EP1359374B1 - Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen einer Verbrennungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen einer Verbrennungsanlage, insbesondere Abfallverbrennungsanlage, bei dem der Brennstoff auf einem Feuerungsrost verbrannt, und die dabei anfallenden Verbrennungsrückstände durch entsprechende Regelung der Verbrennung auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden. Dabei wird auch noch unterschieden, ob die anfallende Schlacke in ihrer verwertbaren Hauptfraktion einen geringen Anteil an auswaschbaren Schadstoffen aufweist, oder ob die anfallende Schlacke in ihrer verwertbaren Hauptfraktion einen hohen Anteil an auswaschbaren Schadstoffen aufweist.

Bei einem aus der EP 0 667 490 B1 bekannten Verfahren wird der Brennstoff auf dem Feuerungsrost so stark erhitzt, dass die hierbei entstehende Schlacke vor Erreichen einer außerhalb des Feuerungsrostes angeordneten Schmelzstufe eine Temperatur aufweist, die nahe unterhalb des Schmelzpunktes dieser Schlacke liegt. Bei diesem Verfahren wird also die Verbrennung derart geregelt, dass die Schlacke am Ende des Feuerungsrostes eine möglichst hohe Temperatur aufweist, um den Energieaufwand in der nachgeschalteten Schmelzstufe gering zu halten. Hierbei findet aber kein Sintern oder Schmelzen der Schlacke statt. Um trotzdem die gewünschte Schlackequalität zu erhalten, ist deswegen eine nachgeschaltete Schmelzstufe erforderlich. Diese nachgeschaltete Schmelzstufe erfordert nicht nur eine entsprechende Vorrichtung, sondern trotz der vorgenannten Verfahrensführung auch einen erhöhten Energieaufwand.

Bedeutsam für die gewünschte Qualität der Schlacke sind die aus dem Abfall verbleibenden anorganischen und organischen Schadstoffbestandteile. Als anorganische Schadstoffbestandteile sind vor allem Schwermetalle und Salze zu nennen, während die organischen Schadstoffe insbesondere auf eine unvollständige Verbrennung zurückzuführen sind. Wesentlich für die Beurteilung der Schlackequalität ist weiterhin, wie die vorhandenen Schadstoffe bei Elutionsversuchen ausgewaschen werden. Außerdem sind mechanische Eigenschaften zur Beurteilung der bautechnischen Eignung z.B. im Deponie-, Erd- oder Straßenbau von Bedeutung.

Aufgrund der hohen Temperaturen bei der Behandlung der Verbrennungsrückstände in einer Schmelzstufe sind geschmolzene Verbrennungsrückstände durch geringe Anteile an organischen Verbindungen gekennzeichnet, Während typische Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen noch Unverbranntes, üblicherweise gemessen als Glühverlust, von 1 bis 5 Gew.-% aufweisen, liegt der Glühverlust von geschmolzenen Verbrennungsrückständen bei unter 0,3 Gew.-%. Zusätzlich sind geschmolzene Verbrennungsrückstände durch geringe Anteile von auslaugbaren Salzen und Schwermetallen gekennzeichnet, weil diese entweder verdampft oder in die bei Abkühlung der Schmelze sich bildende Glasmatrix eingebunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem der Verbrennungsvorgang so beeinflusst und geregelt wird, dass eine vollständig gesinterte Schlacke mit der gewünschten Qualität ohne den Einsatz von nachgeschalteten Zusatzeinrichtungen oder Zusatzvorrichtungen in Form von Schmelz- oder Verglasungsaggregaten bzw. nachgeschalteten besonderen Rosten erhalten wird, und bei einem geringen apparativen Aufwand die Nachteile der Staubentwicklung des Luftabschlusses des Feuerraumes vermieden werden und ein geringer Verbrauch von Wasser ermöglicht wird.

Unter einer "vollständig gesinterten Schlacke" wird ein Material verstanden, das aus Sinter- und/oder Schmelzbrocken besteht, die typischerweise eine Korngröße von mindestens 2 bis 8 mm haben. Diese Brocken bestehen aus Verbrennungsrückständen des Mülls, die durch vollständiges oder oberflächliches Schmelzen agglomeriert sind.

Die Sinter- oder Schmelzbrocken können aufgrund von Gasfreisetzung beim Sintern bzw. Schmelzen durchaus eine poröse Struktur haben. Die mögliche Porosität der vollständig gesinterten Schlacke ist darauf zurückzuführen, dass die Temperatur der geschmolzenen Schlacke im Brennbett nicht hoch genug ist, um eine ausreichend niedrige Viskosität und somit ein Austreiben von Gasbläschen zu bewirken, was in der Glastechnik auch als Läutern bezeichnet wird. Hierin unterscheidet sich die vollständig gesinterte Schlacke von typischen verglasten Schlacken, die in nachgeschalteten Hochtemperaturverfahren in mit Feuerfestmaterial ausgemauerten Tiegelöfen oder anderen Schmelzaggregaten erhalten wird.

