EP1664631A1 - Verfahren zur verbrennung von festen abfällen - Google Patents

Verfahren zur verbrennung von festen abfällen

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EP1664631A1
EP1664631A1 EP04765005A EP04765005A EP1664631A1 EP 1664631 A1 EP1664631 A1 EP 1664631A1 EP 04765005 A EP04765005 A EP 04765005A EP 04765005 A EP04765005 A EP 04765005A EP 1664631 A1 EP1664631 A1 EP 1664631A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion
waste
fluidized bed
chromium
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04765005A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gurudas Samant
Gunnar Lischke
Eckhardt Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doosan Lentjes GmbH
Original Assignee
Lurgi Lentjes AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Lurgi Lentjes AG filed Critical Lurgi Lentjes AG
Publication of EP1664631A1 publication Critical patent/EP1664631A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • 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
    • F23G5/008—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor adapted for burning two or more kinds, e.g. liquid and solid, of waste being fed through separate inlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations

Definitions

  • the invention relates to a process for the combustion of solid waste, in particular domestic waste, industrial waste, special waste, waste wood individually or in a mixture, with a grain size of up to 300 mm and / or sewage sludge in a gas-solid reactor, in which the waste and / or sewage sludge in a rotating sub-stoichiometric fluidized bed of high turbulence produced by blowing primary combustion air from inert fluidization material with a particle size of ⁇ 2 mm, having a temperature of 550 to 750 ° C, dried in the fluidized bed, gasified and partially burned, the combustion products in one Above the fluidized bed with secondary combustion air exposed space at a temperature of 850 to 930 ° C and with a dwell time of at least 2 s completely afterburned, the combustion gases emerging from the gas-solid reactor are fed to a steam boiler and a partial flow of the combustion gases to de r Dust is returned to the fluidized bed as recirculation air.
  • Fluidization material preferably made of sand with a grain size of ⁇ 2 mm, which may also contain inert material grains with a similar grain size, is set in rotating motion by the arrangement of different nozzle numbers and by the introduction of different amounts of primary combustion air and by deflectors attached above the vortex chamber. whereby a fluidized bed of high turbulence and strong cross-mixing of the fluidized bed content consisting of mirror-image counter-rotating elliptical rolls is formed. Since the fluidized bed is operated with substoichiometry and at a temperature of approx.
  • the coarse-grained combustion residues are separated into magnetic and non-magnetic parts separately from each other by means of various conveying units, sieves and magnetic separators, while the screened fluidizing material is returned to the gas-solid reactor.
  • the exhaust gas recirculation enables a constant temperature in the fluidized bed, on the other hand it reduces the excess air, so that the exhaust gas losses are reduced and the thermal efficiency is increased.
  • a landfill of the Combustion residues on household waste landfills generally occur because the permissible limit values for chromium (VI) have been exceeded - according to DIN 38414, part 4, the permissible concentration of chromium (VI) in waste eluates is 0.1 mg / l or the soluble proportion per kg of waste 1.0 mg - not taken into account, so that such incineration residues have to be mainly disposed of in special waste or in underground landfills and thus comparatively high disposal costs arise.
  • EP-A-1123719 describes a process for the treatment of chromium (VI) compound-containing residues from chemical, metallurgical and combustion processes, in which the residues contain at least one of the compounds iron sulfate (FeSO -nH 2 O), iron chloride (FeCI 2 ), iron ammonium sulfate [Fe (NH 4 ) 2 (SO 2 ) -nH O] and manganese sulfate (MnSO 4 ) in one Environment with a pH value of> 4 can be mixed.
  • the chromium (VI) content of the residues can be reduced to 0.1 mg / kg.
  • VI chromium
  • the gases discharged from the gas-solid reactor have a chromium (VI) content of up to 5 mg / kg and a grain size of up to 2 mm, based on the chromium content, 2 to 3 times the amount of iron sulfate and / or iron chloride and / or manganese sulfate, in the form of an up to 30% aqueous solution, mixed and the mixture is homogenized at a temperature of 80 to 200 ° C. , This measure allows the chromium (VI) content of the combustion residues to be reduced to values of at least 0.1 mg / kg.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention consists in that the combustion residues by sieving into the screen overflow having a chromium (VI) content of ⁇ 1 mg / kg with a grain size of> 2 mm and the one chrome (VI) content from 1 to 5 mg / kg sieve having a grain size of ⁇ 2 mm separated and only the sieve is treated with the aqueous solution containing iron sulfate and / or iron chloride and / or manganese sulfate.
