DE19859052A1 - Verfahren und Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung und Abfallentsorgung fester, flüssiger und pumpfähiger inhomogener brennbarer Gemische und thermische Reinigung kontaminierter Materialien in einer Wirbelschichtfeuerung - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung und Abfallentsorgung fester, flüssiger und pumpfähiger inhomogener brennbarer Gemische und thermische Reinigung kontaminierter Materialien in einer WirbelschichtfeuerungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung, insbesondere die Abfallentsorgung inhomogener brenn- und nichtbrennbarer Gemische, nämlich verschmutzter, ölhaltiger, bituminöser (teerartiger) oder anderweitig durch umweltschädliche Substanzen kontaminierter Rückstände, einschließlich von Biomasse, in pumpfähiger, flüssiger, pastöser bis fester Struktur, insbesondere mit oder ohne Sandeinschlüssen, sowie die Entsorgung oder Reinigung fester und flüssiger Rest- und Brennstoffe, einschließlich kontaminierter Materialien in einer stationären Wirbelschichtfeuerung (SWSF) kleiner Leistung (bis 5000 kW(therm)) einzeln oder in Gruppen als auch unter Einleitung rein flüssiger Rest- und Brennstoffe mit geringem Überdruck kontinuierlich und direkt in die fluidisierte Bettmasse der SWSF ab einer Betriebstemperatur von 850 DEG C eingetragen, in dieser mit geringem Druck emissions- und flammenfrei verbrannt oder thermisch entkontaminiert werden, wobei die erforderliche Verweilzeit aus der Mengenkonzentration der eingebrachten Materialien bei gleichzeitiger und gleichmäßiger Beigabe von pulverförmigen Additiven (CaO) zur SO¶2¶-Bindung, einer Staffelung der Primärluft bis 2,5 m/sec und der Höhe des Inertmaterials bis 1,8 m bestimmt wird. DOLLAR A Insbesondere für die direkte Abfallentsorgung der inhomogen brenn- und nichtbrennbaren Gemische mit einer flüssigen, pastösen bis festen Struktur ist eine Eintrageinrichtung 6, wie aus Fig. 2 entnehmbar, ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung,
insbesondere die Abfallentsorgung inhomogener brenn- und nichtbrennbarer Gemische, nämlich
verschmutzter, ölhaltiger, bituminöser (teerartiger) oder anderweitig durch umweltschädliche
Substanzen kontaminierter Rückstände einschließlich von Biomasse in pumpfähiger flüssiger,
pastöser bis fester Struktur, insbesondere mit oder ohne Sandeinschlüssen sowie die Entsorgung oder
Reinigung fester und flüssiger Rest- und Brennstoffe, einschließlich kontaminierter Materialien in
einer Stationären Wirbelschichtfeuerung (SWSF) kleiner Leistung (bis 5000 kW(therm)).
Zur umweltverträglichen Entsorgung ölhaltiger und/oder bituminöser flüssiger bis fester Gemische
werden in besonderer Weise zur schadstofffreien Entsorgung WSF-Anlagen eingesetzt. Die WSF
arbeitet auf der Grundlage eines tragenden fluidisierten Materialbettes aus losem Inertmaterial mit
einer flammenlosen Verbrennung. Als Inertmaterial findet vorrangig Quarzsand Verwendung, der
durch einen erhitzten Gasstrom (zumindestens in der Anfahrphase) und einem vertikal aufsteigenden
Primärluftstrom in einem Reaktionsraum bei einer Betriebstemperatur von mindestens 850°C
fluidisiert (verwirbelt) wird. In das aufgeheizte und fluidisierte Sandbett wird dann das zu
entsorgende Material als Brennstoff in den Reaktionsraum eingetragen und in dieser Wirbelschicht
verbrannt.
Feste Brennstoffe werden in der Regel als Schnitzel von oben auf die Wirbelschicht gegeben und
tauchen wegen ihrer größeren Dichte in die fluidisierte Schicht ein, oder der Brennstoff wird mit einer
nach außen verschließbaren Eintragsvorrichtung direkt in die fluidisierte Schicht eingebracht,
verwirbelt und flammenlos verbrannt.
Durch eine dosierte Zugabe von Additivs (z. B. gemahlener Kalkstein) wird bei der Verbrennung
freigesetztes SO2 chemisch gebunden und durch eine Luftstufung eine Senkung der CO- und NOx-
Emissionen bewirkt. Mit dieser primären Schadstoffminimierung können die gesetzlichen Grenzwerte
nicht in jeden Fall erreicht werden. Besonders bei großen WSF-Anlagen werden daher für die
Entschwefelung, Entstickung und Rauchgaswäsche spezielle Reinigungsstufen, wie beispielsweise
Aktivkohlefilter nachgeschaltet. Diese sekundären Maßnahmen zur Emissionsminderung sind sehr
kosten- und bauaufwendig und für Anlagen kleiner Leistung (< 5000 kW (therm)) nicht anwendbar.
Sie müssen primär durch den Prozeßablauf ausreguliert werden. Auch die thermischen Verhältnisse
führen bei SWSF-Anlagen kleiner Leistung zu Problemen, da die relativ geringe Rauchgasemenge
schneller zur Abkühlung in den Reinigungsstufen neigt und so zum Funktionsausfall führt.
Emissionsbelastungen werden maßgeblich durch die Prozeßparameter der Verbrennungsreaktion
beeinflußt, wie Temperatur, Konzentration, Reaktionsverlauf und Verweilzeit. In großen SWSF-
Anlagen sind diese Parameter problemlos umsetzbar, so daß eine breite Brennstoffpalette bis hin zu
größeren Brennstoffkörner (» 10 mm) oder Klumpen verarbeitet werden können. Bei SWFS-
Anlagen kleiner Leistung mit relativ geringer Bettmasse und damit begrenzter Aufnahmefähigkeit
ergeben sich für solche Brennstoffe erhebliche Schwierigkeiten, um einen gleichmäßigen und
durchgehenden thermischen Reaktionsablauf zu erreichen. Das betrifft sowohl die
Massekonzentration in der WSF, die maximale Brennstoffgröße an sich, als auch die variable
Gestaltung der erforderlichen Verweilzeit, die eine wesentliche Voraussetzung für eine vollständige
Verbrennung des Brennstoffes bildet.
Zur Beeinflussung dieser Parameter ist bekannt, die Ruhe-Schichthöhe zu variieren (vergl. DD 266
394 A1). Sind längere Verweilzeit notwendig, so wird eine größere Ruhe-Schichthöhe vorgegeben.
Diese Verfahrensweise ist sehr aufwendig, da zur Fluidisation überproportionale Gebläseleistung
erforderlich sind um den statischen Druck der vergrößerten Bettmasse zu überwinden. Neben dem
höheren technischen Aufwand sind zusätzliche Betriebskosten die Folge.
Weitere Vorschläge sehen vor, die WSF durch den Einbau einer zusätzlichen Hilfswirbelschicht (DD
280 260 A1) zu unterstützen oder die Bettheizfläche beispielsweise durch Rohrregister zu variieren
(DD 249 080 A1). Auch hier ergeben sich die vorstehenden Nachteile, so daß sie für WSF-Anlagen
kleiner Leistung und mit relativ geringer Baugröße nicht effektiv umsetzbar sind.
