DE69301367T2

DE69301367T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Sintern von Flugasche von verbranntem Hausmüll

Info

Publication number: DE69301367T2
Application number: DE69301367T
Authority: DE
Inventors: Jiro Terukina; Yoshihiro Yamamoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: EP0566376A1; EP0566376B1; DE69301367D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Herstellung gesinterter Pellets durch Pelletieren und Sintern von Flugasche aus verbrannter Hausmüllasche, die von einer Hausmüllverbrennungseinrichtung abgegeben wird.
Wie bekannt, wird Flugasche aus verbrannter Hausmüllasche mittels eines Staubkollektors, wie etwa einem Beutelfilter, in Staubform aufgefangen und rückgewonnen.
Die rückgewonnene Flugasche enthält eine beträchtliche Menge verschiedener Schwermetalle und Dioxine, die selbst bei geringer Menge giftig sind. Demgemäß ist es notwendig, die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle und Dioxine derart zu verarbeiten, daß beispielsweise verhindert wird, daß diese weggeweht werden und sich herauslösen, bevor die Flugasche in einer endgültigen Lagereinrichtung vergraben wird.
Es ist ein Verarbeitungsverfahren, genannt Zementierverfahren, als Prozeß zur Verhinderung von Wegwehen und Herauslösen der Schwermetalle und Dioxine bekannt. Das Zementierverfahren weist generell drei Arten auf: ein Verfahren zur Herstellung sphärischer Pellets (Durchmesser: 10 bis 20 mm) aus Schwermetallen und Dioxinen unter Verwendung eines Tellerpelletierers; ein Verfahren zur Ausbildung derselben in Zylindern (20 mm Durchmesser X 30 mm Länge) unter Verwendung einer Knet- und Extrudiervorrichtung; und ein Verfahren zum Pelletieren derselben in Klumpen mit verschiedenen Durchmessern (Durchmesser von 5 bis 50 mm) unter Verwendung eines Rüttelpelletierers.
Allerdings kann im Falle der Flugasche aus verbranntem Hausmüll mittels des Zementierverfahrens nahezu verhindert werden, daß sich die Schwermetalle herauslösen. Jedoch enthält die Flugasche gemäß der Komponententabelle von Flugasche (Tabelle 1) verschiedene aus dem Hausmüll hervorgehende Salze und eine beträchtliche Menge von zumeist giftigen Dioxinen. Demgemäß können, selbst wenn die Flugasche mittels des Zementierverfahrens verfestigt wird, keine Pellets hoher Festigkeit erhalten werden. Wenn diese Pellets für längere Zeit gelagert werden, lösen sich die Salze durch die Zersetzungserscheinung von Pellets heraus und pulverisieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, daß giftige Substanzen, wie etwa Dioxine, weggeweht werden. Tabelle-1 ZUSMMENSETZUNG GEWICHT (%) SiO&sub2; Al&sub2;O&sub3; Fe&sub2;O&sub3; SALZE Ca Mg Na K
Die Giftigkeit von Dioxinen steigt, da die Dichte von Dioxinen in Flugasche gemäß Fig. 6 steigt, die die Beziehung zwischen der Dichte von Dioxinen in Flugasche und der Giftigkeit zeigt.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62- 256747 zeigt ein Verfahren zum Sintern von Kohleflugasche, die von einer Verbrennungseinrichtung, wie etwa einem Dampfkessel, der nicht Hausmüll sondern Kohle verbrennt, aufgefangen wurde. Dieses Verfahren pelletiert und sintert Kohle-Flugasche, um unter Verwendung einer in Fig. 5 gezeigten Sinteranlage leichtgewichtige Zuschlagstoffe herzustellen.
Nachstehend wird die in der vorhergehenden Veröffentlichung gezeigte Sinteranlage unter Bezugnahme auf die darin verwendeten Bezugszeichen zusammenfassend beschrieben. Die Sinteranlage 1 ist mit einem Gitterrost 2 versehen, der derart konstruiert ist, daß sich Horizontalstangen, wie in einer Raupe, kreisförmig bewegen. Über dem Gitterrost 2 sind eine Trocknungs- und Vorheizkammer 3 zum Vorheizen von auf dem Gitterrost 2 zur Kammer 3 geförderten Rohpellets P eine einen nicht gezeigten Zündungsbrenner zum Zünden der Rohpellets P aufweisende Zündungskammer 4 und eine Sinterkammer 5 zum Sintern der gezündeten Rohpellets P angeordnet. Stromabwärts von der Sinterkammer 5 bezüglich einer Förderrichtung der Pellets ist auch eine Kühlzone 6 angeordnet, um die gesinterten Pellets P1 zu kühlen.
Stromaufwärts von dem Gitterrost 2 ist ein Staubbehälter 22, ein Kohlenaschenbehälter 25, eine Knetvorrichtung 26a zum Kneten der von dem Behältern 22, 25 eingespeisten Stäube und der Kohle und ein Tellerpelletier 26 zum Pelletieren des von der Knetvorrichtung 26a eingespeisten gekneteten Werkstoffes. Stromabwärts von dem Gitterrost 2 befindet sich ein Brechwerk 11 zum Zertrümmern der gesinterten Pellets P1 und ein Rüttelsieb 12 zum Abtrennen der zertrümmerten gesinterten Pellets P1.
Der in dem Staubbehälter 22 und dem Kohlenaschenbehälter 25 gelagerte Staub und die Kohlenaschen werden zu der Knetvorrichtung 26a gespeist, um darin geknetet zu werden. Der geknetete Werkstoff wird anschließend in den Tellerpelletierer 26 gespeist, um zu Rohpellets P pelletiert zu werden, die durch einen Trichter 26b stromaufwärts von der Trocknungs- und Vorheizkammer 3 zu einem Abschnitt des Gitterrosts 2 gespeist werden.
Die zu dem Gitterrost 2 gespeisten Rohpellets P werden in der Trocknungs- und Vorheizkammer 3 getrocknet und vorgeheizt, während sie mittels des Gitterrosts 2 gefördert werden, in der Zündungskammer 4 gezündet und in der Sinterkammer 5 gesintert, um gesinterte Pellets P1 zu erhalten. Diese gesinterten Pellets P1 werden in der Kühlzone 6 abgekühlt.
Durch das Brechwerk 11 und das Rüttelsieb 12 werden leichtgewichtige Zuschlagstoffe lediglich aus Produktpellets P2 mit bestimmter Partikelgröße hergestellt. Jene, die durch Perforationen des Rüttelsiebes 12 gefallen sind, werden zu dem Staubbehälter 22 rückgeführt. Von dem Rost 2 gefallene Erze und Stäube werden zusammen mit den Stäuben von dem Rüttelsieb 12 zu dem Staubbehälter 22 rückgeführt.
