DE69915842T2

DE69915842T2 - Abfallentsorgungsverfahren durch verbrennung

Info

Publication number: DE69915842T2
Application number: DE69915842T
Authority: DE
Inventors: Masamoto Takasaki-shi KANEKO
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: US6746497B1; WO2000012938A1; KR100563706B1; DE69915842D1; EP1108955A1; KR20010092267A; EP1108955B1; EP1108955A4; CN1314983A; JP3869210B2; CN1205435C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung.
STAND DER TECHNIK
Seit einigen Jahren weiß man, dass bei der Müllverbrennung Dioxine entstehen. Der Abfall enthält vielfach Chlor. Wird der Abfall bei einer Temperatur von 250°C bis 350°C verbrannt, so setzt sich das freiwerdende Chlor aus dem Abfall mit den Kohlenwasserstoffen um, welche bei der unvollständigen Verbrennung von Kunstharzen entstehen, wobei die im Müll vorhandenen Schwermetalle als Katalysator dienen, und es entstehen Dioxine.
Um eine Emission von Dioxinen bei der thermischen Abfallbehandlung zu vermeiden, wird der Abfall zwei Sekunden oder länger auf eine Temperatur von 800°C oder darüber gebracht, so dass gebildete Dioxine sich vollständig thermisch zersetzen. Wenn bei der thermischen Behandlung der Müll aber aus verschiedenen Haushaltsabfällen, Papier und Weich-PVC besteht, so kann man nur schwer stabil 800°C oder eine höhere Temperatur erreichen. Damit keine Dioxine freigesetzt werden, verbrennt man daher in der Regel den Müll zusammen mit anderen Brennstoffen wie Schweröl, um so eine thermische Behandlung bei stabil 800°C oder darüber zu erreichen. Da die anderen Brennstoffe mit dem Abfall die ganze thermischen Behandlung durchlaufen, benötigt man große Mengen an Zusatzbrennstoffen, so dass höheren Betriebskosten unvermeidlich sind.
Der Anmelder schlägt in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 135280/1990 eine Anlage vor zur thermischen Behandlung von einem Abfall wie Altreifen.
Die in der genannten Veröffentlichung beschriebene Anlage umfasst einen völlig geschlossenen Vergasungsofen und einen Verbrennungsofen, der über einen Gasdurchlass mit dem Vergasungsofen verbunden ist. Ein Teil des Abfalls wird im Vergasungsofen verbrannt. Durch die trockene Destillation einen anderen Teils des Abfalls mit der Verbrennungswärme wird ein Brennstoffgas erzeugt. Dieses wird in den Verbrennungsofen überführt, so dass der Abfall vollständig verbrannt werden kann. Es werden nun Einzelheiten der thermischen Abfallbehandlung mit dieser Anlage beschrieben.
Bei der thermischen Abfallbehandlung wird in dieser Anlage zunächst der Abfall in dem vollständig geschlossenen Vergasungsofen in Brand gesetzt, ein Teil des Abfalls verbrannt und der andere Teil des Abfalls mit der Verbrennungswärme trocken destilliert. Zudem wird das durch die trockene Destillation erzeugte Brennstoffgas über den Gasdurchlass in den Verbrennungsofen eingebracht. Dieser ist neben dem Vergasungsofen angeordnet.
Dann wird eine Zündflamme an das eingeführte Brennstoffgas gebracht und die Verbrennung des Brennstoffgases gestartet.
Mit Fortgang der trockenen Destillation wird das Brennstoffgas konstant erzeugt, die Menge an erzeugtem Brennstoffgas nimmt allmählich zu, und die Verbrennungstemperatur des Brennstoffgases, welche als Temperatur T₂ im Verbrennungsofen erfasst wird, steigt immer mehr an; siehe 3. Schließlich erreicht im Verbrennungsofen die Temperatur T₂ die Temperatur T_2a, bei der das Brennstoffgas durch die eigene Verbrennungswärme von selbst stabil weiterbrennt. Die Zufuhr der Zündflamme wird dann gestoppt.
Dann wird der für die vollständige Verbrennung des Brennstoffgases notwendige Sauerstoff je nach Menge des eingeleiteten Brennstoffgases in den Verbrennungsofen eingeführt. Beim vollständigen Verbrennen des Brennstoffgases wird die Temperatur T₂ erfasst, d. h. die Brenntemperatur des Brennstoffgases, und je nach Änderung der Temperatur T₂ wird die dem Vergasungsofen zugeführte Menge an Sauerstoff geregelt sowie die durch die trockene Destillation erzeugte Menge an brennbarem Gas. In der Anlage kann man auf diese Weise die Temperatur T₂ im Wesentlichen konstant auf einer Temperatur T_2b über der Temperatur T_2a halten, so dass die Verbrennung des Brennstoffgases von selbst stabil fortläuft.
Mit Fortgang der trockenen Destillation nimmt aber im Vergasungsofen der Anteil des Abfalls ab, der trocken destilliert werden kann. Auch durch den Zufuhr einer größen Menge Sauerstoff in den Vergasungsofen kann keine so große Menge an Brennstoffgases mehr erzeugt werden, dass die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen im Wesentlichen konstant auf der Temperatur T_2b bleibt. Die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen sinkt allmählich, die trockene Destillation und die Verbrennung des Abfalls im Vergasungsofen sind beendet. Der Abfall ist verascht. In 3 ist die Temperatur im Vergasungsofen zudem als T₁ bezeichnet.
In der Anlage kann die trockene Destillation des Abfalls und die vollständige Verbrennung des Brennstoffgases stabil erfolgen, und in einer Phase, in der das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, kann die Temperatur im Verbrennungsofen im Wesentlichen konstant auf oder über einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden.
Setzt man die in der vorgenannten Veröffenlichung beschriebene Anlage zur thermischen Abfallbehandlung ein, wird der Müll so zusammengestellt, dass er ein Brennstoffgas mit einem Heizwert erzeugt, das eine Verbrennungstemperatur ergibt, bei der Dioxine thermisch zersetzt werden, beispielsweise 800°C oder mehr. In der Phase, in der das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, kann die Temperatur im Verbrennungsofen im Wesentlichen konstant auf 800°C oder mehr gehalten werden. Zum Halten der Temperatur im Verbrennungsofen auf 800°C oder mehr muss man nicht mehr andere Brennstoffe verbrennen, wie beispielsweise Schweröl, und man kann eine Emission von Dioxinen bei geringen Kosten vermeiden.
Bei der vorgenannten thermischen Abfallbehandlung werden jedoch im Verbrennungsofen keine Temperaturen von 800°C erreicht, das heißt, in der Phase, wo nach dem Beginn der trockenen Abfalldestillation das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, und in der Phase danach, wo der trocken destillierbare Abfallanteil im Vergasungsofen geringer ist und der Abfall verascht wird. Es ist daher nachteilig, dass Dioxine emittiert werden.
US-A-4,516,510 offenbart ein Verfahren, bei dem nicht nur in der Anfangsphase ein Zusatzbrennstoff zum Erwärmen der Brennkammer verwendet wird, sondern auch in der Schlussphase. Die Neuerwärmung ist jedoch nicht von der Temperatur abhängig, sondern dauert eine vorbestimmte Zeitspanne unabhängig vom tatsächlichen Vorgang.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung, durch das die Emission von Dioxinen vermieden werden kann und das niedrigere Betriebskosten besitzt.
