EP2216598A2 - Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen Download PDF

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EP2216598A2
EP2216598A2 EP10001074A EP10001074A EP2216598A2 EP 2216598 A2 EP2216598 A2 EP 2216598A2 EP 10001074 A EP10001074 A EP 10001074A EP 10001074 A EP10001074 A EP 10001074A EP 2216598 A2 EP2216598 A2 EP 2216598A2
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EP
European Patent Office
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combustion
fuel
chlorine
pollutant
exhaust gas
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EP10001074A
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Ulf Richters
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Publication date
Application filed by Karlsruher Institut fuer Technologie KIT filed Critical Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Publication of EP2216598A2 publication Critical patent/EP2216598A2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/30—Halogen; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/30—Halogen; Compounds thereof
    • F23J2215/301—Dioxins; Furans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/50—Blending
    • F23K2201/501—Blending with other fuels or combustible waste

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the pollutant potential in exhaust gases and residues of incinerators according to the first claim.
  • Incineration plants incinerate fuels in a fuel stream.
  • Liquid or gaseous fuels are readily mixable and therefore homogenizable. They can thus be fed into a fuel stream with very small fluctuation margins in the composition, calorific value or pollutant content of the combustion.
  • solid fuels are fundamentally less compatible, which means that their combustion requires larger fluctuation margins of the aforementioned type.
  • Has a fixed amount of fuel such as If, in addition, there is an inhomogeneous composition of fuel particles of different sizes, the possible fluctuation margins increase considerably.
  • the inhomogeneous composition of fuel streams from household waste with widely varying calorific values (calorific values) and pollutant source contents and consequently varying combustion characteristics complicate operation in comparison to other industrial combustion processes.
  • a pollutant source of particular importance for incineration includes chlorine and chlorine compounds.
  • This substance group leads to combustion of hydrogen chloride (HCl) or other chlorine compounds and is considered to be the major cause of, for example, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD / F) in the flue gas.
  • Chlorine is a basic component of many plastics in particular, such as PVC, and is equally selective in household waste and industrial waste individual waste components, but nevertheless integrally in large quantities.
  • Hydrogen chloride is a toxic and corrosive substance for which legislators in the Federal Republic of Germany (such as the TA-Luft) or other countries have set emission levels from incinerators and other technical equipment.
  • the emissions of PCDD / F in the flue gas can be reduced by means of sulfur oxides in the flue gas or the introduction of sulfur compounds into the combustion.
  • DE 101 31 464 B4 proposes a process for the co-incineration of high-halogenated waste with low levels of corrosion and emissions in waste incineration plants with the addition of sulfur or sulfur-containing chemicals.
  • DE 198 02 274 C2 discloses a method for reducing corrosion in the operation of a boiler of a waste incineration plant, wherein sulfur or sulfur compounds are introduced into the furnace or the hot exhaust gases before reaching the corrosion-prone heating surfaces.
  • the DE 103 38 752 B9 a process-integrated SO 2 cycle in the context of a waste incineration, which requires no external addition of sulfur or sulfur compounds.
  • This method requires a flue gas cleaning with wet SO 2 separation by means of at least one wet scrubber.
  • the object of the invention is to propose a method for reducing the pollutant potential in exhaust gases and residues of incinerators when using solid fuels with greatly varying chlorine loading that manages without higher residue levels and is also applicable to dry and quasi-dry flue gas cleaning systems.
  • a more even distribution of chlorine in combustion residues (eg, ashes), flue dust and flue gas cleaning pressures is to be achieved.
  • the feed takes place in such a way that the summed influx of pollutant starting material, but optionally in addition to calorific value and / or composition homogeneous or in the combustion in Homogeneous occurs at a narrow interval.
  • the second and optionally further fuel streams serve to compensate for one or more material inhomogeneities in the first fuel stream and consequently require individual regulation of their material flow, preferably volumetric flow.
  • the fuels are present in these second and possibly subsequent fuel streams for the purpose of better controllability in a homogenized and readily transportable and portionable form, for example as a liquid, suspension or particle bed.
  • said second and optional further fuel streams preferably consist of comminuted or liquefied, ie an eligible refuse one or predominantly a waste fraction (waste) comprising eg wood, plastics, waste oils, cellulose, chemicals, composites or sorting residues.
