DE19606640A1

DE19606640A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Klärschlammverbrennung

Info

Publication number: DE19606640A1
Application number: DE19606640A
Authority: DE
Inventors: Roderich Mettner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1996-08-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klärschlammverbren nung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.

Im kommunalen und industriellen Abwasserbereich fallen in den Kläranlagen bei der Behandlung häuslicher und gewerblicher Ab wässer dünnflüssige Klärschlämme an, deren Verwertung und Ent sorgung vor allem im Hinblick auf die zu erwartende starke Zu nahme des Klärschlammaufkommens in den kommenden Jahren lang fristig gesichert werden muß.

Der Spielraum für die Entsorgung wird einerseits durch die Be grenzung der Deponiekapazität und andererseits durch die vom Gesetzgeber zusätzlich geforderten Verschärfungen enger. Als Folge hieraus wird auch die landwirtschaftliche Nutzung zumin dest gebremst, so daß die Klärschlammverbrennung als Entsor gungsmöglichkeit zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Klärschlammverbrennung ist bislang als Beimischung von Klär schlamm zu anderen Brennstoffen, z. B. in der Müllverbrennung erfolgt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor richtung sowie ein Verfahren zu schaffen, mit denen typischer anfallender Klärschlamm bei Wassergehalten zwischen etwa 70% und etwa 30% einfach und umweltfreundlich thermisch entsorgt werden kann.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie von einem Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 13 gelöst.

Weil die Vorrichtung zur Verbrennung von Klärschlamm als Feue rung einer Wirbelschmelzfeuerung aufweist, können Klärschlämme mit einem geeigneten Restwassergehalt relativ grob ausgemahlen werden, wodurch einerseits der zum Ausmahlen erforderliche Energieeinsatz relativ niedrig ist und andererseits der Brenn stoff in der Wirbelschmelzfeuerung einen guten Primäreinbin dungsgrad aufweist. Die Wirbelschmelzfeuerung ermöglicht bei einem guten Primäreinbindungsgrad darüber hinaus ein relativ staubarmes Rauchgas′ was bei der Klärschlammverbrennung bislang nicht erreichbar war. Schließlich fallen die Verbrennungsrück stände aus der Wirbelschmelzfeuerung als Schlacke an, die lau genresistent ist und deshalb als Baustoff Verwendung finden kann oder unkritisch deponiert werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn die Brennstoffaufbereitungsvorrichtung eine Gebläseschlägermühle aufweist, weil in dieser Mühle die Trocknung und die Ausmahlung des Brennstoffs simultan und mit hoher Effizienz bis zum Erreichen der erforderlichen Parameter erfolgen kann. Auch äquivalente Mühlen mit zugeordneter Trocknung sind vorteilhaft einzusetzen. Die Brennstoffaufberei tungsvorrichtung umfaßt vorteilhaft einen Abscheidezyklon, in dem der ausgemahlene Klärschlamm als Feststoffphase von der Trocknungsluft und dem durch die Trocknung anfallenden Wasser dampf nebst gasförmigen Restbestandteilen getrennt wird.

Auf der Rauchgasseite weist die Rauchgasreinigungsvorrichtung vorteilhaft mittel zur Eindüsung von NH₃ oder Harnstoff auf, die in einer dafür eingerichteten Reaktionsstrecke mit den in der Wirbelschmelzfeuerung entstehenden Stickoxiden reagieren und diese dort reduzieren können. Die Reaktionsstrecke soll da bei an die für die angestrebte Reaktion erforderlichen Tempera turen und Verweildauern angepaßt sein. Eine besonders gute Fil terung des Rauchgases zur Beseitigung von Schadstoffen wird er reicht, wenn die Rauchgasreinigungsvorrichtung ein Aktivsor bensfilter umfaßt. Dieses Filter kann beispielsweise mit Her dofenkoks, Braunkohleaktivkoks, getrocknetem Klärschlamm in Form von Granulat oder Pellets oder dergleichen beschickt wer den. Das durch das Filter passierende Rauchgas wird in diesem Filter bei geeigneten Verweildauern von verbleibenden Schwe feloxiden, Kohlenwasserstoffen, Stäuben, Dioxinen, Furanen, Schwermetallen und dergleichen Schadstoffen und zum Teil von Stickoxiden befreit. Eine besonders gute Umsetzung von Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser ist erreichbar, wenn der Rauchgasreinigungsvorrichtung Katalysatoren zugeordnet sind, die die Umsetzung von Stickoxiden mit Ammoniak oder Harnstoff fördern.