Für das Eintragen fester Brennstoffe, wie Kohle, entwässerte Öl- oder Klärschlämme, Haushaltsmüll,
Biomasse und anderer thermisch zu entsorgender Reststoffe werden im allgemeinen Förderschnecken
mit und ohne Zellenradschleusen eingesetzt (z. B. DD-AP 296 425, 289 936, 281 327, 280 374, 222
091; DE-OS 37 23 291, 33 38 210 und 29 23 250).
Vorgeschlagen wurden auch Förderschnecken mit einem Stößelaustrag oder mit pneumatischem oder
pumpenähnlichem Austrag (z. B. DE-OS 34 05 539, 33 47 023, 34 12 776, 3 39 785, 38 35 172, 32 18
531, 31 12 986, 28 14 239, 27 22 931).
Eine Zuführungsvorrichtung lanzenartig in der Wirbelschicht enden zu lassen, um so die
Vermischung und Verteilung des Brennstoffes direkt in der Materialschicht vorzunehmen, wird mit
DE-OS 40 11 649 vorgeschlagen. Gleichzeitig wird hier vorgeschlagen, Verbrennungsluft als
Kühlluft mit dem Brennstoff gemeinsam in die WSF zu fördern. Das hat aber den Nachteil, daß in der
unmittelbaren WSF-Aufnahmeschicht Unterkühlungen und Verklumpungen auftreten können, die den
Verbrennungsablauf erheblich stören und die Verweilzeit bis zur vollständigen Verbrennung des
Brennstoffes verlängern.
Flüssige und gasförmige Brennstoffe werden in der Regel über Gebläsebrenner (z. B. DE 29 14 980)
eingebracht, die oberhalb der Wirbelschicht angeordnet sind.
Praktische wie labortechnische Versuche haben gezeigt, daß die vorgenannten Eintrageinrichtungen
insbesondere zum Eintragen inhomogener pumpfähiger, mit festen Teilchen (Sand) versetzte flüssige,
pastöse bis feste ölhaltige und/oder bituminöse (teerartige) Reststoffegemische als Brennstoff in
einer WSF ungeeignet sind.
Wie zu beobachten war, neigen inhomogene Brennstoffgemische in der Eintrageinrichtung zum
Entmischen, indem zuerst dünnflüssige Brennstoftbestandteile ausgetragen werden und feste
Bestandteile in der Eintrageinrichtung zurückbleiben. Dadurch wird ein gleichmäßiger
Verbrennungsverlauf erheblich behindert. Durch äußere Wärmeeinwirkung auf die Eintrageinrichtung
kommt es dann zu Verkokungen, die nach kurzer Zeit den Förderkanal zusetzen und zum
Funktionsausfall der Eintrageinrichtung führen. Die wesentlichsten Ursache sind darin zu sehen, daß
- - die Eintrageinrichtung für inhomogene Reststoffgemische über keine technischen Hilfsmittel verfügt, die eine gleichmäßige Zufuhr ohne die Gefahr eines Rückstau ermöglicht,
- - eine Kühlung der Eintrageinrichtung nicht vorhanden ist,
- - bei WSF-Anlagen kleiner Leistung mit relativ wenig Bettmasse und demzufolge geringer Aufnahmefähigkeit an brennbaren Material, insbesondere bei ungleichförmiger Brennstoffzufuhr ein gleichförmiger effektiver Verbrennungsverlauf nicht erreichbar ist und dadurch unzulässige Schadstoffemissionen auftreten,
- - bei einen stoßweisen Eintrag (Einspritzen) inhomoger Brennstoffsgemische (Ölphase/Wasser getrennt, flüssig/fest, Fest/nur Wasser) oder klumpige Brennstoffgemische durch die unterschiedliche Dichte die Entmischung und damit eine ungleichförmige Brennstoffzufuhr begünstigt wird.
Neben diesen Mängeln sind bisher keine SWSF-Anlagen kleiner thermischer Leistung (< 5.000
kW(them.)) bekannt geworden, bei denen feste, flüssige und inhomogene flüssige bis feste Rest- und
Brennstoffe gleichzeitig zur Entsorgung bzw. Entkontaminierung eingesetzt werden.
Die Erfindung verfolgt das Ziel einer umweltverträglichen Entsorgung brennbarer Reststoffe,
insbesondere inhomogener, pumpfähiger, verschmutzter, feststoffbelasteter (überwiegend Sande),
ölhaltiger und/oder bituminöser Reststoffegemische mit flüssiger, pastöser bis fester Struktur, wie
Altöl, Teerschlämme, nasser teerbelasteter Torf als auch die Entsorgung oder schadstofffreie
Reinigung fester Rest- und Brennstoffe, wie industrielle Abfallprodukte wie Rinde und Holzreste
und/oder kontaminierter Böden als auch die Verwertung rein flüssiger Rest- und Brennstoffe in einer
WSF.
Insbesondere soll die Einrichtung flexibel, d. h. mobil sein. Zur Verkehrsentlastungen soll die
Entsorgung oder Reinigung von umweltbelasteten Material vor Ort ohne zusätzlichen Transporte
ermöglicht werden. Entsprechend diesen Bedingungen soll die WSF-Anlage für einen relativ kleinen
Leistungsbereich konzipiert werden. Als effizient wird eine Anlagenleistung bis ca. 5.000 kW/therm
angesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung,
zur Reinigung und/oder Abfallentsorgung fester, flüssiger Rest- und Brennstoffe und insbesondere
inhomogener Gemische, nämlich verschmutzter ölhaltiger, bituminöser (teerartiger) oder anderweitig
durch umweltschädliche Substanzen kontaminierter Rückstände in pumpfähiger flüssiger, pastöser bis
fester Struktur in einer SWSF mit relativ geringer Bett-Betriebsschichthöhe zu entwickeln.
Durch primäre Maßnahmen ist die Anlage so auszugestalten, daß die Emissionsbelastung aus dem
Verbrennungsprozeß soweit zu begrenzen werden, daß insbesondere sekundäre Maßnahmen zur SO2-,
Emissionsabsenkung nicht erforderlich werden.
Entsprechend diesen Bedingungen ist neben der Verwendung bekannter Eintrageinrichtungen für die
Eintragung flüssiger und fester Rest- und Brennstoffe, wie Heizöl, Kohle, entwässerte Öl- oder
Klärschlämme, Haushaltsmüll, Biomasse wie Rinde und Holzreste und anderer thermisch zu
entsorgender Reststoffe, insbesondere eine Eintrageinrichtung zur Eintragung inhomogener
pumpfähiger verschmutzter ölhaltiger und /oder bituminöser Reststoffegemische mit flüssiger,
pastöser bis fester Struktur mit oder ohne Feststoffeinschlüssen bis zu einer Korngröße von 5-10 mm,
insbesondere von Sanden, in eine SWSF zu entwickeln. Dabei ist sicherzustellen, daß in jeder
Betriebssituation die Gefahr einer Entmischung dieser inhomogenen Gemische und die Gefahr der
Verkokung in der Eintrageinrichtung verhindert wird.
Die verfahrenspezifischen Merkmale der Lösung besteht darin, daß die SWSF-Bettmasse im
Anfahrzustand in bekannter Weise mit Hilfe einer Anfahrvorrichtung (beispielsweise einem
Anfahrbrenner) bei gleichzeitiger Zuführung eines Primärluftstrom auf eine Betriebstemperatur von
850°C hochgefahren und durch den vertikal aufsteigenden Primärluftstrom im Reaktor zum
fluidisieren gebracht wird.