  • a chromium (VI) content of ⁇ 1 mg / kg with a grain size of> 2 mm
  • the one chrome (VI) content from 1 to 5 mg / kg sieve having a grain size of ⁇ 2 mm separated and only the sieve is treated with the aqueous solution containing iron sulfate and / or iron chloride and / or manganese sulfate.
  • the dust particles resulting from the utilization of the combustion exhaust gases in the steam boiler are 1.5 to 5 mg / kg Chromium (VI) contained, mixed with the sieve pass.
  • the small amount of combustion residues with a grain size of> 2 mm contained in the sieve passage can be separated by sieving again and added to the sieve overflow.
  • the pH of the aqueous mixture is adjusted to 4 to 12, preferably by adding Kaik.
  • the free flow cross-section of the gas-solid-state reactor 6 is narrowed upwards by obliquely arranged deflector plates 13, 14.
  • the discharge of the combustion residues and the fluidization material is supported by the movement of the fluidized bed and the beveling of the nozzle base 7 and takes place through the discharge chutes 11, 12 arranged laterally next to the nozzle base 7.
  • flue gas is returned via line 18, which is drawn off by means of a recirculation blower 20 after cooling in the steam boiler 19 and dedusting (not shown) in a cyclone, an electrostatic filter and two washers.
  • the flue gas recirculation enables on the one hand a constant temperature in the swirl chamber 5 and on the other hand a reduction in the excess air and thus a reduction in the exhaust gas losses or an increase in the thermal efficiency.
  • the temperature in the free space 15 is approximately 930 ° C. in order to avoid caking in the gas-solid reactor 6.
  • the combustion residues continuously discharged from the swirl chamber 5 via the discharge chutes 11, 12 contain in large quantities the fluidization material, which generally consists of sand and contains small amounts of inert substances of similar grain size.
  • the combustion residues withdrawn via lines 21, 22 and added to four water-cooled screws 23 are fed to the screening device 25 via line 24.
  • the sieve passage consisting essentially of fluidization material, is discharged via line 26 and conveyed into the feed container 28 by means of a bucket elevator 27.
  • the fluidization material is fed back into the gas-solid reactor 6 via line 29.
  • the screen overflow discharged via line 30 is separated into coarse-grained combustion residues and ferrous metals by means of the magnetic separator 31 and the ferrous metals are discharged via line 32.
  • the coarse-grained combustion residues with a grain size of> 2 mm are fed via line 33 to a screening device 34.
  • the screen overflow which usually has a chromium (VI) content with a permissible concentration of ⁇ 1 mg / kg, is discharged via line 35 and can be used without any problems, while that with a chromium (VI) content of 1 to 3 mg / kg loaded sieve passage is passed via line 36 into the mixing device 37, in which the sieve passage is mixed with FeSO -7H 2 O added via line 38 with the addition of water. After the mixture has been conditioned, the undissolved part of the residue is separated off by filtration and the chromium (VI) content is determined in the eluate according to DIN 38405, part 24.
  • the combustion residues discharged by the measures according to the invention and discharged from the mixing device 37 via line 39 can easily be deposited or otherwise easily used.
  • the combustion exhaust gases leaving the gas-solids reactor 6 via line 40 are fed to the steam boiler 19, from which the steam generated is discharged via line 41 and the separated dust particles containing a chromium (VI) content of 1.5 to 5 mg / kg by means of the discharge screw 42 to be abandoned via line 43 of the mixing device 37.
  • the exhaust gases emerging from the steam boiler 19 via line 44 are then dedusted in several stages.
  • Residues with an average chromium (VI) content of 2.5 mg / kg and a grain size of 3 to 4 mm are generated in a continuously operating incinerator when household waste and hospital waste are incinerated. These residues are stirred in a commercial mixer with 0.75% by weight ferrogranul (FeSO 4 -6H 2 O) with the addition of water with lime dissolved therein to adjust the pH to 9 for 15 minutes. The moisture content of the mixture is 20% by weight.
