NO314673B1 - Fremgangsmåte og anordning for termisk behandling av flyvestöv fra ristforbrenningsanlegg - Google Patents

Description

Teknisk område

Oppfinnelsen vedrører avfalls-forbrenningsområdet. Den angår en fremgangsmåte og en anordning for termisk behandling av flyvestøv og eventuell f inaske fra rist forbrennings-anlegg .

Teknikkens stand

Por termisk behandling av avfall/søppel er det kjent mange fremgangsmåter hvor søppelet forgasses, lavtemperaturkar-boniseres ved vakuum, eller forbrennes. De faste reaksjons-produkter som derved oppstår viderebehandles på forskjellig måte, f.eks. termisk, og de produkter som ikke lenger er utnyttbare, deponeres deretter. Derved må de flyveaskemeng-der som skal deponeres være så små som mulig, da de inneholder en høy andel tungmetaller.

Således er det f.eks. fra DE 38 11 820 Al kjent en fremgangsmåte hvor søppelet omdannes til ufullstendig forbrent gass og hovedsakelig ikke-flyktige pyrolysereststoffer i en pyrolysereaktor. Den ufullstendig forbrente gass blir i tilslutning til dette ført til et separat sekundærforbren-ningskaznmer, og likeledes finandelen (lavtemperaturkoks og finstøv) av reststoffene og den i støvfiltreringsanlegget hhv. spillvarme-dampkjelen oppnådde flyveaske (støv). Flyvestøvet og f inandelene forbrennes i dette høytemperatur-kammer og de faste andeler smeltes sammen. Det smeltede slagg føres så ut av forbrenningskammeret til en vannbehol-der, hvor det størkner til et glasslignende granulat.

En slik løsning krever imidlertid en behandling av det ufullstendig forbrente materiale og et separat sekundaerforbrenningskammer, noe som resulterer i øket plassbehov og høye omkostninger.

Dette gjelder også det forbrennings-smelte-anlegg for søppelfjerning i byene som er beskrevet i EP 0 446 888 Bl. Her er en smelteovn for smelting av asken fra forbrenningsovnen etterkoblet forbrenningsovnen, hvorved asken transporteres til smelteovnen via en tørketransportør. Via spesiel-le dyser blir dessuten filterstøv fra støvutskilleren bragt inn i smelteovnen, slik at både aske fra forbrenningsovnen og flyvestøv fra støvutskilleren smeltes sammen i smelteovnen.

En ytterligere mulighet for å redusere flyveaskemengden består f.eks. i å anordne egne askesmelteanlegg etter forbrenningsproséssen ved søppelforbrenningsanlegg. En slik fremgangsmåte er beskrevet i F.-G. Simon og K.-H. Andersson: "In-Rec-Verfahren - Verwertung von Reststoffen aus der termischen Abfallbehandlung", ABB Technik 9/1995, s. 15 - 20. Finfraksjonen av ristasken blir ved denne fremgangsmåte, kalt "AshArc"-prosess, sammen med filterasken smeltet i en likestrøm-lysbueovn. Ved hjelp av de høye temperaturer blir organiske forbindelser straks spaltet. Metallklorider fordamper og tungmetall forbindelser reduseres til element og synker da enten i metallbadet og danner således en legering, eller de forlater ovnen i gassformet tilstand. Avgassen gjennomgår en sekundærforbrenning for CO og en hurtigkjøling med vann og mye luft for fremfor alt å forhindre nydannelse av giftige organiske forbindelser. Fordampede metallklorider resublimerer og utskilles på et posefilter. Dette tungmetallkonsentrat lar seg omsmelte til metall.

Da aske-lysbueovnen er beregnet for meget store gjennomløps-mengder, er det mulig å behandle finfraksjonen av ristasken (ca. 8% av anvendt avfall) sammen med filterasken fra røkgassrensingens partikkelutskillelse (ca. 2,5% av anvendt avfall).