Mit Erreichen der Betriebstemperatur von ca. 850°C und Stabilisierung der fluidisierten
Inertstoffschicht ist die SWSF-Anlage zur Aufnahme der zur thermischen Entsorgung oder Reinigung
vorgesehenen Materialien einsatzbereit.
Vor dem Einsatz in die SWSF werden verfahrensgemäß die festen Rest- und Brennstoffe oder
kontaminierten Böden geschreddert und gemischt und danach unter Verwendung thermischer
Prozeßwärme vorgewärmt. Austretender Wasserdampf und andere Verdunstungsprodukte werden in
den Reaktor oder Freeboard eingeleitet. Vorzugsweise erfolgt diese Einleitung gemeinsam mit der
Sekundärluft nach dem Injektorprinzip. Das vorgewärmte feste Material wird dann in bekannter
Weise mit Hilfe einer Förderschnecke mit und ohne Zellenradschleuse gleichmäßig in die fluidisierte
WSF eingetragen.
Parallel oder auch eigenständig zu den festen Rest- und Brennstoffen werden nach dem gleichen
Verfahrensmuster die inhomogenen pumpfähigen verschmutzten ölhaltigen und/oder bituminösen
Reststoffgemische behandelt und im unteren Viertel der WSF kontinuierlich, im wesentlichen mit
geringem atmosphärischen Druck, maximal jedoch mit dem Förderdruck der Schlammförderpumpe,
in die SWSF eingetragen. Die Vorbehandlung dieser inhomogenen Reststoffgemische erfolgt auf eine
Korngröße von maximal 5 bis 10 mm. Im Anschluß werden sie zur Gewährleistung ihrer
Pumpfähigkeit mit Prozeßwärme vorgeheizt.
Der Eintrag rein flüssiger Rest- oder Brennstoffe erfolgt mit einem geringen Überdruck unmittelbar
über dem Düsenbodens in den Reaktor.
Die Entnahme der Prozeßwärme erfolgt verfahrensgemäß über einen Abgasdampfkessel aus den
Abgasen. Der erzeugte Dampf wird in einem geschlossenen Wasser-Dampfkreislauf den
Wärmeübertragern für die festen und inhomogenen Rest- und Brennstoffe und darüber hinaus in
Kraft-Wärme-Kopplung genutzt.
Zur Gewährleistung einer im wesentlichen CO- und NOx-emissionsfreien thermischen Reaktion
(Verbrennung) wird die erforderliche Verweilzeit und Betriebstemperatur von mindestens 850°C
durch die mengenmäßige Konzentration der einzutragenden Rest- und Brenstoffgemische in die WSF
und durch eine Frischluftstafflung der Primärluft bestimmt. Zur Bindung der SO2-Emissionen erfolgt
parallel dazu und ebenfalls in Abhänigkeit der Gemischmenge eine kontinuierliche Zugabe von
Additivs in den Reaktor. Als Additiv wird vorzugsweise pulverisierter Kalk in die Wirbelschicht
eingetragen. Die Menge richtet sich nach der Art der Rest- und Brennstoffgemische.
Mit dem Eintrag nichtverbrennbarer Stoffanteile, wie die zur Entkontaminierung eingetragenen
Materialien (z. B. Böden u. ä.) und festen Reststoffanteile, wie Sand, aber auch durch die anfallende
Asche vergrößert sich die Bettmasse. Zum Erhalt des Gleichgewichtszustandes und im Sinne der
Funktionsbestimmung der WSF-Anlage als auch zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionsfähigkeit wird
proportinal zum Eintrag der thermisch nicht verwerteten festen Stoffanteile heißes Bettmaterial
kontinuierlich aus dem Reaktor ausgetragen. Dieses heißes Bettmaterial, Träger thermischer Energie,
wird verfahrensgemäß zum Vorheizen der kalte Frischluft genutzt. Nach dem Austrag wird es dazu
einem Wärmetauscher zugeführt. Anschließend gelangt es zurück zur Entnahmestelle.
Das bei diesem Prozeß aufgeriebene und mit ausgetragene Sand-Inertmaterial wird, soweit nicht
durch Asche oder die festen unverbrennbaren Gemischbestandteile, wie beispielsweise konterminierte
Böden, ein Ersatz erfolgt, durch die Zugabe von Quarzsand aufgefüllt. Die Zugabe erfolgt
vorzugsweise gemeinsam mit den festen Brenn- und Abfallstoffen in dem Umfang, das während des
Betriebes der Anlage ein konstanter WSF-Betriebsspiegel in Höhe der Austragöffnungen gesichert
wird.
Die anlagetechnische Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in ihrem Grundaufbau
aus einem WSF-Reaktor mit einem darüber angeordneten, im Querschnitt größeren Freeboard. Sie
bilden eine gemeinsame funktionelle Einheit. Der Freeboard dient als Nachreaktionsraum für die
Verbrennungsreaktion und als Separationsraum für die mitgerissenen Inertstoffpartikel und gröberen
Brennstoffteilchen. Durch die hier bewirkte Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit fallen diese
Teilchen in die WSF zurück.
Zu den weiteren Ausstattungskomponenten der WSF gehören:
- - je eine Schredder- und Vorbehandlungseinrichtung für feste und inhomogene flüssige bis pastöse mit festen Stoffanteilen versetzten Reststoffegemische,
- - ein Abgaskessel,
- - ein an den Abgaskessel angekoppelter dampfbeheizter Trommelwärmetauscher für feste Brennstoffe oder die zu reinigende Feststoffmaterialien, wie kontaminierte Böden,
- - eine an den Trommelwärmetauscher angekoppelte, geschlossene Förderschnecke mit oder ohne eingangsseitiger Zellenradschleuse,
- - ein vom Trommelwärmetauscher zum Reaktor, oberhalb der WSF führenden Abzugskanal
- - ein zuschaltbarer Kalkpulverspeicher mit Injektorkanalanschluß/Eintragförderschneck
- - mindestens eine im Reaktorraum der WSF in Höhe des Betriebsspiegels zur Entnahme des heißen Bettmaterials angeordnete Austrittsöffnung,
- - ein vom heißen ausgetragenen Bettmaterial beaufschlagter Feststoff-Gas-Wärmetauscher für die Frischluftbeheizung (Primärluftzuführung),
- - ein mit dem Abgaskessel gekoppelter Wärmeübertrager zum Vorheizen der flüssigen, pastöse mit festen Stoffanteilen versetzten inhomogenen Gemische,
- - eine oder mehrere Schlammförderpumpen für diese inhomogenen Gemische,
- - eine Rückstau gesicherte Eintrageinrichtung für diese inhomogenen pumpfähigen Gemische
- - mindestens ein Brennstofflanze für ausschließlich flüssige Rest- und Brennstoffe, die über den Düsenboden in den Reaktor reicht,
- - eine Austragsvorrichtung zum Abziehen sich abgesetzter grober Schlacke- und Reststoffteile,
- - ein Frischluftgebläse (Rootsgebläse),
- - ein Zyklonfilter
- - ein mechanisches Staubfilter, vorzugsweise ein Gewebestaubfilter.