  • the average samples of the residues taken at intervals of 60 min contain 0.1 mg / kg chromium (VI) with a chromium (VI) content in the eluate of ⁇ 0.01 mg / l.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Verbrennung von festen Abfällen in einem Gas-Feststoff-Reaktor werden die Abfälle in eine 550 bis 750 <0>C heiße rotierende Wirbelschicht eingetragen, getrocknet, vergast und teilverbrannt, die Verbrennungsprodukte in einem über der Wirbelschicht befindlichen Freiraum bei 850 bis 930 <0>C nachverbrannt und ein Teilstrom der Verbrennungsgase in die Wirbelschicht zurückgeführt. Um die Absenkung des Chrom(VI)-Gehalt der Verbrennungsrückstände auf < 1.0 mg/kg Rückstand zu gewährleisten, ist vorgesehen, die diese mit, bezogen auf den Chromgehalt, der 2- bis 3-fachen Menge an Eisensulfat und/oder Eisenchlorid und/oder Mangansulfat in Form einer bis zu 30 %-igen wässrigen Lösung zu mischen und das Gemisch bei 80 bis 200 °C zu homogenisieren.

Description

Verfahren zur Verbrennung von festen Abfällen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von festen Abfällen, insbesondere Hausmüll, Industriemüll, Sondermüll, Abfallholz einzeln oder im Gemisch, mit einer Korngröße von bis zu 300 mm und/oder Klärschlämmen in einem Gas-Feststoff-Reaktor, in den die Abfälle und/oder Klärschlämme in eine durch Einblasen von Primärverbrennungsluft aus inertem Fluidisierungsmaterial mit einer Korngröße von < 2 mm erzeugte, eine Temperatur von 550 bis 750 °C aufweisende, rotierende unterstöchiometrische Wirbelschicht hoher Turbulenz eingetragen, in der Wirbelschicht getrocknet, vergast und teilverbrannt, die Verbrennungsprodukte in einem über der Wirbelschicht befindlichen mit Sekundärverbrennungsluft beaufschlagten Freiraum bei einer Temperatur von 850 bis 930 °C und bei einer Verweilzeit von wenigstens 2 s vollständig nachverbrannt, die aus dem Gas- Feststoff-Reaktor austretenden Verbrennungsgase einem Dampfkessel zugeführt und ein Teilstrom der Verbrennungsgase nach der Entstaubung als Rezirkulationsluft in die Wirbelschicht zurückgeführt wird.
In neuerer Zeit ist ein Wirbelschichtverfahren mit rotierender Wirbelschicht hoher Turbulenz, das die Vorteile einer stationären mit denen einer zirkulierenden Wirbelschicht vereint, bekannt geworden (Lischke, G.: „Wirbelschichtverbrennung von Hausmüll und Klärschlamm im WSO4 für Femwärme Wien am Standort Simmeringer Haide"; Fachtagung: Optimierungspotential der Abfallverbrennung Technische Universität Berlin 11./12. März 2003). Die bei diesem Wirbelschichtverfahren auf einem dachförmigen Düsenboden lagernde Schicht aus Fluidisierungsmaterial , vorzugsweise aus Sand mit einer Korngröße von < 2 mm, die gfl. noch Inertstoffkörner mit ähnlicher Korngröße enthalten kann, wird durch die Anordnung unterschiedlicher Düsenzahlen und durch das Einbringen unterschiedlicher Mengen an Primärverbrennungsluft sowie durch oberhalb der Wirbelkammer angebrachte Deflektoren in rotierende Bewegung versetzt, wobei sich eine aus spiegelbildlichen gegeneinanderlaufenden elliptischen Walzen bestehende Wirbelschicht großer Turbulenz und starker Quervermischung des Wirbelschichtinhalts ausbildet. Da die Wirbelschicht mit Unterstöchiometrie und bei einer Temperaturen von ca. 650 °C betrieben wird, ist es möglich, die Bildung von Stickoxiden so niedrig wie möglich zu halten, die geforderten Emissionsgrenzen ohne sekundäre Maßnahmen einzuhalten und Anbackungen im Gas-Feststoff-Reaktor zu vermeiden. Die Nachverbrennung der Verbrennungsprodukte der Wirbelschicht erfolgt in dem über der Wirbelkammer befindlichen Freiraum unter Zugabe von Sekundärverbrennungsluft bei Temperaturen von 850 bis 930 °C. Auf diese Weise werden niedrige CO-Werte erzielt und die thermische Bildung von Stickoxiden vermieden. In die Wirbelkammer werden die auf eine Korngröße von max. 300 mm zerkleinerten Abfälle und/oder Klärschlamme eingetragen, getrocknet, vergast und verbrannt. Durch den dachförmig geneigten Düsenboden werden die Verbrennungsrückstände durch zwei seitlich angeordnete Schächte ausgetragen. Durch verschiedene Förderaggregate, Siebe und Magnetscheider werden die grobkörnigen Verbrennungsrückstände in magnetische und unmagnetische Teile getrennt voneinander abgeschieden, während das abgesiebte Fluidisierungsmaterial in den Gas-Feststoff-Reaktor zurückgeführt wird. Die Abgasrezirkulation ermöglicht einerseits eine konstante Temperaturweise in der Wirbelschicht andererseits reduziert sie den Luftüberschuss, so dass die Abgasverluste gesenkt und der thermische Wirkungsgrad erhöht werden.