En ulempe ved denne teknikkens stand er at det må bygges en ekstern ovnsinstallasjon som oppvarmes 100% separat. Dessuten er det derved dannede glassaktige produkt ikke bestanddel av ristasken.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen søker å unngå alle disse ulemper. Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å utvikle en fremgangsmåte og en anordning for termisk behandling av flyvestøv og eventuelt finaske fra søppelforbrenningsanlegg, hvorved det på enkel måte og med lave omkostninger oppnås et produkt som enten vil kunne settes til ristasken eller også utnyttes separat, og den gjenværende flyveaskemengde derved reduseres .

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at i det minste en del av flyvestøvet, ved en fremgangsmåte ifølge innledningen av krav 1, blir ført tilbake til forbrenningsovnens høytempera-turområde, hvor temperaturen i dette høytemperaturområde ligger over smeltetemperaturen hhv. flyvestøvets sintringstemperatur, og at flyvestøvet forblir tilstrekkelig lenge i forbrenningsovnens høytemperaturområde, slik at det i det minste for en del forglasses eller sintres. Disse produkter vil i tilslutning til dette kunne settes til ristasken eller utnyttes separat.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved en anordning ifølge innledningen av krav 13, ved at asketransportanlegget strekker seg til i nærheten av forbrenningsovnens høytempe-raturområde, at det der etter asketransportanlegget er koblet en doseringsinnretning for innføring av i det minste en del av det tilbakeførte flyvestøv i forbrenningsovnens høytemperaturområde, og at det i forbrenningsovnens høytem-peraturområde er anordnet midler for å sikre tilstrekkelig lang oppholdstid av asken.

Oppfinnelsens fordeler består bl.a. i at det separate høytemperatur-forbrenningskammer hhv. den eksterne ovnsinstallasjon, som hittil har vært nødvendig for smelting av flyveasken, faller bort. Derved vil omkostninger kunne spares. Produktet vil kunne settes til ristasken slik at den gjenblivende mengde flyveaske med høy andel av skadelige stoffer reduseres, sammenlignet med teknikkens stand. En ytterligere fordel ved oppfinnelsen består i at eksisterende anlegg uten problemer vil kunne suppleres.

Det er spesielt hensiktsmessig hvis hele mengden av flyve-støv tilbakeføres til forbrenningsovnens høytemperaturom-råde, idet det på denne måte dannes et produkt som ikke vil måtte deponeres som spesialavfall.

Videre er det fordelaktig når flyvestøvet, i tilfelle av en bare delvis tilbakeføring av dette til forbrenningsovnens høytemperaturområde, etter at det er tatt ut fra kjelen hhv. støvfilteranlegget, først deles i en skadestoffattig og en skadestof f rik fraksjon og bare den skadestof fattige fraksjon av flyvestøvet føres tilbake til forbrenningsovnens høy-temperaturområde, idet det derved dannes et skadestoffattig produkt og farene for korrosjonsproblemer ved forhøyede konsentrasjoner av tungmetaller i kjelområdet reduseres.

Endelig blir hensiktsmessig flyvestøvet, etter at det er bragt ut av kjelen hhv. støvutskilleranlegget, blandet med finfraksjonen {< 2 mm) av ristasken, som f .eks. er behandlet ifølge "DryEx/DryRec"-metoden (tørruttrekning og tørrsor-tering), og denne blanding deretter tilbakeført til forbrenningsovnens høytemperaturområde. Dette medfører den fordel at den skadestof f rike fraksjon av ristasken vil kunne behandles separat. Samtidig forbedres smelte-egenskapene, f.eks. viskositet, smeltetemperatur, det flytende slagg, og det oppnås en tørr, men knapt støvende ristaske.

<y>tterligere fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i de påfølgende uselvstendige krav.