Das Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung umfasst die Schritte: Verbrennen eines Teils des Mülls, der sich im Vergasungsofen befindet, und trockenes Destillieren des anderen Teils des Mülls durch die Verbrennungswärme; Einführen eines Brennstoffgases, das durch die trockene Destillation erzeugt wird, in einen Verbrennungsofen und Verbrennen des Brennstoffgases. Beim Verbrennen des Brennstoffgas im Verbrennungsofen wird der für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff dem Verbrennungsofen je nach Menge an brennbarem Gas zugeführt, das in den Verbrennungsofen geschickt wird, so dass das brennbare Gas verbrannt wird, und die dem Vergasungsofen zugeführte Sauerstoffmenge wird abhängig von der Temperaturänderung im Verbrennungsofen durch die Verbrennung des Brennstoffgases im Verbrennungsofen geregelt, und die Menge des durch die trockene Destillation erzeugten Brennstoffgases wird eingestellt, und die Temperatur im Verbrennungsofen wird im wesentlichen konstant auf mindestens einer ersten vorbestimmten Temperatur gehalten. Bei der thermischen Abfallbehandlung wird der Müll so eingestellt, dass er ein brennbares Gas mit einem Heizwert erzeugt, dass die Temperatur im Verbrennungsofen bei der Verbrennung auf die erste vorgegebene Temperatur oder höher gebracht wird. Vor dem Entzünden des Mülls werden andere Brennstoffe als das brennbare Gas im Verbrennungsofen verbrannt. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die erste vorbestimmte Temperatur oder eine höhere Temperatur, so wird der Müll entzündet, damit die trockene Destillation beginnt, und das erzeugte Brennstoffgas wird mit den anderen Brennstoffen verbrannt. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen lediglich durch die Verbrennung des Brennstoffgases eine zweite vor gegebene Temperatur, die höher ist als die erste vorgegebene Temperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe beendet. Die Temperatur im Verbrennungsofen wird im Wesentlichen konstant auf der zweiten vorgegebene Temperatur oder einer höheren Temperatur gehalten, und es wird nur das brennbare Gas verbrannt. Fällt die Temperatur im Verbrennungsofen unter eine dritte vorgegebene Temperatur, die geringer ist als die im Wesentlichen konstante Temperatur und höher als die erste vorgegebene Temperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe wieder aufgenommen, und das Brennstoffgas wird mit den anderen Brennstoffen verbrannt. Dabei wird die Temperatur im Verbrennungsofen auf der ersten vorgegebenen Temperatur oder einer höheren Temperatur gehalten. Fällt die Temperatur im Vergasungsofen unter eine vierte vorgegebene Temperatur, die geringer ist als die Höchsttemperatur im Vergasungsofen, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe eingestellt.
Für das erfindungsgemäß Verfahren wird die in der genannten Veröffentlichung offenbarte Anlage verwendet. Der Der Vergasungsofen wird mit einem so zusammengesetzten Abfall beschickt, dass dieser ein brennbares Gas mit einem Heizwert ergibt, welches die Temperatur im Verbrennungsofen bei der Verbrennung auf eine erste vorgegebene Temperatur oder darüber ansteigen lässt und die thermischen Behandlung des Abfalls erfolgen kann. Die erste vorgegebene Temperatur ist dabei eine Temperatur, bei der sich Dioxine thermisch zersetzen. Sie wird konkret auf 800°C oder mehr eingestellt.
Wird das Brennstoffgas, das durch die trockene Destillation des Abfalls im Vergasungsofen erzeugt wird, im Verbrennungsofen verbrannt, so werden in der Phase, in der das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, in dieser Einrichtung keine anderen Brennstoffe wie etwa Schweröl verbrannt, und die Temperatur im Verbrennungsofen wird durch den Heizwert des Brennstoffgases von selbst auf 800°C oder mehr im Wesentlichen konstant gehalten. Damit kann eine Dioxinfreisetzung vermieden werden.
Weiterhin werden beim erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Entzünden des Mülls andere Brennstoffe als das Brennstoffgas im Verbrennungsofen verbrannt. Das Innere des Verbrennungsofens wird, bevor das Brennstoffgas in den Verbrennungsofen eingeführt wird, auf die erste vorgegebene Temperatur oder darüber erwärmt. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die erste vorgegebene oder eine höhere Temperatur, so wird der Müll im Vergasungsofen entzündet und die trockene Destillation des Abfalls beginnt. Da die Temperatur im Verbrennungsofen bei der Zufuhr des Brennstoffgases, das durch trockene Destillation erzeugt wurde, nicht unter der ersten vorbestimmten Temperatur liegt, wird so in der Anfangsphase der trockenen Destillation eine Emission von Dioxinen verhindert.
Da in der Anfangsphase der trockenen Destillation die trockene Destillation noch nicht ausreichend stabil verläuft, ist die Menge des erzeugten Brennstoffgases nicht stabil. Man kann daher schwer die erste Regeltemperatur oder eine höhere Temperatur im Verbrennungsofen nur durch die Verbrennung des Brennstoffgases erreichen. Dieses Problem wird so gelöst, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Anfangsphase der trockenen Destillation das Brennstoffgas mit den anderen Brennstoffen verbrannt wird. Die Temperatur im Verbrennungsofen wird dadurch auf mindestens die erste Einstelltemperatur gebracht. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die zweite voreingestellte Temperatur, welche über der ersten Stelltemperatur liegt, und zwar allein durch das Verbrennen des Brennstoffgases, so wird festgestellt, dass das Brennstoffgas die Verbrennung von selbst stabil unterhalten kann, und die Verbrennung der anderen Brennstoffe wird beendet. Dadurch kann von Beginn der trockenen Destillation an bis zum Zeitpunkt, bei dem das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, eine Freisetzung von Dioxinen vermieden wird.
Nach dem Ende der Verbrennung der anderen Brennstoffe wird die Temperatur im Verbrennungsofen auf mindestens der ersten Stelltemperatur gehalten, d. h. die Temperatur liegt im wesentlichen konstant auf der zweiten Stelltemperatur oder darüber, und es wird nur das Brennstoffgas verbrannt. Damit kann wie beschrieben eine Dioxinabgabe in dieser Phase vermieden werden.
Mit dem Fortgang der trockenen Destillation des Abfalls im Vergasungsofen nimmt der trocken destillierbare Anteil ab und es sinkt die erzeugte Menge an Brennstoffgas. Die Temperatur im Verbrennungsofen fällt unter die Temperatur, welche hier die im wesentlichen konstante zweite Stelltemperatur oder eine höheren Temperatur ist. In dieser Phase ist die Temperatur im Vergasungsofen jedoch noch hoch, und es besteht die Gefahr, dass Dioxine erzeugt werden.
Dieses Problem wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, dass beim Sinken der Temperatur im Verbrennungsofen unter die im wesentlichen konstante Temperatur, welche nicht geringer ist als die zweite Stelltemperatur, die Verbrennung der anderen Brennstoffe wieder aufgenommen wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn die Temperatur unter eine dritte Messtemperatur fällt, welche über der ersten Messtemperatur liegt, so dass die Temperatur im Verbrennungsofen nicht geringer ist als die erste Messtemperatur. Wird das Brennstoffgas mit den anderen Brennstoffen verbrannt, so nimmt der Anteil des trocken destillierbaren Altmaterials im Vergasungsofen ab. Die Temperatur im Verbrennungsofen wird auch dann auf oder über der ersten Messtemperatur gehalten, wenn die Menge des erzeugten Brennstoffgases abnimmt.
Fällt die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte voreingestellte Temperatur, die geringer ist als die Höchsttemperatur im Vergasungsofen, so wird festgestellt, dass im Brennstoffgas keine Dioxine enthalten sind, und die Verbrennung der anderen Brennstoffe wird eingestellt. Dabei wird die vierte Messtemperatur konkret auf eine Tem peratur unter der Dioxin-Erzeugungstemperatur eingestellt. Dadurch lässt sich die Dioxinabgabe in der Phase verhindern, in der der trocken destillierbare Anteil des Abfalls im Vergasungsofen abnimmt und der Abfall verascht wird.
Wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe beendet, so ist der trocken destillierbare Abfallanteil im Vergasungsofen endgültig beseitigt, der Abfall ist eingeäschert und erlischt von selbst. Mit der Abnahme des trocken destillierbaren Abfallanteils im Vergasungsofen nimmt auch im Verbrennungsofen die Menge an brennbarem Gas ab. Die selbständige Verbrennung kann nicht unterhalten werden und erlischt von selbst. Dadurch endet die Entsorgung durch Veraschen gemäß dem Verfahren der Erfindung von selbst.
Wie beschrieben wird erfindungsgemäß die Temperatur im Verbrennungsofen vom Beginn der trockenen Destillation des Abfalls bis zum Fallen der Temperatur im Vergasungsofen unter die Dioxin-Erzeugungstemperatur mindestens auf der ersten vorbestimmten Temperatur gehalten. Damit kann über den gesamten Altmaterialveraschungsvorgang eine Dioxinabgabe sicher verhindert werden.
Erfindungsgemäß werden in der Phase nach dem Beginn der trockenen Destillation und bevor das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, und in der Phase, in der der trocken destillierbare Abfallanteil im Vergasungsofen abnimmt und das Altmaterial verascht ist, d. h. nach der Phase, in der das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, die anderen Brennstoffe verbrannt. Solange das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt, werden keine anderen Brennstoffe verbrannt. Dadurch werden Verbrauchsmengen an anderen Brennstoffen eingespart und die Betriebskosten gesenkt.
Zudem erfolgt erfindungsgemäß in einer Periode vom Entzünden des Abfalls bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Verbrennungsofen die zweite Messtemperatur oder eine höhere Temperatur nur durch das Verbrennen des Brennstoffgases erreicht, die Verbrennung der anderen Brennstoffe aussetzend. D. h., die Verbrennung der anderen Brennstoffe wird angehalten, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen die zweite Messtemperatur oder eine höhere Temperatur erreicht, und der Abfall wird erneut entzündet, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen nach dem Anhalten unter die zweite Messtemperatur fällt. Beträgt die Temperatur im Verbrennungsofen auch nach dem Verbrennen der anderen Brennstoffe nicht weniger als die zweite Messtemperatur, so wird die aussetzende Verbrennung der anderen Brennstoffe beendet.
Erfindungsgemäß hängt nach dem Anhalten der Verbrennung der anderen Brennstoffe die Temperatur im Verbrennungsofen nur von der Verbrennung des Brennstoffgases ab. Damit kann man den Verbrennungsstatus des Brennstoffgases erfassen, indem man die Temperatur im Verbrennungsofen nach dem Anhalten der Verbrennung der anderen Brennstoffe prüft. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die zweite Messtemperatur oder eine höhere Temperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brenn stoffe angehalten. Fällt dann die Temperatur im Verbrennungsofen unter die zweite Messtemperatur, so folgt, dass die Temperatur im Verbrennungsofen die erste Messtemperatur oder eine höhere Temperatur nicht allein durch die Verbrennung des Brennstoffgases erreichen kann, und die anderen Brennstoffe werden erneut entzündet. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen nach dem erneuten Entzünden die zweite Messtemperatur oder eine höhere Temperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe wieder angehalten, und der beschriebene Vorgang wird wiederholt.
Bleibt die Temperatur im Verbrennungsofen auch nach dem Anhalten der Verbrennung der anderen Brennstoffe auf der vorbestimmten zweiten Temperatur oder einer höheren Temperatur, so wird die erste Messtemperatur lediglich durch das Verbrennen des Brennstoffgases im Verbrennungsofen mit Sicherheit erreicht. Es wird festgestellt, dass das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennt und die Verbrennung der anderen Brennstoffe wird eingestellt.
Zudem erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren im Zeitraum vom Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte Messtemperatur fällt, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur fällt, die Verbrennung der anderen Brennstoffe aussetzend, indem die Verbrennung der anderen Brennstoffe beendet wird, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen die dritte Messtemperatur erreicht, und der Abfall wieder entzündet wird, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen nach dem Anhalten unter die dritte Messtemperatur fällt. Fällt die Temperatur im Verbrennungsofen auch nach dem erneuten Entzünden unter die dritte Messtemperatur, so erfolgt die Verbrennung der anderen Brennstoffe kontinuierlich, und die Temperatur im Verbrennungsofen wird zumindest auf der ersten Messtemperatur gehalten. Fällt danach die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe eingestellt.
In dem erfindunsgemäßen Verfahren wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe wieder aufgenommen, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte Messtemperatur fällt. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die dritte Messtemperatur durch das Verbrennen der anderen Brennstoffe, so kann man den Verbrennungsstatus des Brennstoffgases wie beschrieben erfassen, indem man die Verbrennung der anderen Brennstoffe einstellt und die Temperatur im Verbrennungsofen danach prüft.
Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen die dritte Messtemperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe eingestellt. Fällt nun die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte Messtemperatur, so folgt, dass die Temperatur im Verbrennungsofen die erste Messtemperatur allein durch die Verbrennung des Brennstoffgases vermutlich nicht erreicht, und die anderen Brennstoffe werden erneut entzündet. Erreicht die Temperatur im Verbrennungsofen nach der erneuten Zündung die dritte Messtemperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe wieder angehalten, und der beschriebene Vorgang wird wiederholt.
Fällt die Temperatur im Verbrennungsofen auch nach dem erneuten Entzünden der anderen Brennstoffe unter die dritte Messtemperatur, so stellt man fest, dass die Temperatur im Verbrennungsofen nur durch die Verbrennung des Brennstoffgases nicht auf der ersten Messtemperatur oder einer höheren Temperatur gehalten werden kann. Die Verbrennung der anderen Brennstoffe erfolgt kontinuierlich, und die Temperatur im Verbrennungsofen wird auf mindestens der ersten Messtemperatur gehalten. Fällt anschließend die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur, so folgt wie beschrieben, dass das aus dem Vergasungsofen in den Verbrennungsofen überführte Gas keine Dioxine enthält, und die Verbrennung der anderen Brennstoffe wird beendet.
Erfindungsgemäß erfolgt wie beschrieben im Zeitraum zwischen dem Entzünden des Abfalls und dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Verbrennungsofen die zweite Messtemperatur nur durch die Verbrennung des Brennstoffgases erreicht, oder im Zeitraum ab dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte Messtemperatur fällt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur fällt, die Verbrennung der anderen Brennstoffe aussetzend, so dass bei den anderen Brennstoffen Einsparungen möglich sind und die laufenden Kosten sinken.
Zudem wird erfindungsgemäß im Zeitraum ab dem Zeitpunkt, an dem die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte Messtemperatur fällt, bis zum Zeitpunkt, an dem die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur fällt, die Temperatur im Vergasungsofen jeweils zu vorher festgelegten Zeitpunkten erfasst. Wird zu mehreren festgelegten Zeitpunkten hintereinander festgestellt, dass die Temperatur im Vergasungsofen unter der Höchsttemperatur im Vergasungsofen liegt, und dass die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur fällt, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe beendet.
Nimmt der trocken destillierbare Abfallanteil im Vergasungsofen ab, so wird für die trockene Destillation keine Wärme mehr verbraucht. Die Temperatur im Vergasungsofen steigt durch die Rotglut des Abfalls rasch an. Ist die Rotglut des Abfalls zu Ende und beginnt die Veraschung, so fällt die Temperatur im Vergasungsofen von der Höchsttemperatur bei der Rotglut des Abfalls.
