DE19729114A1 - Verfahren zum thermischen Behandeln von Flugstaub aus einem Abgas aus der Vergasung oder Verbrennung von Abfallstoffen - Google Patents

Verfahren zum thermischen Behandeln von Flugstaub aus einem Abgas aus der Vergasung oder Verbrennung von Abfallstoffen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Flugstaub aus einem Abgas aus der Vergasung oder Verbrennung von Abfallstoffen, wobei man die Abfallstoffe unter Zufuhr von O2-haltigem Gas bei Temperaturen von 700 bis 1400°C in einem Reaktor vergast oder verbrennt und ein erstes Abgas und einen heißen Feststoffrückstand erzeugt und wobei das erste Abgas gekühlt, durch mindestens ein Filter zum Abtrennen von Flugstaub geführt und dann durch eine Gasreinigungsanlage geleitet wird.
Ein ähnliches Verfahren zum Vergasen von Abfallstoffen ist aus DE 44 12 004 A1 bekannt. Hierbei wird das aus dem Vergasungsreaktor kommende, Flugstaub enthaltende Abgas in eine Brennkammer geleitet, wo eine partielle Verbrennung bei Temperaturen im Bereich von 1200 bis 1600°C stattfindet.
Vorzugsweise wird der Brennkammer auch noch Zusatzbrennstoff zugeführt, um die erwünschten hohen Temperaturen zum Zerstören von Schadstoffen und insbesondere auch höheren Kohlenwasserstoffen zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der thermischen Behandlung der abgeschiedenen Flugstäube auf fremden Brennstoff verzichten zu können und dabei die Flugstäube auf wirtschaftliche Weise von anhaftenden Schadstoffen zu befreien.
Die Aufgabe wird beim eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Flugstaub mit heißem Feststoffrückstand in einem Mischer mischt und ein Feststoffgemisch mit Temperaturen von 600 bis 1400°C erzeugt und daß man aus dem Mischer ein zweites Abgas abzieht, welches man direkt oder indirekt der Gasreinigungsanlage aufgibt. Hierbei werden die mit dem Flugstaub in den Mischer eingebrachten Schadstoffe abgedampft und teilweise gecrackt. Das aus dem Mischer abgezogene Feststoffgemisch ist dadurch soweit von störenden Schadstoffen befreit, daß es auf einfache Weise deponiert oder weiterverwendet werden kann.
Bei den mit dem Flugstaub in den Mischer eingebrachten Schadstoffen handelt es sich z. B. um Dioxine und Furane, Schwermetalle (insbesondere Hg, Cd, Zn, Tl, Cu und Pb), Kohlenstoff und Schadgase (z. B. HCl, F und SO2). Die zu verbrennenden oder zu vergasenden Abfallstoffe sind z. B. kommunale oder industrielle Abfälle, die auch flüssige Bestandteile enthalten können, z. B. Klärschlamm, und die einen gewissen Heizwert besitzen. Das für die Verbrennung oder Vergasung verwendete O2-haltige Gas ist zumeist Luft oder auch mit Sauerstoff angereicherte Luft.
Das aus dem Mischer abgezogene Abgas wird hier als "zweites Abgas" bezeichnet. Mindestens einen Teilstrom dieses zweiten Abgases kann man dadurch indirekt der Gasreinigungsanlage aufgeben, daß man den Teilstrom aus dem Mischer in den Reaktor leitet. Das aus dem Reaktor abgezogene Abgas wird hier als "erstes Abgas" bezeichnet. Dieses erste Abgas wird üblicherweise vor Einleiten in das Filter gekühlt, wobei man die Temperatur auf 100 bis 500°C absenkt. Die Kühlung kann zum Erzeugen von Wasserdampf und/oder zur Wärmerückgewinnung verwendet werden. Beim Kühlen des ersten Abgas es kondensieren Schadstoffe auf den Körnern des Flugstaubs und werden im nachfolgenden Filter zusammen mit dem Flugstaub aus dem Gasstrom ausgeschieden. Beim Filter kann es sich z. B. um ein Elektrofilter oder Schlauchfilter handeln.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschema des Verfahrens und
Fig. 2 ein Fließschema einer Verfahrensvariante mit Verwenden einer zirkulierenden Wirbelschicht.
Gemäß Fig. 1 werden die in der Leitung (1) herangeführten Abfallstoffe zusammen mit O2-haltigem Gas aus der Leitung (2) im Reaktor (3) vergast oder verbrannt. Beim Reaktor (3) kann es sich z. B. um ein Wirbelbett, ein Drehrohr, einen Wanderrost, einen Flugstromreaktor oder eine zirkulierende Wirbelschicht (vergleiche Fig. 2) handeln. Heißes, Flugstaub enthaltendes Abgas zieht man in der Leitung (5) ab, leitet es zum Kühlen zunächst durch einen Abhitzekessel (6) und führt es dann durch die Leitung (7) in eine Filteranlage (8). Der hier abgetrennte Flugstaub gelangt durch die Leitung (9) zu einem Mischer (10), dem man auch heißen Feststoffrückstand aus der Leitung (11) zuführt. Dieser Feststoffrückstand wird im Reaktor (3) gebildet. Das im Mischer gebildete Feststoffgemisch weist Temperaturen im Bereich von 600 bis 1400°C und zumeist 700 bis 1100°C auf. Falls erforderlich oder erwünscht, kann man dem Mischer (10) auch Zusatzbrennstoff aufgeben, z. B. feinkörnige Kohle oder Braunkohle.