Kort beskrivelse av tegningene

Flere utførelseseksempler på oppfinnelsen er vist på tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser et første utførelseseksempel på et søppelforbrenningsanlegg ifølge oppfinnelsen, hvor hele flyvestøvmengden tilbakeføres til primærforbrenningskammeret,

fig. 2 skjematisk viser et andre utførelseseksempel på et søppelforbrenningsanlegg ifølge oppfinnelsen, hvor hele flyvestøvmengden, etter mellomlagring og pelletering, tilbakeføres til sekundærforbrenningskammeret,

fig. 3 skjematisk viser et tredje utførelseseksempel på et søppelforbrenningsanlegg ifølge oppfinnelsen, hvor bare en del av flyvestøvet tilbakeføres til primærforbrenningskammeret,

fig. 4 skjematisk viser et fjerde utførelseseksempel på et søppelforbrenningsanlegg ifølge oppfinnelsen, hvor flyve-støvet sammen med finfraksjonen av ristasken føres tilbake til primærforbrenningskammeret,

fig. 5 viser en detalj ved ovnens høytemperaurområde med en spesiell utførelse av et middel for å sikre tilstrekkelig oppholdstid av det tilbakeførte flyvestøv i dette område, og

fig. 6 skjematisk viser et femte utførelseseksempel på et søppelforbrenningsanlegg ifølge oppfinnelsen, hvor den smeltede aske bringes ut separat fra ristasken.

Fremgangsmåte for utførelse av oppfinnelsen

I det følgende skal oppfinnelsen belyses nærmere ved hjelp av utførelseseksempler under henvisning til fig. 1-6.

Fig. 1 viser skjematisk et søppelforbrenningsanlegg ifølge et første utførelseseksempel på oppfinnelsen.

Søppelforbrenningsanlegget består hovedsakelig av en forbrenningsovn 1 etter hvilken det er koblet en kjel 2 og et støvutskilleranlegg 3, f.eks. et elektrofilter. I forbrenningsovnen 1 er det anordnet en forbrenningsrist 4 på hvilken søppel 5, f.eks. husholdningsavfall, forbrennes ved tilførsel av primærluft 6 i primærf orbrenningskammeret 7. Forbrenningen kompletteres ytterligere i sekundærforbrenningskammeret 8 ved tilførsel av sekundærluft 9. Ved forbrenningen av husholdningsavfallet dannes flyvestøv 10 som transporteres med røkgassen 11 via primærforbrenningskammeret 7, sekundærforbrenningskammeret 8, kjelens 2 strålingsløp 12 og "berøringsløp 13 inn i kjelen 2 og i filteret 3. Flyvestøvet 10 (kjelaske og flyveaske) utskilles på de her ikke viste kjelrørvegger og elektrofilterpla-ter. Etter banking blir flyvestøvet tilført et asketransportanlegg 14, fortrinnsvis en trekkjedetransportør, en pneumatisk transportør eller en snekketransportør, via ikke viste utmatningsanordninger, som f.eks. cellehjulsluser eller dobbelt spjeld. Ifølge oppfinnelsen strekker asketransportanlegget 14 seg til i nærheten av forbrenningsovnens 1 høytemperaturområde. Der er en doseringsinnretning 15, f.eks. en matesnekke eller en stempelpumpe etterkoblet asketransportanlegget 14. Alt utmatet flyvestøv 10 blir i dette første utførelseseksempel på oppfinnelsen tilført doseringsinnretningen 15 via asketransportanlegget, eventuelt under tilsetning av tilsetningsstoffer 16, f.eks. vann eller smeltepunktreduserende stoffer.

Via innretningen 15 kommer det eventuelt med tilsetningsstoffer 16 blandede flyvestøv 10 dosert inn i forbrenningsovnens 1 høytemperaturområde. Hvis vann settes til asken (flyvestøvet 10) før tilbakeføringen til ovnen, forsterkes den allerede fra før kjølende virkning av den tilbakeførte aske på forbrenningsovnens 1 omgivende ildfaste Stener ytterligere. Derved tilveiebringes et bidrag til korro-sjonsreduksjon. Som det fremgår klart av fig. 1, blir flyvestøvet 10 i dette første utførelseseksempel ført tilbake til primærforbrenningskammeret 7.