Außerdem kann die vollständig gesinterte Schlacke auch Bestandteile des Abfalls, wie Glas oder Metalle, enthalten, die vom Verbrennungsvorgang weitestgehend unbeeinflusst den Feuerungsrost durchwandern, also im engeren Sinn im Brennbett weder geschmolzen noch gesintert sind, aber in Bezug auf Ausbrand und auslaugbare Schadstoffe die gewünschten Eigenschaften besitzen.

Der Begriff "Sintern" wird entspr. Hämmerli (Müll und Abfall 31, Beiheft Entsorgung von Schlacken und sonstigen Reststoffen, Seite 142, 1994) als ein Spezialfall des Schmelzens und Gefrierens bezeichnet. Im Folgenden geht somit der Begriff der Sinterung über die oft in der Wissenschaft gebräuchlich Anwendung dieses Begriffs als "oberflächliches An- oder Zusammenschmelzen von Partikeln" hinaus. Die Sinterbrocken der vollständig gesinterten Schlacke können durchaus auch ganz oder teilweise geschmolzen sein.

Als Restschlacke werden im Folgenden die Schlackebestandteile bezeichnet, die nicht gesintert und/oder geschmolzen sind. Restschlacke ist gekennzeichnet durch eine im Vergleich zur vollständig gesinterten Schlacke kleinere Korngröße sowie höheren Glühverlust und Anteil an auslaugbaren Schadstoffen.

Aus der DE 701 606 C ist es bekannt, die Verbrennungsrückstände in einen, einen Einfallschacht und einen Entschlackungsbehälter mit ansteigender Ausschubschurre aufweisenden Entschlacker zu fördern und von dort mittels eines Ausschubstößels herauszubefördern. Hierbei wird dem Entschlackungsbehälter das Wasser zum Löschen der Schlacke zugeführt, wobei nur so viel Frischwasser in diesen Entschlackungsbehälter eingebracht wird, wie mit der Schlacke durch deren Befeuchtung ausgetragen wird. Dabei stellt sich eine Gleichgewichtskonzentration bezüglich zahlreicher in den Rückständen anhaftender Stoffe und Verbindungen, z.B. Salze ein, so dass eine Verminderung deren Konzentration nicht möglich ist. Hierdurch ergeben sich unbefriedigende Eigenschaften der Schlacke hinsichtlich der Deponiefähigkeit und der Weiterverarbeitung zu Baustoffen. Dieser Nachteil ist auch dadurch begründet, dass eine Aufteilung bzw. Klassierung der Verbrennungsrückstände in Fraktionen mit besseren Eigenschaften und in solche mit schlechteren Eigenschaften nicht stattfindet, so dass hierdurch die Gesamtheit der anfallenden Verbrennungsrückstände zwangsläufig unbefriedigende Eigenschaften aufweist.

Aus der DE 44 23 927 A1 ist es bekannt, die aus einem Ofen kommenden Verbrennungsrückstände direkt ohne vorheriges Abschrecken in einem Wasserbad der Grobreinigung zuzuführen. Die trockene und grob gereinigte Schlacke wird in mindestens zwei Fraktionen getrennt. Alle Partikel, welche kleiner sind als 2mm werden einer ersten Fraktion zugewiesen, die restlichen Partikel einer zweiten Fraktion. Im weiteren Verlauf dieses Verfahrens wird die zweite Fraktion ihrerseits in einer Siebstufe in mindestens zwei Fraktionen getrennt und alle Partikel, welche kleiner sind als 27 bis 35 mm werden einer dritten Fraktion zugewiesen, wobei die restlichen Partikel einer vierten Fraktion zugewiesen werden. Auf diese Weise erhält man Fraktionen von Verbrennungsrückständen mit zufriedenstellenden Eigenschaften. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die starke Staubentwicklung und Probleme mit dem Luftabschluss des Feuerraums.

Aus der DE 44 29 958 A1 ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Rostschlacke bekannt, bei dem die auf dem Hauptrost weitgehend ausgebrannte Schlacke über eine Roststufe auf einen nachgeschalteten Ausbrandrost fällt, auf dem die Schlacke durch zusätzliche Sauerstoffzuführung dem Sinterungsprozess unterworfen wird. Hierbei fallen verhältnismäßig hohe Temperaturen an, die nur dadurch bewältigt werden können, dass der Ausbrandrost einen Kühlkreislauf mit Flüssigkeit aufweist, um die bekannten Rostschäden zu vermeiden. Dies stellt allerdings einen erhöhten Aufwand dar.

Die oben gestellte Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erläuterten Verfahren in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Brennstoffes auf zwei unterschiedlichen Wegen gelöst.

