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EP0862019B1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Flugstäuben aus Rostverbrennungsanlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Flugstäuben aus Rostverbrennungsanlagen Download PDF

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Publication number
EP0862019B1
EP0862019B1 EP97810110A EP97810110A EP0862019B1 EP 0862019 B1 EP0862019 B1 EP 0862019B1 EP 97810110 A EP97810110 A EP 97810110A EP 97810110 A EP97810110 A EP 97810110A EP 0862019 B1 EP0862019 B1 EP 0862019B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ash
high temperature
temperature region
dust
incineration furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97810110A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0862019A1 (de
Inventor
Bruno Carcer
John Millard
Verena Dr. Schmidt
Adrian Dr. Selinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Original Assignee
Alstom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom SA filed Critical Alstom SA
Priority to DE59709100T priority Critical patent/DE59709100D1/de
Priority to DK97810110T priority patent/DK0862019T3/da
Priority to EP97810110A priority patent/EP0862019B1/de
Priority to ES97810110T priority patent/ES2191163T3/es
Priority to JP10045022A priority patent/JPH10246416A/ja
Priority to NO19980843A priority patent/NO314673B1/no
Publication of EP0862019A1 publication Critical patent/EP0862019A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0862019B1 publication Critical patent/EP0862019B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23G5/32—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being subjected to a whirling movement, e.g. cyclonic incinerators
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    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/104—Combustion in two or more stages with ash melting stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/106—Combustion in two or more stages with recirculation of unburned solid or gaseous matter into combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/30—Solid combustion residues, e.g. bottom or flyash
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/10—Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102—Intercepting solids by filters electrostatic

Definitions

  • the invention relates to the field of waste incineration. It concerns a Method and device for thermal treatment of aerosols and optionally fine ash from rust burning plants.
  • the exhaust goes through a post combustion for CO and a rapid cooling with water and a lot of air, especially the new formation of toxic organic compounds to prevent.
  • Deposited metal chlorides are resublimated and placed on a Bag filter deposited. This heavy metal concentrate can be smelted.
  • the AshArc oven is designed for very high throughput, it is possible the fine fraction of the grate ash (about 8% of the waste used) together with the filter ash from the particle separation of the flue gas cleaning (about 2.5% from the waste used).
  • a disadvantage of this prior art is that an external furnace unit built which is 100% externally heated. Besides, that's it resulting glassy product not part of the grate ash.
  • the invention seeks to avoid all these disadvantages. It's up to you underlying a method and apparatus for thermal treatment of Airborne dusts and, if appropriate, fine ash from waste incineration plants develop with those in a simple way and at a low cost Product is produced, which slammed either the grate ash or can be recycled separately and thus reduces the remaining fly ash amount becomes.
  • this is achieved by using a method according to the preamble of claim 1 at least a portion of the fly ash in the High temperature range of the combustion furnace is metered back, the Temperature in the said high temperature range above the melting temperature or sintering temperature of the flue dust, and that the flue dust in the high temperature range of the incinerator linger sufficiently long so that they at least partially glazed or sintered. These products can then the slaughtered ash or used separately.
  • a device in a device according to the preamble of Claim 13 achieved in that the ash conveyor to close the high-temperature region of the incinerator that extends the ash conveyor there a metering device for introducing at least one Part of the returned fly ash in the high temperature range of the incinerator is downstream and that in the high temperature range of the incinerator Means for ensuring a sufficient residence time of the ash are arranged.
  • the advantages of the invention include, inter alia, the elimination of the separate High-temperature combustion chamber or the external furnace unit, the previously Melting of the fly ash were necessary. This can save costs become.
  • the product can be added to the grate ash, so that the remaining fly ash amount with high pollutant content compared to Prior art is reduced.
  • Another advantage of the invention is existing systems can be easily retrofitted.
  • the flue dust After discharge from the boiler or the dust filter system first in a low-emission and a high-pollutant fraction are separated and only the Low-emission fraction of flue dust in the high-temperature area of the incinerator is returned because it produces a low-emission product and the risks of corrosion problems due to increased concentrations Heavy metals in the boiler area can be reduced.