Schwefeloxide können im Rauchgas zu unschädlichen Stoffen umge setzt werden, wenn der Rauchgasreinigungsvorrichtung Mittel zur Einspeisung von Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat zugeordnet sind. Auch der Brennstoffaufbereitungsvorrichtung können Mittel zur Einspeisung von Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat zuge ordnet sein, die dann in der Wirbelschmelzfeuerung als Additive die Fließfähigkeit der entstehenden Verbrennungsrückstände, al so der Schlacke, positiv beeinflussen können.

Für die Entsorgung der bei der Rauchgasreinigung entstehenden, schadstoffbeladenen Adsorbentien ist es vorteilhaft, wenn die Brennstoffaufbereitungsvorrichtung außerdem Mittel zur Zufüh rung von schadstoffbeladenen Adsorbentien umfaßt. Insbesondere der aus dem Rauchgas herausgefilterte Staub kann auf diese Wei se in die in der Wirbelschmelzfeuerung anfallende Schlacke ein gebunden werden und damit in die Feststoffphase zurückgeführt werden.

Die bei der Verbrennung von Klärschlamm entstehende thermische Energie wird vorteilhaft dadurch genutzt, daß zumindest ein Teilstrom des warmen Rauchgases zur Trocknung des Brennstoffs genutzt wird. Dabei geht die zur Verfügung stehende Energie im wesentlichen in die Verdampfung des im Klärschlamm vorhandenen Wasseranteils. Außerdem ist es energetisch günstig, der Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung eine Luftvorwärmung für die zuge führte Frischluft als Verbrennungsluft zuzuordnen, in der eben falls thermische Energie des Rauchgases direkt oder indirekt der Verbrennungsluft und damit dem Verbrennungsprozeß wieder zugeführt wird.

In Kläranlagen fallen neben dem Klärschlammaufkommen auch Altöl und ölbelastete Böden, insbesondere ölbelastete Sände an. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Brennstoffaufbereitungsvor richtung mittels Einspeisung Altöl oder ölbeladene Stoffe zuge ordnet sind, weil diese dann zum einen in der Klärschlammver brennungsanlage mitverbrannt werden können und zum anderen de ren Vebrennungsenergie dem Verbrennungsprozeß zugute kommt. Da bei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Mittel zur Ein speisung von Altöl oder ölbeladenen Böden einen Anfahr- oder Stützbrenner für die Wirbelschmelzfeuerung umfassen.

Weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst das Mahlen des Klärschlamms bis zum Erreichen eines vorbestimmten Mahlgra des bei gleichzeitiger Trocknung auf eine vorbestimmte Rest feuchte, sodann das Trennen von Feststoff- und Gasphase in ei nem Abscheidezyklon, dann das Einbringen des gemahlenen und ge trockneten Klärschlamms als Brennstoff in eine Wirbelschmelz feuerung, das Abführen und Kühlen des entstehenden Rauchgases auf eine für NO_x- und SO_x-Reduzierung geeignete Temperatur und schließlich das Abführen der bei der Verbrennung entstehenden Schlacke umfaßt, kann die Klärschlammverbrennung energetisch günstig vorgenommen werden, wobei gleichzeitig die entstehenden Schadstoffe weitestgehend zurückgehalten bzw. beseitigt werden. Dabei ist eine Restfeuchte von von weniger als 15%, vorzugswei se etwa 5%, als vorteilhaft anzustreben.

