DE4100859A1 - Anlage und verfahren zur entsorgung von abfallstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Entsorgung von Abfall­ stoff mit einer Schwelvorrichtung, einer Rauchgas abgebenden Brennkammer und mit einem geschlossenen Kreislauf für Heizgas zum Beheizen der Schwelvorrichtung, der durch die Schwelvor­ richtung und durch einen Wärmetauscher verlaufend angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Entsorgung von Abfallstoffen.

Unter Abfallstoffen im Sinne der Erfindung werden Haus- und Industriemüll ebenso verstanden wie chemische Rückstände (Sonderabfälle), Sperrmüll oder Klärschlamm.

Aus der europäischen Offenlegungsschrift 03 40 537 ist eine Anlage zur Entsorgung von Abfallstoffen bekannt, bei der einer Schwelvorrichtung eine Brennkammer nachgeschaltet ist. Die Brennkammer ist mit einer Nachbrennkammer versehen. Heizgas für die Schwelvorrichtung wird im geschlossenen Kreislauf durch die Schwelvorrichtung und durch einen Wärmetauscher geführt, der sich in der Nachbrennkammer befindet. Dadurch wird die Wärme eines Rauchgases in der Nachbrennkammer für die Erwärmung der Schwelvorrichtung genützt.

In der Brennkammer, der Schwelgas und Pyrolysereststoff aus der Schwelvorrichtung zum Verbrennen zugeführt wird, entsteht eine schmelzflüssige Schlacke, die über einen Austrag der Brennkammer in ein Wasserbad gelangt. Damit die Schlacke die Wärmetauscher­ flächen an der Nachbrennkammer nicht berührt, weist die Brenn­ kammer unmittelbar oberhalb der Nachbrennkammer einen verengten Querschnitt auf. Dadurch soll die im oberen Teil der Brennkammer erzeugte schmelzflüssige Schlacke im inneren Bereich der Nach­ brennkammer nach unten fallen und die Wände der Nachbrennkammer nicht berühren. Die Wärmetauscherflächen sollen daher frei von Schlacke bleiben.

In der Brennkammer strömen die Gase turbulent von oben nach unten. Bedingt dadurch können Schlacketropfen an die Wand der Nachbrennkammer und damit auch an die Wärmetauscherflächen geschleudert werden. Dort bildet sich dann ein Schlackefilm, dessen Dicke nicht genau vorhersagbar ist.

Je nach Dicke des Schlackefilms wird der Wärmeübergang vom Rauchgas zum Wärmetauscher vermindert. Auch ein nur dünner Schlackefilm ist nachteilig, da er die Oberfläche des Wärme­ tauschers korrosiv zerstören kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Ent­ sorgung von Abfallstoffen zu entwickeln, bei der der Wärme­ tauscher in seiner Funktionsfähigkeit durch einen Schlackefilm nicht beeinträchtigt ist. Es soll auch ein durch einen Schlacke­ film ungestörtes Verfahren zur Entsorgung von Abfallstoffen an­ gegeben werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ge­ löst, daß der Wärmetauscher im Rauchgas an einem Ort ange­ ordnet ist, wo die Temperatur des Rauchgases bis zum oder unter den Schlackeerstarrungspunkt abgesunken ist.

Der Wärmetauscher ist gemäß der Erfindung also an einem Ort angeordnet, an dem kein Schlackefilm entstehen kann. Da die Temperatur dort unterhalb oder höchstens beim Schlackeerstar­ rungspunkt liegt, kann keine flüssige oder zähflüssige Schlacke vorliegen. Da am Wärmetauscher keine fließfähige Schlacke vor­ handen ist, kann sich folglich auch kein Schlackefilm bilden, der die Oberfläche des Wärmetauschers beschädigen oder den Wärmeübergang zum Wärmetauscher behindern könnte. Die Oberfläche des gemäß der Erfindung angeordneten Wärmetauschers kann höch­ stens mit vollständig erstarrter und damit staubförmiger Schlacke in Berührung kommen. Solche staubförmige Schlacke wird an der Oberfläche des Wärmetauschers kaum haften können. Im übrigen können staubförmige Verunreinigungen relativ einfach entfernt werden. Dazu kann man den Anlagenteil, in dem sich der Wärme­ tauscher befindet, mechanisch bewegen, z. B. rütteln. Auch kann ein Ultraschallverfahren zum Entstauben eingesetzt werden. Der Staub kann mit Rauchgas, Luft oder Dampf abgeblasen werden.

Mit der Anlage zur Entsorgung von Abfallstoffen gemäß der Er­ findung wird der Vorteil erzielt, daß eine Verklebung der Oberflächen des Wärmetauschers durch Schlacke verhindert ist und damit ein ungestörter Wärmeübergang in den Wärmetauscher und von dort in das Heizgas, das der Schwelvorrichtung zugeleitet wird, gewährt ist.

