EP0912230A1 - Verfahren zur behandlung der in einer verbrennungsanlage für organische abfälle anfallenden abgase - Google Patents

Verfahren zur behandlung der in einer verbrennungsanlage für organische abfälle anfallenden abgase

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EP0912230A1
EP0912230A1 EP97935438A EP97935438A EP0912230A1 EP 0912230 A1 EP0912230 A1 EP 0912230A1 EP 97935438 A EP97935438 A EP 97935438A EP 97935438 A EP97935438 A EP 97935438A EP 0912230 A1 EP0912230 A1 EP 0912230A1
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    • B01D—SEPARATION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of the waste gases which still occur in a waste incineration plant and which still contain organic pollutant compounds.
  • the exhaust gases generated in these systems are similar to the flue gases from fossil fuels from industrial boiler systems, such as. B. coal-fired power plants, dust removal, desulfurization and mostly also subjected to denitrification.
  • the object of the invention is to significantly reduce the technical and thus also the economic outlay for the separation, in particular of toxic hydrocarbon compounds, from the exhaust gases of waste incineration plants.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned in that the exhaust gases are mixed with hot flue gases from the fossil furnace of one or more industrial boiler systems without prior separation of pollutants and are heated to a temperature> 1200 ° C.
  • the mixed waste gases from the waste incineration plant can now be subjected to the usual pollutant separation (dedusting, desulphurization, denitrification) together with the flue gas from the fossil industrial boiler plant and then discharged into the atmosphere.
  • pollutant separation dedusting, desulphurization, denitrification
  • the heat content can now also be treated by untreated, i.e. H. Use unprepared waste directly in a cement plant.
  • the waste gas produced in the waste incineration plant is expediently mixed directly with the combustion air required for the fossil combustion of the cement plant. This ensures homogeneous mixing of exhaust gas and flue gas directly behind the burner.
  • the exhaust gas can also be introduced directly into the cement kiln at a corresponding point.
  • the hot cooling air of the clinker cooler as combustion air for the waste incineration plant. Due to the high temperature of the clinker cooler exhaust air of approx. 800 ° C, optimal firing conditions are created in the waste incineration plant. If the waste incineration plant under reducing conditions, i.e. H. as a waste gasification plant, at least some of the heat required for gasification can also be injected from the hot flue gas of the cement kiln. In this case, the waste gas from the waste incineration plant still contains chemically bound heat, which is released by combustion in the cement kiln.
  • the residues resulting from waste incineration or gasification can be carried out in the usual manner, e.g. B. for road and path construction or, in processed form, for the cement process itself as additives.
  • the hot exhaust gas from the waste incineration plant can expediently also be mixed with the even hotter flue gas from a coal-fired power plant.
  • the temperature level of the flue gases produced is sufficient to achieve the required minimum temperature of 1200 ° C after mixing with the waste gas from the waste incineration plant to destroy toxic ones Hydrocarbon compounds such as B. dioxins and furans.
  • the waste gas from the waste incineration plant is expediently introduced into the lower region of the boiler of the coal-fired power plant, as a result of which particularly long dwell times and thus also heating times of the waste gas in the coal boiler are achieved.
  • coal-fired power plants in particular, to which a waste incineration plant, so to speak, as a satellite plant, is subsequently connected, it can also make sense to mix the waste gases from the waste incineration plant directly into the combustion air for the coal burner's coal burners and to enter them into the power plant boiler.
  • waste gases of the waste incineration plant into the boiler of the coal-fired power plant are discharges into the coal drop shaft of the coal mill, into the suction shaft of the smoke gas used for grinding and drying, i.e. in front of the coal mill, as well as in the presence of mill air blowers in the air duct in front of or behind the Mill air duct.
  • the waste incineration plant can only be set up at a greater distance from the power plant boiler, it can also be expedient for the hot flue gases of the exhaust gases, for example in indirect or direct heat exchange with combustion air for the coal boiler , so far to cool down that a complex lining of the exhaust gas connection line between the waste incineration plant and the power plant boiler can be omitted.
  • the waste intended for the waste incineration plant beforehand into a coarse fraction with a higher calorific value, which is then fed to the incineration plant, and into a fine, low calorific value fraction which is first subjected to a rotting process and then burned together with the fossil fuel in an industrial boiler, preferably a coal-fired power plant boiler.
