EP0941777A2 - Verfahren zur Erhöhung der Auslaugbeständigkeit fester Verbrennungsrückstände - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Auslaugbeständigkeit fester Verbrennungsrückstände Download PDF

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EP0941777A2
EP0941777A2 EP99104512A EP99104512A EP0941777A2 EP 0941777 A2 EP0941777 A2 EP 0941777A2 EP 99104512 A EP99104512 A EP 99104512A EP 99104512 A EP99104512 A EP 99104512A EP 0941777 A2 EP0941777 A2 EP 0941777A2
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combustion
residues
combustion residues
annealed
gas
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Michael Dr. Beckmann
Kai Dr. Keldenich
Stefan Dr. Vodegel
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BBP Environment GmbH
Original Assignee
Deutsche Babcock Anlagen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/006—General arrangement of incineration plant, e.g. flow sheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
    • F23J2900/01007—Thermal treatments of ash, e.g. temper or shock-cooling for granulation

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the Leaching resistance of solid combustion residues from the Incineration of waste with the characteristics of the generic term of the Claim 1.
  • Thermal plants for the implementation of waste streams such as for example, waste incineration plants are aimed operated to mineralize the waste stream to be eliminated.
  • the flammable, mostly carbon-containing components the waste is converted into gaseous reaction products while the remainder as a solid combustion residue from the Combustion chamber is removed.
  • the solid combustion residue is sent to a landfill or, if the fixed Combustion residue has certain properties, also in recycling, for example as building material in road construction used.
  • eluate test is a defined amount of depositing or building materials to be used a defined amount of water under defined conditions brought into contact. After this contact, the aqueous Phase and the solid phase separated. The watery, as eluate designated phase is with respect to that in the regulations substances of a quantitative chemical analysis subjected.
  • the solid combustion residues from waste incineration processes are however not a chemically inert mixture of substances and can aging during storage. This aging can for example by changing the mechanical properties of the Material, especially by increasing the shear strength or improved resistance to leaching of certain Make ingredients noticeable.
  • DE-A-4 429 958 a method and a Device for the thermal treatment of rust ash inside one of the combustion zones of a waste incineration plant subsequent burnout zone using a special trained burnout grate known.
  • the grate ash within one of the combustion zone Waste incineration plant directly on the burnout zone a liquid-cooled burnout grate through the ash-inherent energy content heated and sintered and then transported on using a moving grate.
  • the invention is based, which in a Solid waste incinerator Post-treat combustion residues so that the Properties of the combustion residues against one Elutionability can be improved.
  • reducing conditions can already be at relative low temperatures conditioning the solid Reach combustion residues.
  • This conditioning lowers - measured after the eluate test - the concentration of certain Components in the eluate of the aftertreated according to the invention Combustion residues. This in particular will Concentration of the heavy metal compounds in the eluate so far lowered that the legal requirements are met.
  • a waste incineration plant contains a combustion grate 1, which in the case shown by rotating along a arranged inclined plane grate rollers 2 is formed.
  • the garbage is the combustion grate 1 via a hopper 3 and a feed ram 4 supplied.
  • Below the Combustion grate 1 are air boxes 5 through which Grate rollers 2 primary combustion air is supplied from below.
  • Grate rollers 2 primary combustion air is supplied from below.
  • a combustion chamber is located above the combustion grate 1, by a cooled furnace ceiling 8 and a cooled one Firebox rear wall 9 is limited and in a flue gas 10 passes.
  • the flue gas duct 10 leads to a not shown Waste heat boiler.
  • burners 11 are arranged over which further combustion air is blown into the combustion chamber. With With the help of this secondary combustion air, the gases and the entrained solid particles burned, which over the leave the combustion grate 1 moving garbage bed.
  • the inside of the firebox is connected to the Combustion grate 1 to a treatment center.
  • the treatment unit consists of a feed grate 13, under which a separate air box 14 is arranged.
  • This Feed grate 13 takes the fixed, by the combustion of the Incineration residues and supports them in the form of a moving bed to the discharge end of the firebox.
