstoffen, die den zu behandelnden Abfällen zugesetzt werden muß.
Somit beschreibt das Dokument US-A-491546 ein Verfahren zur Behandlung von festen Rückständen, daß darin besteht, diese festen Rückstände mit einem aus kalkartigen Materialien und wahlweise aus anderen glasbildenden Werkstoffen bestehenden Zusatzstoff zu schmelzen, um einen glasartigen Werkstoff zu erhalten.
In diesem Dokument erhöht das Vorhandensein eines Zusatzstoffes das Volumen der nach Behandlung von festen Rückständen auf Deponie zu bringenden Abfälle und erhöht ebenfalls den Aufwand an Rohstoffen, die erforderlich sind, um die Behandlung der besagten festen Rückstände durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung hat also zum Ziel, allen diesen hierobigen Nachteilen abzuhelfen und den Gesamtfluß der auf Deponie gebrachten und aus der Verbrennung von Hausmüll und Industrieabfällen und aus der Reinigung der entsprechenden Rauche stammenden festen Rückstände herabzusetzen, indem man als Zuschläge und/oder gitterbildende Oxide enthaltenden Zusatzstoff, die mittelbar aus der Verbrennung stammenden festen Rückstände verwendet.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung der von der Reinigung der aus einem Ofen zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückstände zum Gegenstand, derjenigen Gattung, die darin besteht, ein Gemisch zu schmelzen, das aus wenigstens einer Fraktion der von der Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle unmittelbar stammenden Schlacke und aus den von der Reinigung der aus einem Ofen zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückstände besteht und nach der Reaktion, am Ausgang des Schmelzofens, flüßige oder pastige Erzeugnisse und sich aus der Temperaturerhöhung ergebende Gase rückzugewinnen, wobei die besagten flüßigen oder pastenartigen Erzeugnisse verfestigt werden, um somit die Giftstoffe zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in inniger Weise vor dem Schmelzen gebildet wird und daß sein Schmelzen bei einer zwischen 1200ºC und 1350ºC liegenden Temperatur durchgeführt wird.
Mehr besonders wird das Schmelzen des Gemisches bei ungefähr 1300ºC durchgeführt.
Gemäß einem Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung werden die vorgenannten sich aus der Temperaturerhöhung ergebenden Gase zum Eingang des Ofens zur Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle hin zurückgeführt.
Die Menge an Schlacke liegt zwischen 10 und 90 Gewichtsprozent des besagten Gemisches.
Vorzugsweise beträgt sie 30 Gewichtsprozent des besagten Gemisches.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit einem mit Hausmüll oder Industrieabfällen durch eine erste Zufuhr und mit Verbrennungsluft durch eine Zufuhrleitung gespeisten Verbrennungsofen ; einem System zur Abfuhr von von der Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle oder Schlacke unmittelbar stammenden festen Rückstände ; einem mit dem Ausgang des Ofens durch eine Leitung verbundenen System zur Reinigung der Rauche ; ein System zur Rückgewinnung der aus dem vorgenannten Reinigungssystem stammenden festen Rückstände ; zwei Systemen zur Dosierung jeweils des durch eine Fraktion der aus dem Verbrennungsofen stammenden Schlacke gebildeten festen Rückstandes und der aus dem vorgenannten Rückgewinnungssystem stammenden festen Reinigungsrückstände ; und einem mit dem Ausgang der beiden Dosierungssysteme und mit dem Eingang eines Systems zur Bildung einer Deponie der erstarrten Erzeugnisse verbundenen Verbrennungsofen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer zwischen den beiden vorgenannten Dosiersystemen und dem Schmelzofen geschaltet ist und daß der besagte Schmelzofen angepaßt ist, um eine zwischen 1200ºC und 1350ºC Schmelztemperatur zu erzielen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist ein System zur Kühlung der aus dem Schmelzofen austretenden Gase mit dem Ausgang des Schmelzofens und mit dem Eingang eines Filtriersystems durch eine Leitung verbunden, wobei das Filtriersystem mit dem Verbrennungsofen und mit einem System zur Rückgewinnung der Feststoffe verbunden ist.
Jedes der Dosiersysteme wird durch eine Dosierschnecke oder einen Gravimeter gebildet.
Das Filtriersystem kann ein Flitriersystem der Muffen- oder Taschenbauart sein.
Das System zur Reinigung der Rauche ist der trockenen, halbtrockenen oder feuchten Bauart.
Weitere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher beim Lesen der ausführlichen Beschreibung, die folgt und sich auf die beigefügte nur beispielsweise angegebene Zeichnung bezieht, erscheinen.