  • waste fractions are characterized by a particularly pronounced property such as a high calorific value or a quick ignitability or a high content of a certain fuel source such as Chlorine, so that even a small second or further fuel stream makes even stronger inhomogeneities in the (first) fuel flow compensated.
  • the second and optionally further fuel stream comprises a fuel with known or predominantly known fuel composition (and optionally calorific value).
  • the fuel streams are preferably passed separately into the combustion chamber for combustion or mixed before combustion to a common fuel stream and passed into the combustion.
  • a setting of a constant chlorine content in the exhaust gas of the combustion is preferably carried out via a Hinzudostechnik a chlorine-containing fuel, for example via a granulate of chlorine-containing plastics such as PVC in the second fuel stream.
  • the regulation of the second and optionally further fuel flow is a volume or mass flow control.
  • sensors are provided for selective detection of the pollutants, in particular of HCl, into the combustion chamber and / or the afterburning zone (boiler) and / or raw gas duct.
  • the additional control of the supply of a second or further fuel and thus the combustion takes place via data from the steam production or temperature at fixed measuring points in the combustion chamber, rust, in the combustion or afterburning zone. These measured values are compared in a process computer with corresponding setpoint values and converted into manipulated variables for the control.
  • the initial goal is not to reduce the emissions at the chimney, but to achieve a constant pollutant formation and / or combustion on a scale.
  • the proposed measures according to the invention effect advantageously a realizable on an industrial scale constant concentration of corrosive pollutants such as HCl, H 2 SO 4 or other pollutants.
  • they counteract the formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD / F) in the flue gas in an advantageous manner.
  • a constant concentration of pollutants in the exhaust favors the operation of an exhaust gas purification.
  • a constant pollutant formation rate in a preferably even combustion promotes uniform burnout and thus combustion residues, in particular slag of constant composition, which simplifies recycling or landfilling of these residues.
  • corrosion problems caused by chlorine and the high consumption of neutralizing agents in the dry or quasi-dry flue gas cleaning can be reduced by a uniform and controlled chlorine concentration in the flue gas.
  • Fig.1 the basic structure of a grate combustion system for solid fuels such as garbage.
  • Fig.1 includes the furnace 1 with combustion grate 2, combustion chamber 3 and a secondary combustion chamber arranged thereabove 4.
  • the afterburning chamber is connected downstream of a heat transfer area 5, for example, one or more heat exchanger of a boiler or boiler.
  • a fuel supply 6 is provided in the combustion chamber 3 , comprising in the example a supply of additional fuel 7 via a conveyor 8 from its own silo 9 and a first main fuel stream 10 for the solid fuel directly into the combustion chamber.
  • a continuous and synchronous control 11 of the conveyor 8 is proposed.
  • the control is preferably based on empirically determined relationships between the measured chlorine concentration in the flue gas and the conveying speed of the second or further fuel, in opposite sense in opposite directions to each other in a first approximation.
  • a sensor 12 With a sensor 12 , the chlorine concentration in Rohgaskanal 13 between the heat exchanger region 5 and downstream spray or dry absorber 14 is determined and fed as a measurement signal via a measuring line 15 of the control 11 .
  • the measurement signal is compared in the controller 11 with a setpoint.
  • a control signal generated therefrom is forwarded via a control line 16 to the conveying device.
  • the supply of additional fuel 7 is controlled from the silo 9, preferably exclusively based on the measured chlorine concentrations in the flue gas.
  • the main fuel stream 10 is also controlled in the combustion chamber, preferably limited to a throttling when exceeding a predetermined chlorine concentration in the flue gas at the sensor 12 more preferably after the reduction of the supply of additional fuels . 7
  • sensors For measuring the chlorine concentration in the exhaust gas, it is also possible to use sensors at a plurality of measuring points, preferably in the region of the heat exchanger regions 5 or the raw gas channel 13 .
  • additional fuel can be added from the separate silo 9 .
  • the fuel can preferably be metered directly into the firebox on the good bed or in the waste feed area.
  • the controlled chlorine concentration in the raw gas leads in particular to a uniform choke load in the flue gas.
  • Concentration peaks and drops of the crude gas chlorine charge are detected immediately by the sensor immediately after formation and adjusted by the aforementioned control of the fuel flows at a predetermined concentration level.