Zum verfahrensgemäßen Eintragen der flüssigen, pastöse mit festen Stoffanteilen versetzten
inhomogenen Gemische besitzt die dazu erforderliche Eintrageinrichtung mit Rückstausicherung
nachfolgende genannte Konstruktionsmerkmale. Sie besteht erfindungsgemäß aus einem gekühlten
Förderkanal mit einem federbelasteten parallel zur Kanalachse geführten, den Förderkanal
verschließenden Hitzeschild auf der Auslassseite. Zur gleichmäßigen Stoffgemischverteilung in der
WSF ist die Verschlußseite des Hitzeschildes als kegelförmiger Rotationskörper ausgebildet. Die
Abdichtung erfolgt linienförmig im Zusammenwirken mit der Abschlußplatte des Förderkanales.
Damit ist sichergestellt, das sich keine Materialteilchen im Sitzbereich festsetzen können. Die
Federkraft der Feder für den Verschluß des Förderkanales durch den Hitzeschild ist kleiner ist als die
Kraft aus der Druckwirkung der Schlammförderpumpe. Sie wird in Abhängigkeit der Viskosität der
zu transportierenden Reststoffgemische eingestellt. Dazu ist auf der Stößelstange eine Spannmutter
verstellbar angeordnet. Die Einstellung der Eintauchtiefe der Eintrageinrichtung in die WSF wird
mittels Distanzringelemente vorgenommen, die unter den Befestigungsflansch am Reaktor eingepaßt
werden.
Zur Kühlung ist der Förderkanales in einem Mantelkühlrohr eingesetzt. Die Kühlung erfolgt im
Gegenstrom des Brennstoffflusses. Dazu ist im Innern des Mantelkühlrohres ein Steigrohr
angeordnet, daß bis unterhalb der Abschlußplattes des Förderkanales geführt wird. Der
Kühlmittelrückfluß erfolgt über einen Rücklaufrohr im Befestigungsflansch für die
Eintrageinrichtung.
Mit dieser Eintrageinrichtung wird eine Entmischung und der Eintritt von heißer Bettmasse in den
Förderkanal wirksam verhindert. Gleichzeitig wird durch die intensive Kühlung die Gefahr einer
Verkokung innerhalb der Eintrageinrichtung mit den für den kontinuierlichen Verbrennungsprozeß
schädlichen Folgen der Bildung von Schadstoffemmisionen oder Unterbrechung des Förderstromes
beseitigt.
Zur Sicherstellung der Mobilität der Einrichtung ist die komplette Anlage containerisiert, d. h. die
einzelnen Funktionsgruppen sind als Baumodule auf Container aufgeteilt die zu einem Anlagenblock
begehbar verbunden sind. Als vorteilhaft wird eine Aufteilung auf nachfolgende Einzelmodule
angesehen:
- - Modul I: Reaktor mit Anfahreinrichtung und Abgaskessel in vertikaler Ausstellung
- - Modul II: Schredder und Aufbereitungseinrichtungen einschließlich der Pumpenaggregate
- - Modul III: schallisoliertes Frischluftgebläse
- - Modul IV: aufgebockter Zyklon- und Gewebeabgasfilter mit Anschluß für den Rauchabzug
- - Modul V: Leitstand und das Überwachungslabor.
Unabhängig von dieser Aufgliederung sind andere Aufteilungsvarianten möglich.
Die erfindungsgemäßen Merkmale umfassen die Patentansprüchen 1 bis 24.
Nachfolgend soll die vorgeschlagene Lösung an einem Ausführungsbeispiel zur Entsorgung von
Teerschlamm und zur Reinigung kontaminierten Bodens nochmals beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 das Funktionschema einer WSF-Anlage,
Fig. 2 die Eintrageinrichtung für pumpfähige inhomogene Gemische,
Fig. 3 eine mögliche Containeraufstellung für die WSF-Anlage.
Wie das Funktionschema einer WSF-Anlage nach Fig. 1 zeigt, besteht sie aus dem Reaktor 2 und
einem im Querschnitt größeren Freeboard 3, die durch einen konischen Übergang 4 zu einer
Funktionseinheit verbunden sind. Der Reaktors 2 wird durch den Düsenboden 5 mit der
Austragsvorrichtung 15 nach unten abgeschlossen.
Für feste Brennstoffe oder für zu reinigende feste Materialien, wie beispielsweise kontarminierte
Böden, ist im oberen Drittel der WSF in den Reaktor 2 eine Förderschnecke 7 mit oder ohne
eingangsseitiger Zellenradschleuse 8 eingesetzt.
Für die Eintragung inhomogener Gemische mit flüssiger, pastöser bis fester Struktur ist im unteren
Drittel der WSF eine Eintrageinrichtung 6 in den Reaktor 2 eingesetzt. Ihr Aufbau wird in Fig. 2
beschrieben.
Die Zuführung ausschließlich flüssiger Rest- und Brennstoffe erfolgt oberhalb des Düsenbodens 5
über eine in den Reaktor 2 reichende Brennstofflanze 23.
Zum Vorheizen der einzutragenden Materialien ist im Rauchgasabzug 19 ein Abgaskessel 10
eingesetzt. Dieser Dampferzeuger versorgt in einem geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislauf mit
Unterstützung einer Umwälzpumpe 12 den mit der Förderschnecke 7 gekoppelten
Trommelwärmeübertrager 11 und den mit der Eintrageinrichtung 6 wirkverbundenen
Wärmeübertrager 14.
Zur Aufbereitung der festen Rest- und Brennstoffe ist ein Schredder 18 vorgesehen, der dem
Trommelwärmeübertrager 11 vorgeschaltet ist. Die Aufbereitung für inhomogenen Gemische erfolgt
in der Aufbereitungseinrichtung 17. Sie ist so eingestellt, daß die Korngröße des homogenisierten
Materials maximal 5 bis 10 mm, vorzugsweise jedoch 5 mm nicht überschreitet.
Die Höhe des Betriebsspiegels der fluidisierten SWSF wird durch eine oder mehrere über den
Umfang angeordnete, durch Absperrschieber 9.1, absperrbare Austragsöffnung 9 begrenzt. Das
kontinuierlich eingetragene zu reinigende feste Material und die festen nicht verbrennbaren Reststoffe
als auch die Aschebestandteile der eingebrachten Brennstoffe werden nach Durchlaufen der WSF
über die Austragöffnung 9 aus dem Reaktor 2 abgezogen und über den Kanal 9.2 einen unterhalb der
Luftverteilerkammer 5.1 angeordneten WS-Wärmeübertager 13 zum Vorheizen der Frischluft
(Primärluft) zugeleitet. Nach den Wärmeentzug wird das Austragmaterial mit der Asche zur
Entnahme in einen Sammelbehälter 15.2 abgelegt. Die Frischluftförderung erfolgt durch das Gebläse
16 über die Brennerkammer 22.1.
Zum Ausfällen der mit den Rauchgasen transportierten Aschebestandteile ist hinter dem Abgaskessel
10 ein Zyklonfilter 20 und ein Gewebefilter 21 im Rauchgaskanal 19 stationiert. Weitere
Filteranlagen, wie z. B. Reaktionsfilter, sind auf Grund der erfindungsgemäßen Verfahrensweise nicht
erforderlich.
Zur Neutralisierung von SO2-Emmissionen durch ein kontinuierliches Eintragen von Kalkpulver ist
der SWSF-Anlage 1 ein Vorratsbunker 25 zugeordnet. Das Eintragen des Kalkpulvers erfolgt
beispielsweise mit Druckluft über die mit einem Sperrschieber 25.2 bestückte Leitung 25.1 und die
Injektordüse 26, wahlweise in die Versorgungsleitung 11.1 des Trommelwärmetauscher 11 oder die
Sekundärluftleitung 27 direkt in den Reaktor 2. Durch die Verwendung von Kalkpulver wird eine
gute Verteilung in der WSF und damit eine wirksame SO2-Bindung direkt am Entstehungsort
erreicht. Die Druckluft wird über die Leitung 25.1 in den Vorratsbehälter eingespeist.