Der thermische Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens wird positiv beeinflußt, wenn die entstehende Prozeßwärme zu mindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt wird. Darüber hinaus kann die entstehende Prozeßwärme zumindest teilweise zur thermischen Vorbehandlung des Klärschlamms oder zur Förderung der biologischen Klärung von Abwasser in einer Kläranlage (Faulungsbeschleunigung) genutzt werden. Das Verfah ren ist besonders effektiv durchzuführen, wenn das Mahlen und das Trocknen des zu verbrennenden Klärschlamms in einer Geblä seschlägermühle erfolgt.

Das Verfahren ist einfach zu führen, wenn dem Brennstoff Addi tive zugegeben werden, die die Konsistenz der Verbrennungsrück stände beeinflussen. Der Schadstoffausstoß des erfindungsgemä ßen Verfahrens wird besonders gering, wenn dem Rauchgas Stoffe zur Neutralisierung von Schadstoffen zugegeben werden. Darüber hinaus kann das Rauchgas in einem mit einem Adsorbens gefüllten Aktivsorbensfilter gereinigt werden, wobei ihm Staub, Kohlen wasserstoffe, Schwefeloxide, Dioxine, Furane, Schwermetalle und teilweise Stickoxide entzogen werden können. Dabei wird die ge samte Schadstoffbilanz sowie die Energiebilanz des erfindungs gemäßen Verfahrens dadurch verbessert, daß das Adsorbens nach Gebrauch zusammen mit dem Brennstoff der Verbrennung zugeführt wird. Alternativ kann das Adsorbens nach Gebrauch unter Verwen dung der Prozeßwärme durch Desorption gereinigt und damit wie derverwendbar gemacht werden.

Die beim Prozeß entstehende Abwärme kann genutzt werden, indem die im entstehenden Heißdampf oder im Rauchgase enthaltenen thermische Energie ausgekoppelt wird. Auf diese Weise kann bei spielsweise elektrischer Strom gewonnen werden. Die Abwärme kann auch zur Gebäudeheizung oder zu ähnlichen Zwecken genutzt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Anlage zur Klärschlammverbren nung in einem Blockschaltbild; sowie

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Verfahrens.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klär schlammverbrennung in Form eines Blockschaltbildes veranschau licht. Die Fig. 2 zeigt das entsprechende Flußdiagramm.

Die Vorrichtung umfaßt eine Gebläseschlägermühle 1 zur Trocknung und Ausmahlung des zu verbrennenden Klärschlamms. Die Gebläseschlägermühle 1 ist Teil des Brennstoffaufbereitungssy stems, das außerdem einen Abscheidezyklon 2 sowie einen Injek tor 3 umfaßt. Die eigentliche Feuerung umfaßt eine Wirbel schmelzfeuerung 4, der ein mit Gas oder Öl betriebener Anfahr- und Stützbrenner 5 zugeordnet ist. Auf der Ausgangsseite der Wirbelschmelzfeuerung ist ein Naßentschlacker 6 vorgesehen, der die Verbrennungsrückstände in flüssiger bzw. fester Form auf nimmt. Außerdem ist der Wirbelschmelzfeuerung 4 ein zweiter Rauchgaszug 7 nachgeschaltet. Das Rauchgassystem umfaßt außer dem zweiten Rauchgaszug 7 noch einen Mischer 8, eine Vorrich tung zur Kalkeindüsung 9 sowie eine Vorrichtung zur Harnstoff- und NH₃-Eindüsung 10. Weiterhin sind dem Rauchgassystem vor dem Eintritt in die Gebläseschlägermühle 1 noch ein Luftvorwärmer 11 und ein Desorber 12 zugeordnet. Die Gebläseschlägermühle 1 wird ihrerseits vom Rauchgas durchsetzt, das den Abscheidezy klon 2 und nachfolgend einen Staubfilter 15 durchtritt. Nach dem Staubfilter befindet sich in dem Rauchgassystem ein Gebläse 16, dem ein Aktivsorbensfilter 17 und ein Katalysator 18 fol gen. Schließlich ist ein Kondensator 19 zur Prozeßwasser- und Wärmegewinnung in das Rauchgassystem eingebunden, bevor das weitestgehend von Schadstoffen befreite und abgekühlte Rauchgas durch einen Kamin 20 in die Atmosphäre abgegeben wird. Die dem Verbrennungsprozeß zuzuführende Frischluft oder Verbrennungs luft wird über ein Gebläse 30 in die Vorrichtung eingebracht. Die Verbrennungsluft wird bei 31 in die Wirbelschmelzfeuerung eingeblasen, erforderlichenfalls wird auch dem Anfahr- und Stützbrenner 5 bei 32 vorgewärmte Frischluft zugeführt.