Ferner ist eine Hausmüllverbrennungseinrichtung erforderlich, um den Hausmüll vollständig bis zu dem Ausmaß zu verbrennen, daß ein Brennverlust 3% oder kleiner wird. Da der Hausmüll eigentlich vollständig verbrannt wird, um diese Anforderung zu erfüllen, enthält die Flugasche kaum Kohlenstoff, jedoch nach Vorbeschreibung Salze in großer Menge. Da ferner die Eigenschaften der Flugasche, wie etwa der Schmelzpunkt, sich von jenen der Kohlenasche unterscheiden, könne die leichtgewichtigen Zuschlagstoffe nicht nur durch Übernehmen des Verfahrens und der Bedingungen zum Sintern der Kohlenasche hergestellt werden.
Ferner ist die Kohlenaschesinteranlage eine große Anlage, in welcher normalerweise 200 bis 300 Tonnen/Tag (7 bis 12 Tonnen/Stunde) Kohlenasche gesintert wird. Demgegenüber ist für eine Anlage zur Verarbeitung der von einer Hausmüllverbrennungseinrichtung abgegebenen Flugasche eine kleine Anlage zum Sintern von 50 Tonnen/Tag (0,4 bis 2 Tonnen/Stunde) Flugasche ausreichend.
Überdies ist es erforderlich, die diskontinuierliche Flugaschensinteranlage bei einer generellen Betriebsdauer von 8 bis 24 Stunden/Tag der Hausmüllverbrennungseinrichtung weniger als 25 Stunden/Tag oder kontinuierlich für 24 Stunden/Tag zu betreiben. Somit muß die Flugaschensinteranlage in der Lage sein, beide Betriebsweisen der Hausmüllverbrennungsanlage flexibel handzuhaben.
Insbesondere im Falle, daß die verbrannte Hausmüllasche verarbeitet wird, sind die Verarbeitungskosten ein wesentlicher Gesichtspunkt zur Bestimmung, ob die Anlage übernommen wird. Somit besteht ein steigender Bedarf für eine Sinteranlage, die feste Erzeugnisse herstellen kann, die geringe Anlage- und Betriebskosten erforderlich machen.
Die vorliegende Erfindung soll die im Stand der Technik vorhandenen Probleme lösen.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme durch ein Verfahren mit den Schritten: Zugeben von Wasser, Kohlenstoff und einem Binder in die Flugasche des von einer Hausmüllverbrennungseinrichtung abgegebenen verbrannten Hausmüll, Kneten des Gemisches zu Rohpellets, Halten dieser Rohpellets bei hoher Temperatur fur eine vorbestimmte Zeitdauer.
Es kann bevorzugt sein, fünf oder weniger Gew.-% Kohlenstoff zu 75 oder mehr Gew.-% Flugasche von verbranntem Hausmüll zuzusetzen. Ebenso kann bevorzugt sein, eine Mischung oder entweder 10 oder weniger Gew.-% Zement oder Bentonit zu verwenden. Ferner kann bevorzugt sein, die Rohpellets bei einer Temperatur von 900 bis 1300ºC für eine Minute oder länger zu sintern.
Da gemäß den vorhergehenden Verfahren die Flugasche dem Wasser, Kohlenstoff und Binder zugegeben und mit diesen vermischt und zu Rohpellets geknetet wird und bei einer hohen Temperatur gesintert wird, können stabile gesinterte Pellets hergestellt werden. Zudem werden die in der Flugasche enthaltenen giftigen Dioxine aufgrund der hohen Temperatur im Sinterprozeß thermisch zersetzt.
Das zugegebene Kohlenstoff wird im Sinterprozeß verbrannt, um Wärme zu erzeugen, die zur Gewinnung zufriedenstellend gesinterterter Pellets beiträgt. Da die zugegebene Kohlenstoffmenge auf nicht mehr als 5 Gew.-% festgelegt ist, kann auch verhindert werden, daß eine größere Kohlenstoffmenge verbrannt wird, um die gesinterten Pellets porös auszubilden. Daraus resultiert, daß gesinterte Pellets hoher Festigkeit erreichbar sind.
Zudem gewährleistet die Zugabe von Zement und Bentonit feste Pellets und wird verhindert, daß die gesinterten Pellets aufgrund der Festigkeit des Zements und des Bentonits bei der Lagerung zerfallen. Zudem ist die zugegebene Menge von schwerem und teuerem Zement und Bentonit auf nicht mehr als 10 Gew.-% festgelegt, wobei die erhaltenen Pellets relativ leichtgewichtig sind. Dies erleichtert die Handhabung der Pellets, wie etwa den Transport, und vermeidet einen Anstieg der Herstellungskosten.
Da überdies die Rohpellets für länger als eine Minute bei einer Temperatur von 900 bis 1300ºC gesintert werden, werden die in der Flugasche enthaltenen Dioxine thermisch zersetzt und die Schwermetalle in den gesinterten Pellets fixiert.
Die Erfindung ist zudem auf eine Anlage zum Sintern von Flugasche von verbranntem Hausmüll gerichtet, mit: einem beweglichen Endlosgitter mit einem Horizontalabschnitt zum Tragen eines zu sinternden Werkstoffes; einer Trocknungs- und Vorheizungskammer zum Trocknen und Vorheizen des Werkstoffes; einer Zündungskammer zum Zünden des gesinterten Werkstoffes; und einer Sinterkammer zum Sintern des gesinterten Werkstoffes; wobei sich die Trocknungs- und Vorheizungskammer, die Zündungskammer und die Sinterkammer über dem beweglichen Gitter befinden; einer Heißwindzufuhrleitung für die Zufuhr von Heißwind in die Trocknungs- und Vorheizungskammer, die Zündungskammer und die Sinterkammer; wobei eine elektrische Heizeinrichtung im Inneren einer oder mehrerer der Trocknungs- und Vorheizungskammer, der Zündungskammer, der Sinterkammer und Leitung vorgesehen ist.
Es mag bevorzugt sein, einen feuerfesten Baustoff der Trocknungs- und Vorheizkammer, der Zündungskammer, der Sinterkammer, und der Leitung derart einzurichten, um deren Innenwand und die elektrische Heizeinrichtung abzudecken.
Da gemäß der vorhergehenden Sinteranlage die elektrische Heizeinrichtung entweder in einem Innenraum oder in beiden Innenräumen der Trocknungs- und Vorheizkammer, der Zündungskammer und der Sinterkammer und dem Inneren der Leitung vorgesehen sind, kann der gesinterte Werkstoff auf den beweglichen Gitterrost und das Heißgebläse in der Leitung mittels der elektrischen Heizeinrichtung erhitzt werden. Dies schafft einen Ausgleich für eine Verringerung der Wärmehaltewirkung, die sich aus der kleinen Konstruktion der gesinterten Anlage ergibt.
Ferner kann die Sintertemperatur durch Regulierung einer auf die elektrischen Heizelemente ausgeübten Stromquelle leicht gesteuert werden, wodurch die Genauigkeit der Temperatursteuerung verbessert wird.