  • the concentration level must be adjusted so that a corrosion attack, especially on the boiler, can be tolerated.
  • the main fuel supply can be reduced if the chlorine concentration level is exceeded. Consequently, highly corrosive deposits with greatly increased chlorine concentrations in the boiler area can be avoided.
  • the purified exhaust gas is then discharged via a chimney 20 .
  • the addition of dusty calcium hydroxide and coke 17 in the spray or dry absorber and / or in the exhaust gas is preferably carried out likewise regulated as a function of the chlorine loading, preferably via the control 11.
  • the measures, in particular comprising the supply control of the main fuel stream 10 are not only suitable for ensuring a constant formation of chlorine compounds or a homogeneous combustion, but also to a particular extent to stabilize the nitrogen oxide formation rate.

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Abstract

Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen. Die Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Reduzierung der Korrosionsneigung und Schadstoffbildung von Abgasen in Verbrennungsanlagen bei einer Verbrennung von festen Brennstoffen mit stark variierender Chlorbeladung vorzuschlagen, das mit einer Abgasreinigung mit geringeren Überschuss an Neutralisationsmittel auskommt und die Qualität der Verbrennungsrückstände verbessert. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Verbrennung eines ersten Brennstoffstroms (6, 10) mit wechselnder Beladung an einem Schadstoffausgangsstoff zusätzlich mindestens ein zweiter Brennstoffstrom (6, 7) mit einer gleich bleibenden Beladung des Schadstoffausgangsstoff in die Verbrennung zugeführt wird, wobei ein Brennstoffgemisch mit einer konstanten Beladung an dem Schadstoffausgangsstoff entsteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen gemäß dem ersten Patentanspruch.
  • In Verbrennungsanlagen erfolgt eine Verbrennung von Brennstoffen in einem Brennstoffstrom. Flüssige oder gasförmige Brennstoffe sind gut vermischbar und damit homogenisierbar. Sie lassen sich damit in einen Brennstoffstrom mit sehr geringen Schwankungsbreiten in der Zusammensetzung, Heizwert oder Schadstoffgehalt der Verbrennung zuführen.
  • Dagegen sind feste Brennstoffe grundsätzlich schlechter vermischbar, womit bei deren Verbrennung mit größeren Schwankungsbreiten der vorgenannten Art zu rechnen ist. Weist eine feste Brennstoffmenge wie z.B. Abfälle zusätzlich noch eine inhomogene Zusammensetzung von Brennstoffpartikeln unterschiedlicher Größe auf, vergrößert sich die möglichen Schwankungsbreiten erheblich. Insbesondere die inhomogene Zusammensetzung von Brennstoffströmen aus Abfällen aus Haushalten mit stark variierenden Brennwerten (Heizwerten) und Schadstoffausgangsstoffgehalten und die folglich variierenden Verbrennungseigenschaften erschweren den Betrieb im Vergleich zu anderen technischen Verbrennungsprozessen.
  • Ein Schadstoffausgangsstoff mit einer besonderen Bedeutung für Müllverbrennungen umfasst Chlor und Chlorverbindungen. Diese Stoffgruppe führt bei einer Verbrennung zu Chlorwasserstoff (HCl) oder anderen Chlorverbindungen und gilt als maßgeblicher Verursacher von beispielsweise polychlorierten Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F) im Rauchgas. Chlor ist ein Grundbestandteil insbesondere vieler Kunststoffe wie PVC und tritt in Hausmüll und Industriemüll gleichermaßen selektiv in einzelnen Müllkomponenten, dennoch aber integral in großen Mengen auf.
  • Chlorwasserstoff ist ein giftiger und ätzend wirkender Stoff, für die Gesetzgeber in der Bundesrepublik Deutschland (z.B. in der TA-Luft) oder anderen Ländern Emissionswerte aus Verbrennungsanlagen und anderen technischen Anlagen festgelegt haben.
  • Aufgrund ihrer Toxizität hat der Gesetzgeber in der Bundesrepublik Deutschland in der 17. Bundesimmissionsschutzverordnung (17.BImSchV) einen Grenzwert für die Emission dieser Verbindungen aus Müllverbrennungsanlagen von 0,1 ng TEQ/Nm3 (TEQ = Toxizitätsäquivalent) festgelegt. Dieser Grenzwert für PCDD/F im Verbrennungsabgas ist nach heutigem Kenntnisstand durch eine alleinige Optimierung der Feuerungsbedingungen nicht einhaltbar. Die Konzentration der PCDD/F im Verbrennungsabgas muss deswegen mit einer der Verbrennung nachgeschalteten zusätzlichen Rauchgasreinigung wie z.B. mit Hilfe von Nasswäschern mit Absorptionskomponenten unter den vorgeschriebenen Grenzwert abgesenkt werden.