Der Wärmetauscher ist beispielsweise an oder in einer der Brennkammer nachgeschalteten Gaskühleinrichtung angeordnet. Eine solche Gaskühleinrichtung ist üblicherweise vorhanden, damit das die Brennkammer verlassende heiße Rauchgas, bevor es auf einen Filter trifft, abgekühlt werden kann. Die üblichen Rauchgasfilter, die einem Kamin vorgeschaltet sind, sind nämlich nicht für sehr heiße Rauchgase ausgelegt. In der Gaskühleinrichtung ist der Wärmetauscher in Strömungsrichtung am Eingang angeordnet. Dort ist die Temperatur des Rauchgases bis auf oder unter den Schlackeerstarrungspunkt zurückgegangen. Andererseits ist das Rauchgas dort noch so heiß, daß eine ausreichend große Wärme­ menge für die Beheizung der Schwelvorrichtung gewonnen werden kann. Es wird vorteilhaft die Wärmeenergie des Rauchgases ge­ nutzt.

Der Wärmetauscher weist beispielsweise eine obere Zuleitung und eine untere Ableitung für das Heizgas auf.

Der Wärmetauscher hat an seinen von Rauchgas berührten Heiz­ flächen beispielsweise eine metallisch blanke, eine keramisch beschichtete oder eine emaillierte Oberfläche. Der Wärmetauscher kann beispielsweise auch vollständig aus Keramikmaterial be­ stehen. Die genannten Ausführungsformen des Wärmetauschers ge­ währleisten alle einen guten Wärmeübergang.

Beispielsweise weist der Wärmetauscher einen Strahlungstauscher und nachgeschaltet einen Konvektionstauscher auf. Bei einem Wärmetauscher mit Strahlungsheizflächen (Strahlungstauscher) ist der von einem wärmeabgebenden Primärmedium durchströmte Raum mit Heizflächen umschlossen, die von einem wärmeaufnehmenden Sekundärmedium durchströmt werden. Dabei gelangt Wärmeenergie durch Wärmestrahlung vom sehr heißen Primärmedium in das Sekun­ därmedium. Im Konvektionstauscher sind hingegen im vom Primär­ medium durchströmten Raum dicht nebeneinander sehr viele Rohre angeordnet, die vom Sekundärmedium durchströmt werden. Hier geschieht der Wärmeübergang vom weniger heißen Primärmedium auf das Sekundärmedium durch Konvektion. Mit einem Kombinations­ wärmetauscher aus Strahlungs- und Konvektionsteil wird vorteil­ haft ein optimaler Wärmeübergang bewirkt.

Der Wärmetauscher weist beispielsweise einen mechanischen Rüttler oder Klopfer und/oder einen Ultraschallreiniger und/oder Rußbläser zum Entfernen von Staub oder Ruß auf. An einem gemäß der Erfindung angeordneten Wärmetauscher kann sich keine flüs­ sige Schlacke ablagern. Es kann jedoch zur Ablagerung von Staub oder Ruß kommen. Mit einem mechanischen Rüttler und/oder einem Ultraschallreiniger und/oder Rußbläser kann in zeitlichen Ab­ ständen dieser Staub oder Ruß vom Wärmetauscher entfernt werden. Die Wärmeaufnahme wird dadurch auf einem gleichbleibend hohen Stand gehalten.

Die Brennkammer kann entweder in einer geraden Linie sich er­ streckend ausgebildet sein oder sie kann U-förmig ausgebildet sein, wobei sie dann einen ersten und einen zweiten Schenkel aufweist. In beiden Fällen ist die Brennkammer am tiefstge­ legenen Teil mit einem Austrag für den selbsttätigen Ablauf der schmelzflüssigen Schlacke versehen.

Oberhalb des Austrags kann die Brennkammer eine Anformung auf­ weisen, die eine Tropfkante bildet. Dadurch gelangt die schmelzflüssige Schlacke ohne Berührung der Wände des Austrags aus der Brennkammer heraus und dort z. B. in ein Wasserbad.

Eine von der Schwelvorrichtung zum Wärmetauscher verlaufende Leitung des Kreislaufes für Heizgas ist beispielsweise mit einer Druckhalteeinrichtung verbunden zum Erzeugen eines Überdruckes im Kreislauf für Heizgas. Eine solche Druckhalteeinrichtung kann aus einem Gebläse bestehen, die ein Gas, insbesondere Luft, in die genannte Leitung hineinpumpt. Durch das Erzeugen eines ge­ ringen Überdruckes wird der Vorteil erzielt, daß bei einem unter­ stellten Leck im Kreislauf für Heizgas innerhalb der Schwelvor­ richtung Heizgas in die Schwelvorrichtung austritt und nicht unverbranntes Schwelgas in den Heizgaskreislauf gelangt. Es wird also verhindert, daß bei evtl. vorliegenden Leckagen schadstoff­ haltiges Schwelgas in den Heizgaskreislauf eindringt.