Überdies kann die Temperatur der gesinterten Anlage zu Beginn des Betriebs durch schnelles Beheizen der gesinterten Anlage mit der elektrischen Heizeinrichtung schnell angehoben werden, wodurch ein schnelles Hochstarten der Anlage ermöglicht wird. Daraus resultiert, daß eine Verlustzeitdauer in der Betriebszeitdauer verringert ist, um eine Arbeitseffezienz zu erhöhen. Somit kann eine diskontinuierlichen Betriebsweise, bei der die Anlage mehrere Male eingeschaltet wird, effizient durchgeführt werden.
Durch Verwendung von Strom von einem eigenen Stromgenerator, der in einem Hausmüllverbrennungseinrichtung zur Erzeugung von Strom unter Verwendung von Abwärme als zu den elektrischen Heizelementen eingespeiste Leistung vorgesehen ist, können Verarbeitungskosten für die Flugasche in großem Maße verringert werden.
Überdies kann die Temperatur der Sinteranlage beim Hochfahren des Betriebs durch schnelles Erwärmen der Sinteranlage mit der elektrischen Heizeinrichtung schnell erhöht werden. Daraus resultiert, daß eine Verlustdauer bei der Betriebszeitdauer verringert ist, um eine Arbeitseffizienz zu erhöhen, so daß ein diskontinuierlicher Betrieb, bei dem die Anlage vielfach hochgefahren wird, effizient durchführbar ist.
Ferner kann in einer Hausmüllverbrennungseinrichtung durch Anwendung von Strom aus einem eigenen Stromgenerator für die Erzeugung von Energie unter Verwendung von Abwärme als zu den elektrischen Heizelementen eingespeiste Energie, in großem Maße verringert werden.
Überdies kann die von den elektrischen Heizelementen gewonnene Wärme aufgrund der Wärmeisolierwirkung der feuerfesten Baustoffe in der Trocken- und Vorheizkammer, Zündungskammer und der Sinterkammer gehalten werden, wodurch eine zufriedenstellende Wärmeeffizienz geschaffen wird.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die nachstehende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen ersichtlicher. Es zeigen:
Fig. 1 eine Diagramm mit einer beispielhaften Konstruktion einer erfindungsgemäßen Anlage zum Sintern von Flugasche, von verbranntem Hausmüll;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Fließbild, daß zeigt, wie die Wärmeenergie genutzt wird;
Fig. 4 einen Graphen der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Menge von verbliebenen Dioxinen;
Fig. 5 eine Konstruktion einer Anlage des Standes der Technik zum Sintern von Flugasche von Kohle;
Fig. 6 einen Graphen der Beziehung zwischen der Dichte von Dioxinen und der Giftigkeit.
Eine gesinterte Anlage 1 ist grundsätzlich mit einem Gitterrost 2, der, wie in einer Raupe, kreisförmig angetrieben wird, wobei eine Trocknungs- und Vorheizkammer 3 über dem Gitterrost 2 angeordnet ist, einer stromabwärts von der Trocknungs- und Vorheizkammer 3 angeordneten Zündungskammer 4 und einer weiter stromabwärts von der Zündungskammer 4 angeordneten Sinterkammer 5 versehen. Auf dem Gitterrost 2 ist stromabwärts von der Sinterkammer 5 eine Kühlzone 6 definiert.
Das Gitter 2 ist um ein Paar von längs beabstandeten Zahnrädern gewickelt und wird durch ein antreibendes Drehen einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung kreisförmig um die Zahnräder angetrieben. Je nach Kreisbewegung des Gitterrosts 2 fördert der Gitterrost von einem später beschriebenen Pelletierer 20 eingespeiste Rohpellets P.
Jede der Trocknungs- und Vorheizkammer 3 der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 ist haubenartig ausgebildet, um einen Oberabschnitt des Gitterrosts 2 abzudecken. Die Pellets P werden unterhalb dieser Kammern gefördert. Die Trocknungsund Vorheizkammer 3 trocknet die auf dem Gitterrost 2 geförderten Rohpellets P; die Zündungskammer 4 zündet die in der Kammer 3 getrockneten Rohpellets P; die Sinterkammer 5 sintert die in der Kammer 4 gezündeten Rohpellets P. Durch die Sinterkammer 5 geleiteten Rohpellets P werden gesinterte Pellets P.
An der Decke der Trocknungs- und Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 ist eine Heißwindzufuhrleitung 7 für die Zuführung eines Heißwindes in die Kammer vorgesehen.
Auf der Unterseite eines Oberabschnittes des Gitterrosts 2, auf welchem die Rohpellets P und die gesinterten Pellets P1 gefördert werden, ist eine Vielzahl von Gebläsekästen 8 angeordnet, und zwar in Förderrichtung der Reihe nach von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite. Unterhalb der Windkästen 8 sind Abluftleitungen 9 vorgesehen, die mit einem Induktionsgebläse 10 in Verbindung stehen. Die Luft und das Verbrennungsgas in der Trocknungs- und Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 wird durch eine Schicht aus Rohpellets P und gesinterten Pellets P1 geleitet und mittels des Induktionsgebläses 10 durch den Gitterrost 2, durch Windkästen 8 und Abluftleitungen 9 geblasen. Das mittels des Induktionsgebläses 10 geblasene Verbrennungsgas wird durch die Heizgebläsezufuhrleitungen 7 zu den Kammern 3, 4, 5 rückgeführt. Auf diese Weise wird die Wärme in der Anlage durch Umlauf effektiv genutzt.
Stromabwärts von der Kühlzone des Gitterrosts 2 ist ein Brechwerk 11 vorgesehen. Ein Rüttelsieb 12 ist stromabwärts von dem Brechwerk 11 vorgesehen. Die von der Kühlzone 6 des Gitters 2 zugeführten gesinterten Pellets P werden, falls nötig, zertrümmert und mittels des Rüttelsiebes 12 separariert. Kleine durch Perforationen des Rüttelsiebes 12 nach unten gefallene Pellets, von dem Gitterrost 2 gefallene Partikel und Stäube werden gesammelt und zu einem Staubbehälter 22 des Pelletierers 20 rückgeführt, so daß sie nochmal verwendet werden. Jene, die auf dem Rüttelsieb 12 verbleiben, werden Produktpellets P2, die zu einem stromabwärts von dem Rüttelsieb 12 vorgesehenen Produktbehälter 13 gespeist werden. Die Produktpellets P2 werden vorübergehend in dem Behälter 13 gelagert. Die in dem Behälter 13 gelagerten Produktpellets P2 werden, falls nötig, in eine Transporteinrichtung, wie etwa einem Lastwagen, geladen und aus dieser Anlage transportiert. Der Pelletierer 20 hat einen Wasserbehälter 21, einen Staubehälter 22, einen Kohlenstoffbehälter 23, einen Zementbehälter 24, einen Flugaschebehälter 22, einen Former 26 und ein Aushärtefördergerät 27. Der Wasserbehälter 21 lagert für eine Knetbetriebsweise zu verwendendes Wasser. Der Staubbehälter 22 lagert die kleinen Pellets, die von dem Gitter 2 gefallenen Stäube und dergleichen. Der Kohlenstoffbehälter 23 lagert Kohlenstoff, der selbstverbrennender Brennstoff für die Rohpellets E darstellt. Der Zementbehälter 24 lagert Zement und Bentonit, die ein Bindemittel darstellen. Der Flugaschenbehälter 25 lagert mittels eines Staubkollektors oder dergleichen in einer Hausmüllverbrennungseinrichtung H rückgewonnener Flugasche. Der Former 25 formt von den vorhergehenden Lagereinrichtungen zugeführte Werkstoffe in Rohpellets P mit bestimmter Form und Größe. Das Aushärtefördergerät 27 fördert die mittels des Formers 26 geformten Rohpellets P zu einer äußerst stromaufwärtigen Seite des Gitterrosts 2.