  • In der WO 02/064235 A2 wird hierzu die Verwendung eines Materials für Absorptionskomponenten der vorgenannten Art zur Rückhaltung von polyhalogenierten Verbindungen (PCDD / F) vorgeschlagen, bestehend aus Kohlenstoffpartikeln in einer Matrix aus einem Polyolefin.
  • Alternativ lassen sich die Emissionen von PCDD/F im Rauchgas mit Hilfe von Schwefeloxiden im Rauchgas oder die Zuführung von Schwefelverbindungen in die Verbrennung mindern.
  • In der US 4.793.270 wird zur Verringerung der Dioxinbildungsrate im Rahmen einer Müllverbrennung neben schwefelhaltige Kohle auch CS2, CaS und SO2 in den Verbrennungsvorgang eingebracht.
  • Ebenso wird im Rahmen der DE 199 53 418 A1 zur Verminderung von Dioxinen im Abgas von chemischen Prozessen eine Zugabe von Amidosulfonsäuren und Sulfamid zum Brennstoff vorgeschlagen.
  • Zusätzlich verursacht Chlor im technischen Betrieb von Verbrennungsanlagen aufgrund der Bildung z.B. von Salzsäure aber auch erhebliche Korrosionsschäden. Zusätzlich ist Chlor als Bestandteil des Rauchgases an Korrosionsprozessen im Kesselbereich maßgeblich beteiligt, die durch Stillstandzeiten und zeitaufwändige Reparaturen die Betriebskosten erhöhen. Wegen dieser Korrosionsproblematik werden folglich von Betreibern großtechnischer Abfallverbrennungsanlagen bestimmte Abfallfraktionen mit hohen Chlorgehalten nur zu relativ hohen Kosten verbrannt.
  • Eine Minderung der Korrosionsprobleme versprechen z.B. Schutzbeschichtungen in den relevanten Bereichen, insbesondere dem Kessel. Außerdem mindern hohe SO2-Konzentrationen im Rohgas oder hohe Sulfatgehalte in den Flugaschen die Korrosionsprobleme.
  • In der DE 198 49 022 A1 wird zur Verminderung von Korrosion schwefelhaltige Chemikalien wie SO2 und MgSO4 in das Brenngas eingeleitet.
  • Im Rahmen der DE 602 11 476 T2 (aus der WO 02/059526 ) wird eine Zugabe einer schwefelhaltigen Chemikalie wie (NH4)2SO4, NH4HSO4, H2SO4 oder FeSO4 zur Korrosionsminderung vorgeschlagen.
  • DE 101 31 464 B4 schlägt ein Verfahren zur korrosions- und e-missionsarmen Mitverbrennung hochhalogenierter Abfälle in Abfallverbrennungsanlagen mit einer Zugabe von Schwefel oder schwefelhaltigen Chemikalien vor.
  • Auch die DE 198 02 274 C2 offenbart ein Verfahren zur Korrosionsminderung beim Betrieb eines Kessels einer Müllverbrennungsanlage, wobei Schwefel oder schwefelhaltige Verbindungen in den Feuerraum oder die heißen Abgase vor Erreichen der korrosionsgefährdeten Heizflächen eingebracht werden.
  • Auch in der WO 06/134227 A1 wird wie in der WO 06/124772 A2 zur Korrosionsminderung an Dampfkesseln eine Zugabe von Fe(SO4) oder Al2(SO4)3 bzw. SO2, SO3, H2SO4, Schwefel oder Schwefelsalze vorgeschlagen.
  • Grundsätzlich erfolgt die Co-Verbrennung von Schwefel, Schwefelverbindungen oder schwefelhaltigen Brennstoffen (z.B. kommunaler Klärschlamm, Altreifenabfälle oder schwefelhaltige Kohle) oder Zudosierung von SO2/SO3, H2SO4 oder anderen schwefelhaltigen Verbindungen z.B. (NH4)2SO4 ins Abgas vor Eintritt in den Dampfkessel.