Verfahrensgemäß wird die SWSF-Anlage mit einem Anfahrbrenner 22 in der Brennerkammer 22.1
unter Zusatz von Frischluft und unter Einleitung flüssiger Brennstoffe über das Brennstofflanze 23 auf
eine Betriebstemperatur von ca. 850°C hochgefahren und durch den Frischluftstrom das Inertmaterial
Sand im Reaktor 2 zum Fluidisieren gebracht. In dieser Phase ist die Austragsöffnung 9 durch den
Absperrschieber 9.1 geschlossen. Ein Austragen des fluidisierten Bettmaterial erfolgt nicht.
Nach Erreichen eines stabilen WSF-Bettes beginnt die Beschickung des Reaktors 2 mit dem zu
verbrennenden und/oder den thermisch zu behandelnden Materialien. Die homogenisierten flüssigen,
pastösen bis festen Stoffgemische werden über die gekühlte Eintrageinrichtung 6 kontinuierlich mit
dem Förderdruck der Schlammförderpumpe 24 in die WSF eingebracht. Die Eintragung der festen
Rest- und Brennstoffe erfolgt parallel oder unabhängig davon im wesentlichen drucklos und stetig
über die Förderschnecke 7.
Fig. 2 zeigt die spezielle Eintrageinrichtung 6 für pumpfähige inhomogene Gemische. Sie besteht im
wesentlichen aus dem Förderrohrkanal 6.1 mit einem federbelasteten Hitzeschild 6.2. Der Verschluß
des Förderkanales erfolgt über einen linienförmigen Sitz auf der Abschlußplatte 6.3, welcher durch
den kegelförmigen Ansatz des Hitzeschildes 6.2 und der äußeren Kanalkante dieser Abdeckplatte 6.3
entsteht. Durch die starke Neigung der Sitzflächen zueinander wird ein Festsetzen von Stoffteilchen
wirksam verhindert und damit die Absperrfunktion erhalten. Die achsparallele Führung des
Hitzeschildes erfolgt über die Stößelstange 6.4 in Zusammenwirken mit der Stößelführung 6.41.
Durch die Feder 6.6 wird der Hitzeschild 6.2 mit relativ geringerer Federspannung beaufschlagt. Sie
ist so eingestellt, das sie niedriger ist als der Förderdruck der Schlammförderpumpe 24. Ihre
Einstellung erfolgt durch die Spannmutter 6.5.
Durch den Brennstoffförderstrom wird der Hitzeschild 6.2 der Eintrageinrichtung 6 in Richtung
Wirbelbett geöffnet und das inhomogene Gemisch kann mit geringem Überdruck, also fast unter
atmosphärischen Druck, in den Reaktor 2 eingetragen werden. Durch den gleichmäßigen
Brennstoffaustritt wird die sonst zu beobachtende Entmischung und die Gefahr eines Rückstaues im
Förderkanal 6.1 verhindert. Ebenso ist gesichert, das bei Stockungen in der Brennstoffzuführung oder
beim betriebsbedingten Abregeln der WSF kein Bettmaterial in die Eintrageinrichtung 6 eintreten
kann. Durch den federbelasteten Hitzeschild 6.2 wird sofort den Förderrohrkanal 6.1 absperrt.
Im Reaktor 2 wird das eingeleitete Gemisch von den zirkulierenden Inertteilchen der WSF
mitgerissen, verwirbelt und ohne Flammenbildung, wenn notwendig unter Zugabe von pulverisierten
Kalk, verbrannt. Die für die thermische (chemische) Reaktion erforderliche Verweilzeit wird über die
Konzentration der Fördermenge, den Frischluftstrom und die Betthöhe des Inertmaterials geregelt. Er
wird u. a. so eingestellt, das durch die aufsteigenden Abgase keine unverbrannten oder thermisch
behandelten Bestandteile über den Freeboard 3 bis in den Rauchgasabzug 19 verwirbelt werden.
Im Zusammenwirken mit der vorgesehenen Mantelkühlung der Eintrageinrichtung 6 wird ein
Verkoken des darin befindlichen Rest- und Brennstoffgemisches ausgeschlossen. Für die
Mantelkühlung ist der Förderrohrkanal 6.1 mit einem Mantelkühlrohr 6.7 umschlossen. Das
Kühlmedium wird über ein Steigrohr 6.8 bis an die Abschlußplatte 6.3 geleitet, so daß der
Deckelsitzes für das Hitzeschild 6.2 und im Gegenstrom der Förderkanal 6.1 intensiv und effektiv
gekühlt wird.
Die festen Rest- und Brennstoffe als auch das zur Reinigung vorgesehene kontaminierte Material (z. B. kontaminierte Böden) werden je nach Bedarf mit der Förderschnecke 7 in die WSF eingetragen.
Zuvor werden diese Rest- und Brennstoff, wie Holzschnitzel, Industrie- und Haushaltsmüll, Öl- und
Teerschlämme, nasser teerbelasteter Torf u. ä. in einem Schredder 18 zerkleinert und anschließend in
einem Trommelwärmetauscher 11 gemischt und erwärmt. Die erforderliche Wärmeenergie wird aus
der Prozeßwärme im Abgaskessel 10 den Rauchgasen ohne Unterschreitung des
Kondensationspunktes entzogen und in Form von Dampf (ca. 13 bar, 190°C) als Teilstrom dem
Trommelwärmeübertrager 11 zugeführt. Im Trommelwärmeübertrager 11 wird dem Material durch
das Aufheizen Wasser und leicht verdampfende Substanzen ausgefällt. Diese Gase werden über einen
Abzugskanal oberhalb der WSF-Betriebsspiegels in den Reaktor eingeleitet. Das übrige teilweise
entwässerte Material wird dann über die Zellenradschleuse 8 portioniert in die Förderschnecke 7
gegeben und von dieser gleichmäßig in den Reaktor 2 gefördert.
Bei fehlendem bzw. zu geringem Heizwert wird verfahrensgemäß durch die gezielte Zugabe von
festem Brennstoff (Siebkohle, Abfallstoffe u. ä.) bzw. inhomogener Rest- und Brennstoffgemisch
oder eines flüssiges Brennstoff die thermische Reaktion bei einer Betriebstemperatur von mindestens
850°C aufrecht erhalten.
Nach dem oben beschriebenen Hochfahren der SWSF-Anlage auf Betriebstemperatur wird der
Anfahrbrenner 22 abgeschaltet. Die SWSF-Anlage wird dann unter Aufrechterhaltung einer
verfahrensbedingten gestaffelten Zugabe von Primärluft durch den Einsatz der festen, inhomogenen
oder flüssigen Rest- und Brennstoffe weitergefahren. Unter Aufrechterhaltung der thermischen
Reaktion in der SWSF erfolgt dann auch verfahrensgemäß der Eintrag kontaminierter nichtbrennbarer
Materialien, wie Böden oder verseuchte Flüssigkeiten.