Am Wasserbehälter 21 ist ein nichtgezeigtes Steuerventil vorgesehen, dessen Öffnung derart eingestellt ist, daß die zu dem Former 26 zu speisende Wassermenge reguliert wird. Am Boden des Staubbehälters 22, Kohlenstoffbehälters 23, Zementbehälters 24 und Flugaschenbehälters 25 ist ein nicht gezeigter Tellereinspeiser vorgesehen. Die Drehzahl jedes Tellereinspeisers ist derart gesteuert, daß eine zu dem Former 26 zu speisende Menge des in dem entsprechenden Behälter gelagerten Anteils reguliert wird.
Wenn eine vorbestimmte Wassermenge von dem Wasserbehälter 21 zu dem Former 26 gespeist wird, werden jeweils vorbestimmte Mengen von Staub, Kohlenstoff, Zement oder Bentonit und Flugasche jeweils von dem Staubbehälter 22, dem Kohlenstoffbehälter 23, dem Zementbehälter 24 und dem Flugaschenbehälter 25 zu dem Former 26 gespeist. Der zu dem Former 26 gespeiste Staub, Kohlenstoff, Zement oder Bentonit und die Flugasche werden unter der Gegenwart von gleichzeitig eingespeisten Wasser für das Kneten in Rohpellets P geknetet.
Erfindungsgemäß sind in über dem Gitter 2 vorgesehenen Innenwänden der Trocknungs- und Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 und in Innenwänden der jeweiligen Heißwindzufuhrleitungen 7 elektrische Heizelemente eingearbeitet.
Da die Trocknung- und Vorheizkammer 3, die Zündungskammer 4 und die Sinterkammer 5 im wesentlichen gleichartig konstruiert sind, wird deren Konstruktion anhand der in Figur 5 gezeigten Sinterkammer 5 beispielhaft beschrieben. Die Sinterkammer 5 besteht aus einem feuerfesten Baustoff 5b. Eine Außenumfangsoberfläche der Sinterkammer 5 ist mit einem Eisenmantel 5a abgedeckt. Seitenabschnitte des feuerfesten Baustoffes 5b strecken sich vertikal, so daß gegenüberliegende Seitenabschnitte des Gitterrosts dazwischen gehalten werden. Die elektrischen Heizelemente 5c sind in den Innenwänden der Seitenabschnitte und in einem Deckenabschnitt des feuerfesten Baustoffes 5b eingearbeitet. Der Mantel 5a erstreckt sich unterhalb der Sinterkammer 5, um dadurch den trichterförmigen Windkasten 8 zu definieren. Ein Bodenabschnitt des Windkastens 8 ist mit der Abgasleitung 9 verbunden.
Ein Oberabschnitt der Sinterkammer 5 ist mit der aus einem feuerfesten Baustoff 7b bestehenden Heißwindzufuhrleitung 7 verbunden. Eine Außenumfangsoberfläche der Heißwindzufuhrleitung 7 ist ebenso mit einem Eisenmantel 7a abgedeckt. In der Heißwindzufuhrleitung 7 sind stabartige elektrische Heizelemente 7c vorgesehen, die die Leitung 7 horizontal kreuzen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die stabartigen elektrischen Heizelemente 7c, die sogenannten Strahlrohre, verwendet. Ein Strahlrohr enthält eine Heizeinrichtung und strahlt Wärme ausgehend von seiner Außenoberfläche aus. Das Heizelement muß nicht stabformig sein. In Bezug auf eine Heizeffizienz des Heizgebläses ist es möglich, ein elektrisches, rohrartiges Heizelement mit Strahlungsrippen auf seiner Außenfläche oder ein spiralförmiges elektrisches Heizelement oder ein zickzackförmiges elektrisches Heizelement vorzusehen.
In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind zudem elektrische Heizelemente in der Heißwindzufuhrleitung 7, der Trocknungs- und Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 vorgesehen. Jedoch sind gemäß der Erfindung elektrische Heizelemente in der Leitung 7 und den Kammer 3, 4 und 5 nicht immer notwendig. Elektrische Heizelemente können entweder in der Leitung 7 oder den Kammern 3, 4 und 5 vorgesehen werden.
Auch in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Heizelemente 7 in der Leitung 7 in Querrichtung vorgesehen. Es ist jedoch möglich, elektrische Heizelemente in der Wand der Leitung 7 vorzusehen.
Obwohl in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ferner die Leitung 7 und die Kammern 3, 4 und 5 separat zueinander ausgebildet sind, können diese einstückig miteinander ausgebildet sein.
Nachstehend wird anhand des in Figur 3 gezeigten Fließbildes beschrieben, wie die Wärmeenergie genutzt wird. Herkömmlicherweise wird für die Zündung verwendetes Schweröl und für das Sintern verwendeter Kohlenstoff zu Sinteranlage 1 gespeist, um die Rohpellets mittels der Verbrennungswärme des Schweröles und des Kohlenstoffes zu sintern. Jedoch wird erfindungsgemäß zusätzlich zu diesen Wärmeenergien in einer eigenen Energieerzeugungseinrichtung Energie unter Verwendung des von einem Abwärmekessel der Hausmüllverbrennungseinrichtung H erzeugten Dampfes erzeugt. Die erhaltene selbsterzeugte Energie wird abgetrennt und als Anlagebetriebsenergie und Wärmeenergie zu der Sinteranlage 1 geleitet.
Die Anlagenbetriebsenergie wird verwendet, um verschiedene Antriebsvorrichtungen in der Sinteranlage 1 anzutreiben, wobei die Wärmeenergie zu den jeweiligen elektrischen Heizelementen 5c, 7c geleitet wird, um gemäß Fig. 2 das Innere der Sinterkammer 5 und die Heißwindzufuhrleitung 7 zu erwärmen. Auf diese Weise wird eine sich aus der geringeren Größe der Sinteranlage 1 ergebende schlechtere Wärmeffizienz ausgeglichen. Insbesondere wenn eine aut6matische Steuerung durchgeführt wird, so daß eine zu den jeweiligen elektrischen Heizelementen 5c, 7c gespeiste Energiemenge geregelt wird, um die Temperatur in der Sinterkammer 5 bei einem vorbestimmten Wert aufrecht zu erhalten, kann das Hochfahren der Sinteranlage 1 schnell durchgeführt werden und kann die Temperatur in der Sinterkammer 5 in kurzer Zeit geregelt werden.