  • Ferner offenbart die DE 103 38 752 B9 einen prozessintegrierten SO2-Kreislauf im Rahmen einer Müllverbrennung, der keine externe Zudosierung von Schwefel oder Schwefelverbindungen erfordert. Dieses Verfahren erfordert eine Rauchgasreinigung mit nasser SO2-Abscheidung mittels mindestens eines Nasswäschers.
  • Alle Verfahren beruhen darauf, dass mit steigender SO2 und/oder SO3 Konzentration im Rauchgas die Sulfatierung und damit die Minderung des Chloridgehaltes der Flug- und Kesselascheablagerungen erreicht wird. Bei fast allen Verfahren ist aber ein Überschuss von Schwefelverbindungen bei der Abfallverbrennung erforderlich, um eine verminderte Dioxinbildung oder Korrosionsminderung sicherzustellen.
  • Die zusätzlich der Verbrennung zugeführten Schwefelverbindungen führen neben der verminderten PCDD/F-Bildung und der positiven Auswirkungen auf Korrosionsprozesse zu höheren Schwefeloxidkonzentrationen im Rauchgas, die für eine Einhaltung der entsprechenden Emissionsgrenzwerte mit größeren Neutralisationsmittelmengen abgeschieden werden müssen. Der höhere Neutralisationsmittelbedarf verursacht zusätzlich eine höhere Rückstandsmenge, die kostenintensiv als Sonderabfall zu entsorgen ist.
  • Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgase und Rückständen von Verbrennungsanlagen bei Einsatz von festen Brennstoffen mit stark variierender Chlorbeladung vorzuschlagen, dass ohne höhere Rückstandmengen auskommt und auch bei trockenen und quasitrockenen Rauchgasreinigungsanlagen anwendbar ist. Außerdem soll eine gleichmäßigere Verteilung von Chlor in Verbrennungsrückständen (z.B. Rostasche), Flugstäuben und Rauchgasreinigungsdrückständen erreicht werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
  • Zur Lösung der Aufgabe werden Maßnahmen zur Einstellung einer im technischen Maßstab zu realisierende gleich bleibend ablaufende Verbrennung vorgeschlagen. Damit wird eine konstante Schadstoffbildung und Ausbrandgüte angestrebt.
  • Als eine Maßnahme zur Erzeugung einer gleich bleibend ablaufenden Verbrennung wird vorgeschlagen, zusätzlich zu dem in die Verbrennung ausmündenden ersten Brennstrom mit den vorgenannten festen Brennstoff mit inhomogenen Schadstoffgehalten mindestens einen zweiten Brennstoffstrom mit mindestens einem zweiten Brennstoff parallel der Verbrennung zuzuführen. Die Zuführung erfolgt in der Weise, dass der summierte Zustrom an Schadstoffausgangsstoff, aber optional zusätzlich an Heizwert und/oder Zusammensetzung homogen oder in die Verbrennung in einem engen Intervall homogen geschieht. Die zweiten und optional weiteren Brennstoffströme dienen dem Ausgleich einer oder mehrerer stofflichen Inhomogenitäten im ersten Brennstoffstrom und bedürfen folglich einer individuellen Regelung ihres Stoffstroms, vorzugsweise Volumenstroms. Vorzugsweise liegen die Brennstoffe in diesen zweiten und ggf. folgenden Brennstoffströmen zwecks einer besseren Regelbarkeit in homogenisierter und gut förder- und portionierbarer Form vor, beispielsweise als Flüssigkeit, Suspension oder Partikelschüttung.
  • Bei einer Müllverbrennung bestehen die genannten zweiten und optional weiteren Brennstoffströme vorzugsweise aus zerkleinertem oder verflüssigten, d.h. einem förderfähigen Müll einer oder überwiegend einer Müllfraktion (Abfall) umfassend z.B. Holz, Kunststoffe, Altöle, Cellulose, Chemikalien, Verbundstoffe oder Sortierreste. Diese Müllfraktionen zeichnen sich durch eine besonders ausgeprägte Eigenschaft wie einen hohen Brennwert oder eine schnelle Entzündbarkeit oder einen hohen Gehalt eines bestimmten Brennstoffausgangsstoffs wie z.B.