Der Mischer (10) kann in beliebiger Weise ausgestaltet sein, z. B. kann es sich um einen mechanischen Mischer oder auch um ein Wirbelbett handeln. Das im Mischer gebildete Feststoffgemisch zieht man in der Leitung (12) ab und kann es ganz oder teilweise durch die Leitung (13) aus dem Verfahren entfernen. Restliches Feststoffgemisch, sofern vorhanden, gibt man durch die Leitung (14) zurück in den Reaktor (3). Das im Mischer (10) gebildete Abgas, das hier als "zweites Abgas" bezeichnet wird, zieht in der Leitung (15) ab und wird in der Leitung (16) dem Abgas der Leitung (17) zugemischt, das aus dem Filter (8) kommt. Das Gemisch der Abgase gibt man dann einer an sich bekannten Gasreinigungsanlage (20) auf, die üblicherweise mehrteilig ausgestaltet ist. In der Anlage (20) kann man zum Entfernen von Schadstoffen, die mit den Abgasen herangeführt werden, Verfahren der Sprühabsorption, der Naßwäsche und der Adsorption gleichzeitig anwenden. Gereinigtes Abgas zieht durch den Kamin (21) ab.
Alternativ kann das Abgas der Leitung (15) ganz oder auch nur teilweise durch die Leitung (16a) zurück in den Reaktor (3) geführt werden. Der notwendige Abzug der Schadstoffe erfolgt auch hierbei im wesentlichen durch die Leitung (17), wobei die Durchlässigkeit des Filters (8) dafür sorgt, daß eine ausreichende Menge an Schadstoffen in die Gasreinigungsanlage (20) geführt wird.
Bei der Verfahrensvariante der Fig. 2 gibt man die Abfallstoffe durch die Leitung (1) einer Wirbelkammer (3a) auf, durch welche zusammen mit dem Zyklon (4), der Rückführleitung (18) und der Leitung (18d) eine zirkulierende Wirbelschicht realisiert ist. O2-haltiges Gas, das auch als Fluidisierungsgas dient, wird durch die Leitung (2) herangeführt und sorgt durch unter- oder überstöchiometrisches Sauerstoffangebot in der Wirbelkammer (3a) für Temperaturen im Bereich von 700 bis 1400°C. Feststoffe und Abgas gelangen durch den Kanal (19) zum Zyklon (4), in welchem die Feststoffe weitgehend abgetrennt werden. Grobasche wird durch die Leitung (32) abgezogen. Das Abgas, das den Zyklon (4) durch die Leitung (5) verläßt und hier auch als "erstes Abgas" bezeichnet wird, strömt durch den Abhitzekessel (6) und wird dann durch die Leitung (7) dem Filter (8) aufgegeben. Staubarmes Abgas gelangt durch die Leitung (17) in die Gasreinigungsanlage (20) und strömt schließlich durch den Kamin (21) ab. Der im Filter (8) anfallende Flugstaub wird durch die Leitung (9) dem Mischer (10) zugeführt, dem man auch den Flugstaub aufgibt, welcher im Abhitzekessel (6) üblicherweise anfällt. Dieser Flugstaub wird durch die Leitung (9a) in den Mischer (10) geführt. Zur thermischen Behandlung des Flugstaubs zieht man aus der Leitung (18) einen Teilstrom der heißen Feststoffe ab und führt diesen durch die Leitung (18a) in den Mischer. Das Gewichtsverhältnis heiße Feststoffe : Flugstaub liegt üblicherweise im Bereich von 3 : 1 bis 1000 : 1.
Es ist empfehlenswert, in den Mischer (10) ein Spülgas zu leiten, das man durch die Leitung (25) heranführt. Bei diesem Spülgas, das im Falle eines Wirbelbettes auch als Fluidisierungsgas dient, kann es sich z. B. um Luft, Wasserdampf oder auch um entstaubtes Abgas handeln, das aus der gestrichelt eingezeichneten Leitung (17a) kommt. Das Abgas, das den Mischer (10) durch die Leitung (15) verläßt, gelangt in der bereits zusammen mit Fig. 1 beschriebenen Weise durch die Leitung (16) in die Gasreinigungsanlage (20) oder es wird ganz oder teilweise durch die Leitung (16a) der Wirbelkammer (3a) zugeführt.