  • the high calorific value fraction is burned in a grate furnace after sorting out the largest contaminants and passing through a magnetic separation either directly or after transport with press containers. Transport in baled bales is also possible, although this requires a crushing stage.
  • the flue gas from the grate furnace is fed into the coal-fired large boiler and passes through the boiler together with the flue gas from the furnace. Due to the high combustion chamber temperatures of well over 1200 ° C, pollutants are destroyed or evaporated and separated by condensation or sublimation on the fly dust in the filter or in the washer.
  • the low calorific value fraction is converted into a biologically stable state in an intensive rot, whereby a rotting loss due to carbon dioxide and water vapor of about 30% arises.
  • the rotting material is not pathogenic, the smell is slight, the residual moisture is 10 - 15%, landfill gas formation and leachate formation are minimized, and the material can be used for landfill construction, as a landfill cover or as a soil conditioner in certain areas.
  • This material also contains approx. 30% calorific substance, which can be separated by sieving at approx. 40 ⁇ 20 mm. According to the fraction thus obtained is directly, with container or baling z. B. led to a coal-fired power plant, placed in the grinding dryer together with the design fuel and then burned in the large boiler.

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Abstract

Verfahren zur Behandlung organische Schadstoffverbindungen enthaltender Abgase von Müllverbrennungsanlagen, wobei die Abgase ohne Vorbehandlung mit heißen Rauchgasen aus der fossilen Feuerung von Industriekesselanlagen vermischt und so auf über 1200 °C erhitzt werden.

Description

Verfahren zur Behandlung der in einer Verbrennungsanlage für organische Abfälle anfallenden Abgase
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der in einer Verbrennungsanlage für Abfalle anfallenden, noch organische SchadstoffVerbindungen enthaltenden Abgase.
Zur thermischen Verwertung von organischen Abfallstoffen, wie z. B. von Haushalts- und/oder Gewerbemull, sind bereits eine Reihe von Verfahren auf dem Gebiet der Pyrolyse, der Vergasung und insbesondere auch der Verbrennung des Abfalles bekannt geworden.
In der Praxis erfolgt nach wie vor die thermische Verwertung des Abfalls überwiegend in Verbrennungsanlagen, und zwar insbesondere in Verbrennungsanlagen, die mit einer Rostfeuerung ausgestattet sind.
Die in diesen Anlagen anfallenden Abgase werden ahnlich wie die Rauchgase aus fossilen Feuerungen von Industriekesselanlagen, wie z. B. Kohlekraftwerken, einer Staubabscheidung, einer Entschwefelung und meist auch einer Entstickung unterzogen.
Nachteilig ist dabei, daß die in den Abgasen von Abfallverbrennungsanlagen auf Grund der inhomogenen Zusammensetzung des Abfalles meist noch enthaltenen organischen KohlenwasserstoffVerbindungen, darunter auch hochtoxische Furane und Dioxine, von den genannten Reinigungsanlagen nicht erfaßt werden bzw. zu einer Kontaminierung des abgetrennten Flug- staubes fuhren. Neben der Beeinträchtigung der Staubverwertung ist es daher in Abfallverbrennungsanlagen erforderlich, zusätzliche sehr aufwendige Abscheideeinrichtungen, meist sind dies Aktivkohlefilter, zur Abtrennung der im Abgas noch vorhandenen Kohlenwasserstoffverbindungen vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den technischen und damit auch wirtschaftlichen Aufwand zur Abtrennung insbesondere von toxischen Kohlenwasserstoffverbindungen aus den Abgasen von Müllverbrennungsanlagen deutlich zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der Eingangs genannten Art dadurch gelost, daß die Abgase ohne vorherige Abtrennung von Schadstoffen mit heißen Rauchgasen aus der fossilen Feuerung einer oder mehrerer Industriekesselanlagen vermischt und dabei auf eine Temperatur > 1200° C erhitzt werden.