  • the fly ash after discharge from the boiler with advantage or the Staubabscheidestrom with the fine fraction ( ⁇ 2 mm) of the example DryEx / DryRec process (dry discharge and dry sorting) prepared Rostasche mixed and then this mixture in the High temperature range of the incinerator is returned. That has that Advantage that the pollutant-rich fraction of the grate ash are treated specifically can.
  • the melting properties, eg. Viscosity, Melting temperature which improves liquid slag, and it becomes a dry, however hardly produced dusty bottom ash.
  • Fig. 1 shows schematically a waste incineration plant according to a first embodiment the invention.
  • the waste incineration plant consists essentially of a combustion furnace 1, a boiler 2 and a Staubabscheidestrom 3, z. B. an electrostatic precipitator, are downstream.
  • combustion furnace 1 a combustion grate 4 is arranged, on the garbage 5, for example, household waste, with supply of primary air 6 in the primary combustion chamber 7 is burned.
  • the combustion takes place in the secondary combustion chamber 8 further completed due to supply of secondary air 9.
  • atmospheric dusts 10 which are mixed with the flue gas 11 via the primary combustion chamber 7, the secondary combustion chamber 8, the radiation train 12 and the contact trains 13 of the boiler 2 in the boiler 2 and in the filter. 3 to be shipped.
  • the airborne dusts 10 will be on the boiler tube walls and the E-filter plates not shown here deposited.
  • the Dust 10 of an ash conveyor 14 preferably a trough chain conveyor, a pneumatic conveyor or a screw conveyor, fed.
  • the ash conveyor 14 extends close to the high temperature range of the incinerator 1.
  • the ash conveyor 14 is a Metering device 15, z. B. a plug screw or a piston pump, connected downstream.
  • the entire discharged dust particles 10 are in this first Embodiment of the invention on the ash conveyor 14, optionally with the addition of additives 16, for example water or melting point-lowering Substances fed to the metering device 15.
  • the additives 16 are mixed Dust 10 dosed into the high temperature range of the incinerator. 1 was added to the ash (flue dust 10) before returning to the furnace 1 water, this is how the already cooling effect of the recirculated ash comes to the fore the surrounding refractory bricks of the incinerator 1 still reinforced. In order to a contribution to corrosion reduction is made. As can be clearly seen in Fig. 1 is the flue dust 10 in this first embodiment in the primary combustion chamber 7 returned.
  • the Fly dust 10 in the high temperature range of the secondary combustion chamber 8 due (see Fig. 2). It is crucial that in this area the temperature is higher than the melting temperature or the sintering temperature of the fly ash 10 or the mixture of aerosols 10 and additives 16, and that the residence time the flue dusts 10 or of the mixture of flue dusts 10 and additives 16 is so large in this high temperature region of the incinerator 2, that a glazing or sintering at least a portion of the fly ash 10th takes place. It is particularly favorable if the entire portion of the returned Product is melted or sintered. Should not the temperatures can be sufficient, via support burner 17 (not shown here), by means of Oil, gas or waste operation are operated, fed an additional amount of heat become.
  • Means 18 arranged to ensure a sufficient residence time of the ash.
  • These means 18 may, for example, gutters, crucibles, harassment and or Plates, but also specially shaped refractory bricks.
  • the products resulting from the glazing / sintering slammed the grate ash 19, either dry or over a water bath wet is discharged from the combustion furnace 1.
  • the dry discharge is It is important that the ash emptying an airtight completion of the firebox forms, which ensures in conventional systems by a water locks is.
  • the grate ash 19 is then known per se methods, for. Legs Dry sorting, further processed.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention. It differs from the first embodiment only in that the flue dusts 10 after their Discharge from the boiler 2 and the filter 3 via the ash conveyor 14 in one Bunker 20 stored, then transported to a pelletizing plant 21 and then the pelletized flue dusts 10, if necessary again mixed with additives 16, in the high temperature region of the secondary combustion chamber 8 metered introduced.
  • the schematically indicated in Fig. 2 external temperature source 17 (burner, burner lance) can the secondary combustion chamber 8 additional heat energy. This will be in everyone Ensures a temperature above the melting or sintering temperature the flue dusts 10 or of the mixture of flue dusts 10 and additives 16, so that the melting / sintering of the ash is supported.