Zwischen dem Kondensator 19 und dem Kamin 20 kann dem Rauchgas weg abgekühltes Kaltgas entnommen werden, was über ein Gebläse 33 in den Mischer 8 des zweiten Rauchgaszuges eingespeist wird und dort für eine Temperierung des Rauchgases genutzt wird. An dererseits wird das abgekühlte Rauchgas über ein Gebläse 34 der Kalteinspeisung sowie unmittelbar der Gebläseschlägermühle 1 zugeführt. Dem Abscheidezyklon ist für die Feststoffphase, also für den Klärschlamm, eine Speichervorlage 35 zugeordnet, ebenso wie dem Staubfilter 15 für die dort anfallende Feststoffphase eine Speichervorlage 36 zugeordnet ist. Dem Aktivsorbensfilter 17 sind ein Speicher 37 für frisches Aktivsorbens sowie ein Speicher 38 für verbrauchtes Sorbens zugeordnet. Aus den Spei chervorlagen 35, 36 und 38 sind die dort vorgehaltenen Fest stoffe über geeignete Injektoren der Wirbelschmelzfeuerung zu führbar.

Ein Kühlwasserkreislauf wird mit kaltem Wasser, beispielsweise aus einer der Klärschlammverbrennungsvorrichtung zugeordneten Kläranlage 40, gespeist. Das Kühlwasser ist verbunden mit dem Kondensator 19, einem Kondensatspeicher 41, einer Pumpe 42 und einem Kühlwasserspeicher 43, von wo aus es dem Naßentschlacker 6 zugeführt wird. Eine zweite Pumpe 44 sowie eine mit einem Filter gekoppelte Pumpe 45 sind wiederum mit der Kläranlage 40 verbunden.

Der Kläranlage 40 sind schließlich eine Pumpstation 50 für Klärschlamm und eine Sammelstation 51 für anfallende Abfallöle zugeordnet. Zugabestoffe wie NH₃, Harnstoff, Calciumhydroxid und Calciumcarbonat werden jeweils in Speichern 52, 53 und 54 vorgehalten, in denen sie über die Mischer 9 und 10 bzw. 55 in den Rauchgaskanal eingespeist werden können.

Das Verfahren zur thermischen Entsorgung von Klärschlamm läuft in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgendermaßen ab: Der zu entsorgende Klärschlamm wird von der Kläranlage 40 über die Pumpstation 50 an die Klärschlammverbrennungsanlage geliefert, wobei ein Wassergehalt des Klärschlamms von etwa 30% bis 70% angestrebt ist. Der Klärschlamm wird in die Gebläseschlägermüh le 1 gegeben, wo er mit dem heißen Rauchgasstrom zusammen ver arbeitet und auf den gewünschten Mahlgrad gebracht wird. Der Trocknungsprozeß, der durch die Temperatur des Rauchgasstroms gefördert wird, erlaubt eine Einstellung des Trocknungsgrades von weniger als 15% Restfeuchte. Anzustreben sind etwa 5%.