Ein Verfahren zur Entsorgung von Abfallstoff, wobei dieser zunächst verschwelt und anschließend verbrannt wird, zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß der Abfallstoff zur Verschwelung mittels eines Heizmediums erwärmt wird, dem Wärme­ energie zugeführt wird von einem Rauchgas der Verbrennung, nach­ dem dieses Rauchgas auf oder unter den Schlackeerstarrungspunkt abgekühlt ist. Die zur Erwärmung des Abfallstoffes notwendige Wärmeenergie wird dabei aus einem Rauchgas gewonnen, das bereits etwas abgekühlt ist. Damit wird der Vorteil erzielt, daß ein im Rauchgasstrom angeordneter Wärmetauscher frei von schmelzflüs­ siger Schlacke bleibt, die den Wärmeübergang beeinträchtigen könnte.

Mit der Anlage und mit dem Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß eine Verklebung der Heiz­ flächen des Wärmetauschers verhindert wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Entsorgung von Abfallstoffen gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine andere Variante der Anlage, wobei die Brennkammer U-förmig ausgebildet ist.

Im Beispiel nach Fig. 1 dient als Pyrolysereaktor oder Schwel­ vorrichtung eine Schweltrommel 1, der das zu verschwelende Gut (Abfall) G über eine Schnecke 2 zugeführt wird. Das verschwelte Gut, nämlich Schwelgas s und fester Pyrolysereststoff r, ver­ läßt in Richtung des Pfeils 3 die Schweltrommel 1 über ein Austragsgehäuse 3A. Das für den Schwelvorgang benötigte Heizgas h gelangt über ein Heizgaseintrittsgehäuse 4 in die Trommel 1, und es wird von dort über ein Heizgasaustrittsge­ häuse abgeführt.

Der Schwelvorrichtung 1 samt Austragsgehäuse 3A ist über Leitungen 3R, 3S eine Hochtemperatur-Brennkammer 18 zugeordnet, die vorzugsweise stehend angeordnet ist. Ihr Brenner ist mit dem Schwelgas s und zusätzlich mit dem in einer Behandlungs­ stufe 26 aufbereiteten, von einer Transporteinrichtung 27 aus­ getragenen Pyrolysereststoff r beaufschlagt. Gasförmige Ver­ brennungsrückstände verlassen die Brennkammer 18 durch einen Querzug 10 in Richtung des Pfeiles 11. Dem Querzug 10 ist eine Gaskühleinrichtung 30 und dieser ein Rauchgasfilter 32 und eine (nicht gezeigte) Rauchgasreinigungsanlage nachgeordnet. An beiden Anlagen 30, 32 wird Flugstaub ausgeschleust, was durch Pfeile 34 bzw. 36 gekennzeichnet ist. Die Brennkammer 18 ist am unteren Ende mit einem Schlackenauslauf 40 zum selbst­ tätigen Ablauf schmelzflüssiger Schlacke versehen. Die Schlacke wird in ein Wasserbad 42 geleitet, wo sie zu einem glasartigen Granulat erstarrt. Damit die Schlacke gut in das Wasserbad 42 fließt, kann die Brennkammer zur Bildung einer Tropfkante eine nach innen gerichtete Anformung 40a aufweisen.

In der Gaskühleinrichtung 30 ist ein Wärmetauscher 12 angeordnet. In diesen mündet eine Leitung 7a, die aus dem Heizgasaustritts­ gehäuse 5 über eine Leitung 7 mit einem Gebläse 28 gespeist wird. Sie führt dem Wärmetauscher 12 über den oberen Zuleitungs­ stutzen 22 aus dem Heizgasaustrittsgehäuse 5 der Schwelvorrich­ tung 1 kommendes Heizgas h, vorzugsweise Luft, ein Inertgas oder dergleichen, zu. Dieses Heizgas h wird aus dem unteren Ablei­ tungsstutzen 23 über Leitungen 6a und 6 dem Heizgaseintrittsge­ häuse 4 der Schweltrommel 1 zugeführt. Somit ist ein geschlossener Kreislauf über die Schwelvorrichtung 1, die Leitungen 7 und 7a, den Wärmetauscher 12 und die Leitungen 6a und 6 gegeben.