Die bei der Verbrennung, insbesondere von Hausmüll, Industriemüll, Sondermüll und Abfallholz anfallenden Verbrennungsrückstände, Zyklonaschen, Filterstäube, Flugstäube oder dgl. sind häufig mit Chrom(VI)-Verbindungen belastet, da sich Chrom-Verbindungen aufgrund ihrer geringen Flüchtigkeit in den Verbrennungsrückständen anreichern. Durch die Belastung durch Chrom(VI)- . Verbindungen ist die Entsorgung der Verbrennungsrückstände wegen deren hoher Toxizität mit erheblichen Problemen verbunden. Eine Deponierung der Verbrennungsrückstände auf Hausmüll-Deponien kommt in aller Regel wegen der Überschreitung der zulässigen Grenzwerte für Chrom(VI) - nach DIN 38414, Teil 4 beträgt die zulässige Konzentration von Chrom(VI) in Eluaten von Abfällen 0.1mg/l bzw. der lösliche Anteil pro kg Abfall 1.0 mg - nicht in Betracht, so dass solche Verbrennungsrückstände überwiegend auf Sondermüll- oder in Untertage-Deponien verbracht werden müssen und somit vergleichsweise hohe Entsorgungskosten entstehen.
Zwar ist bekannt, Chrom(VI)-Verbindungen enthaltende Rückstände mit ein großes Reduktionspotential besitzendem Chrom(VI) zu Chrom(lll) umwandelnden Chemikalien, wie Natriumthiosulfat (Na2S2O3), Natriumdisulfit (Na2S2O5) und Natriumdithionit (Na2S2O4) zu behandeln. Jedoch sind diese Reduktionsmittel nicht nur vergleichsweise teuer, sondern besitzen auch selbst eine große Toxizität, d.h. zur Vermeidung der Toxizität ist eine vollständige Umsetzung der Reduktionsmittel erforderlich; das lässt sich aber in der Praxis nicht erreichen, da stets eine geringe Menge von nicht umgesetztem Reduktionsmittel in den Rückständen verbleibt mit der Folge, dass es bei der Lagerung solcher Rückstände auf Deponien durch die Einwirkung von saurem Regen zur Bildung von Schwefelwasserstoff kommen kann.
Um den Chrom(VI)-Gehalt in Verbrennungsrückständen fester Abfälle zu senken, sind ferner nassmechanische und thermische Verfahren bekannt. Der Einsatz nassmechanischen Verfahren für die Behandlung von Chrom(VI)-haltigen Verbrennungsrückständen kommt praktisch nicht in Betracht, da die Ab asseraufbereitung überdurchschnittlich hohe Kosten verursacht. Die thermische Behandlung Chrom(VI)-haltiger Verbrennungsrückstände erfolgt bei Temperaturen von > 300 °C in inerter Atmosphäre, wobei hohe Kosten entstehen. Eine Behandlung Chrom(VI)-haltiger Verbrennungsrückstände in oxidierender Atmosphäre ist nicht möglich, da Chrom(VI) stabil ist und gfl. Chrom(lll) in Chrom (VI) umgewandelt wird.
