DE69518822T2

DE69518822T2 - Verfahren und vorrichtung zur termischen dechlorierung von angesammeltem staub und asche

Info

Publication number: DE69518822T2
Application number: DE69518822T
Authority: DE
Inventors: Mazumi Itaya; Gentaro Takasuka
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2015-06-06
Also published as: JP3103719B2; WO1995033585A1; EP0719599A4; DE69518822D1; DK0719599T3; EP0719599A1; JPH07328583A; EP0719599B1; US5735224A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Dechlorieren für die Zersetzung und Beseitigung schädlicher Chlorverbindungen, die in Asche enthalten sind, welche aus einer Behandlungsvorrichtung oder dergl. für die Behandlung von Abgas aus Abfallverbrennungsanlagen zur Verbrennung von kommunalem und industriellem Abfall gesammelt wird.
Organische Chlorverbindungen sind in angesammelter Asche enthalten, die aus Staubbeseitigungsvorrichtungen einschließlich elektrostatischer Ausfällgeräte (EPs) und Beutelfilter (BFs) ausgestoßen wird, die in Abfallveraschungsanlagen eingebaut sind. Von diesen organischen Chlorverbindungen sind besonders aromatische Chlorverbindungen, wie polychloriertes Dibenzodioxin (PCDD) und polychloriertes Dibenzofuran (PCDF) infolge ihrer hohen Giftigkeit von Interesse. So ist die Entwicklung einer Vorrichtung zum Behandeln derselben erwünscht.
Eine Vorrichtung zur Verringerung von organischen Chlorverbindungen in angesammelter Asche, die von Abfallveraschungsanlagen ausgestoßen wird, besteht beispielsweise in der Form einer horizontalen Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung für angesammelte Asche, die mit einer drehbaren Schraubenwelle versehen ist.
Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine bekannte Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche darstellt (siehe EP-A-0 448 866). Die Vorrichtung weist ein horizonta les langgestrecktes Vorrichtungsgehäuse 51, eine Zuführöffnung 52 für angesammelte Asche A und eine Auslaßöffnung 53 für behandelte Asche B, die am Vorrichtungsgehäuse 51 in axialem Abstand bezüglich desselben vorgesehen sind, eine Drehwelle 56 im Vorrichtungsgehäuse 51, einen Zuführschneckenabschnitt 54, einen Ausstoßschneckenabschnitt 55 und drehbare Schaufeln 57, die auf der Drehwelle 56 befestigt sind, sowie Bandheizelemente 58 auf, die auf der Oberfläche des Vorrichtungsgehäuses 51 angeordnet sind. Die zu behandelnde angesammelte Asche A wird in das Vorrichtungsgehäuse 51 durch die Zuführöffnung 52 eingegeben und bewegt sich zur Auslaßöffnung 53 unter der Wirkung des Zuführschraubenabschnitts 54 der Drehwelle 56. Während dieser Bewegung wird die angesammelte Asche A durch Aufrührschaufeln 57 aufgerührt und vermischt und durch die Bandheizelemente 58 auf eine Temperatur von beispielsweise 400ºC aufgeheizt. So zersetzen sich in der angesammelten Asche A enthaltene organische Chlorverbindungen. Die angesammelte Asche A, aus der die organischen Chlorverbindungen durch Zersetzung beseitigt worden sind, d. h. die behandelte Asche B, wird aus dem System durch die Auslaßöffnung 53 ausgestoßen.
Es ist jedoch bei der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung schwierig, sie so zu betreiben, daß stets die Einfüllrate von Asche in dieselbe auf hohen Werten gehalten wird. Wenn die Abfüllrate absinkt, wird Luft durch die Vorrichtung geblasen oder ein Teil der zugeführten Asche wird in kurzer Zeit in einem unzureichend aufgeheizten Zustand ausgestoßen, was das Problem einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Behandlung hervorruft. Ferner können in der Asche verbleibenden Brennstoffe nicht vollständig verbrannt werden. Wenn daher ein Adsorptionsmittel, wie aktivierte Holzkohle oder dergl., enthaltende angesammelte Asche behandelt wird, entsteht die Schwierigkeit, daß Brennstoffe in der behandelten Asche zurückbleiben.
JP-A-2078479 beschreibt die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche, welche die beim Stand der Technik auftretenden erwähnten Probleme lösen und welche eine hohe Füllrate von zu behandelnder Asche aufweisen und in der Lage sind, sowohl eine vollständige Verbrennung von in der Asche zurückbleibenden Brennstoffen als auch Zersetzung von Chlorverbindungen wirksam durchzuführen.
Demgemäß schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche, mit einem vertikal langgestreckten zylindrischen Vorrichtungskörper oder -gehäuse, einem Einlaß für angesammelte Asche und einem Auslaß für angesammelte Asche, die am Vorrichtungskörper in vertikalem gegenseitigen Abstand vorgesehen sind, einer Drehwelle, die längs der Axialrichtung des Vorrichtungskörpers vorgesehen ist, einer an der Drehwelle vorgesehenen Schraube und einer Heizeinrichtung, die an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers zwischen dem Einlaß für angesammelte Asche und dem Auslaß für angesammelte Asche vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen Einlaßkanal für Heißluft, der an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers vorgesehen ist, der diesen in zwei erhitzte Bereiche zwischen dem Einlaß für angesammelte Asche und dem Auslaß für angesammelte Asche unterteilt, und durch einen Auslaß für Abgas, der in einem Abschnitt der Vorrichtung oberhalb des Einlasses für angesammelte Asche vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist die Schraube als Bandschraube ausgebildet, die bei regulärer Drehung eine Kraft mit nach oben gerichteter Komponente ergibt, und welche bei Rückwärtsdrehung eine Kraft mit nach unten gerichteter Komponente ergibt.
Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung so ausgebildet, daß das Heizmittel durch eine hohle Drehwelle strömt.
Vorzugsweise ist eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Asche am Auslaß für angesammelte Asche vorgesehen.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum thermischen Dechlorieren von angesammelter Asche, bei welchem die angesammelte Asche in einem vertikal langgestreckten zylindrischen Vorrichtungskörper oder -gehäuse durch einen Einlaß eingegeben wird, der an einem oberen Abschnitt des Vorrichtungskörpers angeordnet ist, die angesammelte Asche mit einer Drehschraube, die längs der Axialrichtung des Vorrichtungskörpers vorgesehen ist, aufgerührt und vermischt sowie durch eine Heizeinrichtung erhitzt wird, die wenigstens am Vorrichtungskörper oder an der Drehschraube vorgesehen ist, um in der Asche kontaktierte Chlorverbindungen zu zersetzen und zu beseitigen, wobei die behandelte angesammelte Asche aus einem unteren Abschnitt des Vorrichtungskörpers ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zersetzung erzeugtes Gas aus einem Auslaßkanal abgelassen wird, der an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers oberhalb des Einlasses für angesammelte Asche vorgesehen ist, wobei Heißluft in einen Abschnitt des Vorrichtungskörpers zwischen dem Einlaß für angesammelte Asche und dem Auslaß für angesammelte Asche geleitet wird, eine aufgerührte fluidisierte Schicht in einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers oberhalb des Abschnitts für das Einleiten der Heißluft ausgebildet wird und eine bewegte Schicht in einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers unterhalb des Abschnitts für die Einleitung der Heißluft ausgebildet wird, brennbare Stoffe in der angesammelten Asche in der aufgerührten fluidisierten Schicht verbrannt werden und die durch das Verbrennen der brennbaren Stoffe erzeugte Verbrennungswärme zur Durchführung einer teilweisen oder vollständigen Zersetzung und Beseitigung der Chlorverbindungen verwendet wird.
Vorzugsweise ist die Drehschraube eine Bandschraube, welche bei regulärer Drehung eine Kraft mit nach oben gerichtetet Komponente ergibt und welche bei Rückwärtsdrehung eine Kraft mit nach unten gerichteter Komponente ergibt, und bei welchem die Bandschraube je nach Erfordernis rückwärts gedreht wird.
Vorzugsweise wird pulverisierter Brennstoff in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der zu behandelnden angesammelten Asche beigegeben und sodann wird die angesammelte Asche in den Vorrichtungskörper durch einen Einlaß für angesammelte Asche eingegeben.
Vorzugsweise wird aktivierte Holzkohle oder pulverisierte Kohle als pulversierter Brennstoff verwendet.
Vorzugsweise wird die angesammelte Asche, aus der Chlorverbindungen durch Zersetzung beseitigt worden sind, abgekühlt und sodann aus dem Auslaß für angesammelte Asche ausgestoßen.
Der Vorrichtungskörper oder das Vorrichtungsgehäuse hat eine vertikale langgestreckte Zylinderform. Der Einlaß für die angesammelte Asche und der Auslaß für die angesammelte Asche sind am Vorrichtungsgehäuse in einem vertikalen Abstand bezüglich desselben vorgesehen. Die Einlaßöffnung für erhitzte Luft ist an dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für angesammelte Asche vorgesehen. Die Drehschraube ist längs der Axialrichtung des Vorrichtungsgehäuses vorgesehen. Ferner ist die Heizeinrichtung an dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für die angesammelte Asche vorgesehen. So wird die aufgerührte Fluidschicht in dem Teil des Vorrichtungsgehäuses oberhalb der Einlaßöffnung für die erhitzte Luft gebildet, wodurch die Heißluft im Gegensatz zu einer bekannten horizontalen Vorrichtung nicht durchgeblasen wird. Dies beschleunigt den Kontakt und das Aufrühren zwischen der erhitzten Luft und der angesammelten Asche, ermöglicht eine vollständige Verbrennung von Brennstoffen in der angesammelten Asche und ermöglicht eine gleichförmige Aufheizung der Asche. Andererseits wird der Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses unterhalb der Heißluft-Einlaßöffnung durch Verbrennungswärme, die durch Verbrennen der Brennstoffe erzeugt wird, oder durch die Heizeinrichtung weiter aufgeheizt. Ebenfalls im Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses unterhalb der Heißluft-Einlaßöffnung wird die sich bewegende Schicht in einer Atmosphäre niedriger Sauerstoffkonzentration und hoher Temperatur gebildet, wobei sich die niedrige Sauerstoffkonzentration infolge des Sauerstoffverbrauchs durch die Verbrennung der Brennstoffe ausbildet. In der sich bewegenden Schicht werden organische Chlorverbindungen in der angesammelten Asche weiter zersetzt und beseitigt. Wenn organische Chlorverbindungen durch die infolge Verbrennung der Brennstoffe erzeugte Verbrennungswäre ausreichend zersetzt und beseitigt werden, ist eine Erhitzung durch die Heizeinrichtung nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß ist die Schraube, die auf der längs der Axialrichtung des Vorrichtungsgehäuses vorgesehenen Drehwelle angebracht ist, vorzugsweise eine Einwellen-Bandschraube, die so wirkt, daß sie die angesammelte Asche bei regelmäßiger Drehung nach oben hebt und die angesammelte Asche bei ungekehrter Drehung nach unten fördert. So wird bei Normalbetrieb die Schraube in der regulären Richtung gedreht, so daß das Abwärtsfallen der angesammelten Asche infolge der Schwerkraft mit dem Anheben der Asche infolge der Schraubendrehung zusammenwirkt, wodurch die Aufrühr- und Mischwirkung verbessert wird. Ferner kann durch Drehung der Schraube in umgekehrter Richtung je nach Erfordernis eine Schwierigkeit, wie das Drehen der blockierten Asche zusammen mit Klumpen oder derg., die durch Adhäsion oder Verhärten oder dergl. der Asche erzeugt werden, verhindert werden.