Das im Mischer (10) gebildete Feststoffgemisch verläßt diesen durch die Leitung (12) und wird zumindest teilweise durch die Leitung (13) aus dem Verfahren entfernt. Restliches Feststoffgemisch gelangt durch die Leitung (14) in die Wirbelkammer (3a). Der Wirbelkammer gibt man ferner durch die Leitung (18d) einen Teil der im Zyklon (4) abgeschiedenen Feststoffe auf, die restlichen Feststoffe kann man durch die Leitung (18b) in einen Wirbelbettkühler (28) geben. Im Kühler (28) entzieht man durch indirekten Wärmeaustausch den heißen Feststoffen einen Teil ihrer fühlbaren Wärme, wobei man die Feststoffe durch Zufuhr von Fluidisierungsgas durch die Leitung (29) im Wirbelzustand hält. Das Fluidisierungsgas der Leitung (29) ist üblicherweise Luft; erwärmte Luft wird aus dem Kühler (28) durch die Leitung (30) in die Wirbelkammer (3a) geführt. Ebenso gibt man die im Kühler (28) gekühlten Feststoffe in der Leitung (31) zurück in die Kammer (3a). Alternativ zur Darstellung in Fig. 2 ist es möglich, den Mischer (10) und den Kühler (28) als bauliche Einheit auszubilden, wobei man das vom Mischer kommende Feststoffgemisch durch den Kühler führt. Dabei wird dann zweckmäßigerweise ein Feststoffüberschuß aus der Leitung (31) abgezweigt und aus dem Verfahren entfernt.
Beispiel
In einer Anlage gemäß Fig. 2 wird vorsortierter kommunaler Restmüll in einer Menge von 9,3 t/h der Wirbelkammer (3a) aufgegeben und verbrannt. Der Restmüll hat einen unteren Heizwert von 9 MJ/kg und einen Ascheanteil von 25 Gew.-%. Die Brennkammer (3a) hat ein Volumen von 240 m3, Verbrennungsluft wird in der Leitung (2) herangeführt, die Leitung (16a) entfällt. Der Mischer (3) hat ein Volumen von 3 m3, er enthält ein stationäres Wirbelbett. Die Feststoffmengen in den verschiedenen Leitungen sind folgende:
Die Gasmengen in den verschiedenen Leitungen sind folgende:
Zum Fluidisieren führt man dem Wirbelbett des Mischers (10) Luft mit einer Temperatur von 80°C zu. Im Mischer wird die Temperatur durch Ausbrennen von Restkohlenstoff auf 950°C angehoben. In der Gasreinigung (20) behandelt man das Gas in einer Naßwäsche mit einer Ca(OH)2 und KOH enthaltenden Waschflüssigkeit. Im Kühler (28) wird mit in der Leitung (29) herangeführter Luft fluidisiert.

Claims (10)

1. Verfahren zum thermischen Behandeln von Flugstaub aus einem Abgas aus der Vergasung oder Verbrennung von Abfallstoffen, wobei man die Abfallstoffe unter Zufuhr von O2-haltigem Gas bei Temperaturen von 700 bis 1400°C in einem Reaktor vergast oder verbrennt und ein erstes Abgas und einen heißen Feststoffrückstand erzeugt und wobei das erste Abgas gekühlt, durch mindestens ein Filter zum Abtrennen von Flugstaub geführt und dann durch eine Gasreinigungsanlage geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Flugstaub mit heißem Feststoffrückstand in einem Mischer mischt und ein Feststoffgemisch mit Temperaturen von 600 bis 1400°C erzeugt, und daß man aus dem Mischer ein zweites Abgas abzieht, welches man direkt oder indirekt der Gasreinigungsanlage aufgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zweite Abgas dadurch indirekt der Gasreinigungsanlage aufgibt, daß man es aus dem Mischer in den Reaktor leitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das erste Abgas vor Einleiten in das Filter kühlt und dabei die Temperatur auf 100 bis 500°C absenkt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des Reaktors mit einem Feststoffabscheider verbunden ist und mindestens ein Teil des aus dem Abscheider kommenden Feststoffrückstands in den Mischer geleitet wird, der sich außerhalb des Reaktors befindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Spülgas in den Mischer leitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer ein Wirbelbett aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Mischer einen Teilstrom des aus dem Filter kommenden Abgases leitet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des aus dem Mischer abgezogenen Feststoffgemischs aus dem Verfahren entfernt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abfallstoffe im Reaktor im Wirbelzustand vergast oder verbrennt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man das Feststoffgemisch, das aus dem Mischer kommt, durch einen Kühler führt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001033140A1 (en) * 1999-11-02 2001-05-10 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
EP2895580A4 (de) * 2012-09-13 2016-04-20 Valmet Technologies Oy Verfahren zur verarbeitung von asche sowie ascheverarbeitungsanlage

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