Durch das intensive Vorheizen der zum Eintrag kommenden Materialien wird die zur thermischen
Verwertung (vollständigen Verbrennung) und Behandlung notwendige Verweilzeit in der SWSF
wesentlich reduziert. Die Steuerung der Verweilzeit erfolgt, wie oben ausgeführt, durch eine
Mengenregulierung des einzutragenden Materials, durch eine geregelte Frischluftsteuerung und durch
die Betthöhe des Inertmaterials.
Durch die eingebrachten Brennstoffe und zu reinigenden Materialien erhöht sich der Anteil der
fluidisierten Bettmasse. Ihr Limit wird durch die Betriebsspiegelhöhe begrenzt, indem im Reaktor 2
entsprechende Austragsöffnungen 9 vorgesehen sind. So wird der überschüssige Teil an heißen
ausgebrannten und damit spezifisch leichteren nach oben aufgewirbelten und am Reaktormantel
zurückfließenden Bettmaterial, das aus dem Sand der Bettmasse, den Ascheanteilen und
entkontaminierten Materialien besteht, über diese Austragsöffnungen 9 kontinuierlich ausgetragen.
Diese Masse wird dann über den Kanal 9.2 einem unter der Verteilerluftkammer 5.1 angeordneten
WS-Wärmeübertrager 13 zugeführt. Im WS-Wärmeübertrager 13 wird diesem Material die
mittransportierte Wärmeenergie im wesentlichen entzogen und zum Vorwärmen der kalten Frischluft
(Primärluft) genutzt. Nachfolgend wird das abgekühlte Material in einem Sammelbehälter 15.2 zur
Entnahme verbracht.
Werden Materialien mit einem hohen Feststoffanteil, insbesondere von Sand, in der SWSF
verarbeitet, so wirken diese Feststoffanteile als aktiver Inertstoff. Eventuelles Sanddefizit, der sich u. a. auch aus dem Verschleiß des Inertstoffes ergibt, wird über den Trommelwärmeübertrager 10 der
SWSF zugeführt.
Der oberhalb des Reaktors 2 befindliche Freeboard 3 fängt durch die Verringerung der
Strömungsgeschwindigkeit die von der fluidierten SWSF aufgewirbelten und mit den aufsteigenden
Rauchgasen mitgerissenen Brennstoffteilchen und Inertpartikel ein. Durch die Einstellung des
Luftförderstromes wird die Strömungsgeschwindigkeit im Freeboard 3 so eingestellt, daß eine
vollständige Nachverbrennung der abgefangenen Brennstoffpartikel im Reaktor 2 erreicht wird. Die
von den Rauchgasen mittransportierten Flugascheteilchen werden nach dem Wärmeentzug im
Abgaskessel 10 im Zyklonfilter 20 und im Gewebefilter 21 ausgefiltert. Das Rauchgas wird dann
weitestgehend emmisionsfrei über den Schornstein ins Freie abgeleitet werden.
Grobe, nicht brennbare Partikel und sich eventuell ausbildende Schlackeklumpen sammeln sich im
unteren Teil des Reaktors 2 auf dem Düsenboden 5. Sie werden hier in bekannter Weise mit einen im
Düsenboden 5 integrierten Austrageeinrichtung (Förderschnecke, Zugrost) 15 nach Öffnen des
Absperrschiebers 15.1 in einen Sammelbehälter 15.2 ausgetragen.
In Fig. 3 ist eine mögliche Anordnung der SWSF-Anlage als Containeranlage dargestellt.
Der komplette Reaktor 2 und die technischen Einrichtung zum Vorheizen, wie Abgaskessel 10, WS-
Wärmeübertrager 13 und Trommelwärmeübertrager 11 und Vorratsbunker 25 für Kalkpulver
befinden sich in dem vertikal aufgestellten Container I. Die Homogenisiereinrichtungen 17 und der
Schredder 18, die Schlammförderpumpe 24 sind im Container II stationiert. Der für die Abscheidung
der Flugasche erforderliche Zyklonfilter 20, das Gewebestaubfilter 21 und der Rauchgaskanal 19 mit
Schornsteinanschluß 19.1 und dem Schornstein 28 sind dem Container IV zugeordnet. Dieser ist zur
Ascheentnahme unterfahrbar aufgebockt. Unter ihm wurde das schallisolierte Frischluftgebläse 16 im
Container III stationiert. Der Leitstand gemeinsam mit dem Überwachungslabor befinden sich im
Container V.
Vorteile der vorgeschlagenen SWSF-Anlage besteht neben ihrer Mobilität, insbesondere in der
Möglichkeit der Reinigung und/oder Abfallentsorgung inhomogener brennbarer Gemische, nämlich
verschmutzter, ölhaltiger, bituminöser (teerartiger) oder anderweitig durch umweltschädliche
Substanzen kontaminierter Rückstände in (pumpfähiger) flüssiger, pastöser bis fester Struktur,
insbesondere von Sandeinschlüssen sowie von festen und flüssigen Rest- und Brennstoffe in einer
SWSF kleiner Leistung (bis 5000 kW(therm)) unter annähernd atmosphärischem Druck am
Entstehungs- oder Lagerort. Gleichzeitig wird sichergestellt, daß durch die Möglichkeit einer
optimalen Anpassung des thermischen Prozesses eine nahezu emmisionsfreie Verbrennung realisiert
werden kann und der Einsatz aufwendiger Reaktionsfilter nicht erforderlich wird. Besonders ist
hervorzuheben, daß nach diesem Verfahren bituminöse, teerhaltige inhomogene Gemische mit festen
Einschlüssen (Sand) ohne besondere chemische Behandlung direkt in einer SWSF entsorgt werden
kann.
1
WSF-Anlage
2
Reaktor
3
Freeboard
4
Übergang
5
Düsenboden
5.1
Luftverteilerkammer
6
Eintrageinrichtung
6.1
Förderrohrkanal
6.2
Hitzeschild
6.3
Abschlußplatte
6.4
Stößelstange
6.41
Stößelführung
6.5
Spannmutter
6.51
Federwiderlager
6.6
Feder
6.7
Mantelkühlrohr
6.8
Steigrohr
6.9
Rücklaufrohr
6.10
Befestigungsflansch
6.11
Verschlußkappe
6.12
Distanzringelement
7
Förderschnecke
8
Zellenradschleuse
9
Austragsöffnung
9.1
Absperrschieber
9.2
Kanal
10
Abgaskessel
11
Trommelwärmeübertrager
11.1
Abzugskanal
12
Umwälzpumpe
13
WS-Wärmeübertrager
14
Wärmeübertrager
15
Austragvorrichtung
15.1
Absperrschieber
15.2
Sammelbehälter
16
Frischluftgebläse
17
Aufbereitungseinrichtung
18
Schredder
19
Rauchgaskanal
19.1
Schornsteinanschluß
20
Zyklonfilter
21
Gewebefilter
22
Anfahrbrenner
22.1
Brennerkammer
23
Brennstofflanze
24
Schlammförderpumpe
25
Vorratsbunker
25.1
Druckluftanschluß
25.2
Sperrschieber
26
Injektordüse
27
Sekundärluftleitung
28
Schornstein
/1/ Neidel, W. und Steinbrecht, D.
Small Scale - Fluidized-Bed Combustion, Thermie Programme action N° C47, For the European Commision - Directorate-General for Energy (DG XVII), Member of the OPET Network, EAB Energie-Anlagen Berlin GmbH, EU Maxibrochure 1996, DXVII
/2/ Steinbrecht, D. und Sankol, B.