  • the solid combustion residue is annealed at a temperature of 400 to 600 ° C. immediately after the waste is incinerated.
  • a non-oxidizing or reducing atmosphere is maintained within the bed moved over the feed grate 13. If the combustion residue still has a low residual carbon content, a smaller amount of air is fed to the feed grate 13 via the air box 14 compared to the waste incineration. This amount of air is just so large that the residual carbon of the solid combustion residue burns in part.
  • another gas e.g. B. flue gas
  • Non-oxidizing or reducing gas components such as CO, CO 2 , or water vapor can be added to this treatment gas. These gas components promote the reduction of the components in the eluate determined in the eluate test.
  • a chlorine-enriched gas atmosphere acts in the same direction, which is produced by adding chlorine gas or chlorine compounds to the treatment gas.
  • the method described in connection with FIG. 1 for Aftertreatment of the combustion residue is in the Incineration process of garbage integrated and as Conditioning stage connected to combustion grate 1 or in the movement of solids on the combustion grate 1 integrated.
  • a waste burner 15 contains, as in FIG. 1 shown with a combustion grate and a combustion chamber a combustion zone.
  • the garbage furnace 15 is a Feed 16 garbage and 17 air through an air line fed.
  • the garbage furnace 15 is a waste heat boiler 18 and a flue gas cleaning 19 downstream, in which the Incineration of the waste flue gas is cooled and cleaned becomes. From the flue gas cleaning 19, the flue gas is a Flue gas line 20 fed to a chimney.
  • the solid that comes from the incineration of waste Combustion residue is removed from the combustion chamber of the refuse furnace 15 withdrawn and comes out of the combustion chamber after exiting via a line into a deasher containing a water bath 21, for example as one, with a scratch chain provided wet bag or as a plunger bag is trained.
  • the ash removal device 21 simultaneously provides one Sealing that prevents hot and uncleaned Flue gases the garbage furnace 15 on the way of Leave combustion residue.
  • the treatment facility is for example as a rotary tube, as a vibrating trough, as Vibrating trough or designed as a bucket elevator and by one Surround housing.
  • Forms within the treatment unit 12 Combustion residue a moving or as in the case of Bucket elevator a resting bed.
  • the Treatment unit 12 can be heated by a gas or over Burner 22 are heated from the inside.
  • Treatment unit 12 a non-oxidizing or reducing Gas atmosphere set.
  • the gas becomes the treatment center 12 supplied via the burner 22 or via lines.
  • the exhaust gas becomes from the treatment unit 12 via an exhaust pipe 23 dissipated and an exhaust gas purification, for. B. the to Garbage furnace 15 belonging to flue gas cleaning 19 if necessary fed after a pressure increase.

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Abstract

Um die Auslaugbeständigkeit fester Verbrennungsrückstände aus der Verbrennung von Müll zu erhöhen, werden diese Verbrennungsrückstände bei einer Temperatur von 400 bis 600 °C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre getempert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Auslaugbeständigkeit fester Verbrennungsrückstände aus der Verbrennung von Müll mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Thermische Anlagen zur Umsetzung von Abfalstoffströmen, wie beispielsweise Müllverbrennungsanlagen, werden mit dem Ziel betrieben, den zu beseitigenden Abfallstrom zu mineralisieren. Dabei werden die brennbaren, meist kohlenstoffhaltigen Anteile des Abfalls in gasförmige Reaktionsprodukte überführt, während der verbleibende Rest als fester Verbrennungsrückstand aus dem Verbrennungsraum entfernt wird. Der feste Verbrennungsrückstand wird einer Deponie zugeführt oder, falls der feste Verbrennungsrückstand über bestimmte Eigenschaften verfügt, auch in einer Verwertung etwa als Baumaterial im Wegebau eingesetzt.