Da sich die Zusammensetzung, die Menge und weitere Eigenschaften des Abfalls ändern, das mit dem Verfahren der Erfindung durch Veraschen entsorgt wird, geht die Rotglut nicht gleichförmig in die Veraschung über. Ist die Oberfläche des Abfalls bereits verascht, so befindet sich ein tiefer liegender Anteil nach wie vor auf Rotglut, und es verbleibt manchmal ein Altmaterial mit verzögerter Rotglut. In diesem Fall steigt die Tempe ratur durch die Rotglut des Abfalls erneut an. Diese Neigung nimmt mit größeren Kapazitäten des Vergasungsofens zu.
Erfindungsgemäß wird wie beschrieben die Temperatur im Vergasungsofen zu jedem vorher festgelegten Zeitpunkt erfasst. Wird mehrmals hintereinander an den festgelegten Zeitpunkten festgestellt, dass die Temperatur im Vergasungsofen unter der Höchsttemperatur im Vergasungsofen liegt, so folgt, dass der Abfall im Vergasungsofen vollständig in den veraschten Zustand übergegangen ist. Fällt dann die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte Messtemperatur, so wird die Verbrennung der anderen Brennstoffe eingestellt. Eine Dioxinemission, die durch einen erneuten Temperaturanstieg im Vergasungsofen verursacht wird, kann sicher verhindert werden.
Erfindungsgemäß wird beim Einführen und Verbrennen des Brennstoffgases, das durch die trockene Destillation des Mülls erzeugt wird, in den Verbrennungsofen ein Teil des Brennstoffgases abgezweigt und kondensiert. Der Ölanteil wird gesammelt und als anderer Brennstoff verwendet.
Erfindungsgemäß können Unterstützungsöle für die Verbrennung, beispielsweise Schweröle, als andere Brennstoffe eingesetzt werden. Verwendet man jedoch nur das Verbrennungsunterstützungsöl, so fallen hohe Kosten für den zusätzlichen Brennstoff an. Man kann diese Kosten senken, indem man einen Teil des Brennstoffgases abzweigt und den kondensierten und gesammelten Ölanteil den anderen Brennstoffen zuschlägt.
In der Phase, in der die trockene Destillation gut fortschreitet, wird ausreichend brennbares Gas erzeugt, damit die Temperatur im Verbrennungsofen im wesentlichen konstant auf mindestens der ersten Messtemperatur gehalten wird. Daher wird die Temperatur im Verbrennungsofen auch dann nicht beeinflusst, wenn ein Teil des Brennstoffgases abgezweigt wird, und die im wesentlichen konstante Temperatur bleibt erhalten. Kondensiert und verflüssigt man eine brennbare Komponente, die im Brennstoffgas enthalten ist, so kann die Komponente leicht als Ölanteil gesammelt werden.
Beim Verbrennen der anderen Brennstoffe wird dem Verbrennungsofen erfindungsgemäß Sauerstoff zugeführt, der mit der Wärme des Verbrennungsofens erhitzt wird.
Führt man dem Verbrennungsofen erwärmten Sauerstoff zu, so spart man die Wärmemenge ein, die zum Erhitzen des Sauerstoffs im Verbrennungsofen verbraucht wird, und die Verbrennungstemperatur des Brennstoffgases steigt. Damit kann man beim Verbrennen der anderen Brennstoffe Brennstoff einsparen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine Skizze des Aufbaus einer Ausführungsform der Anlage zur trockenen Destillation, Vergasung und thermischen Abfallbehandlung gemäß dem erfindungsgemäßen thermischen Entsorgungsverfahren;
2 eine Kurve mit der Änderung der Vergasungsofentemperatur und der Verbrennungstemperatur in dem Verbrennungsofen zur Zeit des erfindungsgemäßen thermischen Behandlungsverfahrens; und
3 eine Kurve der Änderungen der Temperatur im Vergasungsofen und der Verbrennungstemperatur im Verbrennungsofen zur Zeit bei einem herkömmlichen thermischen Entsorgungsverfahren.
BESCHREIBUNG DER BESTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird nun eingehend eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Einrichtung für die trockene Destillation, Vergasung und thermische Abfallbehandlung gemäß der Ausführungsform. Sie umfasst: einen Vergasungsofen 1, der den Abfall A enthält, der eine Mischung aus verschiedenen Abfällen ist, jedoch hauptsächlich aus Altreifen besteht; und einen Verbrennungsofen 3, der über einen Gasdurchlass 2 mit dem Vergasungsofen 1 verbunden ist. In der Oberseite des Vergasungsofens 1 befindet sich eine Einfüllöffnung 5, welche eine Einfülltür 4 aufweist, die sich öffnen und schließen lässt. Über die Einfüllöffnung 5 kann man den Abfall A, beispielsweise Altreifen, in den Vergasungsofen 1 einführen. Nach den Schließen der Einfülltür 4 ist der Vergasungsofen 1 im wesentlichen von der Umgebung abgeschlossen.
Am Außenrand des Vergasungsofens 1 ist als Kühlvorrichtung ein Wassermantel 6 ausgebildet, der gegen das Innere des Vergasungsofens 1 isoliert ist. Dem Wassermantel 6 wird Wasser aus einer Wassereinspeisevorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt. Die innere Wassermenge wird auf einem vorbestimmten Wasserpegel gehalten.
Ein unterer Abschnitt des Vergasungsofens 1 ist in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt, der nach unten zeigt. Eine leere Kammer 7, die gegen das Innere des Vergasungsofens 1 isoliert ist, ist am Außenrand des unteren Abschnitts der Kegelstumpfform ausgebildet. Die leere Kammer 7 ist über zahlreiche Luftzufuhrdüsen 8, die in einer Innenwand des Vergasungsofens 1 angeordnet sind, mit dem Inneren des Vergasungsofens 1 verbunden.
Die leere Kammer 7 im unteren Teil des Vergasungsofens 1 ist mit einem Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation verbunden. Der Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation ist über den Sauerstoff-Hauptzufuhrweg 10 mit einer Speisequelle 11 für Sauerstoff (Luft) verbunden, die aus einem Gebläse besteht. Der Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation ist mit einem Regelventil 12 versehen. Der Öff nungsgrad des Regelventils 12 wird von einer Ventilansteuereinheit 13 eingestellt. In diesem Fall wird die Ventilansteuereinheit 13 von einer Regelvorrichtung 14 geregelt, die aus einer elektronischen Schaltung besteht, die eine CPU usw. enthält.
Am unteren Teil des Vergasungsofens 1 ist zudem ein Zünder 15 befestigt, der von der Regelvorrichtung 14 kontrolliert wird und dem Entzünden des Abfalls A dient, das im Vergasungsofen 1 enthalten ist. Der Zünder 15 besteht aus einem Zündbrenner oder einer ähnlichen Vorrichtung und liefert eine Verbrennungsflamme für der Abfall A, indem er einen Brennstoff verbrennt, der von einer Brennstoffspeisevorrichtung 16, in der die Verbrennung unterstützende Öle, beispielsweise Schweröle, gelagert sind, über einen Brennstoffzufuhrweg 17 zugeführt wird.
Der Verbrennungsofen 3 besteht aus einem Brennerabschnitt 18, in dem das durch trockene Destillation des Abfalls A erzeugte Brennstoffgas mit dem für die vollständige Verbrennung des Gases erforderlichen Sauerstoff (Luft) vermengt wird, und einem Verbrennungsabschnitt 19, in dem das mit Sauerstoff gemischte Brennstoffgas verbrannt wird. Der Verbrennungsabschnitt 19 ist am oberen Ende des Brennerabschnitts 18 mit dem Brennerabschnitt 18 verbunden. Der Gasdurchlass 2 ist mit dem hinteren Ende des Brennerabschnitts 18 verbunden. Das durch trockene Destillation des Abfalls A im Vergasungsofen 1 erzeugte Brennstoffgas wird über den Gasdurchlass 2 in den Brennerabschnitt 18 eingeführt.