Der erste Weg besteht erfindungsgemäß darin, dass die Verbrennungsregelung so geführt wird, dass bereits im oberen Bereich des Brennbettes der Hauptverbrennungszone ein Sinterungs- und/oder Schmelzvorgang der Verbrennungsrückstände zu Schlacke erfolgt, dass die anfallenden Verbrennungsrückstände insgesamt in einem Nassentschlacker gelöscht und aus diesem herausbefördert werden, dass die aus dem Nassentschlacker kommenden nassen Verbrennungsrückstände zuerst durch einen mechanischen Trennvorgang in zwei Fraktionen aufgeteilt werden, worauf die im wesentlichen eine Grobfraktion und eine Überkornfraktion aufweisende Hauptfraktion mit aus dem Nassentschlacker abgezogenem Wasser gewaschen und dabei anhaftende kleinere Teile abgetrennt werden und dass das Waschwasser mit den beim Waschvorgang aufgenommenen feineren Teilen dem Nassentschlacker zugeführt wird.

Diese Verfahrensvariante kommt immer dann zur Anwendung, wenn davon auszugehen ist, dass die verwertbare Hauptfraktion einen geringen Anteil an auswaschbaren Schadstoffen, wie zum Beispiel Salzen oder Schwermetallen, aufweist.

Die Erfindung umfasst zwei Hauptbereiche, wobei der eine Hauptbereich in der Verbrennungsregelung und der zweite Hauptbereich in der mechanischen Aufbereitung der durch den Verbrennungsvorgang erhaltenen Verbrennungsrückstände besteht. Dieser zweite Hauptbereich umfasst zwei Verfahrensvarianten, die von der Zusammensetzung des Brennstoffes abhängen.

Der erste Hauptbereich ist für beide nachfolgenden Verfahrensvarianten hinsichtlich der mechanischen Aufbereitung gleichbleibend und besteht darin, den Verbrennungsvorgang auf dem Feuerungsrost so zu beeinflussen, dass bereits ein Sinter- und/oder Schmelzvorgang auf dem Feuerungsrost in der Hauptverbrennungszone stattfindet, und dass die jeweils noch nicht gesinterten oder geschmolzenen Verbrennungsrückstände wieder zurückgeführt werden, um beim zweiten oder dritten Durchgang den gewünschten Sinter- und/oder Schmelzvorgang zu erfahren.

Der Schwerpunkt des Erfindungsgedankens beruht also darin, den Sinter- und/oder Schmelzvorgang der Verbrennungsrückstände bereits im Brennbett der Hauptverbrennungszone vorzunehmen, was bisher nicht für möglich gehalten wurde. Es ist nämlich für mechanische Feuerungsroste äußerst schädlich, wenn flüssige Schlacke zwischen die einzelnen Roststäbe oder sonstige bewegbare Teile des Feuerungsrostes gelangt. Aus diesem Grunde hat man ein Schmelzen der Schlacke auf dem Rost vermieden und darauf geachtet, dass im Brennbett die Schmelztemperatur der Schlacke nicht erreicht wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet der Sinter- und/oder Schmelzvorgang im oberen Bereich des Brennbettes statt, weil von oben her die größte Wärmeeinwirkung durch die Strahlung des Flammenkörpers stattfindet und von unten durch Zuführung von relativ kalter Primärverbrennungsluft die Temperatur des unmittelbar auf dem Feuerungsrost liegenden Materials geringer gehalten werden kann als auf der Oberseite des Brennbettes. Da bei einer solchen Verbrennungsregelung nicht die gesamten anfallenden Verbrennungsrückstände in eine vollständig gesinterte Schlacke mit der gewünschten Qualität umgewandelt werden können, werden diejenigen Verbrennungsrückstände, die noch nicht den Charakter der vollständig gesinterten Schlacke aufweisen, dem Verbrennungsvorgang wieder zugeführt.

Da das Sintern und/oder Schmelzen der Schlacke im Brennbett der Rostfeuerung erreicht wird, ist keine zusätzliche externe Energiequelle erforderlich. Die erhaltene Qualität entspricht weitestgehend den Produkten, die der Fachmann aus den bekannten nachgeschalteten thermischen Hochtemperaturverfahren zum Schmelzen und Verglasen kennt. Hierbei kommen Aggregate wie Drehrohrofen, Tiegelofen und Schmelzkammer zum Einsatz. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Verfahren ist jedoch der Bedarf an den sehr aufwendigen zusätzlichen Aggregaten und der hohe Energieeinsatz, was durch die vorliegende Erfindung trotz annähernd ähnlicher Qualität der Schlacke vermieden wird.

Bei der ersten Verfahrensvariante hinsichtlich der mechanischen Aufbereitung, erfolgt eine Kreislaufführung des aus dem Nassentschlacker stammenden Wassers, in der Weise, dass die mit guten Qualitätseigenschaften behaftete Hauptfraktion ohne Einsatz von größeren Mengen an Frischwasser von den anhaftenden Feinteilen, die erfahrungsgemäß die Qualität der Hauptfraktion verschlechtern, befreit werden, so dass die Verbrennungsrückstände als Schlacke mit guten qualitativen Eigenschaften für die Verarbeitung vorliegen.