Nachstehend wird der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Kohlenstoff beschrieben. Der Kohlenstoff wird derart in die Rohpellets vermischt, daß die Rohpellets P während einer Sinterarbeitsweise innen verbrennen, um effektiv gesintert zu werden. Jeglicher Kohlenstoff ist verwendbar, vorausgesetzt, daß er eine wesentliche Menge an Kohlenstoffkomponenten enthält. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kohle verwendet, die mittels einer Kugelmühle in feine Partikel mit einem Durchmesser von nicht mehr als 100 µm zertrümmert worden ist.
Die Tabelle 2 zeigt die jeweiligen Qualitäten der siebzehn in Japan verfügbaren Kohlenarten. Gemäß Tabelle 2 weisen diese Kohlenarten, die für dieses Ausführungsbeispiel erforderlichen Qualitäten auf. Insbesondere beträgt der Bestandteil von einer flüchtigen Komponente 25 bis 45 %, von einer gebundenen Kohlenstoff 32 bis 57 % und der Heizwert 6300 bis 7000 kcal/kg. Diese Kohle ist sehr gut als Kohlenstoff in die Rohpellets P zu mischen. Fünf oder weniger Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, an Kohle wird in die Rohpellets P gemischt. Der Grund dafür, daß die beigefügte Kohlenmenge auf nicht mehr als 5 Gew. -% festgelegt worden ist, besteht darin, daß ein Zündungsverlust der Rohpellets P durch die Verbrennung der Kohle steigt, wenn deren zugegebene Menge größer als 5 Gew.-% wird und keine gesinterten Pellets P1 mit großer Festigkeit erreicht werden können. Tabelle 2 Machart (kcal/kg) (%) (ºC) 1) Brennwert, 2) Gesamtwasseranteil; 3) Aschenanteil; 4) Bestandteil der flüchtigen Komponente; 5) fixierter Kohlenstoff; 6) Gesamtschwefelanteil; 7) Schmelzpunkt der Asche
Nachstehend wird der in der in der Erfindung verwendete Zement und Bentonit beschrieben. Dieser Zement und Bentonit wird derart in die Rohpellets P gemischt, daß durch deren Verfestigungsfunktion harte gesinterte Pellets P1 erzeugt werden. Geeigneterweise kann lediglich entweder Zement oder Bentonit in die Rohpellets P gemischt werden oder ein Gemisch aus Zement oder Bentonit in die Rohpellets P gemischt werden.
Es genügt, herkömmlich verfügbaren sogenannten Portland- Zement zu verwenden. Es ist nicht nötig, die Marke des Bentonits näher zu bestimmen. Sodiumbentonit oder Kalziumbentonit ist verwendbar. Das Bentonit, das aus zersetztem Erz, wie etwa aus sich nach einem Vulkanausbruch in einem Meeresbett angesammelter Vulkanasche ausgebildet worden ist, hat eine übermäßig große Wasserabsorbierfunktion und die Eigenschaft, sich als pastenartiges Material auszudehnen, wenn das Wasser aufgesaugt worden ist. Ein Beispiel der chemischen Zusammensetzung des Portlandzementes und des Bentonits ist zur Bezugnahme in der Tabelle 3 aufgelistet. Tabelle 3 (Einheit: Gew.-%) SiO&sub2; Al&sub2;O&sub3; Fe&sub2;O&sub3; CaO MgO Na&sub2;O OTHER Portlandzement SO&sub3; Na-Betonit K&sub2;O Ca-Bentonit
Gemäß Tabelle 3 hat der Portland-Zement und das Bentonit im wesentlichen gleichartige Komponenten, ausgenommen, daß der Zement reich an Kalzium und das Bentonit reich an Kieselsäure ist. Da entweder das Bentonit oder der Zement als Bindemittel oder Verfestigungsmittel wirkt, werden diese als Hilfsmittel zum festen Binden der gesinterten Pellets P1 verwendet.
Nachstehend wird die Sinteranlage als erfindungsgemäße Anlage ausführlicher zusammen mit deren Wirkung anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben.
In dem Pelletierer 20 werden die als Hauptmaterial von der Müllverbrennungseinrichtung H gewonnene Flugasche, die die Hilfsmittel repräsentierenden Stäube, die den in der Sinteranlage 1 erzeugten Abfall darstellen, die in feine Partikel mit einem Durchmesser von nicht mehr als 100 µm, zertrümmerte Kohle (Kohlenstoff) als Selbstverbrennungsbrennstoff und der Zement oder Bentonit als Verfestigungsmittel von dem Flugaschenbehälter 25, dem Staubbehälter 22, den Kohlenstoffbehälter 23 und dem Zementbehälter 24 zu dem Former 26 dadurch gespeist, daß nicht gezeigte, in den jeweiligen Behältern vorgesehene Tellerzufuhreinrichtungen betrieben werden. Zusätzlich zu den vorhergehenden Materialien wird das Wasser als Knetmittel von dem Wasserbehälter 21 zu dem Former 26 gespeist.
Eine von dem Kohlenstoffbehälter 23 zu dem Former 26 gespeiste Kohlenmenge wird auf nicht mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, festgelegt. Ferner wird eine von dem Zementbehälter 24 zu dem Former 26 gespeiste Menge an Zement oder Bentonit auf nicht mehr als 10 Gew. -%, vorzugsweise auf 1 bis 5 Gew.-%, festgelegt. Überdies wird eine von dem Wasserbehälter 21 gespeiste Wassermenge derart auf einen geeigneten Wert festgelegt, daß die Knetarbeitsweise in dem Former 26 zufriedenstellend durchgeführt werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig. 1 als Former 26 ein bekannter Doppelwellenschneckennextruder verwendet. Die zu der Former 26 gespeisten Materialien werden gemäß der Drehung der Schnecke bei hohem Druck zu ihrem Auslaß gepreßt und von dort aus extrudiert. Am Auslaß des Formers 26 ist ein Mundstück vorgesehen, daß eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen mit einem Durchmesser von etwa 20 mm aufweist. Das geknetete Material wird zu Rohpellets P mit einem Durchmesser von etwa 20 mm und einer Länge von 30 bis 50 mm verarbeitet, nachdem es durch die Ausstoßöffnungen geleitet worden ist. Wenn die Rohpellets P unterschiedlicher Größen erzeugt worden sind, wird das Mundstück mit einem Mundstück ausgetauscht, das Ausstoßöffnungen mit einem entsprechenden Durchmesser aufweist.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel der Doppelwellenschneckenextruder als Former 26 verwendet wird, ist der Former nicht darauf beschränkt. Im Falle der Herstellung kugelförmiger Pellets wird geeigneterweise ein bekannter Tellerpelletierer verwendet. Im Falle der Herstellung von Pellets mit verschiedenen Durchmessern, wird geeigneterweise ein bekannter Rüttelpelletierer verwendet. Die Bauart des Formers wird in Abhängigkeit von der Anwendung der endgültigen Produktpellets ausgewählt.