Von der Gebläseschlägermühle 1 aus tritt der Strom aus ausge mahlenem Klärschlamm und Gasphase in den Abscheidezyklon 2 ein, wo er in Feststoffphase und Gasphase getrennt wird. Die Fest stoffphase tritt in die Speichervorlage 35 ein, von wo aus sie in geeigneter Dosierung kontinuierlich durch den Injektor 3 in die Wirbelschmelzfeuerung 4 eingebracht wird. Der getrocknete und ausgemahlenen Klärschlamm wird dort beispielsweise mittels einer sogenannten Sekanteneinblasung in die Feuerung einge bracht und verbrennt dort, wobei sich aufgrund der Rotation in der Feuerung die verbleibenden Feststoffe (Asche) an der Wan dung niederschlagen und dort aufgeschmolzen werden. Die entste hende flüssige Schlacke fließt dann ab in den Naßentschlacker 6, von wo aus sie nach Abkühlung weiterverwendet oder entsorgt werden kann. Die entstehende Schlacke ist laugenresistent und kann deshalb in der Baustoffindustrie, im Straßenbau oder ähn lichen Gebieten verwendet werden. Außerdem ist aufgrund der Laugenresistenz eine einfache Deponierung der entstehenden Schlacke möglich. Es handelt sich also um ein nicht eluierbares Wirtschaftsgut.

Das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas tritt in den soge nannten zweiten Zug der Feuerung ein und wird dort in dem Mi scher 8 zunächst mit Kaltgas so temperiert, daß die nachfolgend eingedüsten Zuschlagstoffe, nämlich das aus der Speichervorlage 53 durch den Mischer 9 zugeführte Calciumhydroxid oder Calcium carbonat und das aus dem Vorrat 52 eingedüste NH₃ bzw. der Harnstoff, der über den Mischer 10 zugeführt wird, geeignete Reaktionsbedingungen vorfinden. Die Temperatur wird auf aus der Rauchgasbehandlung an sich bekannte Parameter eingestellt, die eine NO_x-Reduktion durch Reaktion mit NH₃ oder Harnstoff und eine SO_x-Reduktion durch Reaktion mit Calciumhydroxid und Calciumcarbonat ermöglicht. Nach dem zweiten Zug 7 tritt das noch immer sehr heiße Rauchgas zunächst in den Luftvorwärmer 11 ein. Dort wird ein Teil der im Rauchgas enthaltenen thermischen Energie an die vom Gebläse 30 zur Feuerung 4 geförderte Frisch luft abgegeben. Diese thermische Energie steht also unmittelbar der Feuerung zur Verfügung. Weiterhin durchtritt das Rauchgas einen Desorber 12, in dem die Desorption von Schadstoffen aus Rauchgasfiltern erfolgen kann. Der weitere Weg des Rauchgases führt zur Gebläseschlägermühle 1, in der die weiterhin vorhan dene thermische Energie genutzt wird, um den für eine Verbren nung zu hohen Wassergehalt des Klärschlamms zu reduzieren. Da bei geht ein beträchtlicher Teil der Energie in die Verdampfung des Wasseranteils. Gemeinsam mit dem aus der Trocknung entste henden Dampf und dem ausgemahlenen Brennstoff tritt das Rauch gas dann in den Abscheidezyklon 2 ein, wo die Gasphase, wie be reits erwähnt, von der Feststoffphase getrennt wird. Die Gas phase, also Dampf und Rauchgas, durchtritt dann den Staubfilter 15, dessen Feststoffaustrag in die Speichervorlage 36 erfolgt, während die vom Staub weitgehend befreite Gasphase durch das Gebläse 16 zu dem Aktivsorbensfilter 17 weiterbefördert wird. In dem Aktivsorbensfilter 17 werden noch vorhandene Schadstoffe wie SO_x, Schwermetalle, Stäube, Kohlenwasserstoffe sowie halo genierte Kohlenwasserstoffen und zum Teil NO_x an einem geeigne ten Aktivsorbens 37 adsorbiert. Als Adsorbens kommt hier bei spielsweise Herdofenkoks, Braunkohlenkoks oder bei geeigneter Vorbereitung auch Klärschlammgranulat oder Klärschlammpellets selbst in Frage. Das schadstoffbeladenen Sorbens, auch Altsor bens genannt, wird entweder desorbiert und erneut verwendet oder der Wirbelschmelzfeuerung 4 unmittelbar als Brennstoff bzw. der Mahltrocknung 1 im Rahmen der Brennstoffaufbereitung zugeführt und dort mitverbrannt.