Bei dem zweiten Weg der Verfahrensführung, die immer dann zur Anwendung kommt, wenn in den anfallenden Verbrennungsrückständen ein höherer Anteil an auswaschbaren Schadstoffen, wie zum Beispiel Salzen oder Schwermetallen, zu erwarten ist, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verbrennungsregelung so geführt wird, dass bereits im oberen Bereich des Brennbettes der Hauptverbrennungszone ein Sinterungs- und/oder Schmelzvorgang der Verbrennungsrückstände zu Schlacke erfolgt, dass die anfallenden Verbrennungsrückstände insgesamt in einem Nassentschlacker gelöscht und aus diesem herausbefördert werden, dass die aus dem Nassentschlacker kommenden nassen Verbrennungsrückstände zuerst durch einen mechanischen Trennvorgang in zwei Fraktionen aufgeteilt werden, worauf die abgetrennte im wesentlichen eine Grobfraktion und Überkornfraktion aufweisende Hauptfraktion einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird und anschließend mit aus dem Nassentschlacker abgezogenem Wasser gewaschen wird und dass das Waschwasser den beim Waschvorgang aufgenommenen feineren Teilen dem Nassentschlacker zugeführt wird. Das Zerkleinern der Hauptfraktion hat zur Folge, dass bei dem anschließenden Waschvorgang die in den Verbrennungsrückständen in den größeren Teilen eingeschlossenen Schadstoffe ausgewaschen und somit von der verwertbaren Hauptfraktion abgetrennt werden können, wodurch trotz stärkerer Belastung dieser Verbrennungsrückstände mit Schadstoffen ein großer Anteil der Verbrennungsrückstände als verwertbare Schlacke gewonnen werden kann, ohne dass später mit dem Auswaschen von Schadstoffen in größerem Umfang gerechnet werden muss.

Zunächst wird auf den ersten Hauptbereich der Erfindung eingegangen, der sich mit der Verbrennungsregelung befasst.

Ein wesentlicher vorteilhafter Aspekt der Verbrennungsregelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass eine Sauerstoffanreicherung der Primärverbrennungsluft auf ca. 25 Vol.-% bis 40 Vol.-% vorgenommen wird. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass eine Vorwärmung der Primärlufttemperatur auf Werte von ca. 100°C bis 400°C durchgeführt wird. Diese Maßnahmen können je nach Gegebenheiten getrennt oder kombiniert zum Einsatz kommen. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Brenngutes die Brennbettemperatur in der Hauptbrennzone auf 1.000°C bis 1.400°C eingestellt.

Sämtliche Maßnahmen im Rahmen der Verbrennungsregelung zur Einstellung der angestrebten Bedingungen, bei denen die Verbrennungsrückstände in gesinterte und/oder geschmolzene Schlacke umgewandelt werden, werden so gewählt, dass ein Anteil an vollständig gesinterter Schlacke von 25-75 Gew.-% der gesamten Verbrennungsrückstände anfällt. Bei dieser Maßnahme ist sichergestellt, dass im Brennbett der Hauptverbrennungszone auf dem Feuerungsrost genügend nicht schmelzendes Material vorhanden ist, das die schmelzende Schlacke umgibt, so dass diese die mechanischen Teile des Feuerungsrostes nicht beeinträchtigen kann.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung, wird Flugasche dem Verbrennungsvorgang wieder zugeführt. Diese Flugasche verläßt das Brennbett mit den Verbrennungsgasen über den Dampfkessel und wird in einem nachgeschalteten Abgasfilter abgeschieden.

Im Nachfolgenden wird auf den zweiten Hauptbereich der Erfindung eingegangen, der sich in Form von zwei Varianten mit der mechanischen Aufbereitung der Verbrennungsrückstände befasst.

Die bei der mechanischen Trennung anfallende Feinstfraktion und Feinfraktion werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dem Verbrennungsvorgang zugeführt. Diese Fraktionen werden nochmals einem Verbrennungsvorgang unterworfen, wodurch die Möglichkeit des Schmelzens und der Sinterung dieser Fraktionen besteht.

Diese Maßnahmen vermeiden die Nachteile der zuerst erläuterten Verfahrensweise, bei der die gesamten Verbrennungsrückstände nur dann einer Weiterverwertung zugeführt werden konnten, wenn zufälligerweise diejenigen Anteile mit schlechteren Eigenschaften gering waren. Gegenüber dem zweiten bekannten Verfahren wird der Nachteil der Staubentwicklung und auch der Nachteil der Abdichtung des Feuerraumes vermieden. Außerdem wird zusätzlich durch die Rückführung der mit schlechteren qualitativen Eigenschaften behafteten Feinstfraktion und Feinfraktion der Anteil der verwertbaren Verbrennungsrückstände gesteigert, da die rückgeführten feinen Teile nach einer oder nach mehreren Rückführungen die Gelegenheit erhalten zu Verbrennungsrückständen zu agglomerieren, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Dieser Vorteil ist wegen der fehlenden Rückführung bei dem zweiten bekannten Verfahren ebenfalls nicht vorhanden.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die mit Wasser aus dem Nassentschlacker vorgewaschene Hauptfraktion mit Frischwasser nachgespült wird, so wird das mit Schadstoffen relativ hoch belastete Entschlackerwasser abgespült und man erreicht eine weitere Verbesserung der Qualität der Verbrennungsrückstände bzw. der gesinterten Schlacke. Die Verwendung von Frischwasser zum Nachspülen der Grobfraktion bringt auch den Vorteil mit sich, dass hierdurch zumindest ein Teil des aus der Nachspülung kommenden Wassers der Abgasreinigung zugeführt werden kann, ohne dass dieses Wasser vorgereinigt werden müsste, weil der Anteil an Schadstoffen verhältnismäßig gering ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass zumindest ein Teil des aus der Nachspülung kommenden Wassers dem Nassentschlacker zugeführt wird. Hierdurch kann der Pegel im Nassentschlacker aufrechterhalten werden, weil durch die ausgetragene Menge an Verbrennungsrückständen immer Wasser mitabgeführt wird, wodurch die Wassermenge im Nassentschlacker abnimmt und ohnehin aufgefüllt werden müßte. Da das aus der Nachspülung kommende Wasser nur geringe Kalzium- und Sulfatgehalte aufweist, besteht nicht die Gefahr des Zusetzens von Leitungen oder Düsen.