Erfindungsgemäß weist eine anwendbare Heizeinrichtung für das Vorrichtungsgehäuse beispielsweise elektrische Heizelemente auf, die z. B. an der Außenfläche des Vorrichtungsgehäuses angeordnet sind. Eine hohle Drehwelle kann ebenfalls verwendet werden, damit das Heizmittel durch dieselbe strömen kann. Ferner kann beispielsweise auch Wärme in einem Abgas oder dergl. aus einer anderen Vorrichtung als Heizquelle verwendet werden.
Da beispielsweise eine große Menge an Brennstoffen in der angesammelten Asche enthalten ist, die in einem Behandlungsverfahren zur Zuführung von aktivierter Holzkohle auf der Zuströmseite eines Beutelfilters in Behandlungsanlagen für Verbrennungsabgase erzeugt wird, ist die angesammelte Asche für die Verwendung als erfindungsgemäß zu behandelnde angesammelte Asche besonders geeignet. Wenn in diesem Fall die Sauerstoffkonzentration des Abgases erfaßt wird, kann die Menge der brennbaren aktivierten Holzkohle in der angesammelten Asche abgeschätzt werden.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise eine geringe Menge von pulverisiertem Brennstoff, wie aktivierte Holzkohle, pulverisierte Kohle oder dergl., vorher der zu behandelnden angesammelten Asche beigegeben. Die Menge des beigegebenen pulversierten Brennstoffs beträgt 0,1 bis 10 Gew.-% der zu behandelnden angesammelten Asche, und vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%. Wenn die Menge geringer als 0,1 Gew.-% ist, wird die Verbrennungswärme geringer, und infolgedessen wird eine Erhitzung durch die Heizeinrichtung erforderlich. Wenn andererseits die Menge 10 Gew.-% übersteigt, ist eine vollständige Verbrennung in der Vorrichtung kaum zu erzielen, und demgemäß verbleiben Brennstoffe in der behandelten Asche. Wenn die Menge des zugegebenen pulversierten Brennstoffs in einem Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-% fällt, ist es nicht erforderlich, die Heizeinrichtung einzuschalten, und die zu behandelnde Asche kann nur durch die Verbrennungswärme, die durch Verbrennung des zugegebenen pulverförmigen Brennstoffs erzeugt wird, ausreichend erhitzt werden. Auch bleiben in diesem Fall kaum Brennstoffe zurück.
Gemäß der Erfindung ist der Vorrichtungskörper bzw. das Vorrichtungsgehäuse vertikal langgestreckt, der Einlaß und der Auslaß für angesammelte Asche sind am Vorrichtungsgehäuse in vertikalem Abstand vorgesehen, und die Einlaßöffnung für Heißluft ist an dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses zwischen dem Ascheneinlaß und dem Aschenauslaß vorgesehen. So kann die aufgerührte Fluidschicht, in der die Brennstoffe verbrennen, in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses oberhalb der Heißluft-Einlaßöffnung gebildet werden, und die sich bewegende Schicht, in der Chlorverbindungen zersetzt und beseitigt werden, kann in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses unterhalb der Heißluft-Einlaßöffnung gebildet werden. Infolgedessen verbrennen Brennstoffe in der angesammelten Asche vollständig, und organische Chlorverbindungen können wirksam zersetzt und beseitigt werden.
Vorzugsweise ist die Schraube eine Bandschraube, welche bei regulärer Drehung eine Kraftkomponente nach oben ausübt und bei umgekehrter Drehung eine Kraftkomponente nach unten ausübt. Dementsprechend kann zusätzlich zu der genannten Wirkung durch Drehen der Bandschraube in umgekehrter Richtung je nach Erfordernis die Adhäsion oder das Verhärten der Asche, welche durch Kondensation von Wasserdampf hervorgerufen wird, und eine sich daraus ergebende Blockierung innerhalb des Vorrichtungsgehäuses verhindert werden.
Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung so ausgebildet, daß das Heizmittel durch die hohle Drehwelle strömt. Dementsprechend kann zusätzlich zu den genannten Wirkungen die zu behandelnde Asche vom Inneren des Vorrichtungsgehäuses aus beheizt werden, wodurch der Wärmeverlust infolge Strahlung kleiner wird und eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades sich ergibt.
Vorzugsweise ist eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Asche am Auslaß der angesammelten Asche vorgesehen. Dementsprechend ist es zusätzlich zu den genannten Wirkungen möglich, einmal zersetzte Chlorverbindungen daran zu hindern, sich in der zu behandelnden Asche wieder zu synthetisieren.
Vorzugsweise wird die erhitzte Luft in den Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für die angesammelte Asche eingeleitet, wodurch die aufgerührte Fluidschicht in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses oberhalb des Abschnittes für das Einleiten der Heißluft gebildet, und die sich bewegende Schicht wird in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses unterhalb des Abschnitts für die Einleitung der Heißluft gebildet. Dementsprechend können Brennstoffe in der angesammelten Asche in der aufgerührten Fluidschicht verbrannt werden, und schädliche Chlorverbindungen können in der sich bewegenden Schicht mit hoher Temperatur und geringer Sauerstoffkonzentration wirksam zersetzt und beseitigt werden.
Vorzugsweise ist die verwendete Schraube eine Bandschraube, welche bei regulärer Drehung eine Kraftkomponente nach oben ausübt und bei umgekehrter Drehung eine Kraftkomponente nach unten ausübt. Dementsprechend kann zusätzlich zu den genannten Wirkungen eine Schwierigkeit, wie das Drehen der Asche zusammen mit der Schraube, die durch Adhäsion oder Verhärten der Asche hervorgerufen wird, verhindert werden.
