DE1594683A1

DE1594683A1 - Verfahren zur Reinigung der Abgase aus Muellverbrennungsanlagen

Info

Publication number: DE1594683A1
Application number: DE1967M0072807
Authority: DE
Inventors: Erich Dr-Ing Herrmann
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1967-02-17
Filing date: 1967-02-17
Publication date: 1975-08-21
Also published as: CH476948A; NL6800351A; NL153439B; GB1176637A; DE1594683B2

Description

Verfahren zur Reinigung der Abgase aua Müllverbrennungsanlagen.

Immer mehr gehen die Städte und Gemeinden dazu über, den Müll zu verbrennen, um ihn auf gefahrlos und hygienisch einwandfreie Weise zu beseitigen. Auch bei der Müllkompostierung fallen Rückstände an, die ebenfalls verbrannt werden. Für die Müllverbrennung hat man verschiedenartige Verbrennungsöfen entwickelt. Es ist heute möglich, eine nahezu vollständige Verbrennung bei einigermaßen kontinuierlichem Betrieb zu erzielen. Me dabei entstehenden ca* bis 1 000° G heißen Rauchgase können nicht ungereinigt in die Atmosphäre entlassen werden, da sie neben Staub und Ruß auch organische Verunreinigungen und sauer reagierende Verbindungen, w$t SOl und SO» enthalten, die in der Umgebung der Verbrennungsanlagen eine Belästigung oder Beeinträchtigung heirvorruf en würden* Wm ist daher erforderlich., diese Rauchgase Ton in: «en staub- und gasförmigen Verunreinigungen möglichst weitgehend st befiele», beror eie i»

j Atmosphäre gelangen, Die AuSKUt»ung

durch die Erzeugung von Waeeerdampf

ier Eamifcgase

et für kleinere und

die

lert

Anlagen nicfcjt wirtschaftlieh. Auierdp» sind die Dampferseuget wegen der in den Rauchgasen enthaltenen sauren ?tr»indungen, wie *. B. HCl und SOg der Gefahr einer Korrosion ausgesetst.

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Es ist bekannt, Müll und Abwasserschlamm gemeinsam in einem Etagenofen zu verbrennen. Die gemeinsame Verbrennung von Schlamm und Müll stellt jedoch an die Qualität des Mülls besondere Anforderungen. Ei nuß z. B*. durch Zerkleinern und/oder Absieben und durch Entfernen αφ Eisenteile mittels Magnetabscheidern so vorbehandelt sein, daß er auf der Verbrennungsetage einwandfrei gehandhabt werden kann. Es ist auch bekannt (TJSP 2 125 720), die bei der gemeinsamen Schlamm- und Müllverbrennung anfallende Asche zum Teil wieder auf die oberste Etage des Ofens aufzugeben.

b Es ist auch eine Vorrichtung zur Verbrennung von Schlamm und Müll

bekanntgeworden, die aus einem oberen Etagenofen und einem darunter ^: angeordneten Schachtofen besteht. In dem oberen Etagenofen wird Schlamm getrocknet, der in den unteren Schachtofen fällt, in den durch die hohle Rührwerksachse Müll aufgegeben wird.

Bei der gemeinsamen Verbrennung von Schlamm und Müll werden nicht nur besondere Anforderungen an den Müll gestellt, sondern es werden auch nur teilweise Verbrennungetemperaturen über 800° C erreicht. Aus diesen Gründen ist man bei Anlagen mit einer Durchsatzleistung ) Ton 4 t/h und mehr immer häufiger bestreit, auf eine Vorbehandlung dee Mülle wegen der damit verbundenen Kosten zu verzichten und den Müll ohne Vorbehandlung in einem geeigneten Ofen zu verbrennen. Bei einer eolohen Verbrennung werden Temperaturen Mb ca. 1000° 0 erreicht« Bei dl teer Müllverbrennung ergibt sich jedoch nunmehr das Probit», die