Dem Wärmetauscher 12 ist ein Ultraschallreiniger 12a zugeordnet, mit dem Staub oder Ruß vom Wärmetauscher 12 abgeschüttelt werden kann. Statt des Ultraschallreinigers 12a kann ein mecha­ nischer Rüttler oder eine Blaßvorrichtung eingesetzt sein.

Zur Kontrolle der Temperaturführung in den einzelnen Bereichen der Brennkammer 18 können Temperaturmeßeinrichtungen vorge­ sehen werden, von denen nur die unterste Temperaturmeßeinrich­ tung 14b im unteren Abschnitt der Brennkammer 18 gezeigt ist.

Zwischen den beiden Leitungen 6 und 7 ist eine Bypaßleitung 10 mit einem Steuerventil 20 vorgesehen. Dieses steht vorzugsweise über eine Steuerleitung 21 mit einer Temperaturmeßeinrichtung 14t in Verbindung. Über den Bypaß 19 und das Ventil 20 wird der Energiebedarf der Schweltrommel 1 geregelt.

Damit in demjenigen Teil des Kreislaufes für Heizgas h, der sich innerhalb der Schweltrommel 1 befindet, stets ein Überdruck herrscht, ist mit der Leitung 7 eine Druckhalteeinrichtung 50 verbunden. Diese besteht aus einem Gebläse, das ständig ein Medium, z. B. Luft, zur Aufrechterhaltung eines geringen Über­ druckes in die Leitung 7 einspeist. Durch den Überdruck ist sichergestellt, daß im Falle eines Lecks Schwelgas s nicht in den Kreislauf für Heizgas h eindringen kann.

Die geradlinige Anordnung der Brennkammer 18 kann von Nachteil sein, wenn es auf eine geringe Bauhöhe ankommt. In diesem Fall kann eine U-förmig gestaltete Brennkammer 18 verwendet werden, die aus Fig. 2 hervorgeht. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen belegt wie in Fig. 1. Zwischen zwei Schenkeln 18a, 18b der Brennkammer 18 liegt am tiefsten Punkt der Schlackenaus­ lauf 40 für die schmelzflüssige Schlacke.

Bei der Anlage nach der Erfindung kann eine Verklebung von Oberflächen des Wärmetauschers 12 durch schmelzflüssige Schlacke nicht erfolgen.

Claims (12)

1. Anlage zur Entsorgung von Abfallstoff mit einer Schwel­ vorrichtung (1), einer Rauchgas abgebenden Brennkammer (18) und mit einem geschlossenen Kreislauf für Heizgas (h) zum Beheizen der Schwelvorrichtung (1), der durch die Schwelvorrichtung (1) und durch einen Wärmetauscher (12) verlaufend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) im Rauchgas an einem Ort angeordnet ist, wo die Temperatur des Rauchgases bis zum oder unter den Schlacke­ erstarrungspunkt abgesunken ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) an oder in einer der Brennkammer (18) nachge­ schalteten Gaskühleinrichtung (30) angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) eine metallisch blanke, eine keramisch be­ schichtete oder eine emaillierte Oberfläche hat.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) aus Keramikmaterial besteht.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) als Strahlungswärmetauscher, als Konvektions­ wärmetauscher oder als Kombination aus Strahlungs- und Konvek­ tionswärmetauscher ausgebildet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (12) einen mechanischen und/oder Ultraschallreiniger (12a) und/oder eine Blaßvorrichtung zum Entfernen von Staub aufweist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn­ kammer (18) in einer geraden Linie sich erstreckend ausgebildet ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn­ kammer (18) U-förmig ausgebildet ist und einen ersten Schenkel (18a) und einen zweiten Schenkel (18b) aufweist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn­ kammer (18) am unteren Teil mit einem Schlackenauslauf (40) für den selbsttätigen Ablauf schmelzflüssiger Schlacke versehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn­ kammer (18) oberhalb des Schlackenauslaufs (40) eine Anformung (40a), die eine Tropfkante bildet, aufweist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Schwelvorrichtung (1) zum Wärmetauscher (12) verlaufende Leitung (7, 7a) des Kreislaufes für Heizgas (h) mit einer Druck­ halteeinrichtung (50) verbunden ist zum Erzeugen eines Ober­ druckes im Kreislauf für Heizgas (h).

12. Verfahren zur Entsorgung von Abfallstoff, wobei dieser zunächst verschwelt und anschließend verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall­ stoff zur Verschwelung mittels eines Heizmediums erwärmt wird, dem Wärmeenergie zugeführt wird von einem Rauchgas der Ver­ brennung, nachdem dieses Rauchgas auf oder unter den Schlacke­ erstarrungspunkt abgekühlt ist.