Diese Zeichnung ist eine schematische Ansicht einer Anlage gemäß den Grundsätzen der Erfindung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel und bezugnehmend auf die einzige beigefügte Figur sieht man, daß die Anlage gemäß dieser Erfindung einen mit Hausmüll oder Industrieabfällen durch eine Zufuhrleitung (2) gespeisten Verbrennungsofen (1) umfaßt. Bei (3) sieht man eine Zufuhrleitung der am Eingang des Verbrennungsofens eingeführten rückgeführten Gase. Eine Leitung (4) gestattet die Einführung der für die Verbrennung der Abfälle erforderlichen Luft.
Die Leitungen (2) und (4) sind jeweils an beiden Seiten des Ofens angeschloßen.
Eine Leitung (5) gewährleistet die Abnahme der Schlacken aus dem Ofen und bringt sie zu einem Zwischenspeicher (6).
Eine Leitung (7) gestattet den Abzug der gasförmigen Rückstände bzw. Rauche, um sie zu einer Behandlungsvorrichtung (8) hin zu führen. Die gereinigten gasförmigen Rückstände verlassen die Behandlungsvorrichtung mittels einer Leitung (9) und werden in die Aussenluft geführt.
Die Schlacken und die Reinigungsrückstände werden dann jeweils in zwei Vorrichtungen (10) und (11) mittels zwei Leitungen (12) und (13) gespeichert. Die Schlacken und die Reinigungsrückstände werden mittels zwei Dosiersystemen (12') und (13') dosiert.
Ein Mischer (14) ist mit dem Ausgang der Dosiersysteme (12') und (13') und mit dem Eingang eines Schmelztiegels (15) verbunden. Eine Leitung (16) gestattet die Beseitigung der erstarrten Erzeugnisse oder des Glases, um sie zu einer Deponie (17) hin zu führen. Eine Leitung (16) gewährleistet den Abzug der gasförmigen Erzeugnisse, um sie zu dem Eingang eines Kühlungssystems (19) hin zu führen. Eine Leitung (20) verbindet den Ausgang des Kühlungssystems (19) und den Eingang des Filtriersystems (21). Bei (22) sieht man eine die Beseitigung der Festerzeugnisse gewährleistende Leitung.
Für ein bessbres Verständnis der Erfindung wird man hier nachstehend die Arbeitsweise und die Vorteile der Anlage, die soeben beschrieben worden ist, beschreiben.
Man wird ganz zuerst bemerken, daß diese Anlage die Behandlung von von der Reinigung der aus einem Ofen zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückstände gestattet, um z.B. diese Rückstände zu verglasen oder zu schmelzen. Der Zuschläge und/oder gitterbildende Oxide enthaltende Zusatzstoff, der mit den besagten festen Ruckständen in Berührung gebracht wird, ist Schlacke.
Ein Teil der Schlacke wird gemäß einer mit dem Schmelztiegel und dem verwendeten Kühlsystem verträglichen Granulometrie gesiebt. Die Siebung der Schlacke wird mittels eines Siebes mit 20 mm-Maschen durchgeführt.
Die Korngröße der Schlacke liegt also zwischen 0 und 20 mm.
Die Schlacke wird dann mit den Reinigungsrückständen in Anteilen von 10 bis 90 Cewichtsprozent für die Schlacke und von 90 bis 10 Gewichtsprozent für die Reinigungsrückstände innig vermischt. Die verwendete Schlackenmenge beträgt vorzugsweise 30 Gewichtsprozent und diejenige der Reinigungsrückstände beträgt 70 Gewichtsprozent für 100 Gewichtsprozent des vorgenannten Gemisches.
Die Reinigungsrückstände bestehen aus feinen durch die Verbrennungsgase mitgerissenen Flugaschen und aus Rückständen aus der Entchlorung und/oder aus der Entschwefelung und/oder aus der Abscheidung der schweren Metalle. Diese Rückstände aus der Entchlorung, der Entschwefelung unf der Abscheidung der schweren Metalle sind jeder Gattung und können sich im Gemisch mit den Flugaschen befinden, wenn eine vorherige Entstaubung nicht dem Entchlorungssystem, dem Entschwefelungssystem, dem System für die Abscheidung der schweren Metalle vorangeht. Die Reinigungsrückstände stammen aus dem System für die Behandlung der Rauche, wobei die besagten Rauche von der Verbrennung des Hausmülle oder der Industrieabfälle herkommen. Diese Reinigungsrückstände enthalten organische Erzeugnisse, toxische und auslaugfähige mineralische Erzeugnisse und müßen behandelt werden bevor sie auf Deponie gebracht werden.
Die Behandlung der Rauche kann gemäß einem trockenen Verfahren, einem halb trockenen Verfahren oder einem feuchten Verfahren durchgeführt werden.
Die Behandlung durch trockenes oder halb feuchtes Verfahren wird durch Einspritzung von Kalk im Bereich der Rauche durchgeführt, was somit gestattet, durch die Bildung von festem Kalziumchlorid, die Hydrochlorsäure zu beseitigen.