Vorzugsweise wird pulverisierter Brennstoff der zu behandelnden angesammelten Asche beigegeben. So wird zusätzlich zu den beiden letztgenannten Wirkungen die durch Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs erzeugte Verbrennungswärme zum Aufheizen der Asche wirksam ausgenützt, wodurch das Vorrichtungsgehäuse kompakt wird und der Energieverbrauch der Heiz einrichtung reduziert werden kann.
Vorzugsweise werden Holzkohle oder pulverisierte Kohle als pulverisierter Brennstoff verwendet. So wird die durch Verbrennen erzeugte Verbrennungwärme zum Aufheizen der zu behandelnden Asche verwendet, wodurch der Verbrauch der Heizeinrichtung verringert werden kann.
Vorzugsweise wird die erhitzte, dechlorierte angesammelte Asche gekühlt und sodann aus der Auslaßöffnung ausgestoßen. Daher ist es zusätzlich zu den genannten Wirkungen möglich, einmal zersetzte Chlorverbindungen daran zu hindern, sich in der zu behandelnden Asche wieder zu synthetisieren.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht, welche eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche darstellt, und
Fig. 2 eine den Stand der Technik darstellende Ansicht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft im Einzelnen beschrieben.
Die Ansicht der Fig. 1 stellt eine Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. In Fig. 1 weist die Vorrichtung ein vertikales langgestrecktes zylindrisches Vorrichtungsgehäuse 1, eine Zuführöffnung 2 für angesammelte Asche A und eine Aschenauslaßöffnung 5, welche am Vorrichtungsgehäuse 1 in vertikalem Abstand bezüglich desselben vorgesehen sind, eine Zuführeinrichtung 3 mit fester Rate, die mit der Aschenzuführöffnung 2 verbunden ist und eine Aschenausstoßeinrichtung 4 an der Aschenauslaßöffnung 5, eine Einlaßöffnung 6 für Heißluft C, welche an dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 zwischen der Aschenzuführöffnung und der Aschenausstoßeinrichtung 4 vorgesehen ist, eine Auslaßöffnung 10 für ein Abgas D, welche oberhalb der Aschenzuführöffnung 2 angeordnet ist, und eine Überströmöffnung 12 für die angesammelte Asche, welche unterhalb der Aschenzuführöffnung 2 angeordnet ist, eine Drehwelle 7, welche längs der Axialrichtung des Vorrichtungsgehäuses 1 vorgesehen ist, eine Bandschraube 8, welche an der Drehwelle 7 befestigt ist, und ein elektrisches Heizelement als Heizeinrichtung an der Außenwand des Abschnitts des Vorrichtungsgehäuses, der sich von der Aschenzuführöffnung 2 zur Aschenausstoßeinrichtung 4 erstreckt, auf. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Vorratsbehälter für die angesammelte Asche A, das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Kühleinrichtung für die Aschenausstoßeinrichtung 4, das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Staubsammeleinrichtung als Vorrichtung für die Behandlung des Abgases D, das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Absorptionssäule mit aktivierter Holzkohle, das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Gebläse, das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Kamin und die Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnen Druckdetektoren.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird die angesammelte Asche A, die beispielsweise mit einem Filterbeutel bei Abfallveraschungsanlagen gesammelt worden ist, in das Vorrichtungsgehäuse 1 durch die Aschenzuführöffnung 2 mittels der Zuführeinrichtung 3 mit fester Rate eingeführt. Überschüssige gesammelte Asche A wird durch die Überströmöffnung 12 abgeführt und in den Aschenvorratsbehälter 11 zurückgeleitet. Dementsprechend wird die Beschickung mit angesammelter Asche A in das Vorrichtungsgehäuse auf einem festen Wert gehalten. Die angesammelte Asche A, die im Vorrichtungsgehäuse 1 enthalten ist, wird mit der Bandschraube 8 aufgerührt und durch das elektrische Heizelement 9 erhitzt. In diesem Zeitpunkt wird erhitzte Luft C mit einer Temperatur von beispielsweise 250ºC durch die Lufteinlaßöffnung 6 eingeleitet, wodurch eine aufgerührte Fluidschicht 20 in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 oberhalb der Lufteinlaßöffnung 6 gebildet. In der aufgerührten Fluidschicht 20 kontaktiert und vermischt sich die angesammelte Asche A mit der erhitzten Luft C und wird auf eine Temperatur von 400ºC oder höher aufgeheizt, wodurch in der angesammelten Asche A zurückgebliebene Brennstoffe vollständig verbrannt werden. Andererseits wird eine sich bewegende Schicht 21 in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 unterhalb der Lufteinlaßöffnung 6 gebildet, wobei die sich bewegende Schicht eine Atmosphäre hoher Temperatur und niedrigen Sauerstoffgehalts aufweist, in der eine hohe Temperatur von beispielsweise 450ºC durch das elektrische Heizelement 9 und die durch Verbrennen der Brennstoffe erzeugte Verbrennungswärme erzeugt wird, wobei Sauerstoff verbraucht wird. In der sich bewegenden Schicht 21 werden Dioxin und andere in der vollständig verbrannten angesammelten Asche A enthaltene Chlorverbindungen zersetzt.