Für die Nutzung der festen Verbrennungsrückstände ist die Einhaltung gewisser Kriterien erforderlich, die zum Teil durch Gesetze und Verordnungen festgelegt sind. Eines der geforderten Kriterien betrifft die Beständigkeit der festen Verbrennungsrückstände gegen eine Auslaugbarkeit bestimmter Inhaltsstoffe. Die Auslaugbarkeit ist von Bedeutung, da Deponien oder Erdbauwerke von Wasser durchdrungen werden können. In dem Wasser vorhandene saure Bestandteile, wie Kohlendioxid oder Schwefeloxide, können mit den festen Verbrennungsrückständen chemische Reaktionen eingehen, bei denen bestimmte Komponenten, wie beispielsweise Schwermetalle, mobilisiert werden. Diese mobilisierten Bestandteile verlassen den Deponiekörper mit dem Sickerwasser und beeinträchtigen damit die Umwelt, insbesondere das Grundwasser.
Zur Erkennung der Mobilisierbarkeit unerwünschter Stoffe aus den Verbrennungsrückständen werden durch gesetzliche Vorschriften bestimmte Testverfahren definiert. Bei dem sogenannten Eluattest wird eine definierte Menge des zu deponierenden oder bautechnisch zu verwendenden Materials mit einer definierten Menge Wassers unter definierten Bedingungen in Kontakt gebracht. Nach diesem Kontakt werden die wäßrige Phase und die Feststoffphase getrennt. Die wäßrige, als Eluat bezeichnete Phase wird hinsichtlich der in den Vorschriften genannten Substanzen einer quantitativen chemischen Analyse unterzogen.
Die festen Verbrennungsrückstände aus Müllverbrennungsprozessen sind jedoch kein chemisch inertes Stoffgemisch und können bei der Lagerung eine Alterung erfahren. Diese Alterung kann sich beispielsweise durch geänderte mechanische Eigenschaften des Materials, insbesondere durch eine Zunahme der Scherfestigkeit oder eine verbesserte Beständigkeit gegen Auslaugung bestimmter Inhaltsstoffe bemerkbar machen.
Zur Verbesserung der Aschequalitäten wurden auch thermische Verfahren wie Sinterung und Verglasung der Rostaschen diskutiert und in der Literatur beschrieben. So soll durch ein Sintern der festen Verbrennungsrückständen im Temperaturbereich von 850 bis 1000 °C die Eluatstabilität der Verbrennungsrückstände verbessert werden.
Weiterhin ist aus der DE-A-4 429 958 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Rostaschen innerhalb einer der Verbrennungszone einer Müllverbrennungsanlage anschließenden Ausbrandzone mittels eines speziell ausgebildeten Ausbrandrostes bekannt. Dabei wird die Rostasche innerhalb einer der Verbrennungszone einer Müllverbrennungsanlage anschließenden Ausbrandzone direkt auf einen flüssigkeitsgekühlten Ausbrandrost durch den ascheninhärenten Energieinhalt aufgeheizt und versintert und anschließend mittels Vorschubrost weitertransportiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einer Müllverbrennungsanlage anfallenden festen Verbrennungsrückstände derart nachzubehandeln, daß die Eigenschaften der Verbrennungsrückstände gegen eine Eluierbarkeit verbessert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Einhaltung nichtoxidierender, vorzugsweise reduzierender Bedingungen läßt sich bereits bei relativ niedrigen Temperaturen eine Konditionierung der festen Verbrennungsrückstände erreichen. Diese Konditionierung senkt - gemessen nach dem Eluattest - die Konzentration bestimmter Komponenten im Eluat der erfindungsgemäß nachbehandelten Verbrennungsrückstände ab. Dadurch wird insbesondere die Konzentration der Schwermetallverbindungen im Eluat soweit gesenkt, daß die gesetzlichen Vorschriften erfüllt sind.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch den Feuerraum einer Müllverbrennungsanlage mit einer Behandlungseinrichtung für die Verbrennungsrückstände und
Fig. 2
ein Schema für eine andere Nachbehandlung der Verbrennungsrückstände.