Die Behandlung durch feuchtes Verfahren gestattet ebenfalls, die Hydrochlorsäure durch Waschen der Rauche mit einer flüssigen Lösung und einer Neutralisierung der besagten Lösung mit Kalk zu beseitigen.
Die in den Rauchen vorhandenen Aschen können stromaufwärts des Behandlungssystems mittels eines Entstaubers beseitigt werden.
Die Dosierungen von Schlacke und der Reinigungsrückständen werden mittels einer Dosierschraube oder durch Gravimetrie durchgeführt
Die dosierten Schlacke und Reinigungsrückstände werden in einem Mischer innig vermischt.
Das Gemisch wird sodann in einen Schmelzofen eingeführt. Das Gemisch wird einer Temperaturerhöhung unterworfen und ergibt die Bildung eines Magmas.
Die Temperaturerhöhung und die für die Erhaltung des Magmas erforderliche Energie werden durch verschiedene Energiequellen geliefert. Die verwendeten Energiequellen werden durch die Elektrizität wie Plasma, Bogen, Widerstand, Induktion oder durch die Verbrennung der in den zu behandelnden Erzeugnissen enthaltenen Brennstoffe oder von Hilfsbrennstoffen geliefert.
Die Temperatur des Gemisches liegt zwischen 1200º und 1350ºC. Vorzugsweise beträgt Sie ungefähr 1300ºC.
Ohne Zusatzstoff ist der Schmelzpunkt der Abfälle höher als 1350ºC und die toxischen Erzeugnisse werden weitgehend freigesetzt.
Am Ende der Verglasungsreaktion in dem Schmelztiegel werden die toxischen Erzeugnisse während der Verbrennung zerstört oder werden in dem sich aus der raschen Kühlung des Magmas ergebenden Festerzeugnis blockiert. Dieses Festerzeugnis kann dann auf Deponie ohne Gefahr für die Umwelt gebracht werden. Die Deponie ist einer Klasse, die mit derjenigen zur Aufnahme der Schlacken identisch ist.
Die sich aus der Temperaturerhöhung des Gemisches bis ungefähr 1300ºC in dem Schmelztiegel ergebenden gasförmigen Emissionen werden bis auf eine Temperatur von ungefähr 200ºC abgekühlt, filtriert, um zurückbleibende Festrückstände zu beseitigen und sodann gegebenenfalls in den Verbrennungsofen rückgeführt.
Die verwendeten Filter weisen genügend feine Maschen auf, um die sehr feinen festen Teilchen und die schweren Metalle zurückzuhalten. Die verwendeten Filter sind der Muffen-oder Taschenbauart.
Die gasförmigen Emissionen während der Schmelzung bestehen aus Kohlendioxid, Wasserdampf, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kalziumchlorid und schweren Metallen. Die Gehalte betragen ungefähr 25% für das Kohlendioxid und ungefähr 75% für den Wasserdampf. Das Natriumchlorid, das Kaliumchlorid, das Kalziumchlorid und die schweren Metalle sind als Spuren vorhanden.
Erfindungsgemäß hat man also ein Verfahren zur Behandlung von von der Reinigung der Rauche stammenden festen Rückständen und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen, die es gestatten, die Menge von aus der Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle und auf Deponie gebrachten festen Rückständen deutlich herabzusetzen.
Die Vorliegende Erfindung kann zahlreiche Anwendungen, wie das Schmelzen, das Verglasen, das Stabilisieren der von der Verbrennung stammenden festen Rückständen u.s.w. finden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsformen, die nur beispielsweise angegeben worden sind, beschränkt.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von von der Reinigung der aus einem Ofen (1) zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückständen, derjenigen Gattung, die darin besteht, ein Gemisch zu schmelzen, das aus wenigstens einer Fraktion der von der Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle unmittelbar stammenden Schlacke und aus den von der Reinigung der aus einem Ofen (1) zur Verbrennung von Hausmüll oder Industrieabfällen austretenden Rauche stammenden festen Rückstände besteht und in der Rückgewinnung, nach der Reaktion, am Ausgang des Schmelzofens (15), flüssige oder pastige Erzeugnisse und sich aus der Temperaturerhöhung ergebende Gase rückzugewinnen, wobei die besagten flüssigen oder pastenartigen Erzeugnisse verfestigt werden, um somit die Giftstoffe zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in inniger Weise vor dem Schmelzen geschaffen wird und daß sein Schmelzen bei einer zwischen 1200ºC und 1350ºC liegenden Temperatur durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen des Gemisches bei ungefähr 1300ºC durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten Gase zum Eingang des Ofens (1) zur Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle rückgeführt werden.