  • Fig. 5 shows a possible embodiment of the high-temperature region in the primary combustion chamber 7 and arranged in the secondary combustion chamber 8 Means 18 to ensure a sufficient residence time of the flue dusts 10.
  • the plug screw 15 is here a channel 18 downstream, in which the flue dusts 10 so long under high temperature conditions that they can at least partly melt and vitrify or sinter and these products then the grate ash 19 can be slammed or be recycled separately.
  • Fig. 6 shows a further embodiment.
  • the combustion chamber 7.8 a Nachbrennraum 26 downstream, which is designed so that the molten Ash 25 can be discharged separately from the bottom ash 19.
  • a mixture or a single fraction of ash (boiler ash, Filter ash, fine fraction of the bottom ash) with or without the addition of additives 16 in the combustion chamber 7, 8 or the afterburner 26 are returned.
  • Another advantage of this design is the ability to overflow the dust the nozzles for the secondary air 9 and / or tertiary air 24 in the hot area due. Moreover, by means of a non-concentric transition between the combustion chamber and the afterburner 26 and / or by tangential Injection of the secondary air 9 or the tertiary air 24 in the afterburner 26th a vortex flow is generated in the afterburner 26. The vortex leads to a better separation of the ash particles on the walls of the afterburner 26.
  • the recycled ash, which by means of the secondary air 9 or the Tertiary air 24 is introduced into the afterburner 26, is against the walls thrown, where caused by the very high temperatures ash flow arises.
  • the molten ash 25 flows the walls of the high temperature afterburner 26 down and will have a specially attached Device 27 away from afterburner 26.

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abfallverbrennung. Sie betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Flugstäuben und gegebenenfalls Feinaschen aus Rostverbrennungsanlagen.
Stand der Technik
Zur thermischen Behandlung von Abfall/Müll ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, bei denen der Müll vergast, verschwelt oder verbrannt wird. Die dabei entstehenden festen Reaktionsprodukte können in unterschiedlicher Weise, z. B. thermisch, weiterbehandelt und die nicht mehr verwertbaren Produkte anschliessend deponiert werden. Dabei sollen die zu deponierenden Flugaschemengen möglichst gering sein, weil diese einen hohen Anteil an Schwermetallen aufweisen.
So ist beispielsweise aus DE 38 11 820 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem Müll in einem Pyrolysereaktor in Schwelgas und in im wesentlichen nicht-flüchtige Pyrolysereststoffe umgewandelt wird. Das Schwelgas wird anschliessend einer separaten Nachbrennkammer zugeführt, ebenso wie der Feinanteil (Schwelkoks und Feinstaub) der Reststoffe und die in der Staubfilteranlage bzw. im Abhitzedampferzeuger anfallende Flugasche (Staub). Der Flugstaub und die Feinanteile werden in dieser Hochtemperaturkammer verbrannt und die festen Anteile aufgeschmolzen. Die schmelzflüssige Schlacke wird dann aus der Brennkammer in einen Wasserbehälter geleitet, wo sie zu einem glasartigen Granulat erstarrt.
Eine solche Lösung erfordert jedoch eine Aufbereitung des verschwelten Materials und eine separate Nachbrennkammer, was sich in einem erhöhten Platzbedarf und in hohen Kosten äussert.
Das trifft auch auf die in EP 0 446 888 B1 beschriebenen Verbrennungs-Schmelz-Anlage zur Stadtmüllentsorgung zu. Dort ist dem Verbrennungsofen ein Schmelzofen zum Schmelzen der Asche aus dem Verbrennungsofen nachgeschaltet, wobei die Asche über einen Trockenförderer zum Schmelzofen transportiert wird. Über spezielle Düsen wird zusätzlich Filterstaub aus dem Staubabscheider in den Schmelzofen eingebracht, so dass im Schmelzofen Asche aus dem Verbrennungsofen und Flugstaub aus dem Staubabscheider gemeinsam geschmolzen werden.