Eine Müllverbrennungsanlage enthält einen Verbrennungsrost 1, der im dargestellten Fall durch rotierende, entlang einer geneigten Ebene angeordnete Rostwalzen 2 gebildet ist. Der Müll wird dem Verbrennungsrost 1 über einen Aufgabetrichter 3 und einen Aufgabestößel 4 zugeführt. Unterhalb des Verbrennungsrostes 1 befinden sich Luftkästen 5, durch die den Rostwalzen 2 von unten primäre Verbrennungsluft zugeführt wird. Während der Bewegung über den Verbrennungsrost 1 wird der Müll beim Durchlaufen einer Verbrennungszone 6 durch den Kontakt mit der von unten zugeführten Verbrennungsluft getrocknet, entgast und verbrannt. Am Ende des Verbrennungsrostes 1 ist der Müll weitgehend ausgebrannt, so daß feste Verbrennungsrückstände übrig bleiben, die maximal noch 1 bis 2% Kohlenstoff enthalten können.
Oberhalb des Verbrennungsrostes 1 befindet sich ein Feuerraum, der durch eine gekühlte Feuerraumdecke 8 und eine gekühlte Feuerraumrückwand 9 begrenzt ist und der in einem Rauchgaszug 10 übergeht. Der Rauchgaszug 10 führt zu einem nicht gezeigten Abhitzekessel. In der Feuerraumdecke 8 und in der Feuerraumrückwand 9 sind Brenner 11 angeordnet, über die weitere Verbrennungsluft in den Feuerraum eingeblasen wird. Mit Hilfe dieser sekundären Verbrennungsluft werden die Gase und die mitgerissenen Feststoffpartikel nachverbrannt, die das über den Verbrennungsrost 1 bewegte Müllbett verlassen.
Noch innerhalb des Feuerraumes schließt sich an den Verbrennungsrost 1 eine Behandlungseinheit an. Im vorliegenden Fall besteht die Behandlungseinheit aus einem Vorschubrost 13, unter dem ein separater Luftkasten 14 angeordnet ist. Dieser Vorschubrost 13 nimmt die festen, durch die Verbrennung des Mülls entstandenen Verbrennungsrückstände auf und fördert sie in Form eines bewegten Bettes zum Austragende des Feuerraumes.
Auf dem die Behandlungseinheit 12 bildenden Vorschubrost 13 wird der feste Verbrennungsrückstand unmittelbar nach der Verbrennung des Mülls bei einer Temperatur von 400 bis 600 °C getempert. Innerhalb des über den Vorschubrost 13 bewegten Bettes wird eine nichtoxidierende oder reduzierende Atmosphäre eingehalten. Weist der Verbrennungsrückstand noch einen geringen Restkohlenstoffgehalt auf, so wird dem Vorschubrost 13 über den Luftkasten 14 eine im Vergleich mit der Müllverbrennung geringere Luftmenge zugeführt. Diese Luftmenge ist gerade so groß, daß der Restkohlenstoff des festen Verbrennungsrückstandes zum Teil verbrennt. Anstelle von Luft kann auch ein anderes Gas, z. B. Rauchgas, zugeführt werden. Diesem Behandlungsgas können nichtoxidierend oder reduzierend wirkende Gaskomponenten, wie CO, CO2, oder Wasserdampf zugesetzt werden. Diese Gaskomponenten begünstigen die Verminderung der im Eluattest bestimmten Komponenten im Eluat. In der gleichen Richtung wirkt eine mit Chlor angereicherte Gasatmosphäre, die durch einen Zusatz von Chlorgas oder von Chlorverbindungen zu dem Behandlungsgas hergestellt wird.
Das im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Verfahren zur Nachbehandlung des Verbrennungsrückstandes ist in den Verbrennungsprozeß des Mülls integriert und als Konditionierungsstufe an den Verbrennungsrost 1 angeschlossen bzw. in die Feststoffbewegung auf den Verbrennungsrost 1 integriert.