Abgajt von Staub und de4 schädlichen sauren Verbindungen unter , fleiohteitiger Verwertung der Abwärme zu reinigen,

; Bei einem nioht kum Stand der Technik gehörenden Verfahren wurde

vorgesohlagen, den Kohleneäuregehalt von Rauchgasen aus Schlamm-

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und/oder Müllverbrennungsanlagen zur neutralisation von Dünnschlamm zu benutzen. Da jedoch bei diesem Verfahren der Dtinnschlamm in einem großen Überschuß vorliegt, werden die Rauchgase bis auf den Taupunkt abgekühlt. Das Problem der Korrosion in den Rauchgasreinigungseinrichtungen und im Saugzuggebläse bleibt bei diesem Verfahren ungelöst. Außerdem kann der Wärmeinhalt der Mttllverbrennungsabgabe nicht für die Trocknung von Klärschlamm benutet werden.

Es ist bekannt, mit den heißen Müllverbrennungsabgasen Klärsohl ι zu trocknen. Der Wärmeinhalt der Müllverbreimungsabgase wird da*· ; bei zunächst zur Erzeugung von Dampf benutet und der erzeugte Dampf wird seinerseits zur Trocknung des Schlammes verwendet. Hierbei tritt wieder die Gefahr von Korrosionen im Dampferzeuger auf* Räch einem anderen Verfahren werden die heißen Müllverbrennung abgase direkt zur Trocknung von Schlamm auf einem Krateerband ve**»?' wendet, nachteilig ist bei diesem Verfahren, dafl der Soalasm üiehi , nur getrocknet, sondern auch auf über 90° Ö ei£^liV^?A «nd eiofcv^f?l dabei unter Entwicklung übler Gerüche «u zersetzen beginnt. '*

Durch -lie vorilegende Bfindung gelingt es, Abgase aus Httllverbrett*· _Λ

» nungs ablagert -unter gleichzeitiger Verwertung ihrer Abwärme eu relnl^an. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung d>r ' ogas?^ -,.us Müllverbrennungsanlagen durch Behandeln dieser, Abgase ■■_ΆάΧ ^ Sr schlamm, wobei der eingediokte oder vor entwässert β Klär-, fonlaaim auf den oberen Etagen eines Etagenofens getrooknet, auf darunter befindlichen Verbrennungsetagen verbrannt und wobei die.- jt Asche auf den darunter befindlichen Kühletagen gekühlt wird. ; Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase in die Verbrennungszone eingeleitet und dann im Gegenstrom

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zu dem alkalisch eingestellten Klärschlamm durch den Ofen geführt, dadurch von schädlichen sauren Verbindungen befreit, entstaubt, nachverbrannt und gekühlt werden.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die ca. 800 bis 1 000° C heißen Abgase aus einer Müllverbrennungsanlage in die Verbrennungszone eines Etagenofens geleitet und im Gegenstrom zu dem von oben nach unten wandernden Klärschlamm durch den Ofen geführt. Die Abgase aus der Müllverbrennungsanlage geben dabei ihren Gehalt an schädlichen sauren Verbindungen bis auf Bruchteile an den Schlamm ab. Beispielsweise verringerte sich in einem Falle der S0₂-Gehalt von 400 auf 40 mg/W⁵ und der HCl-Gehalt von 200 auf 2 mg/Nm . COp ruft keine Belästigungen in der Umgebung hervor und braucht deshalb nicht aus dem Gas entfernt zu werden. Der Staub- und Rußgehalt der Müllverbrennungsabgase geht bei der Behandlung im Etagenofen stark zurück. Eine anschließende Peinentstaubung der den Etagenofen verlassenden Abgase ist ohne Schwierigkeiten in einem Elektrofilter oder einem anderen Hochleistungsentstauber, z. B. in einem Mischbettfilter, möglich. w Die Abgase verlassen den Etagenofen mit Temperaturen von ca. 200 bis 350° C und besitzen damit eine Temperatur, wie sie zur Peinentstaubung erwünscht ist. Es wird nämlich dadurch eine Unterschreitung des Säuretaupunktes mit Sicherheit vermieden, so daß keine Korrosionen auftreten können. Pur die Peinentstaubuiigsvorrichtungen können bei Gastemperaturen von 200 bis 350 0 noch normale, preisgünstige Baustoffe verwendet werden. Die feinentstaubten Rauchgase entweichen durch einen Kamin und verteilen sich wegen ihrer erhöhten Tempemtur schnell und gut in der Atmosphäre.