Eine weitere Möglichkeit, die Flugaschemenge zu reduzieren, besteht z. B. darin, bei Müllverbrennungsanlagen dem Verbrennungsprozess Ascheschmelzanlagen Off-Line nachzuschalten. Ein derartiges Verfahren ist in F.-G. Simon und K.-H. Andersson:"In-Rec-Verfahren- Verwertung von Reststoffen aus der thermischen Abfallbehandlung", ABB Technik 9/1995, S. 15-20, beschrieben. Die Feinfraktion der Rostasche wird bei diesem, AshArc-Prozess genannten, Verfahren gemeinsam mit der Filterasche in einem Gleichstrom-Lichtbogenofen geschmolzen. Durch die hohen Temperaturen werden organische Verbindungen sofort zersetzt. Metallchloride werden abgedampft, und Schwermetallverbindungen werden zum Element reduziert und sinken dann entweder in das Metallbad und bilden so eine Legierung, oder sie verlassen den Ofen in gasförmigem Zustand. Das Abgas durchläuft eine Nachverbrennung für CO und eine Schnellkühlung mit Wasser und viel Luft, um vor allem die Neubildung von toxischen organischen Verbindungen zu verhindern. Abgedampfte Metallchloride resublimieren und werden auf einem Schlauchfilter abgeschieden. Dieses Schwermetallkonzentrat lässt sich verhütten.
Da der AshArc-Ofen für sehr grosse Durchsatzmengen konzipiert ist, ist es möglich, die Feinfraktion der Rostasche (ca. 8% vom eingesetzten Abfall) zusammen mit der Filterasche aus der Partikelabscheidung der Rauchgasreinigung (ca. 2,5% vom eingesetzten Abfall) zu behandeln.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass ein externes Ofenaggregat gebaut werden muss, welches zu 100% fremdbeheizt ist. Ausserdem ist das dabei entstehende glasartige Produkt nicht Bestandteil der Rostasche.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung versucht, alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Flugstäuben und gegebenenfalls Feinaschen aus Müllverbrennunganlagen zu entwickeln, mit denen auf einfache Art und Weise und mit geringen Kosten ein Produkt erzeugt wird, welches entweder der Rostasche zugeschlagen oder aber separat verwertet werden kann und somit die verbleibende Flugaschemenge reduziert wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zumindestens ein Teil der Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofen dosiert zurückgeführt wird, wobei die Temperatur im besagten Hochtemperaturbereich oberhalb der Schmelztemperatur bzw. Sintertemperatur der Flugstäube liegt, und dass die Flugstäube im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens ausreichend lange verweilen, so dass sie zumindestens zum Teil verglast oder gesintert werden. Diese Produkte können anschliessend der Rostasche zugeschlagen oder separat verwertet werden.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 13 dadurch erreicht, dass sich die Ascheförderanlage bis nahe an den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens erstreckt, dass der Ascheförderanlage dort eine Dosiereinrichtung zur Einbringung zumindestens eines Teils der rückgeführten Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens nachgeschaltet ist und dass im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens Mittel zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Asche angeordnet sind.
Die Vorteile der Erfindung bestehen unter anderem im Wegfall der separaten Hochtemperaturbrennkammer bzw. des externen Ofenaggregates, die bisher zur Schmelzung der Flugasche notwendig waren. Dadurch können Kosten gespart werden. Das Produkt kann der Rostasche zugeschlagen werden, so dass die verbleibende Flugaschemenge mit hohem Schadstoffanteil im Vergleich zum Stand der Technik verringert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bestehende Anlagen problemlos nachgerüstet werden können.
Es ist besonders zweckmässig, wenn die gesamte Menge der Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens zurückgeführt wird, weil auf diese Weise ein Produkt entsteht, dass nicht als Sonderabfall deponiert werden muss.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn im Falle einer nur teilweisen Rückführung der Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens die Flugstäube nach dem Austrag aus dem Kessel bzw. der Staubfilteranlage zunächst in eine schadstoffarme und eine schadstoffreiche Fraktion getrennt werden und nur die schadstoffarme Fraktion der Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens zurückgeführt wird, weil dabei ein schadstoffarmes Produkt entsteht und die Risiken von Korrosionsproblemen durch erhöhte Konzentrationen an Schwermetallen im Kesselbereich verringert werden.