Am Außenrand des Brennerabschnitts 18 ist eine leere Kammer 20 ausgebildet, die gegen das Innere des Brennerabschnitts isoliert ist. Die leere Kammer 20 ist über zahlreiche Düsenlöcher 21, die im Innenrand des Brennerabschnitts 18 ausgebildet sind, mit dem Inneren des Brennerabschnitts 18 verbunden. Die leere Kammer 20 ist an einen Verbrennungssauerstoff-Zufuhrweg 22 angeschlossen, der vom Hauptsauerstoffzufuhrweg 10 abzweigt. Der Verbrennungssauerstoff-Zufuhrweg 22 ist mit einem Regelventil 23 versehen. Der Öffnungsgrad des Regelventils 23 wird von einer Ventilansteuereinheit 24 eingestellt. In diesem Fall wird die Ventilansteuereinheit 24 von der Regelvorrichtung 14 geregelt.
Eine Verbrennungsvorrichtung 25, die von der Regelvorrichtung 14 kontrolliert wird und dem Verbrennen der Verbrennungsunterstützungsöle, beispielsweise der Schweröle, dient, die aus der Brennstoffeinspeisevorrichtung 16 über den Brennstoffzufuhrweg 17 eingespeist werden, ist am rückwärtigen Ende des Brennerabschnitts 18 befestigt. Die Verbrennungsvorrichtung 25 besteht aus einem Zündbrenner oder einer ähnlichen Vorrichtung und verbrennt das Verbrennungsunterstützungsöl. Zusätzlich dient die Verbrennungsvorrichtung 25 auch zum Entzünden des Brennstoffgases, das in den Brennerabschnitt 18 eingeführt wird.
Eine Leitung 26a, die nach der vollständigen Verbrennung des Brennstoffgases im Verbrennungsabschnitt 19 Abgas abführt, ist am oberen Ende des Verbrennungsabschnitts 19 angeordnet und an einem Ende mit einem Wärmetauscher 27 verbunden. Der Hauptsauerstoffzufuhrweg 10 ist in dem Wärmetauscher 27 untergebracht. Der Sauerstoff wird durch die Wärme aufgeheizt, die zwischen dem Abgas und dem Sauerstoff ausgetauscht wird, der durch den Hauptsauerstoffzufuhrweg 10 strömt.
Die andere Seite des Wärmetauschers 27 ist mit einer Leitung 26b verbunden, die das Abgas, das seine Wärme an den Sauerstoff abgegeben hat, über ein Gebläse 28 und einen Schornstein 29 an die Atmosphäre abgibt. Entlang der Leitung 26b sind ein Staubabscheider 30, ein Kühlturm 31 und ein Feinfilter 32 angeordnet.
Zudem ist bei der Einrichtung dieser Ausführungsform ein Abzweigführungsrohr 33, das einen Teil des Brennstoffgases abzweigt, das aus dem Vergasungsofen 1 in den Verbrennungsofen 3 eingeführt wird, in der Mitte des Gasdurchlasses 2 über ein Rückschlagventil 34 angeschlossen. Das abgezweigte Brennstoffgas wird in einen Ölgehaltssammler 35 geführt. Der Ölgehaltssammler 35 besteht aus Kondensatoren 36a, 36b die das abgezweigte Brennstoffgas kondensieren, und einem Ölabscheider 37, der eine weitere brennbare Komponente sammelt, die in den Kondensatoren 36a, 36b nicht kondensiert wird. Der Ölabscheider 37 ist über eine Gasführungsleitung 38 mit dem Verbrennungsofen 3 verbunden. Das Gas, das die brennbare Komponente enthält, die auch im Ölabscheider 37 nicht abgetrennt werden kann, wird über die Gasführungsleitung 38 und ein Gebläse 39 in den Verbrennungsabschnitt 19 des Verbrennungsofens 3 eingeführt.
Unter den Kondensatoren 36a, 36b sind Lagertanks 40a, 40b angeordnet, in denen der kondensierte Ölanteil gelagert wird. Der von den Kondensatoren 36a, 36b kondensierte Ölanteil wird über ein Sammelöl-Führungsrohr 41 von den Lagertanks 40a, 40b über einen Öl-Wasser-Trenner 42 und ein Filter 43 geführt und über eine Pumpe 44 in die Brennstoffspeisevorrichtung 16 gefördert.
Zusätzlich ist in der Einrichtung dieser Ausführungsform ein Temperatursensor 45, der die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 erfasst, im oberen Teil des Vergasungsofens 1 angebracht. Der Temperatursensor 46, der die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 erfasst, ist im Verbrennungsofen 3 an einer Stelle gegenüber der Oberseite des Brennerabschnitts 18 angeordnet. Die Erfassungssignale der Temperatursensoren 45, 46 werden in die Regelvorrichtung 14 eingegeben.
Es wird nun das Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung mit der erfindungsgemäßen Anlage anhand von 1 und 2 beschrieben.
Wird mit der Anlage in 1 ein Abfall A verascht und entsorgt, so wird zuerst die Einfülltür 4 des Vergasungsofens 1 geöffnet und der Abfall A über die Einfüllöffnung 5 in den Vergasungsofen 1 eingefüllt. Der Abfall A ist ein Gemisch verschiedener Abfällen, hauptsächlich Altreife, und so zusammengesetzt ist, dass er einen Heizwert hat, so dass die Verbrennungstemperatur (die erste Messtemperatur) 800°C oder mehr beträgt, wenn das durch trockene Destillation im Vergasungsofen 1 erzeugte Brennstoffgas kontinuierlich stabil verbrannt wird. In dieser Ausführungsform ist der Abfall so zusammengesetzt, dass er einen Heizwert hat, der zu einer Verbrennungstemperatur von 850°C oder mehr führt.
Dann wird die Einfülltür 4 geschlossen, so dass das Innere des Vergasungsofens 1 vollständig geschlossenen ist. Die Verbrennungsvorrichtung 25 des Verbrennungsofens 3 wird von der Regelvorrichtung 14 vor dem Entzünden des Abfalls A betätigt. Dadurch beginnt die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls. Durch die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls steigt die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 allmählich an. Übersteigt die vom Temperatursensor 46 erfasste Temperatur T₂ 800°C, so betätigt die Regelvorrichtung 14 den Zünder 15 des Vergasungsofens 1. Der Abfall A wird entzündet, und die Teilverbrennung des Abfalls A beginnt.
Beginnt die Teilverbrennung des Abfalls A, so steigt die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 nach und nach an. Erreicht die mit dem Temperatursensor 45 erfasste Temperatur T₁ die voreingestellte Temperatur T_1A, so geht die Regelvorrichtung davon aus, dass die Zündung ohne regelwidrige Vorgänge abgelaufen ist und legt den Zünder 15 still.
Während der Zündung wird das Regelventil 12 des Sauerstoffzufuhrwegs 9 für die trockene Destillation über die Ventilansteuereinheit 13, die von der Regelvorrichtung 14 geregelt wird, vorab um ein relativ kleines vorbestimmtes Stück geöffnet. Dadurch entzündet der Zünder 15 den Abfall A mit Hilfe des im Vergasungsofen 1 vorhandenen Sauerstoffs und einer geringen Sauerstoffmenge, die dem Vergasungsofen 1 aus der Speisequelle 11 für Sauerstoff (Luft) über den Hauptsauerstoffzufuhrweg 10 und den Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation zugeführt wird.