    Chlor aus, sodass bereits ein geringer zweiter oder weiterer Brennstrom auch stärkere Inhomogenitäten im (ersten) Brennstoffstrom kompensierbar macht. Wesentlich ist, dass der zweite und ggf. weitere Brennstoffstrom einen Brennstoff mit bekannter oder überwiegend bekannter Brennstoffzusammensetzung (und optional Brennwert) umfasst. Die Brennstoffströme werden dabei vorzugsweise separat in die Brennkammer zur Verbrennung geleitet oder vor der Verbrennung zu einem gemeinsamen Brennstoffstrom gemischt und in die Verbrennung geleitet.
  • Eine Einstellung eines gleich bleibenden Chlorgehalts im Abgas der Verbrennung erfolgt vorzugsweise über eine Hinzudosierung eines chlorhaltigen Brennstoffs, beispielsweise über ein Granulat von Chlorhaltigen Kunststoffen wie PVC im zweiten Brennstoffstrom.
  • Für eine Einstellung einer gleich bleibenden Verbrennung (z.B. über zusätzliche optionale Dampfproduktion-, Heizwert- und / oder Zusammensetzungsregelung) eignet sich eine geregelte Zudosierung vorzugsweise eines leichtentzündlichen Brennstoff wie Cellulose, Lösungsmittel oder Abfälle. Eine gleich bleibende, d.h. eine ohne Schwankungen in Emission und Ausbrand ablaufende kontinuierliche Verbrennung begünstigt eine gleich bleibende Schadstoffbildung und einen kontinuierlichen Ausbrand während der Verbrennung zusätzlich.
  • Die Regelung des zweiten und ggf. weiteren Brennstoffstroms ist eine Volumen- oder Massenstromregelung. Für die Bestimmung der Regelgrößen sind Messaufnehmer zur selektiven Erfassung der Schadstoffe, insbesondere von HCl, in den Brennraum und/ oder der Nachbrennzone (Kessel) und/oder Rohgaskanal vorgesehen. Die ergänzende Regelung der Zufuhr eines zweiten oder weiteren Brennstoffs und damit der Verbrennung erfolgt über Daten aus der Dampfproduktion oder Temperatur an festgelegten Messstellen im Brennraum, Rost, in der Verbrennung oder Nachbrennzone. Diese Messwerte werden in einem Prozessrechner mit entsprechenden Sollwerten verglichen und in Stellgrößen für die Reglung umgesetzt.
  • Ziel ist zunächst nicht eine Reduzierung der Emissionen am Kamin, sondern eine im Maßstab zu realisierende gleichbleibende Schadstoffbildung und/oder Verbrennung. Die vorgeschlagenen Maßnahmen gemäß der Erfindung bewirken in vorteilhafter eine im technischen Maßstab realisierbare gleich bleibende Konzentration an korrosiven Schadstoffen wie z.B. HCl, H2SO4 oder sonstigen Schadstoffen. Außerdem wirken diese einer Bildung von polychlorierten Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F) im Rauchgas in vorteilhafter Weise entgegen.
  • Eine gleich bleibende Konzentration an Schadstoffen im Abgas begünstigt den Betrieb einer Abgasabreinigung. Gegenüber schwankenden Konzentrationen mit diskreten Konzentrationsspitzen ist für eine Abreinigung eines konstanten Konzentrationsniveaus ein geringerer Überschuss an Neutralisationsmittel für die Abscheidung von HCl oder auch anderen Schadstoffen wie z.B. Schwefeloxide erforderlich. Ferner begünstigt eine gleich bleibende Schadstoffbildungsrate in einer vorzugsweise gleichmäßig verlaufenden Verbrennung einen gleichmäßigen Ausbrand und damit Verbrennungsrückstände insbesondere Schlacken gleich bleibender Zusammensetzung, was eine Verwertung oder Deponierung dieser Rückstände vereinfacht.
  • Insbesondere Korrosionsprobleme durch Chlor und der hohe Neutralisationsmittelverbrauch in der trockenen bzw. quasitrockenen Rauchgasreinigung lassen sich durch eine gleichmäßige und geregelte Chlorkonzentration im Rauchgas mindern.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei dargestellte Merkmale beispielhaft für die Erfindung offenbart sind. Hierzu zeigt
  • Fig.1 den prinzipiellen Aufbau einer Rost-Verbrennungsanlage für feste Brennstoffe wie Müll.
