DE19638650C1 - Zweistufiges thermisches Abfallbeseitigungs-Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zweistufiges thermisches Verfahren zur Behandlung von Abfall, bei dem in einer ersten Stufe der Abfall pyrolysiert wird, wodurch Pyrolysekoks ent­ steht, und bei dem in einer zweiten Stufe der Pyrolysekoks in einer Hochtemperatur-Brennkammer verbrannt wird, wodurch ein abziehbarer Schlackenfluß entsteht und gleichzeitig Flugstaub anfällt, welcher Flugstaub in die Hochtemperatur-Brennkammer eingebracht wird.

Auf dem Gebiet der Abfall-Behandlung ist das sogenannte Schwel-Brenn-Verfahren bekannt geworden. Dieses Verfahren und eine danach arbeitende Anlage zur thermischen Abfallentsor­ gung sind beispielsweise in der EP 0 302 310 A1 sowie in der DE 38 30 153 A1 beschrieben. Die Anlage zur thermischen Ab­ fallentsorgung nach dem Schwel-Brenn-Verfahren enthalt als wesentliche Komponenten eine Schweleinrichtung (Schwel­ trommel, Pyrolysereaktor) und eine Hochtemperatur-Brennkam­ mer. Die Schweleinrichtung setzt bei Beheizung den über eine Abfall-Transporteinrichtung aufgegebenen Abfall in einem un­ terstöchiometrisch ablaufenden Schwel- oder Pyrolysevorgang in Schwelgas und Pyrolysereststoff (festes kohlenstoffhal­ tiges Schwelgut) um. Das Schwelgas und der Pyrolysereststoff werden nach geeigneter Aufbereitung, insbesondere nach Aus­ sortierung von wiederverwertbaren Fraktionen, dem Brenner der Hochtemperatur-Brennkammer zugeführt. In der Hochtemperatur-Brennkammer entsteht schmelzflüssige Schlacke, die über einen Abzug entnommen wird und die nach Abkühlung in glasartiger Form vorliegt. Das entstehende Rauchgas wird über eine Rauch­ gasleitung einem Kamin als Auslaß zugeführt. In diese Rauch­ gasleitung sind insbesondere ein Abhitzedampferzeuger als Kühleinrichtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgas­ reinigungsanlage eingebaut. Weiterhin befindet sich in der Rauchgasleitung ein Gasverdichter, der direkt am Ausgang der Rauchgasreinigungsanlage angeordnet und als Saugzuggebläse ausgebildet sein kann. Der eingebaute Gasverdichter dient zur Aufrechterhaltung eines - wenn auch nur geringen - Unter­ drucks in der Schweltrommel. Durch diesen Unterdruck wird verhindert, daß Schwelgas durch die Ringdichtungen der Schweltrommel nach außen in die Umgebung austritt.

Durch die Abfall-Transporteinrichtung wird Abfall unter­ schiedlicher Art, z. B. zerkleinerter Hausmüll, hausmüllähnli­ cher Industrieabfall und zerkleinerter Sperrmüll, aber auch entwässerter Schlamm, der Schweltrommel zugeleitet.

Als Schweleinrichtung wird in der Regel eine sich drehende, relativ lange Schweltrommel eingesetzt, die innen eine Viel­ zahl von parallelen Heizrohren aufweist, an denen der Abfall weitgehend unter Luftabschluß aufgeheizt wird. Die Schwel­ trommel dreht sich dabei um ihre Langsachse. Vorzugsweise ist die Langsachse der Schweltrommel etwas gegenüber der Horizon­ talen geneigt, so daß sich das feste Schwelgut am Ausgang der Schweltrommel ansammeln und von dort über ein Schwelgas- und Reststoff-Austragsgehäuse mit Reststoff-Fallschacht in Rich­ tung auf eine Reststoff-Trennvorrichtung zur Aussortierung der wiederverwertbaren Fraktionen ausgetragen werden kann. Dieses Austragsgehäuse ist auch mit einem Austragsrohr für das Schwelgas versehen. An die Konstruktion der Hochtempera­ tur-Brennkammer samt Brenner werden hohe Anforderungen ge­ stellt.