Die in dem Former 26 geformten Rohpellets P werden auf das Aushärtefördergerät 27 geladen und etwa 10 bis 30 Minuten lang darauf gefördert. Die Rohpellets P werden während der Förderung luftgetrocknet.
Die auf diesem Wege geformten und geförderten Rohpellets P werden auf dem Gitterrost 2 der Sinteranlage 1 gespeist und geladen. Über dem äußerst stromaufwärtigen Abschnitt des Gitterrosts 2 ist ein kleiner Pelletbehälter 28 zur Lagerung von kleinen Pellets vorgesehen, die durch die Perforationen des Siebes 12 gefallen sind, wenn die Produktpellets erzeugt werden. Die dünnen Pellets werden auf das Gitter 2 gespeist, bevor die Rohpellets P darauf geladen werden. Somit ist gemäß Fig. 2 auf einer Pelletbodenschicht Pellets auf der oberen Fläche des Gitters 2 eine Schicht von Rohpellets P gebildet. Der Grund dafür, daß zwei Schichten von Pellets auf diese Weise auf dem Gitter gebildet worden sind, besteht darin, das Gitter 2 von der Hochtemperaturwärme zu schützen, wenn die Rohpellets P gesintert werden.
Geeigneterweise wird beispielsweise eine Breite des Gitters 2 bei 600 mm und eine Dicke der Rohpelletschicht bei etwa 200 mm festgelegt, und zwar im Falle, daß die Sinteranlage 1 eine Sinterkapazität von etwa einer Tonne/Stunde hat. Eine Herstellungskapazität der Sinteranlage 1 wird durch den folgenden Wert bestimmt: Die Breite des Gitters 2 mal der Dicke der Rohpelletschicht mal einer Bewegungsgeschwindigkeit des Gitterrosts 2. Es ist jedoch vorzuziehen, die Dicke der Rohpelletschicht P in jedem Falle bei 200 bis 300 mm festzulegen.
Die auf das Gitter 2 gespeisten Rohpellets P werden in der Trocknungs- und Vorheizkammer 3 mittels des von den elektrischen Heizelementen 5c, 7c erwärmten Heißwindes getrocknet und auf eine Temperatur vorgeheizt, bei der sie in der folgenden Zündungskammer 4 leicht entzündbar ist, d.h., auf 200 bis 400 ºC. In den bestehenden Sinteranlagen wird der Heißwind, dessen Temperatur aufgrund der Aufnahme der Wärme von den Hochtemperaturrohpellets P gestiegen ist, während der Heißwind zirkuliert, in die Trocknungs- und Vorheizkammer 3 geblasen. Jedoch werden erfindungsgemäß die mittels der in den Heißwindzufuhrleitungen 7 vorgesehenen elektrischen Heizelementen 7c erhitzten Heißwinde in einem Zustand eingespeist, in welchem deren Temperatur wirkungsvoll steuerbar ist. Die Rohpellets P werden mittels der in der Sinterkammer 5 vorgesehenen elektrischen Heizelemente 5c unmittelbar beheizt. Daher kann die Anlage 1 schnell und genau hochgefahren werden und diskontinuierlich betrieben werden.
In der folgenden Zündungskammer 4 ist ein Zündungsbrenner B vorgesehen. Durch Zündung des Zündungsbrenners B werden die Rohpellets P, die zu der Kammer 4 gefördert werden, während sie auf 200 bis 400 ºC vorgeheizt werden, gezündet und verbrannt. Die elektrischen Heizelemente 5c, 7c sind ebenso in dieser Zündungskammer 4 vorgesehen, um die Rohpellets P zu erwärmen. Die elektrischen Heizelemente 5c, 7c in der Kammer 4 unterstützen die Zündung und Verbrennung der Rohpellets P und zünden die Rohpellets P gleichmäßiger als in der bestehenden Zündungskammer.
In der folgenden Sinterkammer 5 verbrennen die in dem vorangegangenen Prozeß gezündeten Rohpellets P durch die Verbrennung des Kohlenstoffes (feine Kohlenstoffpartikel), der eine brennbare Komponente darstellt, wobei dessen Temperatur auf etwa 900 bis 1300 ºC steigt. Während die Rohpellets P bei dieser Temperatur für etwa eine Minute belüftet werden, geht das Sintern weiter, und zwar mit dem Ergebnis, daß die Rohpellets P gesinterte Pellets P1 werden. Die elektrischen Heizelemente 5c, 7c sind ebenso in der Sinterkammer 5 vorgesehen und unterstützen das Sintern der Rohpellets P wirkungsvoll.
Die Wärmemenge der elektrischen Heizelemente 5c, 7c wird problemlos durch die Änderung der Stromzufuhr zu den elektrischen Heizelementen 5c, 7c gesteuert. Demgemäß werden die Leitung 7 und die Kammern 3, 4 und 5 problemlos auf jeweils vorbestimmte Temperaturen dadurch gesteuert, daß Temperatursensoren an der Leitung 7 und den Kammern 3, 4 und 5 vorgesehen sind und die Stromzufuhrmenge zu den elektrischen Heizelementen 5c, 7c basierend auf den ermittelten Temperaturen geändert werden. Dies zeigt den Nutzen eines elektrischen Heizelements.
Die somit erhaltenen gesinterten Pellets P werden durch einen Wärmetausch mit der mittels der Gebläsekraft des Induktionsgebläses 10 in die folgende Kühlzone des Gitters 2 geblasenen Luft gekühlt. Da die gekühlten gesinterten Pellets P1 in Abhängigkeit der Eigenschaft der Flugasche miteinander verschmolzen werden können, werden diese in einem darauffolgenden Arbeitsgang des Gitterrosts 2 in dem Brechwerk 11 in einzelne Partikel zertrümmert. Dabei werden die erhaltenen Partikel, falls nötig, zu dem Rüttelsieb 12 gespeist, um separiert zu werden.
Da insbesondere die gesinterten Pellets P1 im wesentlichen gleiche Durchmesser haben müssen, werden im Falle, daß sie als Zuschlagstoffe verwendet werden, die auf dem Rüttelsieb 12 verbleibenden Pellets als Produktpellets P2 separiert und in den Produktbehälter 13 gespeist. Die durch das Sieb 12 gefallenen kleinen Pellets werden durch den Stabbehälter 22 zu dem Former 26 rückgeführt und abermals als ein Teil des Rohmaterials verwendet. Im Falle, daß die giftigen Substanzen, wie etwa in der Flugasche enthaltene Dioxine, verarbeitet werden sollen, können alle gesinterten Pellets als Produktpellets verwendet werden, ohne diese durch das Rüttelsieb 12 zu separieren.