4. Verfahren nach irgendwelchem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zwischen 10 und 90 Gewichtsprozent Schlacke umfaßt.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 30 Gewichtsprozent Schlacke besteht.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, mit :

- einem mit Hausmüll oder Industrieabfällen durch eine Zufuhr (2) und mit Verbrennungsluft durch eine Zufuhrleitung (4) gespeisten Verbrennungsofen (1) ;

- einem System (5) zur Abfuhr von von der Verbrennung des Hausmülls oder der Industrieabfälle oder Schlacke unmittelbar stammenden testen Rückstä-nden ;

- einem mit dem Ausgang des Ofens (1) durch eine Leitung (7) verbundenen System (8) zur Reinigung der Rauche ;

- einem System (11) zur Rückgewinnung der aus dem System (8) stammenden festen Rückstände ;

- zwei Systemen (12') und (13') zur Dosierung jeweils des durch eine Fraktion der aus dem Verbrennungsofen (1) stammenden Schlacke gebildeten festen Rückstandes und der aus dem Rückgewinnungssystem (11) stammenden festen Reinigungsrückstände ; und

- einem mit dem Ausgang der beiden Dosierungssysteme (12' und 13') und mit dem Eingang eines Systems (17) zur Bildung einer Deponle der erstarrten Erzeugnisse verbundenen Verbrennungsofen (15), dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer (14) zwischen den beiden vorgenannten Dosiersystemen (12' und 13') und dem Schmelzofen (15) geschaltet ist und daß der Schmelzofen (15) geeignet ist, um eine zwischen 1200ºC und 1350ºC liegende Schmelztemperatur zu erzielen.

7. Anlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein System (19) zur Kühlung der aus dem Schmelzofen (15) austretenden Gase mit dem Ausgang des Schmelzofens (15) und mit dem Eingang eines Filtriersystems (21) durch eine Leitung (18) verbunden ist, wobei das Filtriersystem (21) mit dem Verbrennungsofen (1) und mit einem System (22) zur Rückgewinnung der Feststoffe verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierungssysteme (12' und 13') jeweils durch eine Dosierschnecke oder einen Gravimeter gebildet werden.

9. Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtriersystem (21) der Muffen- oder Taschenbauart ist.

10. Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das System (6) zur Reinigung der Rauche der trockenen, haibtrockenen oder feuchten Bauart ist.