Vorausberechnung des Teillastverhaltens eines Dampferzeugers mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 35 (1986)3, 94-95
/3/ Steinbrecht, D.,Neidel, W., Sankol, B. und Nawitzki, A.
2,5 t/h Dampferzeugeranlagen für Rohbraunkohle mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 36 (1987)4, 122-124
/4/ Steinbrecht, D., Sankol, B., Neidel, W., Schumann, H.-J. und Nawitzki, A.
Sicherheitstechnische Anforderungen an die Ausrüstung und den Betrieb von Kleinkesselanlagen mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 37 (1988)3, 91-94
/5/ Steinbrecht, D.
Wirbelschichtfeuerungs - Experimentalanlage zur Prüfung der Brennstoff - Eigenschaften und thermischen Nutzung nachwachsender Energiestoffe Beiträge des Innovations- und Bildungszentrums Hohen Luckow e.V.
Heft 4/1997, S. 73/80
/6/ E. Wied, Th. Steer Wirbelschicht - Technologie für die thermische Nutzung von Biomasse und Reststoffen VDI-Bericht 1314
VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1997, S. 195-210
Small Scale - Fluidized-Bed Combustion, Thermie Programme action N° C47, For the European Commision - Directorate-General for Energy (DG XVII), Member of the OPET Network, EAB Energie-Anlagen Berlin GmbH, EU Maxibrochure 1996, DXVII
/2/ Steinbrecht, D. und Sankol, B.
Vorausberechnung des Teillastverhaltens eines Dampferzeugers mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 35 (1986)3, 94-95
/3/ Steinbrecht, D.,Neidel, W., Sankol, B. und Nawitzki, A.
2,5 t/h Dampferzeugeranlagen für Rohbraunkohle mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 36 (1987)4, 122-124
/4/ Steinbrecht, D., Sankol, B., Neidel, W., Schumann, H.-J. und Nawitzki, A.
Sicherheitstechnische Anforderungen an die Ausrüstung und den Betrieb von Kleinkesselanlagen mit Wirbelschichtfeuerung Energieanwendung 37 (1988)3, 91-94
/5/ Steinbrecht, D.
Wirbelschichtfeuerungs - Experimentalanlage zur Prüfung der Brennstoff - Eigenschaften und thermischen Nutzung nachwachsender Energiestoffe Beiträge des Innovations- und Bildungszentrums Hohen Luckow e.V.
Heft 4/1997, S. 73/80
/6/ E. Wied, Th. Steer Wirbelschicht - Technologie für die thermische Nutzung von Biomasse und Reststoffen VDI-Bericht 1314
VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1997, S. 195-210
Problemrelevante Patente:
DD 249 080 A1 "Wirbelschichtfeuerung mit stufenlos regulierbarer Leistung"
DD 249 081 A1 "Großwasserraumkessel mit Wirbelschichtfeuerung"
DD 266 394 A1 "Verfahren zur Regelung der Bettemperatur in Wirbelschichtfeuerungen"
DD 280 260 A1 "Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Wirbelbettreaktoren"
DD 295 704 A5 "Verfahren zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu stationären Wirbelschichtfeuerungen"
DD 249 080 A1 "Wirbelschichtfeuerung mit stufenlos regulierbarer Leistung"
DD 249 081 A1 "Großwasserraumkessel mit Wirbelschichtfeuerung"
DD 266 394 A1 "Verfahren zur Regelung der Bettemperatur in Wirbelschichtfeuerungen"
DD 280 260 A1 "Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Wirbelbettreaktoren"
DD 295 704 A5 "Verfahren zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu stationären Wirbelschichtfeuerungen"
Claims (24)
1. Verfahren zur thermischen Abfallverwertung, insbesondere zur Reinigung und/oder
Abfallentsorgung inhomogener brennbarer Gemische, nämlich verschmutzter, ölhaltiger, bituminöser
(teerartiger) oder anderweitig durch umweltschädliche Substanzen kontaminierter Rückstände in
(pumpfähiger) flüssiger, pastöser bis fester Struktur, insbesondere von Sandeinschlüssen sowie die
Verwertung, Entsorgung oder Reinigung von festen und flüssigen Rest- und Brennstoffe in einer
Stationären Wirbelschichtfeuerung (SWSF) kleiner Leistung (bis 5000 kW(therm)) mit einem
Inertbettmaterial aus Quarzsand o. ä. und einer Betriebstemperatur von mindesten 850°C, dadurch
gekennzeichnet, daß die zur thermischen Abfallverwertung bestimmten fließ- und pumpfähigen
Gemische und festen Rest- und Brennstoffe aufbereitet und unter Nutzung thermischer Prozeßwärme
aus der SWSF vorbeheizt, einzeln oder in Gruppen als auch unter Einleitung rein flüssige Rest- und
Brennstoffe mit geringem Überdruck (Pumpenförderdruck) kontinuierlich und direkt in die
fluidisierte Bettmasse der SWSF eingetragen und in dieser emisions- und flamenfrei verbrannt oder
thermisch entkontaminiert werden, wobei die erforderliche Verweilzeit aus der Mengenkonzentration
der eingebrachten Materialien bei gleichzeitiger und gleichmäßiger Beigabe von pulverförmigen
Addivtives zur SO2-Bindung und einer Staffelung der Primärluft von 0,9 bis 2,5 m/s
Leerrohrgeschwindigkeit und bei einer Höhe des Inertbettes von 0,9 bis 1,8 m bestimmt wird, und
nachfolgend das thermisch bearbeitete nicht verbrannte Material einschließlich der angefallenen
Asche proportional zu den eingetragenen festen nichtbrennbaren Materialien im Bereich des SWSF-
Spiegels kontinuierlich oder in periodischen Abständen aus dem Reaktor (2) ausgebracht und zum
Vorheizen der Frischluft (Primärluft) benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle inhomogenen Gemische möglichst
weit unten und die festen Rest- und Brennstoffe im oberen Drittel in das Bettmaterial und die rein
flüssigen Rest- und Brennstoffe unmittelbar über dem Düsenboden (5) in den Reaktor (2) eingetragen
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßwärme zum Vorheizen mittels
eines geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislaufes über einem Abgaskessel (10) den Rauchgasen
entzogen und getrennt den festen Rest- und Brennstoffen und den inhomogenen fließ- und
pumpfähigen Rest- und Brennstoffen zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase vor dem Austritt in die
freie Atmosphäre in einem Zyklon (20) und Gewebefilter (21) gefiltert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß inhomogene Rest- und
Brennstoffgemische vor dem Einsatz auf eine Korngröße von maximal 5-10 mm aufbereitet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inhomogen Rest- und
Brennstoffgemische durch eine gegenüber der Inertmasse absperrbare Eintrageinrichtung (6) in den
Reaktor (2) eingetragen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich aus der SWSF
ausgetragene Bettmasse über einen WS-Wärmeübertrager zur Wärmenutzung genutzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich zur SO2-Bindung als
Additiv Kalkpulver mit den Abgasen aus dem Trommelwärmeübertrager (11) oder direkt mit der
Förderschnecke (7) in den Reaktor (2) eingetragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zur Sicherstellung einer thermischen
Reaktion bei einer Betriebstemperatur von mindesten 850°C der Heizwert der eingetragenen nicht-
und brennbaren Materialien in Summe konstant gehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Trommelwärmeübertrager (11)
freigesetzen Gase über einen Abzugskanal (11.1) direkt in das fluidisierte Inertbett in den Reaktor (2)
eingeleidet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchten Inertstoffanteile im
Falle des Fehlens eines Ausgleiches durch eingebrachte feste nicht verbrennbare Reststoffe über den
Trommelwärmeübertrager (11) in den Reaktor (2) wieder ersetzt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur Vermeidung von Verkehrsbelastungen und
Gefahrenguttransporten, dadurch gekennzeichnet, daß die SWSF mobil vor Ort des Terrains, wo das
zu behandelnde Material liegt, zum Einsatz kommt.