Schliesslich werden mit Vorteil die Flugstäube nach dem Austrag aus dem Kessel bzw. der Staubabscheideanlage mit der Feinfraktion (< 2 mm) der beispielsweise nach dem DryEx/DryRec-Verfahren (trockener Ausstrag und trockene Sortierung) aufbereiteten Rostasche gemischt und diese Mischung anschliessend in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens zurückgeführt wird. Das hat den Vorteil, dass die schadstoffreiche Fraktion der Rostasche gezielt behandelt werden kann. Gleichzeitig werden die Schmelzeigenschaften, z. B. Viskosität, Schmelztemperatur, der flüssigen Schlacke verbessert, und es wird eine trockene, jedoch kaum staubende Rostasche erzeugt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Müllverbrennungsanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Gesamtmenge der Flugstäube in die Primärbrennkammer zurückgeführt wird;
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Müllverbrennungsanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Gesamtmenge der Flugstäube nach Zwischenlagerung und Pelletiesierung in die Sekundärbrennkammer zurückgeführt wird;
Fig. 3
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Müllverbrennungsanlage nach einem dritten Ausführungsbeispiel, bei welchem nur ein Teil der Flugstäube in die Primärbrennkammer zurückgeführt wird;
Fig. 4
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Müllverbrennungsanlage nach einem vierten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Flugstäube gemeinsam mit der Feinfraktion der Rostasche in die Primärbrennkammer zurückgeführt werden;
Fig. 5
ein Detail des Hochtemperaturbereiches des Ofens mit einer speziellen Ausführungsform eines Mittels zur Gewährleistung einer für die rückgeführten Flugstäube ausreichenden Verweilzeit in diesem Bereich;
Fig. 6
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Müllverbrennungsanlage nach einem fünften Ausführungsbeispiel, bei welchem die geschmolzene Asche separat von der Rostasche ausgetragen wird.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Müllverbrennungsanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Müllverbrennungsanlage besteht im wesentlichen aus einem Verbrennungsofen 1, dem ein Kessel 2 und eine Staubabscheideanlage 3, z. B. ein Elektrofilter, nachgeschaltet sind. Im Verbrennungsofen 1 ist ein Verbrennungsrost 4 angeordnet, auf dem der Müll 5, beispielsweise Hausmüll, unter Zufuhr von Primärluft 6 in der Primärbrennkammer 7 verbrannt wird. Die Verbrennung wird in der Sekundärbrennkammer 8 infolge Zufuhr von Sekundärluft 9 weiter vervollständigt. Bei der Verbrennung des Hausmülls entstehen Flugstäube 10, die mit dem Rauchgas 11 über die Primärbrennkammer 7, die Sekundärbrennkammer 8, den Strahlungszug 12 und die Berührungszüge 13 des Kessels 2 in den Kessel 2 und in den Filter 3 verfrachtet werden. Die Flugstäube 10 (Kesselasche und Flugasche) werden an den hier nicht dargestellten Kesselrohrwänden und den E-Filterplatten abgeschieden. Nach einer Klopfung werden über hier ebenfalls nicht dargestellte Austragsvorrichtungen, wie beispielsweise Zellradschleussen oder Doppelklappen, die Flugstäube 10 einer Ascheförderanlage 14, vorzugsweise einem Trogkettenförderer, einem pneumatischen Förderer oder einer Förderschnecke, zugeführt. Erfindungsgemäss erstreckt sich die Ascheförderanlage 14 bis nahe an den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 1. Dort ist der Ascheförderanlage 14 eine Dosiereinrichtung 15, z. B. eine Stopfschnecke oder eine Kolbenpumpe, nachgeschaltet. Die gesamten ausgetragenen Flugstäube 10 werden in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung über die Ascheförderanlage 14, gegebenenfalls unter Zugabe von Additiven 16, beispielsweise Wasser oder schmelzpunkterniedrigende Substanzen, der Dosiereinrichtung 15 zugeführt.