Gas einschließlich Wasserdampf, das durch die Zersetzung erzeugt wird, strömt zusammen mit einem in der aufgerührten Fluidschicht 20 erzeugten Verbrennungsabgas als Abgas D aus der Anlage durch die Abgasöffnung 10 im oberen Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 aus. Nach der Vermischung mit Verdünnungsluft E wird das Abgas D im darauffolgenden Staubsammelgerät 14 und in der Absorptionssäule 15 mit aktivierter Holzkohle behandelt und wird sodann als behandeltes Gas F aus dem Kamin 17 in die Luft ausgelassen. Andererseits wird die angesammelte Asche, aus der Brennstoffe und organische Chlorverbindungen durch Verbrennung bzw. Zersetzung beseitigt worden sind, durch die Kühleinrichtung 13 abgekühlt und sodann als die behandelte Asche B aus der Anlage durch die Auslaßöffnung 5 der Aschenausstoßeinrichtung 4 am unteren Ende des Vorrichtungsgehäuses 1 ausgestoßen.
Bei der Ausführungsform der Erfindung ist die Längserstreckung des Vorrichtungsgehäuses 1 vertikal, und das Vorrich tungsgehäuse 1 ist mit der Zuführöffnung 2 für die angesammelte Asche A und der Aschenausstoßeinrichtung 4 mit der Auslaßöffnung 5 für die behandelte Asche B versehen, die am Vorrichtungsgehäuse in vertikalem Abstand bezüglich desselben vorgesehen sind, wobei die Lufteinlaßöffnung 6 zur Einleitung der erhitzten Luft C in den Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses zwischen der Zuführöffnung 2 und der Auslaßöffnung 5 vorgesehen ist, die Schraube längs der Axialrichtung des Vorrichtungsgehäuses liegt und die Heizeinrichtung zum Erhitzen des Abschnitts des Vorrichtungsgehäuses zwischen Einlaß und Auslaß der angesammelten Asche angeordnet ist, wodurch die aufgerührte Fluidschicht 20 mit hoher Temperatur und hoher Sauerstoffkonzentration in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 oberhalb der Lufteinlaßöffnung 6 ausgebildet werden kann und die sich bewegende Schicht mit hoher Temperatur und niedriger Sauerstoffkombination in dem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses 1 unterhalb der Lufteinlaßöffnung 6 ausgebildet werden kann. Dementsprechend wird die Einfüllrate und der Aufrühr- und Mischeffekt der angesammelten Asche A verbessert. Ferner wird verhindert, daß die erhitzte Luft C durch die aufgerührte Fluidschicht geblasen wird, wodurch der Wirkungsgrad der Kontaktmischung der zu behandelnden Asche A und der erhitzten Luft C verbessert und so eine vollständige Verbrennung von in der angesammelten Asche verbliebenen Brennstoffen erzielt wird. Ferner ist es möglich, ein Kondensieren von in die Vorrichtung hereingenommenem begleitendem Wasser zu verhindern. Es ist ferner möglich, Dioxin und andere organische Chlorverbindungen in der unteren sich bewegenden Schicht 21 mit der Atmosphäre hoher Temperatur und niedrigen Sauerstoffgehalts zu zersetzen und zu beseitigen.
Bei der Ausführungsform der Erfindung werden nicht nur organische Chlorverbindungen in der zu behandelnden Asche zersetzt und beseitigt, sondern es können auch verbleibende Brennstoffe vollständig verbrannt werden. Demgemäß kann Verbrennungswärme als Heizquelle verwendet werden, wodurch die Vorrichtung insgesamt kompakt wird und eine Mehrzweckanwendung erlaubt. Da ferner die angesammelte Asche A selbst durch Wärme erhitzt wird, welche durch Verbrennung der Brennstoffe erzeugt wird, kann der Verbrauch des elektrischen Heizelements 9, das die Heizeinrichtung darstellt, verringert werden. Außerdem wird infolge der Verbrennung der Brennstoffe eine Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt innerhalb des Vorrichtungsgehäuses erzeugt, wodurch die Zersetzung von Chlorverbindungen beschleunigt wird, ohne ein inaktives Gas in die sich bewegende Schicht zu leiten.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann sich vorzugsweise die Bandschraube 8 sowohl regulär vorwärts als auch umgekehrt rückwärts drehen. Durch Drehen der Bandschraube, die sich in der regulären Richtung gedreht hat, in umgekehrter Richtung in vorbestimmten Zeitabständen strömt das interne Gas gleichmäßiger. So kann die Adhäsion oder das Aushärten von Asche, welche durch Kondensation von Wasserdampf verursacht werden, und ein daraus resultierendes Blockieren innerhalb des Vorrichtungsgehäuses verhindert werden. Wenn die Bandschraube 8 sich nur in der regulären Richtung dreht, kann leichter die Gefahr des Drehens der Asche zusammen mit der Schraube auftreten. Wenn andererseits die Bandschraube sich nur in der umgekehrten Richtung dreht, wird die zu behandelnde Asche zu sehr verdichtet.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch die Heißluft-Einlaßöffnung 6 eingeführt wird, die Verbrennungsreaktion der Brennstoffe gesteuert werden, und die Temperatur innerhalb des Vorrichtungsgehäuses kann eingestellt werden. Wenn durch Verbrennung der Brennstoffe erzeugte Wärme infolge eines übermäßig kleinen Gehalts an Brennstoffen in der angesammelten Asche A nicht erwartet werden kann, kann pulverisierte Kohle oder dergl. als weiterer Brennstoff zugegeben werden.
Bei der Ausführungsform der Erfindung ist vorzugsweise die Ausstoßeinrichtung 4 mit einer Kühleinrichtung versehen, die in der Lage ist, die behandelte Asche B, die aus dem System auszustoßen ist, beispielsweise auf eine Temperatur von 200ºC oder darunter abzukühlen. Dies verhindert die Rücksynthetisierung von Chlorverbindungen in der behandelten Asche B. Ein Schraubenförderer mit einem wassergekühlten Mantel wird beispielsweise als Aschenausstoßeinrichtung verwendet.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann die Höhe einer Füllschicht der gesammelten Asche A im Vorrichtungsgehäuse mit dem Druckdetektor 18 an der Lufteinlaßöffnung 6 erfaßt werden. Ferner kann durch Mischen der Verdünnungsluft E mit dem Abgas D, das aus der Abgasöffnung 10 ausgestoßen wird, die nachfolgende Abgasbehandlung erleichtert werden.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.