Falls bei dem ersten Trennvorgang nach der ersten Verfahrensvariante die Hauptfraktion noch große Anteile einer Überkornfraktion aufweist, die üblicherweise einen hohen Schrottanteil besitzt, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Grobfraktion einem weiteren mechanischen Trennvorgang unterworfen werden.

Im Nachfolgenden wird ohne Einschränkung der Erfindung lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung der jeweiligen Bereiche angegeben, dass die Feinstfraktion etwa bei einer Korngröße von 0 bis 2mm, die Feinfraktion bei einer Korngröße von 2 bis 8mm, die Grobfraktion bei einer Korngröße von 8 bis 32mm und die Überkornfraktion bei einer Korngröße über 32mm liegen soll. Diese Werte sind nur zum besseren Verständnis für eine Groborientierung vorgesehen, wobei selbstverständlich jede Fraktion einen bestimmten Anteil der darunter liegenden feineren Fraktion enthalten kann, solange der feinere Anteil von untergeordneter Bedeutung ist. Üblicherweise stellt die Feinfraktion, die unmittelbar aus dem Entschlacker kommt und eine Korngröße von etwa 2-8 mm aufweist, denjenigen Anteil an Verbrennungsrückständen dar, der vorzugsweise dem Verbrennungsvorgang wieder zugeführt wird. Bei der zweiten Verfahrensvariante wird jedoch durch den Zerkleinerungsvorgang eine Kornfraktion gewonnen, die dieser Feinfraktion in der Kernverteilung entspricht, aber hinsichtlich der Qualität für die Weiterverwertung einen höherwertigen Standard aufweist, so dass diese Feinfraktion als Qualitäts-Feinfraktion bezeichnet werden kann.

Wenn also beispielsweise ausgehend von der ersten Verfahrensvariante bei der ersten Grobabscheidung eine Trenngrenze von 32mm eingehalten wird, d.h., wenn also die Überkornfraktion abgeschieden wird, so empfiehlt es sich, eine zweite mechanische Trennung vorzusehen, die dann beispielsweise bei 8mm liegt, wobei alle Teile, die kleiner als 8mm sind, wieder dem Verbrennungsvorgang zugeführt werden.

Um eine Beschädigung mechanischer Trennvorrichtungen durch große Schrottteile zu vermeiden, empfiehlt es sich, daß bei der Hauptfraktion eine Metallabscheidung durchgeführt wird.

Die Hauptfraktion, die eine Überkornfraktion und Grobfraktion umfaßt, kann auf diese Weise nicht nur von den großen Schrottteilen, sondern auch von allen anderen Metallteilen befreit werden, die einer getrennten Verwertung zugeführt werden.

Je nach Verfahrensführung und beabsichtigter Weiterverwertung der anfallenden Verbrennungsrückstände sowie in Abhängigkeit von der Zusammensetzung dieser Verbrennungsrückstände kann es zweckmäßig sein, bei der Überkornfraktion und der Grobfraktion getrennt voneinander eine Metallabscheidung durchzuführen.

Wenn beispielsweise die Verbrennungsrückstände im Straßenbau eingesetzt werden sollen, so empfiehlt es sich, nach der Metallabscheidung die Überkornfraktion einem weiteren Zerkleinerungsvorgang zu unterwerfen, da Teile, die beispielsweise größer als 32mm sind für diesen Verwendungszweck wenig geeignet sind.

Ausgehend von der ersten Verfahrensvariante liegt es im Sinne der Bereitstellung einer möglichst großen Fraktion für die Weiterverwertung, dass in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die von der Hauptfraktion abgetrennte Grobfraktion mit den zerkleinerten Verbrennungsrückständen aus der Überkornzerkleinerung zu einer ersten Mischfraktion vermischt werden. Dabei kann es sich als zweckmäßig herausstellen, dass die Mischfraktion einem mechanischen Trennvorgang unterworfen wird, da bei dem Zerkleinerungsvorgang auch solche Korngrößen anfallen, die für die weitere Verwertung unerwünscht sind und beispielsweise dem Verbrennungsvorgang wieder zugeführt werden sollen.