Beginnt durch die Entzündung die Teilverbrennung des Abfalls A im unteren Schichtabschnitt des Abfalls A im Vergasungsofen 1, so fängt durch die Verbrennung die trockene Destillation des oberen Schichtabschnitts des Abfalls A an. Das durch die trockene Destillation erzeugte Brennstoffgas wird über den Gasdurchlass 2, der mit dem Vergasungsofen 1 verbunden ist, in den Brennerabschnitt 18 des Verbrennungsofens 3 überführt. Nach der Entzündung erhöht die Regelvorrichtung 14 gemäß einem vorbestimmten Programm allmählich und schrittweise den Öffnungsgrad des Regelventils 12, das im Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation angeordnet ist. Damit wird dem unteren Schichtabschnitt des Abfalls A die für die fortlaufende Verbrennung erforderliche Sauerstoffmenge zugeführt. Die Verbrennung des unteren Schichtabschnitts des Abfalls A wird stabilisiert und nimmt nicht übermäßig zu, und die trockene Destillation des oberen Schichtabschnitts des Abfalls A erfolgt stabil.
Wird das Brennstoffgas in den Brennerabschnitt 18 des Verbrennungsofens 3 ein geführt, so öffnet die Ventilansteuereinheit 24, die von der Regelvorrichtung 14 geregelt wird, das Regelventil 23 des Verbrennungssauerstoff-Zufuhrwegs 22 um eine vorbestimmte Größe. Das in den Brennerabschnitt 18 eingeführte Brennstoffgas wird nun im Brennerabschnitt 18 mit dem über den Verbrennungssauerstoff-Zufuhrweg 22 eingespeisten Sauerstoff gemischt, und anschließend von einer Verbrennungsflamme entzündet, die über die Verbrennungsvorrichtung 25 zugeführt wird. Das Brennstoffgas beginnt zusammen mit dem Verbrennungsunterstützungsöl im Verbrennungsabschnitt 19 zu verbrennen.
Zu Beginn der Verbrennung des Brennstoffgases ist die Erzeugung des Brennstoffgases durch die trockene Destillation instabil, und in manchen Fällen wird das Brennstoffgas dem Verbrennungsofen 3 nicht stabil zugeführt. Wird jedoch die trockene Destillation im Vergasungsofen 1 wie beschrieben stabil, so wird das Brennstoffgas fortlaufend erzeugt, und die erzeugte Menge nimmt ebenfalls zu.
Nimmt die Menge des erzeugten Brennstoffgases zu und steigt die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3, so kann das Brennstoffgas durch seine eigene Verbrennungswärme die Verbrennung von selbst stabil unterhalten. Erreicht die mit dem Temperatursensor 46 erfasste Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 eine zweite vorbestimmte Temperatur über 800°C, beispielsweise 830°C oder mehr, so beendet die Regelvorrichtung 14 die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25. Nach dem Beenden wird anhand der Veränderung der Temperatur T₂ beurteilt, ob das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennen kann.
Fällt nach dem Beenden der Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 unter 830°C, so stellt man fest, dass das Brennstoffgas noch nicht von selbst verbrennen kann. Die Verbrennungsvorrichtung 25 wird wieder gezündet und die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls wieder aufgenommen. Erreicht die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 830°C oder mehr, so wird die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls durch die Verbrennungsvorrichtung 25 wieder beendet, und es wird erneut geprüft, ob das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennen kann.
Die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 wird also angehalten, wenn die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 den Wert 830°C oder mehr erreicht, und wieder aufgenommen, falls die Temperatur unter 830°C fällt. Die Verbrennung erfolgt in dieser Weise mit Unterbrechungen, und die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 ändert sich wie in 2 dargestellt zickzackförmig. Wird auch nach dem Anhalten der Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 auf 830°C oder mehr gehalten, so erkennt die Regelvorrichtung 14, dass das Brennstoffgas für eine selbständige Verbrennung durch seine eigene Verbrennungswärme bereit ist, und die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls durch die Verbrennungsvorrichtung 25 wird beendet. Anschließend erfolgt die selbständige Verbrennung ausschließlich des Brennstoffgases, und die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3, die der Temperatursensor 46 erfasst, zeigt im wesentlichen die Verbrennungstemperatur des Brennstoffgases selbst.
Erfolgt ausschließlich die selbständige Verbrennung des Brennstoffgases, so wird die Verbrennungstemperatur des Brennstoffgases selbst, die als Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 erfasst wird, im wesentlichen konstant auf 830°C oder mehr gehalten, beispielsweise auf 850°C. Dabei regelt die Regelvorrichtung 14 die Öffnung des Regelventils 23 des Verbrennungssauerstoff-Zufuhrwegs 22 automatisch so, dass dem Brennerabschnitt 18 eine zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffgases erforderliche Sauerstoffmenge zugeführt wird. Insbesondere erfolgt die Regelung so, dass der Öffnungsgrad des Regelventils 23 kleiner wird und die dem Brennerabschnitt 18 zugeführte Sauerstoffmenge verringert wird, falls die Verbrennungstemperatur T₂ des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3 höher als 850°C ist. Fällt dagegen die Temperatur T₂ unter 850°C, so wird der Öffnungsgrad des Regelventils 23 vergrößert und die Sauerstoffzufuhr zum Brennerabschnitt 18 erhöht.
Die Regelvorrichtung 14 regelt den Öffnungsgrad des Regelventils 12 automatisch abhängig von der Verbrennungstemperatur T₂ des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3, die mit dem Temperatursensor 46 erfasst wird. Die Regelvorrichtung 14 stellt dabei die Menge des im Vergasungsofen 1 erzeugten Brennstoffgases ein, so dass die Verbrennungstemperatur T₂ des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3 im Wesentlichen konstant auf 850°C gehalten wird. Im Einzelnen erfolgt die Regelung derart, dass der Öffnungsgrad des Regelventils 12 vergrößert wird, damit die dem Vergasungsofen 1 zugeführte Sauerstoffmenge erhöht wird, und die Erzeugung des Brennstoffgases durch die trockene Destillation gefördert wird, falls die Verbrennungstemperatur T₂ des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3 geringer ist als 850°C. Im Gegensatz dazu erfolgt die Regelung derart, dass der Öffnungsgrad des Regelventils 12 verkleinert wird, damit die dem Vergasungsofen 1 zugeführte Sauerstoffmenge verringert wird, und die Erzeugung des Brennstoffgases durch die trockene Destillation gehemmt wird, falls die Verbrennungstemperatur T₂ des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3 höher ist als 850°C. Damit schreitet im Vergasungsofen 1 die Verbrennung des unteren Schichtanteils und die trockene Destillation des oberen Schichtanteils des Abfalls A stabil fort, und die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 wird im Wesentlichen konstant auf 850°C gehalten, siehe 2.
Die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1, die mit dem Temperatursensor 45 erfasst wird, steigt während des Betriebs der Verbrennungsvorrichtung 25 mit der Verbrennung des unteren Schichtanteils des Abfalls A unmittelbar nach dem Entzünden des Ab falls A an und fällt anschließend einmal ab, da die Verbrennungswärme des unteren Schichtanteils des Abfalls A von der trockenen Destillation des oberen Schichtanteils verbraucht wird. Anschließend wird die Verbrennungsvorrichtung 25 angehalten, und es erfolgt die selbständige Verbrennung ausschließlich des Brennstoffgases. In dem Zustand, in dem die trockene Destillation stabil und konstant fortschreitet (die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 wird im wesentlichen konstant auf 850°C gehalten) steigt die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 mit dem Fortschritt der trockenen Destillation allmählich an.
