FI86471C - Foerfarande foer avfallsbehandling. - Google Patents

Description

1 86471

MENETELMÄ JÄTTEIDEN KÄSITTELEMISEKSI

Keksintö kohdistuu menetelmään jätteiden käsittelemiseksi biotermisesti erityisesti, kun kysymyksessä on yhdyskuntajätteet.

5

Kulutusyhteiskunnan eräänä haittapuolena ovat yhä kasvavat jätemäärät ja jätteiden aiheuttamat ympäristöhaitat. Yhdyskuntajäte, jota tuotetaan kaupunkiyhdyskunnissa noin 500 kg asukasta kohden vuodessa, koostuu kotitalouksien jätteistä ja kaupan, toimistojen sekä muiden palveluin elinkeinojen ja teollisuuden jätteistä poislukien ongelmajätteet.

3

Jos jätettä ei käsitellä, tarvitaan kaatopaikkatilaa noin 1 m asukasta kohden vuodessa. Ongelmana on, ettei sopivia alueita kaatopaikoille ole saatavissa. Yhä kauemmaksi sijoitettavat kaatopaikat lisäävät myös 15 voimakkaasti jätteen kuljetuskustannuksia.

Kaatopaikkatilan tarvetta voidaan ratkaisevasti vähentää jätteen käsittelyllä. Jos jäte käsitellään biotermisellä käsittelymenetelmällä, on kaatopaikkatilan tarve vain 1/10 käsittelemättömän jätteen vastaavasta kaato-20 paikkatilan tarpeesta.

t · « !. ' Biotermisessä menetelmässä jätettä esikäsitellään niin, että biologisesti • · • # hyvin hajoava aines, ns. biofraktio sekä polttokelpoinen aines, ns.

polttofraktio erottuvat. Esikäsittelyssä jätteestä poistetaan myös '. 25 magneettiset metallit.

• · 2 86471 ampi. Polttofraktio voidaan polttaa edullisesti esimerkiksi leijukerros-kattila-jälkipolttokammio -yhdistelmässä.

Jotta yhdyskuntajätteiden polttaminen olisi ympäristön kannalta turval-5 lista, tarvitaan toisaalta riittävän alhaista polttolämpötilaa, ettei typpioksideja synny samalla, kun hiilimonoksidipitoisuudet jäävät pieniksi ja toisaalta niin korkeaa lämpötilaa, että orgaaniset yhdisteet hajoavat täydellisesti. Kuvio 1 esittää polttolämpötilaa ja hiilimonoksidipitoisuuden suhdetta ruotsalaisen tutkimuksen mukaan; DRAV-project raport 10 Nr 33, Technology; Economics and Environmental Effects of Solid Waste Treatment; Final Report from the DRAV-projekt; Swedish Association of Public Cleaning and Solid Waste Management, July 1985. Kuviossa 1 yhtenäinen viiva kuvaa polttolämpötilan muutosta savukaasussa olevan happipitoisuuden funktiona, sekä katkoviivalla piirretty käyrä kuvaa 15 savukaasujen hiilimonoksidipitoisuuden muutosta polttolämpötilan funkti ona. Kuviosta 1 nähdään, että olennaisesti täydellisen palamisen poltto-lämpötila on alueella 700 - 900° C. Olennaisen täydellisestä palamisesta on etuna alhainen hiilimonoksidipitoisuus savukaasuissa, joka seikka vaikuttaa polyaromaattisten hiilivetyjen (PAH) ja polykloorattujen 20 dibenzo-p-dioksiinien (PCDD) ja dibenzo-furaanien (PCDF) määrään .*. savukaasuissa.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty artikkelissa Cenerini R., Ghezzi U., The dioxin problem in Italian incinerators, Phoenix International 1987, 3, / 25 pp. 25 - 29 esitetyn tutkimuksen perusteella määritetyt tulevan ja lähtevän kaasun mitatut ja teoreettiset dioksiini (PCDD) - ja furaani (PCDF) - suhteet polttolämpötilan funktiona. Kuvioissa 2 ja 3 esitetyt yhtenäiset käyrät A, B, C ja D kuvaavat teoreettisia lähtevän (Cq) ja tulevan (C^q) kaasun dioksiini- vastaavasti furaanisuhteita eri poltto-30 lämpötiloissa, kun materiaalin viipymäaika Tp polttotilassa vaihtelee ;'4· välillä 1-2 s ja turbulenssista aiheutuva vakio vaihtelee välillä 15 - 16. Kuvioissa 2 ja 3 esitetyt pisteet kuvaavat vastaavasti tutkimuksessa mitattuja arvoja. Kuvioista 2 ja 3 nähdään, että polttolämpötilan ollessa : : yli 1100° C myös laskettujen arvojen perusteella käsiteltävissä kaasuis- ..· 35 sa olevien dioksiinien ja furaanien pitäisi hajota ja siten estyä aiheut tamasta ympäristöhaittoja.