Wenn die Verbrennungsrückstände für ein besonders interessantes Einsatzgebiet aufbereitet werden sollen, das in der Herstellung von Tragschichten für den Straßenbau besteht, so muss das Material verdichtbar sein, was ohne Feinanteil, der nach der oben angegebenen Grobeinteilung zwischen 2 und 8mm liegt, schlecht möglich ist. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, dass ein Teil der Grobfraktion einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird, um ganz bewusst diesen benötigten Feinanteil zu erhalten, damit man auf den zufällig anfallenden Anteil dieser Korngröße nicht angewiesen ist. Vorteilhafterweise wird man etwa 30% der Grobfraktion diesem Zerkleinerungsvorgang unterwerfen. Die bei der Zerkleinerung der Grobfraktion entstehende Feinfraktion und Feinstfraktion wird mit der Grobfraktion zu einer zweiten Mischfraktion vermischt. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Grobfraktion bei dieser für den Straßenbau vorgesehenen Mischfraktion etwa 70%.

Bei dieser zweiten Mischfraktion überwiegt ein Kornanteil von größer als 8mm da diese Bestandteile erfahrungsgemäß die für die Weiterverwertung notwendige Qualität aufweisen, wobei ein geringerer Anteil einer Kornfraktion zwischen 2 und 8mm notwendig ist, um die erwähnte Verdichtbarkeit dieser Verbrennungsrückstände für den Straßenbau zu gewährleisten.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die zweite Mischfraktion mit Wasser aus dem Nassentschlacker gewaschen und die Feinstfraktion abgetrennt wird, so wird gewährleistet, dass die Anteile unter 2mm Korngröße, die häufig besonders stark mit Schadstoffen belastet sind, von den verwertbaren Anteilen getrennt werden.

Dieses Waschwasser kann in vorteilhafter Weise dann wieder dem Nassentschlacker zugeführt werden, wie dies auch in einem anderen Zusammenhang bereits erläutert wurde. Der Sinn und Zweck einer solchen Rückführung besteht darin, möglichst wenig Frischwasser zu verbrauchen.

Es empfiehlt sich die abgeschiedenen Metalle einer Wäsche mit Wasser aus dem Entschlackerwasser zu unterwerfen, damit eventuell anhaftende Verbrennungsrückstände abgewaschen werden.

Vorteilhafterweise wird als ein mechanischer Trennvorgang ein Siebvorgang eingesetzt.

Der Steigerung der Qualität der gewonnenen Verbrennungsrückstände ist es außerordentlich dienlich, wenn dem Wasser des Nassentschlackers Fällungsmittel für lösliche Schwermetalle zugesetzt werden. Hierdurch können diese Schwermetalle getrennt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Flussdiagramme näher erläutert, die Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1:

ein Flussdiagramm eines Basisverfahrens;

Figur 2:

ein Flussdiagramm des Basisverfahrens mit zusätzlicher Nachspülung;

Figur 3:

ein Flussdiagramm einer Variante des Basisverfahrens mit zusätzlichen Verfahrensschritten; und

Figur 4:

ein Flussdiagramm des Basisverfahrens mit Zusatz von Fällungsmitteln.

Entsprechend den Darstellungen in den Flussdiagrammen werden 1.000 kg Müll mit einem Aschegehalt von 220kg auf eine Rostfeuerung aufgegeben und dabei in einer Weise verbrannt, dass bereits ein Teil von 25%-75% der anfallenden Verbrennungsrückstände zu vollständig gesinterter Schlacke umgewandelt wird. Bei diesem Verbrennungsvorgang entstehen 800kg Abgas und 300kg Verbrennungsrückstände. Diese gelangen in einen Nassentschlacker, aus dem aufgrund der Benetzung 315kg Verbrennungsrückstände bzw. Schlacke ausgetragen werden. Diese Verbrennungsrückstände werden einer mechanischen Trennung, im vorliegenden Fall einer Siebung bei 8mm, unterzogen. Hierbei werden 215kg Verbrennungsrückstände bzw. Schlacke als Hauptfraktion mit einer Korngröße von über 8mm einerseits und eine Feinfraktion und Feinstfraktion < 8mm in der Größenordnung von 100kg abgetrennt. Die Schlacke mit einer Korngröße über 8mm welche eine Grobfraktion und eine Überkornfraktion umfaßt, wird einer Nassbehandlung unterzogen und zwar werden 1000 Liter Wasser aus dem Nassentschlacker abgezogen, um diese Schlacke zu waschen und dabei feine Anteile unter 8mm in der Größenordnung von 15kg abzuwaschen. Diese Wäsche kann zweckmäßigerweise auf einem Sieb mit einem Siebdurchgang von 8mm oder kleiner erfolgen. Das Schlackewasser in Verbindung mit diesen Feinanteilen und Feinstanteilen wird dem Nassentschlacker wieder zugeführt. Die gewaschene Schlacke wird abgezogen und für eine Verwertung, beispielsweise im Straßenbau, herangezogen. Die bei der Siebung abgeschiedene Feinfraktion mit einer Masse von etwa 100kg wird üblicherweise wieder auf die Rostfeuerung gegeben, um eine weitergehende Sinterung zu erreichen. Es ist aber auch möglich diesen Anteil anderen Behandlungsverfahren zuzuführen. 40 Liter Zulaufwasser oder Frischwasser werden zugeführt, um den Wasserverlust im Nassentschlacker auszugleichen, der dadurch eintritt, dass die Verbrennungsrückstände bei der Austragung aus dem Nassentschlacker selbstverständlich Flüssigkeit mitführen.