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Der obersten Etage des Etagenofena wird voreingedickter oder entwässerter Klärschlamm aufgegeben. Der pH-Wert eingedickter oder entwässerter Schlämme beträgt in den meisten Fällen ca. 8,5 "bis 10. Der pH-Wert von Primär-r oder Sekundärschlamm oder ein Gemisch von beiden, wie es üblicherweise in kommunalen Kläranlagen anfällt, beträgt etwa 1,5 bis 8,5, unabhängig davon, ob der Schlamm als Frischschlamm oder Paulschlamm vorliegt. Die Alkalität solcher Schlämme wird vielfach zum Zwecke einer J verbesserten Eindickung der Schlämme oder zum Zwecke einer sehr guten Entwässerung auf Filtern oder Zentrifugen durch Zugabe von gebranntem Kalk oder Hydratkalk weiter angehoben, so daß der pH-Wert der eingedickten oder entwässerten Schlämme, wie bereits erwähnt, in den meisten Fällen etwa 8,5 bis 10 beträgt. Außerdem besitzen diese Schlämme zumeist einen natürlichen Gehalt an Kalziumverbindungen, die bei der Neutralisation starker Säuren mitwirken können. Der voreingedickte oder vorentwässerte Schlamm durchwandert den Etagenofen von oben nach unten, indem er durch , Schaufeln abwechselnd von innen nach, außen und von außen nach innen über die Böden bewegt wird und von einer Etage durch öffnungen auf den darunterliegenden Boden fällt. Die Schaufeln sitzen auf Rührarmen, die an einer zentralen, vertikalen Antriebswelle befestigt sind. Gewöhnlieh sind diese Welle und die Eührarme hohl ausgebildet und werden durch Durchblasen von Frischluft gekühlt. Im Gegenstrom zum Schlamm bewegen sich die heißen Rauchgase der Müllverbrennungsanlage von der Verbrennungszone nach oben durch den Etagenofen und verlassen diesen nach einer

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weitgehenden Reinigung mit einer Temperatur von 200 Ms 350° C. Auf den oberen Etagen wird der Schlamm getrocknet, wobei er sich an seiner Oberfläche bis an die Kühlgrenz-Temperatur erwärmt. Gleichzeitig werden die Rauchgase durch Kontakt mit dem Schlamm neutralisiert und entstaubt, wobei der pH-Wert der Schlammoberfläche entsprechend absinkt. Durch die stetige Umwälzung des Schlammes auf den Böden mit Hilfe der Rührschaufeln werden dauernd neue Schlammpartikel an die Oberfläche gebracht, so daß dadurch der Stoff- und Wärmeaustausch sehr intensiv ablaufen kann.

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Es gelingt beispielsweise, auf 1 m Fläche einer Trocknungsetage bis zu 50 kg Wasser stündlich aus dem Schlamm herauszuholen, wobei gleichzeitig die sauren Verbindungen des Rauchgases vom Schlamm absorbiert und Staubteilchen aus dem Rauchgas aufgenommen werden. Die Rauchgase, die die Trocknungsetagen, d. h. den Etagenofen, verlassen, sind geruchfrei.