Das gefilterte und gereinigte Rauchgas tritt dann in den Kata lysator 18 ein, in dem durch NH₃-Eindüsung aus dem Vorrat 54 über den Mischer 55 eine NH₃-Menge zugegeben wird, die zur Neu tralisierung des verbleibenden NO_x-Gehaltes erforderlich ist. Der Katalysator 18 bewirkt dann in bekannter Weise die Reaktion von NH₃ und NO_x zu N₂ und Wasser, die ohne Katalysatoreinwirkung bei den in diesem Teil des Rauchgassystems herrschenden Tempe raturen nicht von allein ablaufen würde. Der Kondensator 19, der von Kühlwasser durchströmt wird, entzieht dem Rauchgas wei tere thermische Energie und kondensiert die im Rauchgas enthal tene Dampfphase. Die so erhaltene, dem Rauchgas entzogene Wärme kann deshalb weiter verwertet werden. Von dem Kondensator 19 aus wird das gereinigte und gekühlte Rauchgas zum großen Teil durch den Kamin 20 an die Atmosphäre abgegeben. Ein Teil des noch immer Wärme enthaltenden Rauchgases wird aber durch das Gebläse 33 in den Prozeß zurückgeführt und in dem Mischer 8 zur Temperierung des Rauchgases benutzt. Außerdem wird die Tempera tur in der Mahltrocknung 1 und dem Abscheidezyklon 2 über bei gemischtes Rauchgas aus dem Gebläse 33 eingestellt.

Im Vergleich zu herkömmlichen Brennstoffen wie z. B. Braunkohle enthält Klärschlamm relativ hohe Ascheanteile, die neben dem Wassergehalt dazu führen, daß die Verbrennung von Klärschlamm nicht ohne weiteres als selbsterhaltende Feuerung ohne Zumi schung von anderen Brennstoffen arbeitet. Bei dem hier vorlie genden Ausführungsbeispiel einer Klärschlammverbrennungsvor richtung und eines Verfahrens zur Klärschlammverbrennung ist in zahlreichen Verfahrensschritten vorgesehen, daß entstehende Wärme in den Prozeß zurückgeführt wird und die Wärmebilanz und damit die Wirtschaftlichkeit des Verbrennungsprozesses beson ders gut wird. Die in den Prozeß eintretende kalte Verbren nungsluft wird durch das Gebläse 30 in den Luftvorwärmer 11 ge fördert, in dem sie durch das Rauchgas aufgeheizt wird. Die er hitzte Frischluft wird dann über die Leitungen 31 und 32 der Wirbelschmelzfeuerung 4 bzw. dem Anfahr- und Stützbrenner 5 zu geführt, so daß dort bereits erhitzte Frischluft zur Verbren nung zur Verfügung steht. Außerdem werden die Injektoren 3 mit erhitzter Frischluft betrieben, so daß auch hier bereits an der Eintrittsseite der Feuerung ein hohes Temperaturniveau zur Ver fügung steht. Auch der aus der Speichervorlage 35 kommende Brennstoff weist bereits einen erhöhten Wärmeinhalt auf, der aus der Mahltrocknung stammt. Weitere Prozeßwärme entsteht in dem Kondensator 19 beim Auskondensieren des im Rauchgas enthal tenen Dampfanteils und in dem Naßentschlacker 6, in dem die aus der Wirbelschmelzfeuerung 4 aus tretende flüssige Schlacke abge kühlt wird. Das durch die Schlacke erhitzte Kühlwasser kann beispielsweise der Kläranlage, der die erfindungsgemäße Klär schlammverbrennungsvorrichtung zugeordnet ist, zugeführt werden und dort zur thermischen Vorbehandlung des Klärschlamms oder auch zur Konditionierung der biologischen Klärungsprozesse ein gesetzt werden. So kann beispielsweise einem Faulturm Wärme zur Faulungsbeschleunigung zugeführt werden. Die Prozeßwärme kann auch zur Stromerzeugung oder zur Heizung von Gebäuden benutzt werden.