Selvsagt er det ved et andre utf ørelseseksempel også mulig å føre flyvestøvet 10 tilbake til sekundærforbrenningskammerets 8 høytemperaturområde {se fig. 2) . Forskjellen er at temperaturen i dette område er høyere em smeltetemperaturen hhv. sintringstemperaturen av flyvestøvet 10, hhv. blandingen av flyvestøv 10 og tilsetningsstoffer 16, og at opp-holdstiden for flyvestøvet 10 hhv. blandingen av flyvestøv 10 og tilsetningsstoffer 16 i dette høytemperaturområde av forbrenningsovnen 1 er så lang at det finner sted en forglassing hhv. sintring av i det minste en del av flyve-støvet 10. Spesielt gunstig er det når hele andelen av det tilbakeførte produkt smeltes hhv. sintres. Skulle ikke temperaturen være tilstrekkelig, vil en ytterligere varme-mengde kunne tilføres via hjelpebrennere 17 (ikke vist her) som drives ved hjelp av olje-, gass- eller avfallsdrift.

I forbrenningsovnens ■ l høytemperaturområde er det ifølge oppfinnelsen anordnet midler 18 for å sikre en tilstrekkelig lang oppholdstid av asken. Disse midler 18 vil f .eks. kunne være renner, digler, ledeorganer og/eller -plater, eller også spesiellt utformede ildfaste Stener.

I tilslutning blir de produkter som oppstår ved forglas-singen/sintringen satt til ristasken 19, som enten utmates tørr eller våt via et vannbad, fra forbrenningsovnen l. Ved tørr utmatning er det viktig at askeuttrekket danner en lufttett avslutning av fyrrommet, noe som ved eksisterende anlegg sikres ved hjelp av en vannlås. Ristasken 19 blir da viderebehandlet ved hjelp av i og for seg kjente fremgangsmåter , f.eks. tørrsortering.

Fig. 2 viser et andre utførelseseksempel på oppfinnelsen. Dette skiller seg bare fra det første utførelseseksempel ved at flyvestøvet 10, etter at det er matet ut av kjelen 2 og filteret 3, mellomlagres i en bunker 20 via asketransportanlegget 14, deretter transporteres inn i et pelleteringsan-legg 21, hvoretter det pelleterte flyvestøv 10, som eventuelt igjen er blandet med tilsetningsstoffer, bringes dosert inn i sekundærforbrenningskammerets 8 høytemperaturområde. Den eksterne temperaturkilde 17 {brenner, brennerlanse) som er vist skjematisk på fig. 2, kan tilføre sekundærforbrenningskammeret 8 ytterligere varme-energi. Derved blir det i hvert tilfelle sikret en temperatur som ligger over smelte- eller sintringstemperaturen for flyvestøvet, hhv. blandingen av flyvestøv 10 og tilsetningsstoffer 16, slik at utsmeltning/sintring av asken understøttes.

Ved det tredje utførelseseksempel på oppfinnelsen, vist på fig. 3, blir bare en del av det fra kjelen 2 og støvutskil-leranlegget 3 utmatede flyvestøv ført tilbake til primærforbrenningskammerets 7 høytemperaturområde. Før innførin-gen i forbrenningskammeret 7 kommer flyvestøvet 10 inn i et skillekammer 22, i hvilket flyvestøvet 10 deles opp i en skadestoffattig fraksjon 10.1 og en skadestoffrik fraksjon 10.2. Bare den skadestof fattige fraksjon 10.1 blir ført tilbake til forbrenningsovnens 1 høytemperaturområde via asketransportanlegget 14 og doseringsinnretningen 15, og satt til ristasken 19 etter forglassing.