Über die Einrichtung 15 gelangen die gegebenenfalls mit Additiven 16 gemischten Flugstäube 10 dosiert in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 1. Wurde der Asche (Flugstäube 10) vor der Rückführung in den Ofen 1 Wasser zugegeben, so wird der ohnehin schon kühlende Effekt der rückgeführten Asche auf die umgebenden Feuerfeststeine des Verbrennungsofens 1 noch verstärkt. Damit wird ein Beitrag zur Korrosionsminderung geleistet. Wie in Fig. 1 gut zu erkennen ist, wird der Flugstaub 10 bei diesem ersten Ausführungsbeispiel in die Primärbrennkammer 7 zurückgeführt.
Selbstverständlich ist es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch möglich, die Flugstäube 10 in den Hochtemperaturbereich der Sekundärbrennkammer 8 zurückzuführen (vgl. Fig. 2). Entscheidend ist, dass in diesem Bereich die Temperatur höher ist als die Schmelztemperatur bzw. die Sintertemperatur der Flugstäube 10 bzw. des Gemisches aus Flugstäuben 10 und Additiven 16, und dass die Verweilzeit der Flugstäube 10 bzw. des Gemisches aus Flugstäuben 10 und Additiven 16 in diesem Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 2 so gross ist, dass eine Verglasung bzw. Sinterung zumindestens eines Teils der Flugstäube 10 stattfindet. Besonders günstig ist es, wenn der gesamte Anteil des zurückgeführten Produktes geschmolzen bzw. gesintert wird. Sollten die Temperaturen nicht ausreichend sein, kann über Stützbrenner 17 (hier nicht dargestellt), die mittels Öl-, Gas- oder Abfallbetrieb betrieben werden, eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt werden.
Im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 1 sind erfindungsgemäss Mittel 18 zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Asche angeordnet. Diese Mittel 18 können beispielsweise Rinnen, Tiegel, Schikanen und oder Platten sein, aber auch speziell geformte Feuerfeststeine.
Anschliessend werden die bei der Verglasung/Sinterung entstandenen Produkte der Rostasche 19 zugeschlagen, die entweder trocken oder über ein Wasserbad nass aus dem Verbrennungsofen 1 ausgetragen wird. Beim trockenen Austrag ist es wichtig, dass der Ascheaustrag einen luftdichten Abschluss des Feuerraumes bildet, was bei herkömmlichen Anlagen durch eine Wasserschleusse gewährleistet ist. Die Rostasche 19 wird dann über an sich bekannte Verfahren, z. B. eine Trockensortierung, weiter aufbereitet.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur darin, dass die Flugstäube 10 nach ihrem Austrag aus dem Kessel 2 und dem Filter 3 über die Ascheförderanlage 14 in einem Bunker 20 zwischengelagert, dann in eine Pelletiesierungsanlage 21 transportiert werden und anschliessend die pelletisierten Flugstäube 10, gegebenenfalls wiederum mit Additiven 16 gemischt, in den Hochtemperaturbereich der Sekundärbrennkammer 8 dosiert eingebracht werden. Die in Fig. 2 schematisch angedeutete externe Temperaturquelle 17 (Brenner, Brennerlanze) kann der Sekundärbrennkammer 8 zusätzlich Wärmeenergie zuführen. Dadurch wird in jedem Falle eine Temperatur gewährleistet, die oberhalb der Schmelz- oder Sintertemperatur der Flugstäube 10 bzw. des Gemisches aus Flugstäuben 10 und Additiven 16 liegt, so dass das Ausschmelzen/Sintern der Asche unterstützt wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nur ein Teil der aus dem Kessel 2 und der Staubabscheideanlage 3 ausgetragenen Flugstäube 10 in den Hochtemperaturbereich der Primärbrennkammer 7 zurückgeführt. Vor der Einbringung in die Brennkammer 7 gelangt der Flugstaub 10 in eine Trennkammer 22, in der die Flugstäube 10 in eine schadstoffarme Fraktion 10.1 und in eine schadstoffreiche Fraktion 10.2 getrennt werden. Nur die schadstoffarme Fraktion 10.1 wird über die Ascheförderanlage 14 und die Dosiereinrichtung 15 in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 1 zurückgeführt und nach Verglasung der Rostasche 19 zugeschlagen.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch abgebildet, das sich von dem in Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Flugstäube 10 nach Austrag aus dem Kessel 2 und dem Filter 3 gemeinsam mit einer Fraktion der Rostasche 19.1, die kleiner 2 mm ist und in der Sortieranlage 23 vom Rest der Rostasche 19.2 getrennt wurde (z. B. bei ca. 2 mm Korngrösse), in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens 1 zurückgeführt werden.
Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltungsform der im Hochtemperaturbereich in der Primärbrennkammer 7 bzw. in der Sekundärbrennkammer 8 angeordneten Mittel 18 zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Flugstäube 10. Der Stopfschnecke 15 ist hier eine Rinne 18 nachgeschaltet, in der die Flugstäube 10 so lange unter Hochtemperaturbedingungen verweilen können, dass sie zumindestens zum Teil aufschmelzen und verglasen bzw. versintern und diese Produkte anschliessend der Rostasche 19 zugeschlagen werden können oder aber separat verwertet werden.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dort ist dem Feuerraum 7,8 ein Nachbrennraum 26 nachgeschaltet, der so gestaltet ist, dass die geschmolzene Asche 25 separat von der Rostasche 19 ausgetragen werden kann. Wie bei den bereits oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können auch bei dieser Art der Ausführung ein Gemisch oder eine einzelne Fraktion der Asche (Kesselasche, Filterasche, Feinfraktion der Rostasche) mit oder ohne Zusatz von Additiven 16 in den Feuerraum 7,8 oder den Nachbrennraum 26 zurückgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht in der Möglichkeit, den Staub über die Düsen für die Sekundärluft 9 und/oder Tertiärluft 24 in den heissen Bereich zurückzuführen. Ausserdem kann mittels eines nicht konzentrischen Übergangs zwischen dem Feuerraum und dem Nachbrennraum 26 und/oder durch tangentiale Eindüsung der Sekundärluft 9 oder der Tertiärluft 24 in den Nachbrennraum 26 eine Vortex-Strömung im Nachbrennraum 26 erzeugt werden. Der Vortex führt zu einer besseren Abscheidung der Aschepartikel an den Wänden des Nachbrennraumes 26. Die rückgeführte Asche, welche mittels der Sekundärluft 9 oder der Tertiärluft 24 in den Nachbrennraum 26 eingeführt wird, wird gegen die Wände geschleudert, wo ein durch die sehr hohen Temperaturen bedingter Ascheschmelzfluss entsteht. Die geschmolzene Asche 25 fliesst die Wände des Hochtemperaturnachbrennraumes 26 hinunter und wird über eine speziell dafür angebrachte Einrichtung 27 vom Nachbrennraum 26 entfernt.
Bezugszeichenliste
1
Verbrennungsofen
2
Kessel
3
Staubabscheider
4
Verbrennungsrost
5
Müll
6
Primärluft
7
Primärbrennkammer
8
Sekundärbrennkammer
9
Sekundärluft
10
Flugstaub
(10.1 schadstoffarme Fraktion von Pos. 10)
(10.2 schadstoffreiche Fraktion von Pos 10)
11
Rauchgas
12
Strahlungszug von Pos. 2
13
Berührungszug von Pos. 2
14
Ascheförderanlage
15
Dosiereinrichtung
16
Additive
17
Stützbrenner
18
Mittel zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Flugstäube
19
Rostasche
(19.1 Fraktion 1 von Pos. 19)
(19.2 Fraktion 2 von Pos. 19)
20
Bunker
21
Pelletisierungsanlage
22
Trennkammer
23
Sortieranlage
24
Tertiärluft
25
geschmolzene Asche
26
Nachbrennraum
27
Einrichtung zum Austrag von Pos. 25 aus Pos. 26

Claims (16)

  1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Flugstäuben (10) und gegebenenfalls Teilen der Rostasche (19) aus Müllverbrennungsanlagen, bei denen der Müll auf einem Verbrennungsrost (4) in einem Verbrennungsofen (1) verbrannt wird, wobei Rostasche (19) und Flugstäube (10) enthaltendes Rauchgas (11) entstehen, die Rostasche (19) aus dem eine Primär- (7) und eine Sekundärbrennkammer (8) aufweisenden Verbrennungsofen (1) abgezogen und weiter aufbereitet wird und die sich in einem nachgeschalteten Kessel (2) und in einer nachgeschalteten Staubfilteranlage (3) absetzenden Flugstäube (10) ausgetragen und zumindestens ein Teil der Flugstäube (10) geschmolzen oder gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindestens ein Teil der Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofen (1) dosiert zurückgeführt wird, wobei die Temperatur im besagten Hochtemperaturbereich oberhalb der Schmelztemperatur bzw. Sintertemperatur der Flugstäube (10) liegt, und dass der zumindestens eine Teil der Flugstäube (10) im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) ausreichend lange verweilt, so dass er zumindestens zum Teil verglast oder gesintert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) verglasten oder gesinterten Flugstäube (10) anschliessend der Rostasche (19) zugeschlagen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamten Menge der Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) zurückgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich der Primärbrennkammer (7) zurückgeführt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich der Sekundärbrennkammer (8) zurückgeführt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer teilweisen Rückführung der Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (2) die Flugstäube (10) nach dem Austrag aus dem Kessel (2) bzw. der Staubfilteranlage (3) zunächst in eine schadstoffarme (10.1) und eine schadstoffreiche Fraktion (10.2) getrennt werden und nur die schadstoffarme Fraktion (10.1) der Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) zurückgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) zusätzlich Wärme über einen Stützbrenner (17) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstäube (10) nach dem Austrag aus dem Kessel (2) bzw. der Staubabscheideanlage (3) mit einer Fraktion 19.1 der aufbereiteten Rostasche (19), vorzugsweise < 2 mm, gemischt und diese Mischung anschliessend in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) zurückgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstäube (10) nach dem Austrag aus dem Kessel (2) bzw. der Staubabscheideanlage (3) mittels einer Ascheförderanlage (14) transportiert werden, wahlweise zwischengelagert, pelletisiert und/oder befeuchtet werden und anschliessend über geeignete Mittel (18) dosiert in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) eingebracht werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Einbringung der Flugstäube (10) bzw. des Gemisches aus Flugstäuben (10) und Feinanteil der Rostasche (19) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) Additive (16), vorzugsweise Wasser und/oder schmelzpunktemiedrigende Substanzen, zugemischt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) zurückgeführte Asche mittels Sekundär- und/oder Tertiärlufteindüsung in die Primärbrennkammer (7) oder den Nachbrennraum (26) eingebracht wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vortex-Strömung der Rauchgase (11) im Nachbrennraum (26) erzeugt wird.
  13. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Flugstäuben (10) und gegebenenfalls Teilen der Rostasche (19) aus Müllverbrennungsanlagen, im wesentlichen bestehend aus einem eine Primär- (7) und eine Sekundärbrennkammer (8) aufweisenden Verbrennungsofen (1) mit einem Verbrennungsrost (4) und einer Austragsvorrichtung für Schlacke und Rostasche (19), einem dem Verbrennungsofen (1) nachgeschalteten Kessel (2) mit Strahlungs- (12) und Berührungszügen (13), und einer dem Kessel (2) nachgeschalteten Staubabscheideanlage (3), wobei am Kessel (2) und an der Staubabscheideanlage (3) Austragsvorrichtungen für die Flugstäube (10) angeordnet sind und besagte Austragsvorrichtungen einer Ascheförderanlage (14) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) sich die Ascheförderanlage (14) bis nahe an den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens erstreckt,
    b) der Ascheförderanlage (14) dort eine Dosiereinrichtung (15) zur Einbringung zumindestens eines Teils der rückgeführten Flugstäube (10) in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) nachgeschaltet ist, und
    c) im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) Mittel (18) zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Asche angeordnet sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Ascheförderanlage (14) ein Trogkettenförderer, ein pneumatischer Förderer oder eine Förderschnecke eingesetzt werden.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Dosiereinrichtung (15) eine Stopfschnecke oder eine Kolbenpumpe eingesetzt werden.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (18) zur Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit der Asche im Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens (1) Rinnen, Tiegel, Schikanen und/oder Platten eingesetzt werden.
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