In der Phase, in der nur das Brennstoffgas von selbst verbrennt, nimmt die Erzeugung des Brennstoffgases zu. Man erhält auch dann eine Menge an brennbarem Gas, die dazu ausreicht, die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 im Wesentlichen konstant auf 850°C zu halten, wenn ein Teil des Brennstoffgases abgezweigt wird. Daher zweigt man wie beschrieben in dieser Phase einen Teil des Brennstoffgases über das Abzweigführungsrohr 33 ab. Die im Brennstoffgas enthaltenen brennbare Komponente wird im Ölgehaltssammler 35 als Ölanteil gesammelt.
Mit dem Fortschreiten der trockenen Destillation wird der trocken destillierbare Anteil des Abfalls A knapp. In diesem Fall kann eine ausreichende Menge Brennstoffgases, die die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 im Wesentlichen konstant auf 850°C hält, auch dann nicht erzeugt werden, wenn der Öffnungsgrad des Regelventils 12 im Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation so eingestellt wird, dass dem Vergasungsofen 1 eine höhere Sauerstoffmenge zugeführt wird. In dieser Phase neigt die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 dazu, unter 850°C zu fallen.
Daraufhin nimmt die Regelvorrichtung 14 die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 wieder auf, falls die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 eine dritte vorbestimmte Temperatur im Bereich zwischen 800°C und 850°C erreicht, beispielsweise 830°C. Erreicht die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 in dieser Phase 830°C oder mehr, so hält die Regelvorrichtung 14 die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 an, und prüft anhand der Änderung der Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 nach dem Anhalten, ob das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennen kann.
Fällt die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 nach dem Anhalten der Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls unter 830°C, so erkennt die Regelvorrichtung 14, dass das Brennstoffgas durch seine eigene Verbrennungswärme nicht von selbst verbrennen kann, und sie betätigt erneut die Verbrennungsvorrichtung 25 und nimmt die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls wieder auf. Erreicht die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 830°C oder mehr, so wiederholt die Regelvorrichtung den Vorgang, bei dem die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 angehalten wird, und prüft, ob das Brennstoffgas von selbst stabil weiterbrennen kann.
Die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 wird angehalten, falls die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 den Wert 830°C oder mehr hat, und wieder aufgenommen, wenn die Temperatur unter 830°C fällt. Sie erfolgt damit aussetzend. Somit ändert sich die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 wie in 2 dargestellt zickzackartig. Kann die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 auch durch die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 nicht mehr auf 830°C oder mehr angehoben werden, so erkennt die Regelvorrichtung 14, dass das Brennstoffgas nicht von selbst verbrennen kann, und sie verbrennt das Verbrennungsunterstützungsöl in der Verbrennungsvorrichtung 25 kontinuierlich und hält die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 auf 800°C oder einer höheren Temperatur.
Geht der Anteil des Abfalls A, der trocken destillierbar ist, zur Neige, so gelangt der Abfall A in einen Zustand, in dem es vollständig brennt, und die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 steigt sehr rasch an. Anschließend fällt die Temperatur von der Höchsttemperatur T_MAX, bei der der trocken destillierbare Anteil des Abfalls A verbraucht ist, und das rotglühende Altmaterial A beginnt zu veraschen. Da jedoch die Menge, die Zusammensetzung und weitere Parameter des Abfalls A schwanken, ist ein Teil des Abfalls unter der Aschenschicht an der Oberfläche rotglühend oder auch nicht. Aufgrund der Wärme dieses Anteils steigt die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 manchmal erneut an.
Fällt die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 unter 830°C, so vergleicht die Regelvorrichtung 14 die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1, die mit dem Temperatursensor 45 erfasst wird, an jedem vorbestimmten Zeitpunkt mit der Höchsttemperatur T_MAX im Vergasungsofen 1, beispielsweise alle zehn Minuten. Zeigt die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 ununterbrochen an, dass die Temperatur bei einer vorbestimmten Anzahl Zeitpunkte geringer ist als die Höchsttemperatur T_MAX, beispielsweise drei Mal, so wird festgestellt, dass der Abfall A im Vergasungsofen 1 mit Sicherheit und vollständig in die Veraschungsphase übergegangen ist.
Anschließend zeigt die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 eine vierte vorbestimmte Temperatur; sie fällt beispielsweise unter 200°C. Dies liegt unter der Dioxin-Erzeugungstemperatur. Daraus wird geschlossen, dass das Brennstoffgas keine Dioxine enthält, und dass es überflüssig ist, die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 auf 800°C oder einer höheren Temperatur zu halten. Die Verbrennung des Verbrennungsunterstützungsöls in der Verbrennungsvorrichtung 25 wird beendet.
Anschließend schreitet die Einäscherung des Abfalls A im Vergasungsofen 1 fort. Mit der Abnahme des trocken destillierbaren Anteils des Abfalls A nimmt die Menge des Brenn stoffgases im Verbrennungsofen 3 ab, und die selbständige Verbrennung lässt sich nicht aufrechterhalten. Dadurch fallen die Temperatur T₁ im Vergasungsofen 1 und die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 nach und nach, und es kommt zu einem natürlichen Erlöschen.
Es wird nun ein Verfahren zum Sammeln des Ölanteils aus einem Teil des Brennstoffgases mit Hilfe des Ölgehaltssammlers 35 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird in der Phase der stabilen Verbrennung des Brennstoffgases im Verbrennungsofen 3 (d. h. in der Phase, in der die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 im Wesentlichen konstant auf 850°C gehalten wird) im Vergasungsofen 1 viel brennbares Gas erzeugt. Übersteigt der Druck des Brennstoffgases im Gasdurchlass 2 in der Phase der stabilen trockenen Destillation eine vorbestimmte Höhe, so durchläuft ein Teil des Brennstoffgases das Rückschlagventil 34 des Abzweigführungsrohrs 33 und wird in den Ölgehaltssammler 35 eingeführt. Aus dem Brennstoffgas, das in den Ölgehaltssammler 35 eingeführt wird, wird zuerst die leicht zu verflüssigende brennbare Komponente in den in Reihe geschalteten Kondensatoren 36a, 36b kondensiert. Der verflüssigte Ölanteil wird in den Lagertanks 40a, 40b aufbewahrt. Der Ölanteil wird mit der Pumpe 44 abgezogen, im Öl-Wasser-Trenner 42 und Filter 43 gereinigt und anschließend der Brennstoffspeisevorrichtung 16 zugeführt. Der Ölanteil dient als Teil des Verbrennungsunterstützungsöls bei der nächsten Betätigung der Verbrennungsvorrichtung 25.
Anschließend gelangt das Brennstoffgas in den Ölabscheider 37. Dort wird die in den Kondensatoren 36a, 36b nicht kondensierte brennbare Komponente als Ölanteil gesammelt. Das verbleibende Brennstoffgas, das die brennbare Komponente enthält, die auch im Ölabscheider 37 nicht abgetrennt worden ist, wird von der Gasführungsleitung 38 über das Gebläse 39 in den Verbrennungsabschnitt 19 des Verbrennungsofens 3 eingebracht und verbrannt.
Es wird nun die Abführung des Abgases aus dem Verbrennungsofen 3 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird das Abgas des Verbrennungsofens 3 über die Leitung 26a zuerst in den Wärmetauscher geführt und dient der Erwärmung des Sauerstoffs, der durch den Hauptsauerstoffzufuhrweg 10 strömt, der im Wärmetauscher 27 angeordnet ist. Da der erwärmte Sauerstoff über den Verbrennungssauerstoff-Zufuhrweg 22 in den Verbrennungsofen 3 geführt wird, damit die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 steigt, kann man während des Betriebs der Verbrennungsvorrichtung 25 Brennstoff aus der Brennstoffspeisevorrichtung 16 einsparen. Zudem wird in der Phase der stabilen trockenen Destillation die Menge an brennbarem Gas verringert, die dazu erforderlich ist, die Temperatur T₂ im Verbrennungsofen 3 im Wesentlichen konstant auf einer vorbestimmten Temperatur T_2A zu halten, und die Menge an brennbarem Gas, die man über das Abzweigführungsrohr 33 abzweigen kann, wird erhöht.