Fig. 4 viser skjematisk et utførelseseksempel på oppfinnelsen som bare adskiller seg fra det på fig. 1 viste første utf ørelseseksempel ved at flyvestøvet 10 etter utmatning fra kjelen 2 og filteret 3, føres tilbake til forbrenningsovnens 1 høytemperaturområde sammen med en fraksjon 19.1 av ristasken, som er mindre enn 2 mm og ble skilt (f.eks. ved ca. 2 m partikkelstørrelse) fra resten 19.2 av ristasken

i sorteringsanlegget 23.

Fig. 5 viser en mulig utførelses form av de midler 18 for sikring av tilstrekkelig oppholdstid av flyvestøvet 10 som er anordnet i primærforbrenningskammerets 7 hhv. sekundærforbrenningskammerets 8 høytemperaturområde. Matesnekken 15 har en etterkoblet renne 18 hvori flyvestøvet 10 vil kunne oppholde seg så lenge under høytemperaturbetingelser at det at det i det minste til dels smelter og forglasses hhv. forsintres, og disse produkter deretter vil kunne settes til ristasken, eller også anvendes separat.

Fig. 6 viser et ytterligere utførelseseksempel. Her er et etterforbrenningsrom 26 som er slik utført at den smeltede aske 25 vil kunne mates ut separat fra ristasken, koblet etter fyrrommet 7, 8. Som ved de utførelseseksempler som allerede er beskrevet ovenfor, vil en blanding eller en enkelt fraksjon av asken (kjelaske, filteraske, finfraksjon av ristasken) , med eller uten tilsetning av tilsetningsstoffer 16, også kunne føres tilbake til fyrrommet 7, 8 eller etterforbrenningsrommet 26 ved denne utførelsesform.

En ytterligere fordel ved denne utførelse består i mulighe-ten for å føre støvet tilbake til det varme område via dysene for sekundærluft 9 og/eller tertiærluft 24. Dessuten vil det ved hjelp av ikke-konsentriske overganger mellom fyrrommet og etterforbrenningsrommet 26 og/eller ved tangential innmatning av sekundærluften 9 eller tertiærluften 24 i etterforbrenningsrommet 26 kunne oppnås en hvirvelstrømning i etterforbrenningsrommet 26. Hvirvelen fører til en bedre utskillelse av askepartikler på etterfor-brenningsrommets 26 vegger. Den tilbakeførte aske, som føres inn i etterforbrenningsrommet 26 ved hjelp av sekun-dærluf ten 9 eller tertiærluften 24, blir slynget mot veggene, hvor det på grunn av de meget høye temperaturer oppstår en askesmeltestrøm. Den smeltede aske strømmer nedover høytemperatur-etterforbrenningskammerets 26 vegger og fjernes fra et ter f orbrenningsrommet 26 via en for dette spesielt anordnet innretning 27.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for termisk behandling av flyvestøv (10) og eventuelt deler av ristasken (19) fra et søppelforbren-ningsanlegg, hvor søppelet forbrennes på en forbrenningsrist (4) i en forbrenningsovn (1) , hvorved det dannes røkgass (11) som inneholder ristaske (19) og flyvestøv (10), hvor ristasken (19) mates ut fra forbrenningsovnen (1) som oppviser et primær- t (7) og et sekundærf orbrenningskammer (8), og viderebehandles, og hvor det flyvestøv (10) som avsetter seg i en etterkoblet kjel (2) og et etterkoblet støvfilteranlegg (3) utmates, og i det minste en del av flyvestøvet (10) smeltes og sintres, karakterisert ved at i det minste en del av flyvestøvet (10) føres tilbake til forbrenningsovnens (1) høytemperaturområ-de, idet temperaturen i dette høytemperaturområde ligger over flyvestøvets (10) smeltetemperatur, hhv. sintringstemperatur, og at i det minste en del av flyvestøvet (10) oppholder seg tilstrekkelig lenge i forbrenningsovnens (l) høytemperaturområde, slik at det i det minst for en del forglasses eller sintres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det i forbrenningsovnens (1) høytempera-turområde forglassede eller sintrede flyvestøv (10) deretter settes til ristasken (19).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hele mengden av flyvestøv (10) føres tilbake til forbrenningsovnens (1) høytemperatur-område .