Durch die erfindungsgemaß vorgesehene Aufheizung der Abgase einer Mullverbrennungsanlage auf Temperaturen über 1200° C werden die noch im Abgas enthaltenen organischen Verbindungen entweder nachverbrannt oder auch gespalten. Hochtoxische Dioxine und Furane sind, wie Versuche gezeigt haben, im Rauchgas der fossilen Industriekesselanlagen, dem das Abgas der Verbrennungsanlage zugemischt wurde, nicht mehr nachweisbar. Dabei hat sich überraschenderweise auch gezeigt, daß sich auch bei der Abkühlung des Rauchgases weder Dioxine noch Furane erneut bilden.
Die zugemischten Abgase der Abfallverbrennungsanlage können nunmehr gemeinsam mit dem Rauchgas der fossilen Industriekesselanlage der üblichen Schadstoffabtrennung (Entstau- bung, Entschwefelung, Entstickung) unterzogen und dann in die Atmosphäre abgeleitet werden. Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemaßen Verfahrens erweist es sich als besonders vorteilhaft, die Abgase der Verbrennungsanlage den heißen Rauchgasen des Brennofens einer Zementanlage zuzumischen.
Bei Rauchgastemperaturen in der Zementanlage von bis zu 2000° C bereitet es keinerlei Probleme, nunmehr auch die Abgase der Mullverbrennungsanlage auf die geforderte Temperatur von 1200° C zu erhitzen.
Zum anderen, und hierin liegt ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil, laßt sich der Warmeinhalt nunmehr auch von unbehandelte , d. h. nicht aufbereitetem Abfall direkt in einer Zementanlage nutzen.
Wahrend bei der bisherigen Verfahrensweise zum Miteinsatz von Abfall als Brennstoff in Zementanlagen der Abfall unmittelbar dem Einsatzbrennstoff zugemischt wird, was sehr hohe Anforderungen an die Qualität der Abfallaufbereitung stellt und im Grunde nur die Verwertung von etwa 30 % des anfallenden Abfalles zulaßt, um verfahrenstechnisch bedingte qualitative Beeinträchtigungen der Zementherstellung zu vermeiden, erfolgt nunmehr eine vollständige Entkopplung der Verbrennung von Abfall und fossilem Brennstoff im Bereich der Zementanlage. Der Warmeinhalt des Abfalles wird über das heiße Abgas, das in der Regel bei Temperaturen zwischen 800 und 1000° C die Abfallverbrennungsanlage verlaßt, in den Prozeß zur Zementherstellung eingekoppelt. Die bei der Abfallverbrennung anfallenden Reststoffe, wie z. B. der überwiegende Teil der Schlacke, verbleiben dabei in der Müllverbrennungsanlage und können sich nicht schädlich erweisen im Hinblick auf die einzuhaltenden Verfahrensparameter der Zementherstellung.
Zweckmaßigerweise wird das in der Abfallverbrennungsanlage anfallende Abgas dabei der für die fossile Feuerung der Zementanlage benotigten Verbrennungsluft direkt zugemischt. Auf diese Weise ist eine homogene Vermischung von Abgas und Rauchgas unmittelbar hinter dem Brenner gewahrleistet. Selbstverständlich kann das Abgas aber auch an einer entsprechenden Stelle direkt in den Zementofen eingeleitet werden.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist es sich im Zusammenhang mit Zementanlagen als sinnvoll, die heiße Kühlluft des Klinkerkühlers als Verbrennungsluft für die Abfallverbrennungsanlage zu verwenden. Aufgrund der hohen Temperatur der Abluft des Klinkerkühlers von ca. 800° C werden hierdurch optimale Feuerungsbedingungen in der Abfallverbrennungsanlage erzeugt. Falls die Abfallverbrennungsanlage unter reduzierenden Bedingungen, d. h. als Abfallvergasungsanlage, betrieben werden soll, kann zumindest ein Teil der für die Vergasung benötigten Warme auch aus dem heißen Rauchgas des Zementofens eingekoppelt werden. In diesem Falle enthält das Abgas der Müllverbrennungsanlage noch chemisch gebundene Wärme, die durch Verbrennung im Zementofen freigesetzt wird.