Bei der Abänderung des Verfahrens gemäß Figur 2 erfolgt nach der Nassbehandlung der Hauptfraktion mit einer Korngröße von über 8mm eine Nachspülung mit Frischwasser, welches mit einer Menge von 80 Liter den 200kg der Hauptfraktion zugesetzt wird, um diese von anhaftenden Bestandteilen zu befreien, die von der Nassbehandlung durch das Wasser aus dem Nassentschlacker stammen. 40 Liter dieser Spülflüssigkeit werden für die Abgasreinigung oder anderweitige Entsorgung, abgezweigt, während weitere 40 Liter dem Nassentschlacker zum Ausgleich des Wasserverlustes zugeführt werden. Die so gereinigte Schlacke kann der weiteren Verwertung zugeführt werden.

Figur 3 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem abgeänderten Verfahren werden 1000kg Müll mit einem Aschegehalt von 220kg einer Rostfeuerung zugeführt. Bei der Verbrennung entstehen 800kg Abgas und 320kg Verbrennungsrückstände, die in einen Nassentschlacker gelangen. Aus diesem Nassentschlacker werden Verbrennungsrückstände in der Größenordnung von 336kg abgezogen. Die Gewichtszunahme ergibt sich durch Feinpartikel, die über die Schlackewasserrückführung dem Nassentschlacker zugeführt werden. Dem Nassentschlacker werden 40 Liter Wasser als Ausgleich für das ausgetragene Wasser zugeführt. Die 336kg Schlacke oder Verbrennungsrückstände gelangen auf ein Sieb mit einer Trennkorngröße von 32mm. Die Überkornfraktion mit einer Korngröße von > 32mm wird zunächst einer Metallabscheidung zugeführt. Die dabei anfallende Schlacke gelangt in einen Brecher, um Schlacke in der Größenordnung von 8mm zu erhalten. Diese so erhaltene Schlacke wird auf ein weiteres Sieb gebracht mit einem Trennkorndurchmesser von 8mm. Aus dieser mechanischen Trennung werden 100kg Schlacke bzw. Verbrennungsrückstände mit einem Korndurchmesser von <8mm abgezogen und vorzugsweise der Rostfeuerung wieder zugeführt. Der verbleibende gröbere Anteil wird einer Metallabscheidung zugeleitet. Die dabei gewonnen Metallteile und die Metallteile der Metallabscheidung aus dem weiter oben beschriebenen Verfahrensschritt werden zusammengeführt und einer Naßbehandlung zugeleitet, um anhaftende Schlacketeile abzuspülen. Hierbei werden 20kg Eisen- und Nichteisenmetalle gewonnen, die einer Verwertung zugeführt werden. Die entschrottete Schlacke bzw. Grobfraktion mit einer Korngröße von 8 bis 32mm weist ein Gewicht von 215kg auf. 60kg hiervon werden einem Brecher zugeführt und auf eine Korngröße > 2mm zerkleinert. Nach der Zerkleinerung wird die zerkleinerte Masse dem Hauptstrom von 155kg zugeleitet und einer Nassbehandlung auf einem Sieb mit 2mm Trennkorngröße unterzogen. Das Waschwasser wird mit einer Menge von 1000 Liter dem Nassentschlacker entnommen. Nach dieser Nassbehandlung liegen 155kg Schlacke mit einer Korngröße von 8 bis 32mm sowie ein feinerer Anteil mit 45kg mit einem Korndurchmesser von 2 bis 8mm vor. Diese beiden Fraktionen werden einer Verwertung zugeleitet, während Feinanteile, die einen Durchmesser von weniger als 2mm aufweisen, dem Nassentschlacker wieder zugeführt werden.

Das Flussdiagramm nach Figur 4 zeigt die Grundvariante, entsprechend Figur 1, in Verbindung mit der Zugabe eines Fällungsmittels für lösliche Schwermetalle. Dieses Fällungsmittel wird dem Nassentschlacker zugesetzt, um den Bleigehalt des Entschlackerwassers von üblicherweise 2mg/l auf 0,05mg/l zu senken. Hierdurch reduziert sich die Fracht an gelöstem Blei auf 1mg, die mit ca. 201 anhaftendem Schlackewasser an 200kg nassbehandelter Schlacke vorliegt. 400g Blei gelangen bei der Verbrennung ins Abgas. Bei dem mechanischen Trennvorgang mit einer Trennkorngröße von 8mm werden die 400g Blei so aufgeteilt, dass 200g Blei in der Schlacke von 200 kg verbleiben, die nach der Nassbehandlung der Verwertung zuzugeführt werden, während 200g Blei mit der Feinfraktion unterhalb 8mm wieder auf die Rostfeuerung gelangen.