In der EP-A-1123719 ist ein Verfahren zur Behandlung von Chrom(VI)-Verbindungen enthaltenden Rückständen aus chemischen, metallurgischen und Verbrennungsprozessen beschrieben, bei dem die Rückstände mit wenigstens einer der Verbindungen Eisensulfat (FeSO -nH2O), Eisenchlorid (FeCI2), Eisenammoniumsulfat [Fe(NH4)2(SO2)-nH O] und Mangansulfat (MnSO4) in einem Milieu mit einem pH-Wert von > 4 gemischt werden. Mit diesem für die Behandlung verhältnismäßig kleiner Probemengen im Labormaßstab entwickelten Verfahren lässt sich der Chrom(VI)-Gehalt der Rückstände auf 0.1 mg/kg senken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich mit diesem Verfahren nicht ohne weiteres der Chrom(VI)-Gehalt der von bei der Verbrennung von festen Abfällen unter Anwendung des eingangs beschriebenen Verfahren anfallenden Verbrennungsrückstände auf die gemäß DIN 38414, Teil 4 zulässige Konzentration von 1 mg/kg senken lässt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs beschriebene Verfahren so auszugestalten, dass der Chrom(VI)-Gehalt der bei der Verbrennung von festen Abfällen in einem Gas-Feststoff-Reaktor mit rotierender Wirbelschicht ausgetragenen Rückstände auf einen löslichen Anteil von < 1.0 mg/kg Rückstand absenkbar ist und damit die Verbrennungsrückstände problemlos auf Deponien verbracht werden können oder auf andere Weise mit Nutzen verwertbar sind.
Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, dass die aus dem Gas-Feststoff-Reaktor ausgetragenen nach Abtrennung des Fluidisierungsmaterials und der magnetischen Anteile einen Chrom(VI)-Gehalt von bis zu 5 mg/kg und eine Korngröße von bis zu 2 mm aufweisenden Verbrennungsrückstände mit, bezogen auf den Chromgehalt, der 2- bis 3-fachen Menge Eisensulfat und/oder Eisenchlorid und/oder Mangansulfat, vorliegend in Form einer bis zu 30 %igen wässrigen Lösung, gemischt und das Gemisch bei einer Temperatur von 80 bis 200 °C homogenisiert wird. Durch diese Maßnahme lässt sich der Chrom(VI)-Gehalt der Verbrennungsrückstände auf werte von wenigstens 0.1 mg/kg erniedrigen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass die Verbrennungsrückstände durch Sieben in den einen Chrom(VI)-Gehalt von < 1 mg/kg besitzenden Siebüberlauf mit einer Korngröße von > 2 mm und den einen Chrom(VI)-Gehalt von 1 bis 5 mg/kg besitzenden Siebdurchgang mit einer Korngröße von < 2 mm getrennt und nur der Siebdurchgang mit der Eisensulfat und/oder Eisenchlorid und/oder Mangansulfat enthaltenden wässrigen Lösung behandelt wird.
Nach einem besonderen Erfindungsmerkmal werden die bei der Verwertung der Verbrennungsabgase im Dampfkessel anfallenden Staubpartikel , die 1.5 bis 5 mg/kg Chrom(VI) enthalten, mit dem Siebdurchgang vermischt.
Je nach Kornform kann die in dem Siebdurchgang enthaltene geringe Menge an Verbrennungsrückständen mit einer Korngröße von > 2 mm durch erneutes Sieben abgetrennt und dem Siebüberlauf zugesetzt werden.
Nach einem weiteren Merkmal wird der pH-Wert des wässrigen Gemisches, vorzugsweise durch die Zugabe von Kaik , auf 4 bis 12 eingestellt.
Die Erfindung ist nachfolgend an eine schematischen Verfahrensfließbildes näher und beispielhaft erläutert.