In der Kläranlage 40 fallen außer Klärschlamm noch Abfallöle 51 in Gestalt von Altöl oder ölbelasteten Sänden oder Böden an. Diese Produkte der Kläranlage können in der Klärschlammverbren nungsvorrichtung problemlos mitverbrannt werden, was sogar er wünscht sein kann, wenn die Feuerung mit Hilfe des Anfahr- oder Stützbrenners gezündet oder aufrechterhalten werden muß.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Konzeption der Klär schlammverbrennungsanlage nach dem vorliegenden Ausführungsbei spiel ist die Behandlung der bei der Klärschlammverbrennung entstehenden Feststoffe. Schon die Verbrennung das Klärschlamms in der Wirbelschmelzfeuerung 4 führt dazu, daß über den hohen Primäreinbindungsgrad einer Wirbelschmelzfeuerung wesentliche Anteile nicht als Asche in der Gasphase, sondern als Schlacke in der flüssigen Phase der Feuerung anfallen, die dann über den Naßentschlacker 6 unproblematisch entsorgt werden. Aber auch die weitere Rauchgasbehandlung über Staubfilter und Aktivsor bensfilter führt dazu, daß der im Rauchgas noch enthaltene Staub herausgefiltert und der Verbrennung erneut zugeführt wird. Dabei wird dieser Staub dann mit hohem Wirkungsgrad eben falls in die Schmelze der Wirbelschmelzfeuerung eingebunden. Es ist bei dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel realistisch, einen Staubgehalt im Rauchgas, das durch den Kamin austritt, von rund 10 mg/m³ oder weniger zu erreichen. Diese Staubgehalte sind im Bereich dessen, was als Feinstaubaustrag aus einem Ak tivsorbensfilter ohnehin zu erwarten ist und stellt deshalb den unteren Grenzwert dar.

Bei der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Vor richtung zur Klärschlammverbrennung werden etwa folgende Pro zeßparameter eingestellt:

In der Wirbelschmelzfeuerung wird eine thermische Leistung von etwa 1 bis 6 MW angestrebt. Derartige Leistungen sind mit einem relativ geringen apparatetechnischen Aufwand handhabbar. Das entstehende Rauchgas wird im sogenannten zweiten Rauchgaszug 7 durch den Mischer 8 auf eine Temperatur von etwa 950°C bis 1000°C eingestellt. In diesem Temperaturfenster liegt die be vorzugte Reaktionstemperatur von Entstickungs- und Entschwefe lungsvorrichtungen.

In der Mahltrocknung liegt eine Rauchgastemperatur an, die vom Wassergehalt, genauer gesagt von dem zu erreichenden Trocknungsgrad abhängig ist. Bei der im Moment bevorzugten Aus führungsform des Verfahrens wird das Klärschlammgranulat auf weniger als etwa 15% Restfeuchte getrocknet werden. Für eine selbsterhaltende Verbrennung mit gutem Wirkungsgrad erscheint derzeit eine Restfeuchte von 5% als geeignet. Hierzu wird je nach Wassergehalt des Klärschlamms eine Eingangstemperatur für die Mahltrocknung von etwa 700°C bis 800°C (bei einem Wasserge halt von 30% bis 70%) anzustreben sein. Im weiteren Verlauf des Rauchgassystems kühlt das Rauchgas weiter ab und erreicht bei dem Katalysator 18 die dort für die katalytische Reaktion ge eignete Temperatur von rund 150°C. Weitere Wärme wird im Be reich des Kondensators entzogen, bei dem die aus dem Klär schlamm ausgetragene Dampfphase kondensiert wird. Hier sinkt die Rauchgastemperatur auf etwa 110°C. Mit der beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also erstmals möglich, eine thermische Entsorgung von Klärschlamm durch Klärschlammverbren nung vorzunehmen, bei der je nach Qualität des Klärschlamms oh ne zusätzliche Brennstoffzufuhr selbsterhaltend ist oder sogar Energie gewonnen werden kann. Außerdem sind die beschriebenen Maßnahmen zur Rauchgasreinigung geeignet, ausgesprochen niedri ge Emissionswerte zu gewährleisten.