Wird erwärmter Sauerstoff über den Sauerstoffzufuhrweg 9 für die trockene Destillation in den Vergasungsofen 1 eingeführt, so kann man erreichen, dass die Verbrennung des Abfalls A weiter stabilisiert wird.
Das zum Erwärmen des Sauerstoffs im Wärmetauscher 27 verwendete Abgas wird über die Leitung 26b in den Staubabscheider 30 eingeführt. Der im Abgas enthaltene Staub wird entfernt. Anschließend wird das Abgas in den Kühlturm 31 geleitet und ausreichend gekühlt. Anschließend gelangt es in den Feinfilter 32. Hat der Feinfilter 32 die feine Flugasche aus dem Abgas entfernt, so wird das Abgas schließlich über das Gebläse 28 und den Schornstein 29 in die Atmosphäre entlassen.

Claims

Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung, umfassend die Schritte: Verbrennen eines Teils des Mülls, der sich im Vergasungsofen befindet, und Trockendestillieren des anderen Teils des Mülls durch die Verbrennungswärme; Einführen eines Brennstoffgases, das durch Trockendestillation erzeugt wurde, in einen Verbrennungsofen und Verbrennen des Brennstoffgases, wobei beim Verbrennen des Brennstoffgases im Verbrennungsofen der für die Verbrennung nötige Sauerstoff dem Verbrennungsofen je nach Menge an brennbarem Gas, das in den Verbrennungsofen geschickt wurde, zugeführt wird, so dass das Brennstoffgas verbrannt wird; die dem Vergasungsofen zugeführte Menge an Sauerstoff gemäß der Temperaturänderung im Verbrennungsofen durch das Verbrennen des Brennstoffgases im Verbrennungsofen geregelt wird; die Menge an brennbarem Gas, das durch Trockendestillation erzeugt wird, angepasst wird; und die Temperatur im Verbrennungsofen im Wesentlichen konstant auf mindestens einer ersten vorgegebenen Temperatur gehalten wird; und zudem umfassend die Schritte: Einbringen eines Müllgemisches, das so eingestellt ist, dass es ein brennbares Gas mit einem Heizwert erzeugt, dass die Temperatur des Verbrennungsofens bei der Verbrennung in dem Vergasungsofen auf mindestens die erste vorgegebene Temperatur gebracht wird, vor dem Anzünden des Mülls, Verbrennen von Brennstoffen im Verbrennungsofen, welche nicht das Brennstoffgas sind; Entzünden des Mülls und Starten der Trockendestillation sowie Verbrennen des erzeugten Brennstoffgases mit den weiteren Brennstoffen, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen auf mindestens der ersten vorgegebenen Temperatur liegt, und Beenden der Verbrennung der weiteren Brennstoffe, wenn die Temperatur im Verbrennungsofen auf mindestens einer zweiten Temperatur liegt, welche höher als die erste vorgegebene Temperatur ist, und zwar durch nur das Verbrennen von dem Brennstoffgas; Halten der Temperatur des Verbrennungsofens, so dass sie im Wesentlichen konstant mindestens die zweite vorgegebenen Temperatur ist und Verbrennen von nur dem Brennstoffgas; Wiederaufnehmen der Verbrennung der weiteren Brennstoffe und Verbrennen des Brennstoffgases zusammen mit den weiteren Brennstoffen, fällt die Temperatur des Verbrennungsofens unter eine dritte vorgegebene Temperatur, welche unterhalb der im wesentlichen konstanten Temperatur und oberhalb der ersten vorge gebenen Temperatur liegt, und Halten der Temperatur des Verbrennungsofens auf mindestens der ersten vorgegebenen Temperatur, und Beenden der Verbrennung der weiteren Brennstoffe, fällt die Temperatur des Vergasungsofens unter eine vierte vorgegebene Temperatur, welche unter der Höchsttemperatur des Vergasungsofens liegt.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach Anspruch 1, wobei die erste vorgegebene Temperatur eine Temperatur ist, bei der Dioxine thermisch zersetzt werden können.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste vorgegebene Temperatur mindestens 800°C beträgt.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vierte vorgegebene Temperatur niederer ist als eine Dioxin-Erzeugungstemperatur.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Zeitraum zwischen dem Entzünden des Mülls und wann die Temperatur des Verbrennungsofens mindestens die zweite vorgegebene Temperatur erreicht, indem nur das Brennstoffgas verbrannt wird, die Verbrennung der weiteren Brennstoffe mit Unterbrechungen erfolgt, indem das Verbrennen der weiteren Brennstoffe gestoppt wird, erreicht die Temperatur des Verbrennungsofens mindestens die zweite vorgegebene Temperatur, und der Müll erneut entzündet wird, fällt nach dem Stopp die Temperatur des Verbrennungsofens unter die zweite vorgegebene Temperatur, und Beenden der intermittierenden Verbrennung der weiteren Brennstoffe, liegt die Temperatur des Verbrennungsofens selbst nach dem Stopp der Verbrennung der weiteren Brennstoffe nicht unter der zweiten vorgegebenen Temperatur.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Zeitraum, wann die Temperatur im Verbrennungsofen unter die dritte vorgegebene Temperatur fällt und bis die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte vorgegebene Temperatur fällt, die Verbrennung der weiteren Brennstoffe mit Unterbrechungen erfolgt, indem man die Verbrennung der weiteren Brennstoffe stoppt, erreicht die Temperatur des Verbrennungsofens mindestens die dritte vorgegebene Temperatur, und den Müll erneut entzündet, fällt die Temperatur im Verbrennungsofen nach dem Stopp unter die dritte vorgegebene Temperatur, wobei die Verbrennung der weiteren Brennstoffe kontinuierlich erfolgt, so dass die Temperatur im Verbrennungsofen zumindest auf der ersten vorgegebenen Temperatur gehalten wird, fällt die Temperatur im Verbrennungsofen selbst nach der erneuten Zündung unter die dritte vorgegebene Temperatur, und Beenden der Verbrennung der weiteren Brennstoffe, fällt die Temperatur im Vergasungsofen unter die vierte vorgegebene Temperatur.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach Anspruch 6, wobei die Verbrennung der weiteren Brennstoffe beendet wird, ergibt sich beim Bestimmen der Temperatur im Vergasungsofen in vorgegebenen Zeitintervallen, dass zu einer Anzahl hintereinander liegender, vorgegebener Zeitpunkte die Temperatur im Vergasungsofen geringer war als die Höchsttemperatur des Vergasungsofens und die Temperatur des Vergasungsofens unter die vierte vorgegebene Temperatur fällt.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wird das durch Trockendestillation des Mülls im Vergasungsofen erzeugte Brennstoffgas in den Verbrennungsofen geführt und verbrannt, ein Teil des Brennstoffgases verteilt und kondensiert wird sowie der Ölanteil aus einem Teil des Brennstoffgases gesammelt wird und als weitere Brennstoffe eingesetzt werden.
Verfahren zur thermischen Abfallbehandlung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei beim Verbrennen der weiteren Brennstoffe dem Verbrennungsofen Sauerstoff zugeführt wird, welcher mit der Wärme des Verbrennungsofens erhitzt wurde.