(AUSFÜHRUNGSFORM 1)

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 wurde zur Behandlung von Asche (BF-Asche), die durch einen Filterbeutel gesammelt worden ist, durch Erhitzen unter den folgenden Bedingungen angewendet. Die zu behandelnde Asche wurde bei einer Rate von 50 kg/h zugeführt; die Verweilzeit der Asche innerhalb der Vorrichtung betrug 30 min. die Bandschraube 8 wurde gewöhnlich in der regulären Richtung gedreht und alle 10 Minuten einem alternierenden umgekehrten Betrieb unterworfen, wobei fünf Zyklen von regelmäßigen und umgekehrten Drehungen durchgeführt wurden und jeder Zyklus aus Drehung in regulärer Richtung für 5 Sekunden und Drehung in umgekehrter Richtung für 5 Sekunden zusammengesetzt war; das elektrische Heizelement 9 wurde auf eine Heiztemperatur von 600ºC eingestellt;
und auf eine Temperatur von 250ºC erhitzte Luft wurde durch die Lufteinlaßöffnung 6 mit einer Rate von 0,13 Nm³/h je kg zu behandelnder Asche zugeführt. Als Ergebnis wurden Dioxine (DXNs), die schädliche Chlorverbindungen sind, mit einem Beseitigungsprozentsatz von 91,9% beseitigt.