13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
SWSF-Anlage (1) aus einem Reaktor (2) mit Freeboard (3) besteht, über dessen Düsenboden (5)
wenigstens drei separate Eintrageinrichtungen (6, 7 und 23) für inhomogene Gemische, feste sowie
flüssige Rest- und Brennstoffe und in Höhe des SWSF-Betriebsspiegels wenigstens eine
Austragsöffnung (9) vorhanden ist und daß der Eintrageinrichtung (6, 7) für feste und pumpfähige
inhomogene Rest- und Brenstoffgemische Wärmeübertrager (11, 14) vorgeschaltet sind, die mit
einem Abgaskessel (10) im Rauchgaskanal (19) wirkverbunden sind und daß für die Aufbereitung
inhomogener Gemische eine Aufbereitungseinrichtung (17) und für feste Rest- und Brennstoffe ein
Schredder (18) vor den Wärmeübertragern (11, 14) angeordnet sind und das zwischen den Reaktor (2)
und Anfahrbrenner (22) zur Vorwärmung der Frischluft (Primärluft) ein WS-Wärmeübertrager (13)
angeordnet ist, der über einen Kanal (9.2) mit Austrittsöffnungen (9) verbunden ist und daß zur SO2-
Bindung ein mit Druckluft beaufschlagter Vorratsbunker (25) für Kalkpulver vorgesehen ist, der mit
dem Reaktor in Wirkverbindung steht und daß die komplette SWSF-Anlage (1) in Funktionsgruppen
(Module) aufgegliedert ist, von der jeder Modul einem Container (I-V) zugeordnet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Eintrageinrichtung (6) für
inhomogene Gemische mit flüssiger, pastöser bis fester Struktur ein Förderrohrkanal (6.1) mit einem
federbelasteten achsparallel geführtem Hitzeschild (6.2) als Kanalverschluß auf der Reaktorseite
vorgesehen ist, wobei die Federspannung einstellbar ist und in ihrer Größe unter dem von der
Schlammförderpumpe (24) erzeugtem Förderdruck liegt und daß sich die Eintrittsöffnung des
Förderrohrkanales (6.1) im unteren Drittel der SWSF befindet.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschild auf der
Verschlußseite als kekgelförmiger Rotationskörper ausgebildet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderrohrkanal (6.1) von einem
Mantelkühlrohr (6.7) umschlossen ist und daß das Kühlmedium im Gegenstrom zur Förderrichtung
der einzutragenden Gemische durch das Kühlmantelrohr (6.7) strömt.
17. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Wämeübertrager für feste Rest-
und Brennstoffe ein Trommelwärmeübertrager (11) vorgesehen ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Trommelwärmeübertrager
(11) und Reaktor (2) eine geschlossene Förderschnecke (7) mit oder ohne Zellenradschleuse (8)
vorgesehen ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 13, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Trommelwärmeübertrager (11) ein Abzugskanal (11.1) für Gase angeschlossen ist, der mit einer
Injektordüse (26) für den Kalkeintrag in den Reaktor (2) wirkverbunden ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Eintrag flüssiger Rest- und
Brennstoffe unmittelbar über dem Düsenboden (5) eine oder mehrere Brennstofflanzen (23)
angeordnet sind.
21. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (9) mit einem
Absperrschieber (9.1) ausgerüstet sind.
22. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenboden (5) mittig eine
Austragvorrichtung (15) für grobe Schlacke vorgesehen ist.
23. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abgaskessel (10) ein
Zyklonfilter (20) und Gewebefilter (21) angeordnet sind.
24. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (2) mit Freeboard (3),
der Abgaskessel (10), die Wärmeübertrager (11, 13, 14) und Vorratsbunker (25) als ein Modul in
einem vertikal aufstellbaren Container (I); die Aufbereitungseinrichtung (17) und Schredder (18), die
Schlammförderpumpe (24) als Modul in einen zweiten Container (II) stationiert sind; der Zyklonfilter
(20), das Gewebefilter (21) mit Rauchgaskanal (19) und Schornsteinanschluß (19.1) als Modul einem
dritten Container (III) zugeordnet sind, der zur Ascheentnahme unterfahrbar aufgebockt ist; daß das
Frischluftgebläse (16) schallisoliert als Einzelmodul in einem separaten Container (IV) und der
Leitstand gemeinsam mit dem Überwachungslabor in einem Container (V) untergebracht sind, die
mobil vor Ort des Terrains, wo daß zu behandelnde Material liegt, im Block gekoppelt aufgestellt
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998159052 DE19859052C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren und Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung und Abfallentsorgung fester, flüssiger und pumpfähiger inhomogener brennbarer Gemische und thermische Reinigung kontaminierter Materialien in einer Wirbelschichtfeuerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998159052 DE19859052C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren und Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung und Abfallentsorgung fester, flüssiger und pumpfähiger inhomogener brennbarer Gemische und thermische Reinigung kontaminierter Materialien in einer Wirbelschichtfeuerung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19859052A1 true DE19859052A1 (de) | 2000-06-29 |
DE19859052C2 DE19859052C2 (de) | 2001-01-25 |
Family
ID=7891985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998159052 Expired - Fee Related DE19859052C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren und Einrichtung zur thermischen Abfallverwertung und Abfallentsorgung fester, flüssiger und pumpfähiger inhomogener brennbarer Gemische und thermische Reinigung kontaminierter Materialien in einer Wirbelschichtfeuerung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19859052C2 (de) |
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---|---|---|---|---|
EP1434003A2 (de) | 2002-12-23 | 2004-06-30 | UBB Magdeburg Kipper & Dr. Stegmann GbR | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung und Verwertung von festen und flüssigen Abfallgemischen |
EP1712860A1 (de) * | 2005-04-12 | 2006-10-18 | Lurgi Lentjes AG | Optimierte Anordnung und Betrieb von Gaslanzen in einem Wirbelschichtofen |
FR3065721A1 (fr) * | 2017-04-28 | 2018-11-02 | F.M.I. Process Sa | Installation compacte pour l'incineration de boues |
CN111940480A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-17 | 苏州市宏宇环境科技股份有限公司 | 一种有机污染土壤修复的热脱附装置及方法 |
CN114110642A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-01 | 沃睿迪(广东)科技有限公司 | 一种智慧城市环保供热***及方法 |
CN117088127A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-21 | 江苏恒博气力输送设备制造有限公司 | 一种可长时间连续工作的气力输送泵结构 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005004082B4 (de) * | 2005-01-28 | 2008-06-26 | Energy Systems & Solutions Gmbh | Verfahren und Anlage zur thermischen Entsorgung und/oder Nutzung von unterschiedlichen Stoffen mittels stationärer Wirbelschichtfeuerungsanlagen für kleine Leistungen mit integrierter Nutzung der Abgasenergie |
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