Das Schwel-Brenn-Verfahren ist also ein zweistufiges thermi­ sches Verfahren zur Behandlung von Abfall. In der ersten Stufe wird der Abfall pyrolysiert. Anschließend wird der Py­ rolysekoks abgetrennt. Im Pyrolysekoks enthaltene verwertbare Stoffe werden herausgenommen. Der verbleibende Pyrolysekoks wird zusammen mit dem Pyrolysegas in der Hochtemperatur-Brennkammer verbrannt. Das feinkörnige Inertmaterial schmilzt hierbei auf, und der Schlackenfluß erstarrt in einem Wasser­ bad zu einem Schmelzgranulat. Der beim Verbrennen im Rauchgas anfallende Flugstaub scheidet sich überwiegend im Abhitzekes­ sel und im Elektrofilter ab und wird anschließend über ein Zwischensilo wieder in die Hochtemperatur-Brennkammer einge­ bracht. Auf diese Weise ist ein interner Stoffkreislauf ge­ schaffen.

Untersuchungen haben nun gezeigt, daß sich einige Elemente in diesem internen Stoffkreislauf anreichern, vor allem Schwe­ fel, Chlor, Alkali-Metalle, Erdalkali-Metalle und einige Schwermetalle. Insbesondere fallen hier erste Sulfatphasen an. Weiterhin wurde beobachtet, daß bisweilen Schwefel über die Schlacke in Form einer zweiten, teilweise wasserlöslichen Sulfatphase (Glasgalle) oder Mischung solcher Sulfatphasen aus dem Schwel-Brenn-Stoffkreislauf ausgetragen wird. Der Glasgallen-Anteil des Schmelzgranulats beeinträchtigt das Elutions- und somit das Umweltverhalten. Somit ist die tech­ nologische Verwertbarkeit des Schmelzgranulats mit Nachteilen behaftet, wenn es eine sulfatische Phase (Glasgalle) enthält.

Ein völliger Austrag des Schwefels über das Rauchgas sowie über die im Prozeß erreichbaren Löslichkeiten von Schwefel im Schmelzgranulat ist beim derzeitigen Kenntnisstand nicht mög­ lich.

Es ist also erforderlich, nach Wegen zu suchen, wie man im internen Stoffkreislauf anfallende Schadstoffe, insbesondere Schwefel, in Form von Verbindungen wie Sulfaten (Glasgalle) beseitigen oder auf umweltverträgliche Art und Weise einbin­ den kann. Dies gilt insbesondere für die Glasgalle.

Um die Glasgallenbildung zu verringern, wurde bereits dies­ seits erwogen, Anteile der schwefelhaltigen Stäube aus dem Stoffkreis lauf des Schwel-Brenn-Verfahrens auszuschleusen und/oder durch Waschen der Stäube deren Schwefelgehalt zu verringern. Dies bedeutet aber einen erheblichen Aufwand, der nach Möglichkeit vermieden werden sollte. Zu beachten ist da­ bei, daß der thermische Abfall-Beseitigungsprozeß bei allen Maßnahmen, die ergriffen werden, nicht unterbrochen werden darf.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß die sich aufkonzentrierenden Schadstoffe in irgendeiner Weise de­ finiert abgetrennt werden können, so daß eine umweltschonende Beseitigung möglich ist.

Die Erfindung beruht auf der folgenden Erkenntnis: Wie er­ wähnt, kommt es im Schwel-Brenn-Verfahren allmählich zu einer Aufkonzentration von Schwefel, überwiegend in Form von Al­ kali-Sulfaten und Alkali-Erdalkali-Mischsulfaten, im internen Kreislauf. Eine theoretische Analyse der Systemdynamik ergibt nun, daß diese Aufkonzentration im internen Kreislauf zeitli­ chen Schwankungen unterliegen kann, auch wenn die äußeren Randbedingungen konstant gehalten werden.

Siehe Plaschko, P. und Brod, K., "Höhere mathematische Methoden für Ingenieure und Physiker", Springer-Verlag, Berlin, 1989, Kapitel 13.