In der Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform für ein Verfahren zur Nachbehandlung des Verbrennungsrückstandes schematisch gezeigt. Eine Müllfeuerung 15 enthält, wie in Fig. 1 dargestellt, einen Verbrennungsrost und einen Feuerraum mit einer Verbrennungszone. Der Müllfeuerung 15 wird über eine Zuführung 16 Müll und über eine Luftleitung 17 Verbrennungsluft zugeführt. Der Müllfeuerung 15 ist ein Abhitzekessel 18 und eine Rauchgasreinigung 19 nachgeschaltet, in denen das bei der Verbrennung des Mülls anfallende Rauchgas gekühlt und gereinigt wird. Aus der Rauchgasreinigung 19 wird das Rauchgas über eine Rauchgasleitung 20 einem Kamin zugeführt.
Der bei der Verbrennung des Mülls anfallende feste Verbrennungsrückstand wird aus dem Feuerraum der Müllfeuerung 15 abgezogen und gelangt nach dem Austritt aus dem Feuerraum über eine Leitung in einen ein Wasserbad enthaltenden Entascher 21, der beispielsweise als ein, mit einer Kratzerkette versehener Naßentascher oder als ein Preßkolbenentascher ausgebildet ist. Der Entascher 21 stellt gleichzeitig eine Abdichtung dar, die verhindert, daß heiße und ungereinigte Rauchgase die Müllfeuerung 15 über den Weg des Verbrennungsrückstandes verlassen.
Unmittelbar aus dem Entascher 21 oder nach einer Zwischenlagerung wird der Verbrennungsrückstand einer Behandlungseinheit 12 zugeführt. Die Behandlungseinrichtung ist beispielsweise als Drehrohr, als Vibrationsrinne, als Schwingrinne oder als Becherwerk ausgeführt und von einem Gehäuse umgeben. Innerhalb der Behandlungseinheit 12 bildet der Verbrennungsrückstand ein bewegtes oder wie im Falle des Becherwerkes ein ruhendes Bett. Durch Aufbringen von Energie wird der feste Verbrennungsrückstand innerhalb der Behandlungseinheit 12 auf eine Temperatur von 400 bis 600 °C erwärmt. Die notwendige Energie kann von außen durch eine Beheizung der Behandlungseinheit 12 aufgebracht werden. Die Behandlungseinheit 12 kann durch ein erhitztes Gas oder über Brenner 22 von innen beheizt werden.
Wie im Zusammenhang mit dem in der Anlage nach Fig. 1 durchgeführten Verfahren erläutert, wird auch in dieser Behandlungseinheit 12 eine nichtoxidierende oder reduzierende Gasatmosphäre eingestellt. Das Gas wird der Behandlungseinheit 12 über die Brenner 22 oder über Leitungen zugeführt. Das Abgas wird aus der Behandlungseinheit 12 über eine Abgasleitung 23 abgeführt und einer Abgasreinigung, z. B. der zu der Müllfeuerung 15 gehörenden Rauchgasreinigung 19 gegebenenfalls nach einer Druckerhöhung zugeführt. Nach einer vorgegebenen Behandlungszeit werden die getemperten Verbrennungsrückstände aus der Behandlungseinheit 12 über eine Auslaßleitung 24 abgezogen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erhöhung der Auslaugbeständigkeit fester Verbrennungsrückstände aus der Verbrennung von Müll in einer Verbrennungszone eines Feuerraumes, wobei die Verbrennungsrückstände nach der Verbrennung einer Temperaturbehandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände bei einer Temperatur von 400 bis 600 °C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre getempert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände unmittelbar im Anschluß an die Verbrennung des Mülls innerhalb des Feuerraumes getempert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände im Anschluß an die Verbrennung des Mülls aus dem Feuerraum abgeführt und nach dem Austritt aus dem Feuerraum getempert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände in einer reduzierenden Atmosphäre getempert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände in Kontakt mit einem reduzierend wirkende Gasbestandteile enthaltenden Gas getempert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände in Kontakt mit einem oxidierend wirkende Gasbestandteile enthaltenden Gas getempert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände in Kontakt mit einem Gas getempert werden, das mit Chlor oder Chlorverbindungen angereichert ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsrückstände innerhalb des Feuerraums mit einer im Vergleich zu der Verbrennungszone verringerten Luftmenge durchströmt werden, der ein nichtoxidierendes Gas zugesetzt wird.
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