Hausmüll mit einem Kornspektrum von bis zu 300 mm wird kontinuierlich aus dem Bunker 1 über den Trichter 2 der Dosier-Doppeischnecke 3 aufgegeben und über die Schurre 4 in die rechteckige Wirbelkammer 5 des Gas-Feststoff-Reaktors 6 eingetragen. Der untere Abschluss der Wirbelkammer 5 besteht aus dem beidseitig geneigten und geschlossenen Düsenboden 7, in den über Leitung 8 zugeführte Primärverbrennungsluft durch Leitungen 9 eingeblasen wird. Über die Zweigleitung 10 wird ein Teilstrom der Primärverbrennungsluft zur weiteren Druckerhöhung dem nicht dargestellten Austragsluftgebläse zugeführt, das die außen liegenden nicht dargestellten Luftdüsen in der Nähe der Austragsschächte 11 ,12 des Gas-Feststoff- Reaktors 6, die aufgrund des geneigten Düsenbodens 7 und der daraus resultierende Höhe des Wirbelbetts einen größeren Vordruck benötigen, versorgt. Nach oben wird der freie Strömungsquerschnitt des Gas-Feststoff-Reaktors 6 durch schräg angeordnete Deflektorplatten 13,14 eingeengt. Der Austrag der Verbrennungsrückstände und des Fluidisierungsmaterials wird durch die Bewegung des Wirbelbetts und die Abschrägung des Düsenbodens 7 unterstützt und erfolgt durch die seitlich neben dem Düsenboden 7 angeordneten Austragsschächte 11 ,12. Oberhalb der Wirbelkammer 5 befindet sich im Gas-Feststoff-Reaktor 6 der Freiraum 15, der bezüglich Strömungsquerschnitt und Höhe so dimensioniert ist, dass durch über Leitung 16 zugeführte über zwei Leitungen 17 verteilte Sekundärverbrennungsluft bei einer Verweilzeit der Abgase von 3 bis 6 s bei Temperaturen von mehr als 850 °C eine vollständige Verbrennung der organischen Schadstoffe gewährleistet ist, so dass niedrige CO-Werte und niedrige thermische Stickoxide erzielt werden. In die Wirbelkammer 5 wird über Leitung 18 Rauchgas zurückgeführt, das nach Abkühlung in dem Dampfkessel 19 und erfolgter nicht dargestellter Entstaubung in einem Zyklon, einem Elektrofilter und zwei Wäschern mittels eines Rezirkulationsgebläses 20 abgezogen wird. Die Rauchgasrezirkulation ermöglicht einerseits eine konstante Temperatur in der Wirbelkammer 5 sowie andererseits eine Reduzierung des Luftüberschusses und damit eine Senkung der Abgasverluste bzw. eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads. Die Temperatur im Freiraum 15 beträgt ca. 930 °C, um Anbackungen in dem Gas-Fest-Reaktor 6 zu vermeiden. Die aus der Wirbelkammer 5 über die Austragsschächte 11 ,12 kontinuierlich abgeführten Verbrennungsrückstände enthalten in großen Mengen das in aller Regel aus Sand bestehende und geringe Mengen an inerten Stoffen ähnlicher Korngröße enthaltende Fluidisierungsmaterial. Die über Leitungen 21 , 22 abgezogenen und vier wassergekühlten Schnecken 23 aufgegebenen Verbrennungsrückstände werden über Leitung 24 der Siebvorrichtung 25 zugeführt. Der Siebdurchgang, im wesentlich bestehend aus Fluidisierungsmaterial, wird über Leitung 26 ausgetragen und mittels eines Becherwerks 27 in den Vorlagebehälter 28 gefördert. Über Leitung 29 wird das Fluidisierungsmaterial in den Gas-Feststoff- Reaktor 6 zurückgeleitet. Der über Leitung 30 abgeführte Siebüberlauf wird mittels des Magnetabscheiders 31 in grobkörnige Verbrennungsrückstände und Eisenmetalle getrennt und die Eisenmetalle über Leitung 32 ausgeleitet. Die grobkörnigen eine Korngröße von > 2 mm aufweisenden Verbrennungsrückstände werden über Leitung 33 einer Siebvorrichtung 34 aufgegeben. Der Siebüberlauf, der in aller Regel einen Chrom(VI)-Gehalt mit einer zulässigen Konzentration von < 1 mg/kg aufweist, wird über Leitung 35 ausgeleitet und kann problemlos verwertet werden, während der mit einem Chrom(VI)-Gehalt von 1 bis 3mg/kg belastete Siebdurchgang über Leitung 36 in die Mischvorrichtung 37 geleitet wird, in der der Siebdurchgang mit über Leitung 38 aufgegebenem FeSO -7H2O unter Zugabe von Wasser vermischt wird. Nach der Konditionierung der Mischung wird der ungelöste Teil des Rückstands durch Filtration abgetrennt und im Eluat gemäß DIN 38405, Teil 24 der Chrom(VI)-Gehalt bestimmt. Die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen behandelten über Leitung 39 aus der Mischvorrichtung 37 ausgetragenen Verbrennungsrückstände lassen sich ohne weiteres deponieren oder andersweitig problemlos verwerten. Die über Leitung 40 den Gas-Feststoff-Reaktor 6 verlassenden Verbrennungsabgase werden dem Dampfkessel 19 zugeführt, aus dem der erzeugte Dampf über Leitung 41 abgeführt und die abgeschiedenen eine Chrom(VI)-Gehalt von 1.5 bis 5 mg/kg enthaltenden Staubpartikel mittels der Austragsschnecke 42 über Leitung 43 der Mischvorrichtung 37 aufgegeben werden. Die über Leitung 44 aus dem Dampfkessel 19 austretenden Abgase werden anschließend in mehreren Stufen entstaubt.