3 86471

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada entistä parempi ja toimintavarmempi jätteiden, erityisesti yhdyskuntajätteiden biotermi-nen käsittelymenetelmä, jonka polttofraktioita voidaan käsitellä jälkipolt-tokammiossa, polttoaineella, joka tuotetaan biologisesti jätteen biologi-5 sesti hajoavasta aineosasta. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksintöä edullisesti sovellettaessa mekaanisessa jätteenesikäsittelyssä syntyneelle biofraktiolle suoritetaan biologinen jätteenkäsittely, josta 10 syntyvä biokaasu otetaan talteen ja käytetään hyödyksi mekaanisessa jätteenesikäsittelyssä syntyneen polttofraktion käsittelyssä. Polttofrak- tio käsitellään korkeassa lämpötilassa ja syötetään esimerkiksi leijuker- roskattilaan, jonka lämpötila on välillä 800 - 900° C. Tällöin kattilassa tapahtuu olennaisesti täydellinen palaminen, jolloin poistokaasujen hiili— 15 monoksidipitoisuus on pieni. Samoin muodostunut tuhka ei sula ja on helposti poistettavissa kattilasta. Leijukerroskattilan savukaasuilla suoritetaan lisäksi jäi kipoltto erityisessä jälkipolttokammiossa, jossa lämpötila ylläpidetään välillä 1000 - 1200° C. Lämpötilan edulliseksi ylläpitämiseksi ja savukaasuissa mahdollisesti olevien ympäristölle 20 haitallisten komponenttien riittäväksi palamiseksi keksinnön mukaisessa ;·.·. menetelmässä jälkipolttokammioon syötetään ainakin osa biologisessa bio- « » ‘ fraktioprosessissa syntyneestä biokaasusta.

« • · * ···* Keksinnön mukaisesti käytettäessä polttofraktion savukaasujen jälkipolt- *- *: 25 tokammiossa polttoaineena biokaasua voidaan lämpötila säätää edulliseksi yhdyskuntajätteessä mahdollisesti olevien haitallisten komponenttien kuten polyaromaattisten hiilivetyjen (PAH) ja polykloorattujen dibenzo-p-dioksiinien (PCDD) ja dibenzo-furaanien (PCDF) olennaisen täydelliseksi palamiseksi ja hajoaminen.

30

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty jälkipolttokammio on * ^ muotoiltu siten, että se muodostaa olennaisesti suljetun systeemin polt- V tofraktion käsittelyyn käytettävän leijukerroskattilan kanssa ja että * leijukerroskattilan ja jälkipolttokammion välisen yhteen jälkeen kaasun- ‘ / 25 virtaus tapahtuu jälkipolttokammiossa olennaisesti alaspäin. Keksinnön ; |·# mukaisesti jälkipolttokammion polttoaineena käytetty biokaasu, joka a · 1 edullisesti sisältää 60 - 65 % metaania ja loput hiilidioksidia, syötetään • · 4 86471 jälkipolttokammioon polttimien kautta olennaisesti kohtisuorassa suunnassa jälkipolttokammion kaasuvirtaussuuntaan nähden. Polttoaineena käytetty biokaasu syötetään jälkipolttokammion ylimmän syöttökohdan ollessa edullisesti niin korkealla, ettei syötettävän polttoaineen lämpö-^ tilaa nostava vaikutus yllä leijukerroskattilan ja jälkipolttokammion väliseen yhteeseen. Näin vältytään korkean lämpötilan aiheuttaman ainakin osittain sulavan tuhkan vaikutukselta savukaasujen syöttöön.

Kaasuvirtauksen tapahtuessa olennaisesti alaspäin keksinnön mukaisen 10 menetelmän jälkipolttokammiossa myös savukaasujen käsittelyn yhteydessä ainakin osittain sulava tuhka voidaan edullisesti poistaa kammion alaosasta, kun taas ympäristölle haitallisista komponenteista puhtaat kaasut voidaan johtaa jatkokäsittelyyn.