  • Eine Rost-Verbrennungsanlage gem. Fig.1 umfasst die Feuerung 1 mit Brennrost 2, Brennraum 3 sowie einer darüber angeordneten Nachbrennkammer 4. Der Nachbrennkammer nachgeschaltet ist ein Wärmeüberträgerbereich 5, beispielsweise ein oder mehrere Wärmeüberträger eines Kessels oder Boilers. Ferner ist eine Brennstoffzufuhr 6 in den Brennraum 3 vorgesehen, umfassend im Beispiel eine Zufuhr eines zusätzlichen Brennstoff 7 über eine Fördervorrichtung 8 aus einem eigenen Silo 9 sowie eines ersten Hauptbrennstoffstroms 10 für den festen Brennstoff jeweils direkt in den Brennraum.
  • Für eine gleichmäßige und geregelte Chlorkonzentration im Rauchgas wird eine kontinuierliche und synchrone Regelung 11 der Fördervorrichtung 8 vorgeschlagen. Die Regelung erfolgt anhand empirisch ermittelter Zusammenhänge vorzugsweise zwischen der gemessenen Chlorkonzentration im Rauchgas und der Fördergeschwindigkeit des zweiten oder weiteren Brennstoffs, in erster Näherung gegenläufig synchron zueinander. Mit einem Messaufnehmer 12 wird die Chlorkonzentration in Rohgaskanal 13 zwischen Wärmeüberträgerbereich 5 und nachgeschaltetem Sprüh-oder Trockenabsorber 14 ermittelt und als Messsignal über eine Messleitung 15 der Regelung 11 zugeführt. Das Messsignal wird in der Regelung 11 mit einem Sollwert verglichen. Ein hieraus generiertes Stellsignal wird über eine Steuerleitung 16 an die Fördervorrichtung weitergeleitet.
  • Die Zuführung der zusätzlichen Brennstoffe 7 erfolgt geregelt aus den Silo 9, vorzugsweise ausschließlich anhand der gemessenen Chlorkonzentrationen im Rauchgas. Optional erfolgt der Hauptbrennstoffstrom 10 in den Brennraum ebenfalls geregelt, vorzugsweise begrenzt auf eine Drosselung bei einer Überschreitung einer vorgebbaren Chlorkonzentration im Rauchgas am Messaufnehmer 12 weiter bevorzugt nach erfolgter Reduzierung der Zuführung der zusätzlichen Brennstoffe 7.
  • Für die Messung der Chlorkonzentration im Abgas können auch Messaufnehmer an mehrere Messpunkte vorzugsweise im Bereich der Wärmeüberträgerbereiche 5 oder Rohgaskanal 13 herangezogen werden.
  • Sinkt im Abfall und damit im Rauchgas die Chlorkonzentration, kann aus dem separaten Silo 9 zusätzlicher Brennstoff dosiert werden. Der Brennstoff kann bevorzugt direkt in den Feuerraum auf das Gutbett oder im Abfallaufgabebereich zudosiert werden.
  • Steigt die Chlorkonzentration im Rauchgas zu stark an, kann die Zusätzliche Dosierung reduziert oder abgeschaltet werden.
  • Die geregelte Chlorkonzentration im Rohgas führt insbesondere zu einer gleichmäßigen Chorbelastung im Rauchgas. Konzentrationsspitzen und -senken der Rohgas-Chlorbeladung werden durch den Messaufnehmer gleich nach Entstehung umgehend erfasst und durch die genannte Regelung der Brennstoffströme auf einem vorgegebenen Konzentrationsniveau eingeregelt. Das Konzentrationsniveau ist so einzustellen, dass ein Korrosionsangriff insbesondere am Kessel tolerierbar ist. Optional ist insbesondere die Hauptbrennstoffzufuhr bei einer Überschreitung des Chlor-Konzentrationsniveaus reduzierbar. Folglich können stark korrosive Beläge mit stark erhöhten Chlorkonzentrationen im Kesselbereich vermieden werden.