Es hat sich ergeben, daß man zweckmäßigerweise den Etagenofen so gestaltet, daß die Schlammtrocknung je nach Feuchtigkeitsgehalt der Schlämme und je nach der gewünschter Temperatur der den Etagenofen verlassenden Abgase auf den oberen 3 bis 6 Etagen durchgeführt wird. In den darunter folgenden Etagen wird der Schlamm verbrannt. Für die Verbrennung sind durchschnittlich 2 bis 4 Etagen erforderlich, Hierbei wird durch die laufende Bewegung des Gutes mittels der Rührschaufeln bewirkt, daß die Verbrennung vollständig und gleichmäßig abläuft. Den Sauaetoff für die Verbrennung liefern die heißen Rauchgase aus der Müllverbrennung und gegebenenfalls zusätzliche Luft, die von unten über die Kühletagen in den Etagenofen eingeleitet wird. Die Ver-

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brennung erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen zwischen 700 und 900° C. In diesem Temperaturbereich findet bereits eine Reaktion zwischen den Kalziumverbindungen des Schlammes und den Säuren im . Rauchgas statt, so daß auch die Verbrennungsetagen bereits die mit an der Rauchgasreinigung beteiligt sind. Außerdem bilden die Verbrennungsetagen die llachbrennzone für die Rauchgase aus der Müllverbrennung, was besonders zur Verminderung der organischen Verunreinigungen und des Rußgehalts von Bedeutung ist. Die Abgase der Müllverbrennung werden in die Verbrennungsräume über den Ver- f brennungsetagen zugeleitet. Sie werden dort gleichmäßig über den gesamten Ofenquersclinitt verteilt und mit den Rauchgasen, die bei der Schlammverbrennung entstehen, vermischt. Die Abgase von Müllverbrennungsanlagen besitzen noch einen restlichen Sauerstoffge-

, den meisten „

halt von 10 bis H Vol#, was in Fällen bereits, zur Deckung. des gesamten Sauerstoffbedarfs der Schlammverbrennung ausreicht. Die aus den V-vrirejanungset-agsii anfeilende As oh β wird anschließend noch über 1 bio J Kühletagen geführt und darin mit Frischluft oder isi'S vcr-gswäiiii ;er Kühlluft aus den Hohlwellen und Rührarmen gekühlt. Jj

-iin verdrängt diese Luft die Kohlensäure aus der heißen Asche iwA "bewirkt dadurch eine derartige Verschiebung des Kalk-Kohlen- säcr-'= Gleichgewichts, daß die Asche nachher einen erheblichen Gehalt- "an aktivem, gebranntem Kalk besitzt. Die Asche ist, wie s±\Cö überraschend gezeigt hat, durchaus dazu geeignet, nach Ver-Bisohen mit dem eingedickten oder entwässerten Schlamm dessen pH-Wert noch weiter, bis etwa auf pH 12 zu steigern und damit die Neutralisation und Reinigung des Rauchgases noch zu verbessern. Deshalb ist es zweckmäßig, einen Teil der Asche mit dem Schlamm vor dessen Eintritt in den Etagenofen zu vermischen, wodurch sich

ein gewisser Asche-Kreislauf ergibt. _6AD ORIGINAL

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Palls die zur Verfügung stehenden Schlämme und damit auch die anfallende Asche arm an Kalziumverbindungen sind, ist ein Zusatz von gebranntem oder gelöschtem Kalk oder fremder kalkhaltiger Asche zum Schlamm zweckmäßig, um den pH-Wert des Schlammes anzuheben.

Durch den Zusatz von Asche zu eingedicktem Schlamm kann der Wassergehalt auf 80 bis 90 Gew.$ eingestellt werden. Ein Schlamm mit diesem Wassergehalt kann ohne weitere Entwässerung in den Etagenfe ofen eingeführt werden.

Es ist zumeist zweckmäßig, vorgewärmte Kühlluft aus der Hohlwelle und den Rührarmen des Etagenofens als vorgewärmte Verbrennungsluft der Müllverbrennungsanlage zuzuführen.

Beispiel

100 000 Einwohner liefern im Jahr 20 000 t Müll und außerdem 3 650 m Abwasserschlamm mit 5 $ Peststoffgehalt. Der Müll hat folgende Zusammensetzung:

* organische Substanz 35 bis 40 $

Wassergehalt 30 bis 40 °/o

Aschegehalt 35 bis 20 $..