Die von dem Gitter 2 gefallenen Erze und Stäube werden durch die Windkästen 8 und die Abgasleitungen 9 auf einem Rückgewinnungsfördergerät 9a gesammelt, zusammen mit den kleinen Pellets in den Staubbehälter 22 rückgeführt und als ein Teil des Rohrmaterials wiederverwendet.
Betriebsbedingungen, einschließlich den Verweilzeiten der Rohpellets P, P1 in der Trocknungs- und Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 5, der Sinterkammer 5 und der Kühlzone 6 der Sinteranlage und die Temperatur und eine Herstellungsmenge werden unter Beachtung der Bewegungsgeschwindigkeit des Gitters 2 und der Dicke der Rohpelletschicht angemessen gesteuert. Im Falle der Sinteranlage 1 mit der Sinterkapazität von etwa einer Tonne/Stunde werden beispielsweise die in der Tabelle 4 gezeigten Betriebsbedingungen als Standardwerte übernommen. Tabelle 4 Prozeß Prozeßtemp. (ºC) erwünschte Prozeßtemp. Zeitdauer (min.) erwünschte Zeitdauer Trocknen/Vorheizen Zündung Sintern Kühlen etwa Umgebungstemp.
Wenn eine große Menge an Kalziumhydroxidpulvern und Kalziumhydroxidschlamm verwendet wird, um giftige Gase, wie etwa Salzsäuregas, in einer Abgasverarbeitungseinheit der Hausmüllverbrennungseinrichtung H zu entfernen, ist eine große Menge an Kalziumhydroxid und deren Verbindungen in der rohen Flugasche. Diese Komponenten haben die gleiche Wirkungsweise wie Zement oder Bentonit. Daraus resultiert, daß eine Mischungsmenge von Zement oder dergleichen verringert werden kann.
Obwohl eine große Menge an Dioxinen in der von der Hausmüllverbrennungseinrichtung H erhaltenen Flugasche enthalten ist, nimmt während der Verarbeitungsdauer die Menge an Dioxinen in der Flugasche umgekehrt proportional zur in die Flugasche geleiteten Wärmmenge, d.h. bei einer vielfachen Prozeßtemperatur, ab. Wenn beispielsweise die Flugasche bei 525 ºC für 10 Minuten verarbeitet wird, wird die anfänglich bei etwa 7000 ng/g liegende Dichte der Dioxine auf etwa 500 ng/g reduziert. Da erfindungsgemäß die Flugasche einer Hochtemperaturluft von 900 bis 1300 ºC ausgesetzt ist, werden die Dioxine zuverlässig zersetzt. Somit haben die gesinterten Pellets P1 oder Produktpellets P2 keinen negativen Einfluß auf die Umwelt.
Die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle schmelzen durch Verarbeitung der Rohpellets P bei einer Hochtemperatur an den Partikeloberflächen von Pulvern und werden an den gesinterten Abschnitten fixiert. Demgemäß sind Schwermetalle in den gesinterten Pellets P1 enthalten, wodurch deren Auflösung effektiv unterdrückt wird. Insbesondere wird giftiges hexavalentes Cr zu ungiftigem trivalenten Cr reduziert, da das Innere der Pellets durch die Verbrennung des Kohlenstoffes in den Rohpellets P in reduzierender Atmosphäre gehalten ist. Auf ähnliche Weise werden verschiedene Schwermetalle in sicheren Ausbildungen stabilisiert.
Verschiedene in der aus der Hausmüllverbrennungseinrichtung H enthaltenen Flugasche enthaltene Salze bewirken, daß die Schmelztemperatur der Flugasche zusammen mit den Schwermetallen gesenkt wird. Wenn demgemäß die in den Produktpellets P2 gemischte Kohlenstoffmenge, wie im Stand der Technik, erhöht wird, wird die Sintertemperatur zu hoch und werden die gesinterten Pellets P1 durch das Verschmelzen der Flugasche in eine große Masse verschmolzen, wodurch die Herstellung zufriedenstellender Produktpellets P2 beeinträchtigt wird.
Bezugnehmend auf das Vorhergehende wird erfindungsgemäß die Menge von in den Rohpellets P gemischten Kohlenstoff so klein wie möglich und bei nicht mehr als 5 Gew.-% festgelegt, um einen Temperaturanstieg durch das selbstständige Verbrennen der Rohpellets P zu unterdrücken, wodurch die Wahrscheinlichkeit gesenkt wird, daß die gesinterten Pellets miteinander verschmolzen werden.
Ferner kann die sich selbst erhaltende Wärme der Rohpellets P verringert werden, da die Wärme, die durch die Zufuhr freier, selbstständig unter Verwendung des Abwärmedampfkessels erzeugter Energie zu den elektrischen Heizelementen 5c, 7c erhalten wird, nach Vorbeschreibung genutzt werden. Daraus resultiert, daß eine Menge an Kohlenstoff, die sich selbst erhaltende Wärmeerzeugungskomponenten in den Rohpellets P aufweist, reduziert werden können und eine zu dem Zündungsbrenner B zugeführte Menge an Schweröl verringerbar ist. Die durch die Nutzung der selbst erzeugten Energie erhaltenen wirtschaftlichen Effekte sind beträchtlich, so daß die Betriebskosten im Vergleich zum Stand der Technik von 1/3 bis 2/3 verringerbar sind. Daher ist die erfindungsgemäße Verwendung der Flugaschensinteranlage in Bezug auf die Betriebskosten vorteilhaft, insbesondere im Vergleich mit dem herkömmlichen Schmelz- und Verfestigungsverfahren der Flugasche des verbrannten Hausmülls.
Die Sinteranlage 1 ist im Betrieb vorteilhaft. Da insbesondere die elektrischen Heizelemente 5c, 7c unter Verwendung der selbst erzeugten Ernergie erwärmt werden, so daß die Rohpellets P zusammen mit dem Heißgebläse erwärmt werden, ist eine Temperatursteuerung durch Regulierung einer zu den Heizelementen 5c, 7c geführten Energiemenge problemlos und geeignet durchführbar. Daraus resultiert, daß die Zeitdauer, bis die Temperatur der Sinteranlage 1 während des Hochfahrens zu einem Beharrungszustand gebracht ist, verglichen mit dem Stand der Technik, auf die Hälfte (30 Minuten) verringert worden ist, wobei der Hochfahrbetrieb der Sinteranlage 1 schnell durchführbar ist. Daher kann die Sinteranlage 1 die diskontinuierliche Betriebsweise effizient handhaben, die viele Hochfahrbetriebsweisen erfordert.
Da ferner die gesinterten Pellets P1 mit einer einachsigen Druckfestigkeit von etwa 20 bis 40 kg/Pellet versehen sind und deren Form über eine längere Zeitdauer aufrechterhalten wird, könne diese sicher in einem Zustand gelagert werden, in welchen sie keinen negativen Einfluß auf die endgültige Lagerungseinrichtung haben. Überdies sind die gesinterten Pellets P für viele Anwendungen geeignet, einschließlich für Materialien für Zuschlagstoffe für Beton, einem Unterbau und einem Abflußbeschleuniger für Fließbetten.