(AUSFÜHRUNGSFORMEN 2-7)

Die Behandlungsbedingungen und die Beseitigungsprozentsätze von Dioxinen sind zusammen mit denjenigen für die Ausführungsform 1 für die Ausführungsformen 2 bis 7 in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Tabelle 1
Bemerke: In den Beispielen 1 bis 7 wurde die Asche mit einer Rate von 50 kg/h eingebracht, die Verweilzeit der Asche innerhalb der Vorrichtung betrug 30 min. und die Schraube wurde gewöhnlich in regulärer Richtung gedreht und alle 10 Minuten einem alternierenden umgekehrten Betrieb unterworfen, wobei 5 Zyklen regulärer Vorwärtsdrehungen und umgekehrter Rückwärtsdrehungen durchgeführt wurden und jeder Zyklus aus 5 Sekunden Drehung in der regulären Richtung und 5 Sekunden Drehung in umgekehrter Richtung bestand. Tabelle 2 Behandelte Asche:
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, wurden in der zu behandelnden Asche enthaltene Dioxine bei jeder der Ausführungsformen wirksam zersetzt und beseitigt. Der Beseitungsprozentsatz betrug 90% oder darüber bei den einzelnen Ausführungsformen. Ferner betrug bei der dritten bis siebten Ausführungsform, bei denen die zu behandelnde Asche angesammelte Asche vermischt mit aktivierter Holzkohle war, der Prozentsatz der Dioxinbeseitigung 99% oder darüber.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Dechlorierung, das zur wirksamen Zersetzung und Beseitigung schädlicher Chlorverbindungen in Asche geeignet sind, die in einer Behandlungsvorrichtung oder dergl. zur Behandlung eines Abgases aus Abfallveraschungsanlagen oder Müllverbrennungsanlagen zum Verbrennen von kommunalem Abfall und industriellem Abfall angesammelt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche, mit einem vertikal langgestreckten zylindrischen Vorrichtungskörper (1), einem Einlaß (2) für angesammelte Asche und einem Auslaß (5) für angesammelte Asche, die am Vorrichtungskörper (1) in vertikalem gegenseitigem Abstand vorgesehen sind, einer Drehwelle (7), die längs der Axialrichtung des Vorrichtungskörpers (1) vorgesehen ist, einer an der Drehwelle (7) vorgesehenen Schraube (8) und einer Heizeinrichtung (9), die an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) zwischen dem Einlaß (2) für angesammelte Asche und dem Auslaß (5) für angesammelte Asche vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen Einlaßkanal (6) für Heißluft (C), der an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) vorgesehen ist, der diesen in zwei erhitzte Bereiche zwischen dem Einlaß (2) für angesammelte Asche und dem Auslaß (5) für angesammelte Asche unterteilt, und durch einen Auslaß (10) für Abgas (D), der in einem Abschnitt der Vorrichtung oberhalb des Einlasses (2) für angesammelte Asche vorgesehen ist.

2. Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche nach Anspruch 1, bei welcher die Schraube (8) als Bandschraube ausgebildet ist, die bei regulärer Drehung eine Kraft mit nach oben gerichteter Komponente ergibt, und welche bei Rückwärtsdrehung eine Kraft mit nach unten gerichteter Komponente ergibt.

3. Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Heizeinrichtung (9) so ausgebildet ist, daß das Heizmittel durch eine hohle Drehwelle strömt.

4. Vorrichtung zur thermischen Dechlorierung von angesammelter Asche nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher eine Kühleinrichtung (13) zum Kühlen der Asche am Auslaß (5) für angesammelte Asche vorgesehen ist.

5. Verfahren zum thermischen Dechlorieren von angesammelter Asche, bei welchem die angesammelte Asche in einem vertikal langgestreckten zylindrischen Vorrichtungskörper (1) durch einen Einlaß (2) eingegeben wird, der an einem oberen Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) angeordnet ist, die angesammelte Asche mit einer Drehschraube (8), die längs der Axialrichtung des Vorrichtungskörpers (1) vorgesehen ist, aufgerührt und vermischt sowie durch eine Heizeinrichtung (9) erhitzt wird, die wenigstens am Vorrichtungskörper (1) oder an der Drehschraube (8) vorgesehen ist, um in der Asche kontaktierte Chlorverbindungen zu zersetzen und zu beseitigen, wobei die behandelte gesammelte Asche aus einem unteren Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zersetzung erzeugtes Gas aus einem Auslaßkanal (10) abgelassen wird, der an einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) oberhalb des Einlasses (2) für angesammelte Asche vorgesehen ist, wobei Heißluft in einen Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) zwischen dem Einlaß (2) für angesammelte Asche und dem Auslaß (5) für angesammelte Asche geleitet wird, eine aufgerührte fluidisierte Schicht in einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers (1) oberhalb des Abschnitts für das Einleiten der Heißluft ausgebildet wird und eine bewegte Schicht in einem Abschnitt des Vorrichtungskörpers unterhalb des Abschnitts für die Einleitung der Heißluft ausgebildet wird, brennbare Stoffe in der angesammelten Asche in der aufgerührten fluidisierten Schicht verbrannt werden und die durch das Verbrennen der brennbaren Stoffe erzeugte Verbrennungswärme zur Durchführung einer teilweisen oder vollständigen Zersetzung und Beseitigung der Chlorverbindungen verwendet wird.

6. Verfahren zum thermischen Dechlorieren für angesammelte Asche nach Anspruch 5, bei welchem die Drehschraube (8) eine Bandschraube (8) ist, welche bei regulärer Drehung eine Kraft mit nach oben gerichteter Komponente ergibt und welche bei Rückwärtsdrehung eine Kraft mit nach unten gerichteter Komponente ergibt, und bei welchem die Bandschraube (8) je nach Erfordernis rückwärts gedreht wird.

7. Verfahren zum thermischen Dechlorieren für angesammelte Asche nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem pulverisierter Brennstoff in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der zu behandelnden angesammelten Asche beigegeben wird, und sodann die angesammelte Asche in den Vorrichtungskörper (1) durch einen Einlaß (2) für angesammelte Asche eingegeben wird.

8. Verfahren zum thermischen Dechlorieren für angesammelte Asche nach Anspruch 7, bei welchem aktivierte Holzkohle oder pulverisierte Kohle als pulverisierter Brennstoff verwendet wird.

9. Verfahren zum thermischen Dechlorieren für angesammelte Asche nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei welchem die angesammelte Asche, aus der Chlorverbindungen durch Zersetzung beseitigt worden sind, abgekühlt und sodann aus dem Auslaß (5) für angesammelte Asche ausgestoßen wird.