15 Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, jossa kuvio 1 esittää polttolämpötilan ja hiilimonoksidipitoisuuden suhdetta DRAV-tutkimusken mukaan kuvio 2 esittää tulevan ja lähtevän kaasun mitattuja ja teoreettisia 20 dioksiinisuhteita polttolämpötilan funktiona kuvio 3 esittää tulevan ja lähtevän kaasun mitattuja ja teoreettisia furaanisuhteita polttolämpötilan funktiona • · kuvio 4 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaaviomai-sesti, '· 25 kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaisessa sovellutusmuodossa käytettävän .* leijukerroskattila-jälkipolttokammio -yhdistelmää osittain leikat- tuna sivukuvantona.

Kuvioita 1, 2 ja 3 on selostettu jo tekniikan tason yhteydessä.

30 ·. Kuvion 4 mukaisesti keksinnön mukaisessa menetelmän avulla käsi tel tä— ·. välle yhdyskuntajätteelle suoritetaan ensin mekaaninen esikäsittely 1.

Esikäsittelyssä jäte jaetaan biofraktioon 2, poltto fraktioon 3, hylky-: tavaraksi 4 ja mahdollisesti myytäväksi romuksi 5. Biofraktiolle 2 suori- 35 tetaan biologinen jätteenkäsittely 6, josta tuloksena syntyy hyötykäyttöön kelpaamatonta hylkytavaraa 7, myytäväksi kelpaavaa humusta 8 » » * 5 86471 sekä keksinnön mukaisesti hyödynnettävää biokaasua 9, jonka lämpötila on välillä 30 - 60° C, edullisesti 35 - 50° C.

Polttofraktio 3 johdetaan polttoaineeksi leijukerroskattilaan 10, jonka 5 lämpötila pidetään välillä 800 - 900° C polttofraktion olennaisen täydellisen palamisen mahdollistamiseksi. Palamisessa syntynyt energia otetaan talteen ja käytetään hyväksi eri tavoin, mm. myyntituotteena 11.

Leijukerroskattilasta 10 tulevat savukaasu 12 johdetaan suoraan jälki-10 polttokammioon 13. Jälkipolttokamniossa 13 käytetään keksinnön mukaisesti polttoaineena biofraktion biologisesta jätteenkäsittelystä 6 syntynyttä biokaasua 9. Jälkipolttokammioon syötettävän biokaasun määrä on edullisesti noin 50 % tuotetusta biokaasumäärästä, jolloin jälkipolttokam-mion 13 lämpötila pidetään edullisesti välillä 1000 - 1200 0 C, jolloin 15 savukaasujen sisältämä tuhka ainakin osittain sulaa ja poistuu siten kaasuista. Jälkipolttokammion 13 savukaasuille suoritetaan edelleen jatkokäsittely 14 puhtaan kaasun aikaansaamiseksi.

Kuvion 4 mukaisesti keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä ainoastaan hylkytavara 4, 7 sekä leijukerroskattilan 10 ja jälkipolttokammion ;· ^ 20 13 tuhka joudutaan kuljettamaan kaatopaikalle 15.

Claims (5)

1. 6 86471
2. 1. Menetelmä jätteiden, erityisesti yhdyskuntajätteiden käsittelemiseksi, jossa menetelmässä jäte ensin esikäsitellään jätteen jakamiseksi bio- 5 fraktioksi ja polttofraktioksi ja jossa biofraktiolle suoritetaan biologinen jätteen käsittely ja polttofraktiolle poltto korkeassa lämpötilassa, tunnettu siitä, että polttofraktion (3) poltosta syntyneet poistokaasut johdetaan jälkipolttokammioon (13), jonka polttoaineena käytetään jätteen biologisesti hajoavasta aineosasta (2) tuotettua kaasua. 10
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkipolttokammion (13) polttoaine on biokaasua.
4. 3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että polttoaine syötetään jälkipolttokammion (13) yläosaan. M. Patenttivaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että jälkipolttokammion (13) polttoaineen määrä on noin 50 % jätteen biologisesti hajoavasta aineosasta tuotetusta kaasumäärästä. 20
5. 5. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkipolttokammion (13) syöttölämpötila on välillä 30 - 60° C, edullisesti 35 - 50° C. - 25 7 86471