In einer kontinuierlich arbeitenden Verbrennungsanlage werden bei der Verbrennung von Hausmüll und Hospitalabfällen Rückstände mit einem mittleren Chrom(VI)- Gehalt von 2.5 mg/kg und einer Korngröße von 3 bis 4 mm erzeugt. Diese Rückstände werden in einem handelsüblichen Mischer mit 0.75 Gew.-% Ferrogranul (FeSO4-6H2O) unter Zugabe von Wasser mit darin gelösten Kalk zur Einstellung eines pH-Werts von 9 für die Dauer von 15 min gerührt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung beträgt 20 Gew.-%. Die in Zeitabständen von 60 min gezogenen Durchschnittsproben der Rückstände enthalten 0.1 mg/kg Chrom(VI) bei einem Chrom(VI)-Gehalt im Eluat von <0.01 mg/l.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbrennung von festen Abfällen, insbesondere von Hausmüll, Industriemüll, Sondermüll, Abfallholz einzeln oder im Gemisch, mit einer Korngröße von bis zu 300 mm und/oder Klärschlämmen in einem Gas-Feststoff- Reaktor (6), in den die Abfälle und/oder Klärschlämme in eine durch Einblasen von Primärverbrennungsluft aus inertem Fluidisierungsmaterial mit einer Korngröße von < 2 mm erzeugte, eine Temperatur von 550 bis 750 °C aufweisende, rotierende unterstöchiometrische Wirbelschicht hoher Turbulenz eingetragen, in der Wirbelschicht getrocknet, vergast und teilverbrannt, die Verbrennungsprodukte in einem über der Wirbelschicht befindlichen mit Sekundärverbrennungsluft beaufschlagten Freiraum (15) bei einer Temperatur von 850 bis 930 °C und bei einer Verweilzeit von wenigstens 2 s vollständig nachverbrannt, die aus dem Gas-Feststoff-Reaktor austretenden Verbrennungsgase einem Dampfkessel (19) zugeführt und ein Teilstrom der Verbrennungsgase nach der Entstaubung als Rezirkulationsluft in die Wirbelschicht zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Gas-Feststoff-Reaktor (6) ausgetragenen nach Abtrennung des Fluidisierungsmaterials und der magnetischen Anteile einen Chrom(VI)-Gehalt von bis zu 5 mg/kg aufweisenden Siebüberlauf mit einer Korngröße von bis zu 2 mm aufweisenden Verbrennungsrückstände mit, bezogen auf den Chrom- ( VI.) ' Gehalt, der 2- bis 3-fachen Menge Eisensulfat und/oder Eisenchlorid und/oder Mangansulfat, vorliegend in Form einer bis zu 30 %-igen wässrigen Lösung, gemischt und das Gemisch bei einer Temperatur von 80 bis 200 °C homogenisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsrückstände durch Sieben in den einen Chrom(VI)-Gehalt von < 1 mg/kg besitzenden Siebüberlauf mit einer Körnung von > 2 mm und den einen Chrom(VI)-Gehalt von 1 bis 5 mg/kg besitzenden Siebdurchgang mit einer Korngröße von < 2 mm getrennt und nur der Siebdurchgang mit der Eisensulfat und/oder Eisenchlorid und/oder Mangansulfat enthaltenden wässrigen Lösung behandelt wird.
3. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Dampfkessel (19) anfallenden einen Chrom(VI)-Gehalt von 1.5 bis 5 mg/kg aufweisenden Staubpartikel mit dem Siebdurchgang vermischt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Siebdurchgang enthaltene Menge an Verbrennungsrückständen mit einer Korngröße von > 2 mm durch Sieben abgetrennt und dem Siebüberlauf zugesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Gemisch, vorzugsweise durch die Zugabe von Kalk, auf einem pH-Wert von 4 bis 12 eingestellt wird.
EP04765005A 2003-09-10 2004-09-09 Verfahren zur verbrennung von festen abfällen Withdrawn EP1664631A1 (de)

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