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at flyvestøvet (10) føres tilbake til primærforbrenningskammerets (7) høytemperaturområde.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at flyvestøvet (10) føres tilbake til sekundærforbrenningskammerets (8) høytemperaturområde.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at flyvestøvet (10), i tilfelle av en delvis tilbakeføring av flyvestøvet (10) til forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde etter utmatning fra kjelen (2), hhv. støvfilteret (3), først skilles i en skadestoff-fattig fraksjon (10.1) og en skadestoffrik fraksjon (10.2) og bare den skadestoffattige fraksjon (10.1) av flyvestøvet (10) føres tilbake til forbrenningsovnens (1) høytemperatur-område .

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at forbrenningsovnens (1) høytempera-turområde tilføres ytterligere varme via en hjelpebrenner (17) .

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at flyvestøvet (10), etter utmatning fra kjelen (2), hhv. støvutskilleranlegget (3), blandes med en fraksjon (19.1) av den behandlede ristaske (19), fortrinnsvis < 2 mm, og denne blanding deretter føres tilbake til forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at flyvestøvet (10), etter utmatning fra kjelen (2), hhv. støvutskilleranlegget (3), transporteres ved hjelp av et asketransportanlegg (14) , etter valg mellomlagres, pelleteres og/eller fuktes, og deretter mates dosert inn i forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde via egnede midler (18).

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at tilsetningsstoffer (16), fortrinnsvis vann og/eller smeltepunktreduserende stoffer, settes til flyvestøvet (10) hhv. blandingen av flyvestøv (10) og finandelen av ristasken (19) før innmatningen i forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at den aske som er ført tilbake i forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde mates inn i primærforbrenningskammeret (7) eller etterforbrenningsrommet (26) ved sekundær- og/eller tertiærluftinnmatning. ■

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-11, karakterisert ved at det tilveiebringes en hvirvel-strømning av røkgassene (11) i etterf orbrenningsrommet (26) .

13. Anordning for termisk behandling av flyvestøv (10) og eventuelt deler av ristasken (19) fra søppelforbrenningsan-legg, hovedsakelig bestående av en forbrenningsovn (1) med en forbrenningsrist (4) og en utmatningsinnretning for slagg og ristaske (19), som oppviser et primær- (7) og et sekundærf orbrenningskammer (8), en etter forbrenningsovnen (1) koblet kjel (2) med strålingsløp (12) og berøringsløp (13), og et etter kjelen (2) koblet støvutskilleranlegg (3), hvor det på kjelen (2) og støvutskilleranlegget (3) er anordnet utmatningsinnretninger for flyvestøvet (10), og disse utmatningsinnretninger er tilordnet et asketransportanlegg (14), karakterisert ved at a) asketransportanlegget strekker til i nærheten av forbrenningsovnens høytemperaturområde, b) at en doserings innretning (15) for innføring av i det minste en del av det tilbakeførte flyvestøv (10) i forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde er etterkoblet asketransportanlegget (14), og c) at det i forbrenningsovnens (1) høytemperaturområde er anordnet midler (18) for å sikre tilstrekkelig oppholdstid av asken.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at det som asketransportanlegg (14) anvendes en trekk-kjedetransportør, en pneumatisk transportør eller en snekketransportør.

15. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at det som doseringsinnretning (15) anvendes en stopp-snekke eller en stempelpumpe.

16. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at det som middel (18) for å sikre tilstrekkelig oppholdstid av asken i forbrenningsovnens (1) høytemperatur-område anvendes renner, digler, ledeorganer og/eller -plater.