Eine Verbrennungsanlage, bestehend aus einem Rostofen für den Müll und einem Etagenofen für den nach Zugabe von Kalk eingedickten Schlamm arbeitet im·Jahr an 300 Tagen. Pro Tag ist die Anlage 16 Stunden im Betrieb. Im Rostofen werden 4,17 t/h Müll verbrannt. Bei einem Heizwert der organischen Substanz von 5 000 kcal/kg entsteht bei einer Luftüberschußzahl von 2 bis 2,4 eine Rauchgasmenge von 20 000 bis 25 000 NmV¹¹ mit einem Sauerstoffgehalt von 11 bis 13 Vol.#. Diese Abgasmenge aus der i

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Müllverbrennung wird mit einer Temperatur von ca. 900° C, einem S0₂-Gehalt von 340 mg/W⁵ und einem HCl-Gehalt von 180 in die Verbrennungsräume über den Yerbrennungsetagen des Etagenofens geführt.

Der obersten Etage des Schlammverbrennungsofens werden 7_f63 m /h eingedickter Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 10 # aufgegeben. Der Feststoffanteil besteht zu 65 $ aus organischer Substanz mit einem Heizwert von 5 000 kcal/kg. Pro g Feststoffgehalt sind dem Schlamm 1 g erzeugte Asche zugesetzt worden. j Der pH-Wert des Schlammes beträgt 8,2. Für die Verbrennung des Schlammes ist kein zusätzlicher Wärmebedarf erforderlich. Die den Etagenofen verlassenden Abgase haben eine Temperatur von 300° 0, einen SOg-Gehalt von 50 mg/Mm, und einen HCl-Gehalt von 5 mg/Nm .

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Claims

Patentansprüche "

1) Verfahren zur Reinigung der Abgase aus Müllverbrennungsanlagen durch Behandeln dieser Abgase mit Klärschlämm, wobei der eingedickte oder vorentwässerte Klärschlamm auf den oberen Etagen eines Etagenofens getrocknet, auf den darunter befindlichen Yerbrennungsetagen verbrannt und wobei die Asche auf den darunter befindlichen Kühletagen gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase in die Verbrennungszone eingeleitet und dann im Gegenstrom zu dem alkalisch eingestellten Klärschlamm durch den Ofen geführt, dadurch von schädlichen sauren Verbindungen befreit, entstaubt, nachverbrannt und gekühlt werden,

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzachnet, daß die Abgase mit einer Temperatur von 800 bis 1 000° 0 in die Verbrennungszone des Etagenofens geleitet werden.

3) Verfahren nach einem oder beiden Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase beim Verlassen des Etagenofens eine Temperatur von 200 bis 350° C haben.

4) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Schlammes durch Zugabe von gebranntem oder gelöschtem Kalk oder kalkhaltiger arteigener oder fremder Asche erhöht wird, bevor dieser Schlamm in den Ofen gegeben wird.

5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt eines eingedickten Schlammes vor Aufgabe in die oberste Trocknungsetage durch Bdmischen von Asche auf 80 bia 90 Gew.# eingestellt wird. ,*_.__.

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6) "Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 > dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Asche in einer oder in zwei Etagen unter den Yerbrennungsetagen mit Äauraluft oder vorgewärmter Hohlwellen-Kühlluft von COp freigespült wird.

7) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Etagenofen verlassenden gekühlten Abgase in einem 'Elektrc-Filter oder Mischbettfilter nachentstaubt werden.

8) Verfahren'nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluftüberschuß in der Müllverbrennung in bekannter Weise eingestellt und der Schlamm im wesentlichen mit dem verbleibenden Restsauerstoff dieses Rauchgases im Etagenofen verbrannt wird.

9) Verfahren :,iaeh einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorgewärmte Hohlwellenkühlluft als ¥er"breiiiiU.n"^riliiif . in die Müllverbrennungsanlage geleitet wird.

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