Die bei der Abfallverbrennung bzw. -Vergasung anfallenden Rückstande können in üblicher Weise, z. B. für den Straßen- und Wegebau oder aber, in aufbereiteter Form, für den Zementprozeß selbst als Zuschlagstoffe Anwendung finden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das heiße Abgas der Abfallverbrennungsanlage zweckmäßigerweise auch dem noch heißeren Rauchgas eines Kohlekraftwerkes zugemischt werden. Sowohl bei Kohlekraftwerken mit Staubfeuerungen als auch mit Schmelzfeuerungen, also sowohl bei trocken- als auch bei naßentschlackten Kohlekesseln, reicht das Temperaturniveau der anfallenden Rauchgase aus um nach dem Vermischen mit dem Abgas der Abfallverbrennungsanlage noch die geforderte Mindestte peratur von 1200° C zur Vernichtung von toxischen KohlenwasserstoffVerbindungen, wie z. B. Dioxinen und Furanen, zu erreichen. Zweckmäßigerweise wird dabei das Abgas der Müllverbrennungsanlage in den den unteren Bereich des Kessels des Koh- lekraftwerkes eingegeben, wodurch besonders lange Verweilzeiten und damit auch Aufheizzeiten des Abgases im Kohlekessel erreicht werden.
Insbesondere bei Kohlekraftwerken, denen im Nachhinein ab- gasseitig eine Abfallverbrennungsanlage, sozusagen als Satellitenanlage, zugeschaltet wird, kann es sich auch als sinnvoll erweisen, die Abgase der Mullverbrennungsanlage unmittelbar der Verbrennungsluft für die Kohlebrenner des Kohlekessels zuzumischen und mit diesen in den Kraftwerkskessel einzutragen.
Es ist aber auch möglich, die Abgase der Mullverbrennungsanlage zusammen mit der Frischkohle über die Mahl- Trocknungsanlage für die Frischkohle in den Kessel einzuleiten. Diese Verfahrensweise hat den weiteren Vorteil, daß nunmehr der Warmeinhalt der heißen Abgase der Müllverbrennungsanlage thermisch für die Trocknung der Frischkohle genutzt werden kann.
Weitere Varianten zur Einleitung der Abgase der Müllverbrennungsanlage in den Kessel des Kohlekraftwerkes sind Einleitungen in den Kohle-Fallschacht der Kohlemύhle, in den Rucksaugeschacht des zur Mahl-Trocknung verwendeten Rauchgases, also vor der Kohlemuhle, sowie bei vorhandenem Mühlenluftgeblase in den Luftkanal vor oder hinter dem Müh- lenluftkanal .
Für den Fall, daß aus Gründen der vorhandenen Infrastruktur die Müllverbrennungsanlage nur in einem größeren Abstand von dem Kraftwerkskessel errichtet werden kann, kann es sich auch als zweckmäßig erweisen die heißen Rauchgase der Abgase beispielsweise im indirekten oder auch direkten War- metausch mit Verbrennungsluft für den Kohlekessel, soweit abzukühlen, daß eine aufwendige Ausmauerung der Abgasverbindungsleitung zwischen Müllverbrennungsanlage und Kraft- werkskessel entfallen kann.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist es sich als zweckmäßig, den für die Abfall- verbrennungsanlage vorgesehenen Abfall vorher aufzubereiten in eine grobe, heizwertreichere Fraktion, die dann der Verbrennungsanlage zugeführt wird, und in eine heizwertarme, feine Fraktion, die zunächst einem Rotteprozeß unterzogen und anschließend zusammen mit dem fossilen Brennstoff in einem Industriekessel , vorzugsweise Kohlekraftwerkskessel , verfeuert wird.
Im einzelnen wird z. B. Hausmüll durch ein Trommelsieb mit einem Trennschnitt von etwa 100 ± 40 mm in eine heizwertreiche und eine heizwertarme Fraktion getrennt. Letztere enthält viel organisches Material mit hoher Feuchtigkeit (Speisereste) und den überwiegend inerten Feinmüll. Die heizwertreiche Fraktion besteht zum großen Teil aus Holz, Karton, Papier, Folien, Textilien und ist mit groben Störstoffen verunreinigt.