  • Aufgrund der vorgenannten Maßnahmen tritt in den Bereich der Rauchgasreinigung ein Rauchgas mit deutlich geringeren Konzentrationsschwankungen an Chlorverbindungen ein. Die geringeren Konzentrationsschwankungen gestatten einen Betrieb der Rauchgasreinigungsanlage mit einem geringeren Neutralisationsmittelüberschuss, so dass durch nachgeschaltete Abreinigungsstufen, umfassend eine Zugabe von staubförmigen Kalziumhydoxid, Kalziumcarbonat, Natriumhydrogenkarbonat, Kohlenstoffhaltigen Adsorbenzien und/oder Koks 17 (gelöst oder suspendiert in Wasser oder mit separater Wasserzufuhr) in das Abgas. In der darauf folgenden weiteren Abscheidung der Schadstoffe im vorgenannten Sprüh- oder Trockenabsorber 14 sowie in einem Gewebefilter 18 entsteht ein Rückstandstrom 19 mit toxischen Stäuben aus dem Rauchgasreinigungssystem, der aufgrund der geringeren Konzentrationsschwankungen geringer ausfällt. Folglich ist auch nur eine geringere Rückstandsmenge zu entsorgen. Das gereinigte Abgas wird dann über einen Kamin 20 abgeleitet. Die Zugabe von staubförmigen Kalziumhydoxid und Koks 17 in den Sprüh- oder Trockenabsorber und/oder in das Abgas erfolgt vorzugsweise ebenfalls in Abhängigkeit zu der Chlorbeladung geregelt bevorzugt über die Regelung 11.
  • Die Maßnahmen, insbesondere umfassend die Zufuhrregelung des Hauptbrennstoffstroms 10 eignen sich nicht nur für die Sicherstellung einer gleich bleibenden Bildung von Chlorverbindungen oder einer homogen ablaufenden Verbrennung, sondern auch in besonderem Maße zur Stabilisierung der Stickoxidbildungsrate.
    • Bezugzeichenliste
    • 1
    Feuerung
    2
    Brennrost
    3
    Brennraum
    4
    Nachbrennkammer
    5
    Wärmeübrertragungsbereiche
    6
    Brennstoffzufuhr
    7
    zusätzlicher Brennstoff
    8
    Fördervorrichtung
    9
    Silo
    10
    Hauptbrennstoffstrom
    11
    Regelung
    12
    Messaufnehmer
    13
    Rohgaskanal
    14
    Sprüh- oder Trockenabsorber
    15
    Messleitung
    16
    Steuerleitung
    17
    Kalziumhydroxid, Kalziumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kohlenstoffhaltigen Adsorbenzien und/oder Koks
    18
    Gewebefilter
    19
    Rückstandstrom
    20
    Kamin

Claims (5)

  1. Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen, wobei
    a) bei einer Verbrennung eines ersten Brennstoffstroms (6, 10) festen Brennstoffs mit wechselnder Beladung als Gehalt an einem Schadstoffausgangsstoff zusätzlich mindestens ein zweiter Brennstoffstrom (7) in Form eines förderfähigen Mülls oder einer Müllfraktion mit einer gleich bleibenden Beladung des Schadstoffausgangsstoff in die Verbrennung zugeführt wird,
    b) der Schadstoffausgangsstoff Chlor oder eine Chlorverbindung ist,
    c) die Brennstoffströme so zur Verbrennung in einer Brennkammer (3) geleitet werden, dass ein Brennstoffgemisch mit einer konstanten Beladung an dem Schadstoffausgangsstoff und ein gleich bleibender Chlorgehalt im Abgas der Verbrennung entsteht, wobei
    d) eine Einstellung des gleich bleibenden Chlorgehalts über eine Regelung der Hinzuführung des zweiten Brennstoffstromes (7) erfolgt, anhand des mit mindestens einem Messaufnehmer (12) gemessenen Chlorgehalts im Abgas.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch vor Zuführung in die Verbrennung zu einem gemeinsamen Brennstoffstrom zusammengeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verbrennung eine Messung der Schadstoffbeladung im Abgas vorgenommen und als Messsignal einer Regelung (11) des Volumen- oder Massenstroms für den zweiten Brennstoffstrom zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen eine Kohlenmonoxidkonzentrations- oder Sauerstoffmessung über Absorptionsmessungen oder Emissionsmessungen umfassen.
  5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter oder weiterer Brennstoffstrom direkt in die Brennkammer (3) zugeführt wird.
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