Solche Schwankungen können nun im Schwel-Brenn-Verfahren ge­ zielt herbeigeführt oder aber verstärkt werden.

Die genannte Aufgabe wird demgemäß erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einbringen des Flugstaubs in die Hochtempera­ tur-Brennkammer einen vorgegebenen Zeitraum lang ganz oder teilweise unterbrochen wird, und daß während dieses Zeitraums eine relativ wenig schadstoffbelastete Schlacke abgezogen wird.

Mit anderen Worten: Man unterbricht die Staubrückführung teilweise oder gänzlich für den bestimmten Zeitraum, lagert die zurückgehaltenen Stäube vorzugsweise in einem zusätzli­ chen Staubsilo zwischen, und führt diese Stäube anschließend dem System wieder zu. Nach dem vorgegebenen Zeitraum wird be­ vorzugt der anfallende Flugstaub wieder für eine vorgegebene Zeitperiode in die Hochtemperatur-Brennkammer eingebracht, und während dieser Zeitperiode wird eine relativ stark schad­ stoffbelastete Schlacke abgezogen, die dennoch spezielle Ver­ wendung finden kann.

Im Schwel-Brenn-Verfahren wird also bei Prozeßzeiten der teilweisen und gänzlichen Staubzurückhaltung die Glasgallen­ bildung unterbunden. Bei Prozeßzeiten (Zeitperioden), in de­ nen die vorher zurückgehaltenen Stäube wieder zugeführt wer­ den, treten im System und den das System verlassenden Stoff­ strömen hohe Schwefelkonzentrationen auf. Das System wird hierdurch an Schwefel periodisch ab- und angereichert. Man erhält folglich Zeitintervalle, in denen das Schmelzgranulat keine oder nahezu keine Glasgalle enthält. Der Schwefelaus­ trag erfolgt konzentriert in den jeweils anderen Zeitinter­ vallen. Produkte, die in diesen anderen Zeitintervallen an­ fallen, sind entsprechend höher schwefelbelastet und werden von den höherwertigen schwefelärmeren Produkten getrennt. Auf diese Weise gelingt es, zumindest zeitweise, hochwertige Pro­ dukte zu erzielen.

Dieses hier angegebene Verfahren kann in ähnlicher Weise auch für andere Elemente gelten oder herbeigeführt werden.

Claims (8)

1. Zweistufiges thermisches Verfahren zur Behandlung von Ab­ fall, bei dem in einer ersten Stufe der Abfall pyrolysiert wird, wodurch Pyrolysekoks entsteht, und bei dem in einer zweiten Stufe der Pyrolysekoks in einer Hochtemperatur-Brenn­ kammer verbrannt wird, wodurch ein abziehbarer Schlackenfluß entsteht und gleichzeitig Flugstaub anfällt, welcher Flug­ staub in die Hochtemperatur-Brennkammer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein­ bringen des Flugstaubs in die Hochtemperatur-Brennkammer ei­ nen vorgegebenen Zeitraum lang ganz oder teilweise unterbro­ chen wird, und daß während dieses Zeitraums eine relativ we­ nig schadstoffbelastete Schlacke abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des vorgegebenen Zeitraums der Flugs taub abgetrennt und zu­ rückgehalten und danach in einem Staubsilo zwischengelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem vorgegebenen Zeitraum der anfallende Flugstaub wieder für eine vorgegebene Zeitperiode in die Hochtemperatur-Brennkam­ mer eingebracht wird, und daß während dieser Zeitperiode eine relativ stark schadstoffbelastete Schlacke abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vor­ gegebene Zeitraum und die vorgegebene Zeitperiode sich perio­ disch wiederholen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rela­ tiv wenig schadstoffbelastete Schlacke von der relativ stark schadstoffbelasteten Schlacke getrennt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Anwendung beim Schwel- Brenn-Verfahren.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rela­ tiv stark schadstoffbelastete Schlacke als Schadstoff Schwe­ fel, insbesondere Sulfat, enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ schadstoffbelastete Schlacke als Schadstoff zumindest eines der staubgebundenen Schwermetalle Cn, Zn, Ti, Pb, Cd enthält.