Die heizwertreiche Fraktion wird nach Aussortieren der größten Störstoffe und Durchlaufen einer Magnetabscheidung entweder direkt oder nach Transport mit Presskontainer in einer Rostfeuerung verbrannt. Möglich ist auch der Transport in Preßballen, wozu allerdings noch eine Zerkleinerungsstufe erforderlich ist. Das Rauchgas der Rostfeuerung wird in den kohlegefeuerten Großkessel geleitet und durchläuft gemeinsam mit dem Rauchgas aus dessen Feuerung den Kessel. Schadstoffe werden infolge der hohen Feuerraumtemperaturen von weit über 1200° C zerstört bzw. verdampft und durch Kondensation oder Sublimation am Flugstaub gemeinsam mit diesem im Filter oder im Wäscher abgeschieden. Die heizwertarme Fraktion wird in einer Intensivrotte in einen biologisch stabilen Zustand überfuhrt, wobei ein Rot- teverlust durch Kohlendioxid und Wasserdampf von etwa 30 % entsteht. Das Rottegut ist nicht pathogen, der Geruch ist geringfügig, die Restfeuchte betragt 10 - 15 %, Deponiegasbildung und Sickerwasserbildung sind minimiert, und das Material ist zum Deponieaufbau, als Deponieabdeckung oder als Bodenverbesserer in bestimmten Bereichen verwendbar. Auch in diesem Material ist noch ca. 30 % heizwertreiche Substanz vorhanden, die sich durch Sieben bei etwa 40 ± 20 mm abtrennen laßt. Erfindungsgemaß wird die so gewonnene Fraktion direkt, mit Container- oder Preßballentransport z. B. einem Kohlekraftwerk gefuhrt, gemeinsam mit dem Auslegungs- brennstoff in die Mahltrocknung gegeben und anschließend im Großkessel verbrannt.
Insgesamt werden somit bei der erfindungsgemaßen Verfahrensvariante rund 55 % des Hausmulls thermisch mit hohem Kraftwerkswirkungsgrad genutzt. Ein verbleibender Rest von ca. 25 % ist ein ausgegastes, sickerwasserarmes und daher sehr gut zum Deponieaufbau geeignetes Material. Der Rest von 20 % stellt den Rotteverlust dar. Bei Einrichtung einer Nachrotte laßt sich die Qualität des Rottegutes auf Kompostqualitat steigern, was den Anwendungsbereich als Boden- verbesserer erheblich erweitert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Behandlung der in einer Verbrennungsanlage für Abfalle anfallenden, noch organische Schadstoffver- bindungen enthaltenden Abgase, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase ohne vorherige Abtrennung von Schadstoffen mit heißen Rauchgasen aus der fossilen Feuerung einer oder mehrerer Industriekesselanlagen vermischt und dabei auf eine Temperatur > 1200° C erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase den heißen Rauchgasen einer Zementanlage zugemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die heißen Abgase der für den Brennofen der Zementanlage benotigten Verbrennungsluft zugemischt und mit dieser in den Brennofen eingeleitet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest ein Teil der im Klinkerkühler der Zementanlage anfallenden heißen Kühlluft als Verbrennungsluft der Feuerung der Abfallverbrennungsanlage zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase der Abfallverbrennungsanlage den heißen Rauchgasen eines Kohlekraftwerkes zugemischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase in den unteren Bereich des Kraftwerkskessels eingeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase der Verbrennungsluft für die Kohlebrenner zugemischt und mit dieser in den Kraftwerkskessel eingetragen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase zusammen mit der Frischkohle in den Kraftwerkskessel eingeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase über die Mahl-Trocknungsanlage für die Frischkohle in den Kraftwerkskessel eingeleitet werden
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der für die Verbrennungsanlage vorgesehene Abfall aufbereitet wird in eine grobe, heizwertreiche Fraktion, die der Abfallverbrennungsanlage zugeführt wird, und in eine heizwertarme, feine Fraktion, die zunächst einem Rotteprozeß unterzogen und anschließend in einer Industriekesselanlage zusammen mit dem für die Kesselanlage vorgesehenen fossilen Brennstoff verfeuert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die feine Fraktion aus dem Rotteprozeß der Kohlemühle eines Kohlekraftwerkes oder sonstigen fossil befeuerten Industriekessels zugeführt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die grobe Fraktion eine Korngröße vorzugsweise zwischen 60 und 140 mm und die freinere Fraktion eine Korngröße vorzugsweise < 60 mm aufweist.
EP97935438A 1996-07-18 1997-07-18 Verfahren zur behandlung der in einer verbrennungsanlage für organische abfälle anfallenden abgase Withdrawn EP0912230A1 (de)

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