Die beschriebenen Vorrichtung und das beschriebene Verfahren sollen aber ausdrücklich nur aus Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung verstanden werden. Je nach Einbindung der Klärschlammverbrennungsanlage in ein Abfallentsorgungskonzept können andere Komponenten zur Brennstoffaufbereitung oder zur Rauchgasreinigung und zur Energieverwertung vorgesehen sein. Es kann beispielsweise bei niedrigem Schadstoffgehalt oder hohem Brennwert des Brennstoffs auch auf die eine oder die andere Komponente verzichtet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Verbrennung von Klärschlamm als Brennstoff, mit einer Brennstoffaufbereitungsvorrichtung, einer Feuerung, sowie mit einer Rauchgasreinigungsvorrichtung, da durch gekennzeichnet, daß die Feuerung eine Wirbelschmelzfeuerung (4) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Brennstoffaufbereitungsvorrichtung eine Gebläseschlägermühle (1) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Brennstoffaufbereitungs vorrichtung einen Abscheidezyklon (2) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Rauchgas reinigungsvorrichtung Mittel (10, 52) zur Eindüsung von NH₃ und/oder Harnstoff umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Rauchgas reinigungsvorrichtung ein Aktivsorbensfilter (17) umfaßt, das beispielsweise mit Herdofenkoks, Braunkohleaktivkoks, ge trocknetem Klärschlamm in Form von Granulat oder Pellets zu beschicken ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Rauchgas reinigungsvorrichtung Katalysatoren (18) umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung und/oder die Rauchgasreini gungsvorrichtung Mittel (9) zur Einspeisung von Ca(OH)₂ und/oder CaCO₃ umfassen.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung Mittel (38) zur Zuführung von schadstoffbeladenen Adsorbentien umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung zumindest einen Teilstrom des warmen Rauchgases zur Trocknung des Brennstoffes nutzt.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung eine Luftvorwärmung (11) für die zugeführte Frischluft als Verbrennungsluft zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Brenn stoffaufbereitungsvorrichtung Mittel zur Einspeisung von Al töl und/oder ölbeladenen Böden umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mittel zur Einspeisung von Altöl und/oder ölbeladenen Böden einen Anfahr- und Stützbren ner (15) umfassen.

13. Verfahren zur Entsorgung von Klärschlamm, mit folgenden Ver fahrensschritten:

- Mahlen des Klärschlamms bis zum Erreichen eines vorbestimmten Mahlgrades bei gleichzeitiger Trocknung auf eine vorbestimmte Rest feuchte;
- Trennen von Feststoff- und Gasphase in einem Abscheidezyklon (2);
- Einbringen des gemahlenen und getrockneten Klärschlamms als Brennstoff in eine Wirbelschmelzfeuerung (4);
- Abführen und Kühlen des entstehenden Rauchgases auf eine für NOX- und SOX-Reduzierung geeignete Temperatur; und
- Abführen der entstehenden Schlacke.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der Klärschlamm auf eine Restfeuchte von weniger als 15%, vorzugsweise etwa 5%; getrocknet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Prozeßwärme zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die ent stehende Prozeßwärme zumindest teilweise zur thermischen Vor behandlung des Klärschlamms und/oder zur Förderung der biolo gischen Klärung von Abwasser (Faulungsbeschleunigung) genutzt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor trocknen und das Mahlen in einer Gebläseschlägermühle (1) er folgt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennstoff Additive zugegeben werden, die die Konsistenz der Verbrennungsrückstände beeinflussen.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rauchgas Stoffe zur Neutralisierung von Schadstoffen zugege ben werden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas in einem mit einem Adsorbens gefüllten Aktivsorbens filter (17) gereinigt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekenn zeichnet, daß das Adsorbens nach Gebrauch zusammen mit dem Brennstoff der Verbrennung zugeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Adsorbens nach Gebrauch unter Ver wendung der Prozeßwärme durch Desorption gereinigt wird.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die in Heißdampf und/oder Rauchgas enthaltene thermische Energie als Heizenergie oder zur Stromerzeugung ausgekoppelt wird.