Versuchsbeispiel

Um die Leistung der durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage erhaltenen gesinterten Pellets zu prüfen, wird ein Sinterversuch unter Verwendung der Sinteranlage 1 im Maßstab 1:1 durchgeführt, und zwar mit einer Herstellungskapazität von einer Tonne/Stunde. Als Hauptmaterial wird lediglich durch den Staubkollektor der Hausmüllverbrennungseinrichtung aufgefangene Flugasche verwendet, wobei die in dem System der Sinteranlage 1 erzeugten Stäube und Erze nicht verwendet werden.
Eine Vielzahl von Gemischen der Flugasche mit den zugesetzten Mitteln wird unter Vermischung des Bindemittels und der selbstverbrennenden Mittel mit der Flugasche bei unterschiedlichen Vermischungsverhältnissen hergestellt. Diese Gemische werden, zusammen mit Wasser als Knetmittel, dem Doppelwellenschneckenformer 26 zugeführt, wobei die Rohpellets P in dem Former 26 geformt werden. Die Menge des Gemisches ist auf 84 Gew.-% der Gesamtmenge des rohren Knetmaterials festgelegt, wobei die Wassermenge auf 16 Gew.-% der Gesamtmenge des rohen Knetmaterials festgelegt ist. Als Bindemittel wird Bentonit verwendet, wobei feine zu einem Durchmesser von nicht mehr als 100 µm zertrümmerte Kohlenpartikel als selbstverbrennende Mittel verwendet werden.
Es gibt elf Arten von derart hergestellten Materialproben. Die in der Tabelle 5 gezeigten Materialproben Nr. 1 bis 5 sind Vergleichsbeispiele, in welchem keine Additive beigemischt worden sind. Bei den Materialproben Nr. 6 bis 8 sind 2 Gew.-% Bentonit ohne Wasser beigemischt, wobei jedoch keine feinkörnige Kohle zugegeben worden ist. Bei der Materialprobe Nr. 9 sind 2 Gew.-% Bentonit und 4,5 Gew.-% feinkörnige Kohle zugegeben. Bei der Materialprobe Nr. 10 ist Gew.-% Bentonit und 3 Gew.-% feinkörnige Kohle zugegeben. Bei der Materialprobe Nr. 11 ist maximal 10 Gew.-% Bentonit und 3 Gew.-% feinkörnige Kohle zugegeben. Die Sinterbedingungen (Sinterdauer und Sintertemperatur) werden gemäß Tabelle 5 bei wechselweise unterschiedlichen Werten festgelegt. Verständlicherweise ist die Sinterzeitdauer die Summe der Verweilzeiten der Rohpellets P in der Trocknungsund Vorheizkammer 3, der Zündungskammer 4 und der Sinterkammer 5 und ist die Sintertemperatur die Temperatur in der Zündungskammer 4.
Jede der vorhergehend erwähnten Materialproben wird zu dem Former 26 gespeist, um die Rohpellets P zu formen. Die somit erhaltenen Rohpellets P werden kontinuierlich auf den Gitterrost 2 gespeist, um die gesinterten Pellets P1 herzustellen. Von den auf dem Rüttelsieb 12 verbleibenden Produktpellets wurde eine Probe entnommen, wenn sich der Sinterzustand vergleichmäßigt hat, um die Qualität der Produkte zu messen (Wasserabsorption in 24 Stunden, einachsige Druckfestigkeit).
Die Wasserabsorption in 24 Stunden ist ein Wert, der erhalten wird, wenn das Produktpellet P2 für 24 Stunden in Wasser getaucht wird, wobei eine Gewichtsdifferenz des Pellets P2 vor und nach dem Eintauchen durch das Gewicht des Pellets P2 nach dem Eintauchen geteilt wird. Die einachsige Druckfestigkeit ist ein Wert einer Druckkraft, wenn ein Produktpellet P2 durch eine Presse zerstört wird. Mittelwerte der Ergebnisse der mit einer Vielzahl von Produktpellets P2 durchgeführten Experimente werden als Daten für die Wasserabsorption in 24 Stunden und für die einachsige Druckfestigkeit verwendet. Die Versuchsergebnisse sind nachstehend in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Zugabe Sinterbeding. Eigenschaft A) Bentonit; B) feinkörnige Kohle; C) Zeitdauer; D) Temperatur; E) Wasserabsorption nach 24 Stunden; F) einachsige Druckfestigkeit
Gemäß dieser Tabelle erreicht die einachsige Druckfestigkeit bei keinem der Materialien Nr. 1 bis 5 den Zielwert von 5 kg/Pellet. Mit dieser Druckfestigkeit sind die Produktpellets P2 vielfach nicht gegen das offene Lagern, das Eingraben im Boden und das Ausgraben resistent und werden zerstört, sofern sie als Bodenverbesserungs- und Gartenbaumaterialien verwendet werden. Somit ist der Wert der Pellets P2 als Produkte gering. Die Wasserabsorbtion in 24 Stunden überschreitet bei jeder Sinterbedingung den Zielwert um 30 %.
Im Gegensatz dazu befindet sich die einachsige Druckfestigkeit jeder der Materialien Nr. 6 bis 11 gemäß der Erfindung über dem Zielwert. Es wurde ermittelt, daß die Druckfestigkeit steigt, wenn die Menge an Additiven ansteigt, und daß das Material vorzugsweise eine Mischung aus 2 bis 5 Gew.-% eines Verfestigungsmittels enthält, das durch das Bentonit repräsentiert ist, und 0 bis 5 Gew.-% Eigenbrennmittel (Kohlenstoff) enthält, daß durch die feinkörnige Kohle repräsentiert ist. Die Wasserabsorption in 24 Stunden von jedem erfindungsgemäßen Material überschreitet den Zielwert um 30 %.
Wie vorhergehend ausführlich beschrieben, kann durch Zugeben von nicht mehr als 5 Gew.-% Kohlenstoff und Wasser zu nicht mehr als 75 Gew.-% Flugasche unterdrückt werden, daß die gesinterten Pellets aufgrund der Verbrennung des eine brennbare Komponente darstellenden Kohlenstoffes porös hergestellt wird. Somit können Produkte guter Qualität erhalten werden. Ferner können zufriedenstellend gesinterte Pellets, die, weil sie nicht zu schwer sind, billig und leicht handhabbar sind, durch Zugabe von nicht mehr als 10 Gew.-% Zement oder Bentonit zur Flugasche, zusätzlich zum Wasser hergestellt werden.
Da die durch das Formen erhaltenen Rohpellets für mehr als 1 Minute bei einer Temperatur von 900 bis 1000 ºC gesintert werden, sind alle in der Flugasche enthaltenen Dixone thermisch zersetzt und die Schwermetalle gebunden, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß Dioxine, wie bei dem herkömmlichen Zementierverfahren, wegeweht werden und sich auflösen, besonders eingeschränkt ist. Somit ist das erfindungsgemäße Sinterverfahren bezüglich des Umweltschutzes besonders wirksam.
Ferner sind mit der erfindungsgemäßen Sinteranlage elektrische Heizelemente entweder im Innenraum einer Trocknungs- und Vorheizkammer, Zündungskammer und Sinterkammer oder im Innenraum von Leitungen oder in beiden Innenräumen vorgesehen. Demgemäß können die auf einem Gitter befindlichen Rohpellets und die Heißwinde in den Leitungen durch die elektrischen Heizelemente erwärmt werden, was die Verringerung in der, sich aus einer kleineren Konstruktion der Sinteranlage ergebenden Wärmehaltewirkung ausgleicht.
Überdies kann die Sintertemperatur problemlos durch Regulierung einer zu den elektrischen Heizelementen gespeisten Energiemenge gesteuert werden, wodurch die Genauigkeit der Temperatursteuerung verbessert wird.
Ferner steigt die Temperatur der Sinteranlage beim Hochfahren des Betriebs sehr schnell, da die Sinteranlage mittels der elektrischen Heizelemente schnell erhitzt wird, wodurch ein schnelles Hochstarten der Anlage ermöglicht ist. Daraus resultiert, daß eine Verlustzeitdauer bei der Betriebsdauer verringert wird, so daß die Arbeitseffizienz erhöht wird und somit ein diskontinuierlicher Betrieb, bei dem die Anlage vielfach hochgefahren wird, effizient durchführbar ist.
Ferner werden unter Verwendung von Energie aus einem eigenen Stromgenerator, der in einer Hausmüllverbrennungseinrichtung für die Energieerzeugung unter Verwendung von Abwärme als zu den elektrischen Heizeinrichtungen zugeführter Energie vorgesehen ist, die Prozeßkosten für die Flugasche in großem Maße verringert.
Nach Vorbeschreibung trägt die Erfindung zur Verringerung in den Betriebskosten der Hausmüllverbrennungseinrichtung bei, da die Prozeßkosten für die Flugasche in großem Maße verringert werden können.

Claims

1. Verfahren zum Sintern von Flugasche von verbranntem Hausmüll mit den Schritten:

Zusetzen von Wasser, Kohlenstoff und einem Binder zu von einer Hausmüllverbrennungseinrichtung abgeführter Flugasche;

Kneten des Gemisches in Roh-Pellets; und

Halten dieser Roh-Pellets bei einer hohen Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, bezogen auf das Gemisch ohne Wasser, fünf oder weniger Gew.-% Kohlenstoff 75 oder mehr Gew.-% Flugasche von verbranntem Hausmüll zugesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei, bezogen auf das Gemisch ohne Wasser, der Binder ein Gemisch von entweder einem von zehn oder weniger Gew.-% Zement und Betonit ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Roh-Pellets bei einer Temperatur von 900 bis 1300ºC für eine Minute oder länger gesintert werden.

5. Vorrichtung zum Sintern von Flugasche von verbranntem Hausmüll mit:

einem beweglichen Endlosgitter (2) mit einem Horizontalabschnitt zum Tragen eines zu sinternden Werkstoffes (P);

einer Trocknungs- und Vorheizungskammer (3) zum Trocknen und Vorheizen des Werkstoffes;

einer Zündungskammer (4) zum Zünden des gesinterten Werkstoffes; und

einer Sinterkammer (5) zum Sintern des gesinterten Werkstoffes;

wobei sich die Trocknungs- und Vorheizungskammer (3), die Zündungskammer (4) und die Sinterkammer (5) über dem beweglichen Gitter (2) befinden;

einer Heißwindzufuhrleitung (7) für die Zufuhr von Heißwind in die Trocknungs- und Vorheizungskammer (3), die Zündungskammer (4) und die Sinterkammer (5);

dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Heizeinrichtung (5c, 7c) im Inneren einer oder mehrerer der Trocknungs- und Vorheizungskammer (3), der Zündungskammer (4), der Sinterkammer (5) und Leitung (7) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein feuerfestes Material (Sb), (7b) sowohl in der Trocknungs- und Vorheizungskammer (3), Zündungskammer (4), Sinterkammer (5) als auch in der Leitung (7) angeordnet ist, um deren Innenwand und die elektrische Heizeinrichtung (5c), (7c) abzudecken.