Claims (24)

1. Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Abfallverbrennungsanlage, bei dem der Brennstoff auf einem Feuerungsrost verbrannt und die dabei anfallenden Verbrennungsrückstände durch entsprechende Regelung der Verbrennung auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, wobei die anfallende Schlacke in ihrer verwertbaren Hauptfraktion einen geringen Anteil an auswaschbaren Schadstoffen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsregelung so geführt wird, dass bereits im oberen Bereich des Brennbettes der Hauptverbrennungszone ein Sinterungs- und/oder Schmelzvorgang der Verbrennungsrückstände zu Schlacke erfolgt, dass die anfallenden Verbrennungsrückstände insgesamt in einem Nassentschlacker gelöscht und aus diesem herausbefördert werden, dass die aus dem Nassentschlacker kommenden nassen Verbrennungsrückstände zuerst durch einen mechanischen Trennvorgang in zwei Fraktionen aufgeteilt werden, worauf die im wesentlichen eine Grobfraktion und eine Überkornfraktion aufweisende Hauptfraktion mit aus dem Nassentschlacker abgezogenem Wasser gewaschen und dabei anhaftende feinere Teile abgetrennt werden, und dass das Waschwasser mit den beim Waschvorgang aufgenommenen feineren Teilen dem Nassentschlacker zugeführt wird.
2. Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Abfallverbrennungsanlage, bei dem der Brennstoff auf einem Feuerungsrost verbrannt und die dabei anfallenden Verbrennungsrückstände durch entsprechende Regelung der Verbrennung auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, wobei die anfallende Schlacke in ihrer verwertbaren Hauptfraktion einen hohen Anteil an auswaschbaren Schadstoffen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsregelung so geführt wird, dass bereits im oberen Bereich des Brennbettes der Hauptverbrennungszone ein Sinterungs- und/oder Schmelzvorgang der Verbrennungsrückstände zu Schlacke erfolgt, dass die anfallenden Verbrennungsrückstände insgesamt in einem Nassentschlacker gelöscht und aus diesem herausbefördert werden, dass die aus dem Nassentschlacker kommenden nassen Verbrennungsrückstände zuerst durch einen mechanischen Trennvorgang in zwei Fraktionen aufgeteilt werden, worauf die abgetrennte im wesentlichen eine Grobfraktion und Überkornfraktion aufweisende Hauptfraktion einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird und anschließend mit aus dem Nassentschlacker abgezogenem Wasser gewaschen wird und dass das Waschwasser mit den beim Waschvorgang aufgenommenen feineren Teilen dem Nassentschlacker zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsregelung eine Sauerstoffanreicherung der Primärverbrennungsluft auf 25 Vol.-% bis 40 Vol.-% umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsregelung eine Vorwärmung der Primärverbrennungsluft auf 100°C bis 400°C umfasst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennbetttemperatur auf 1.000°C bis 1.400°C eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsregelung so eingestellt wird, dass ein Anteil an vollständig gesinterter Schlacke von 25 % bis 75 % der gesamten Verbrennungsrückstände anfällt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Verbrennungsvorgang anfallende Flugasche dem Verbrennungsvorgang wieder zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beim mechanischen Trennvorgang anfallende Feinstfraktion und Feinfraktion dem Verbrennungsvorgang zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Wasser aus dem Nassentschlacker vorgewaschene Hauptfraktion mit Frischwasser nachgespült wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des aus der Nachspülung kommenden Wassers der Abgasreinigung zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des aus der Nachspülung kommenden Wassers dem Nassentschlacker zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Hauptfraktion eine Metallabscheidung durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfraktion einem weiteren mechanischen Trennvorgang unterworfen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überkornfraktion und der Grobfraktion getrennt voneinander eine Metallabscheidung durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Überkornfraktion einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Hauptfraktion abgetrennte Grobfraktion mit den zerkleinerten Verbrennungsrückständen aus der Überkornzerkleinerung zu einer ersten Mischfraktion vermischt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischfraktion einem mechanischen Trennvorgang unterworfen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Grobfraktion einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Zerkleinerung der Grobfraktion entstehende Feinfraktion und Feinstfraktion mit der Grobfraktion zu einer zweiten Mischfraktion vermischt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mischfraktion mit Wasser aus dem Nassentschlacker gewaschen und die Feinstfraktion abgetrennt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstfraktion mit dem Waschwasser dem Nassentschlacker zugeführt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedenen Metalle einer Wäsche mit Wasser aus dem Entschlacker unterworfen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als ein mechanischer Trennvorgang ein Siebvorgang eingesetzt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser des Nassentschlackers Fällungsmittel für lösliche Schwermetalle zugesetzt werden.

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