DE69801812T2 - Anlage und verfahren zur verbrennung von industrie- und hausmüll und schlamm - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Industrie- und Hausmüll und Schlamm mit beigemischten Materialien, das das Zuführen durch einen im Allgemeinen vertikal gerichteten Abfallzuführschacht, eine Abfallzuführeinrichtung am Boden des Schachtes zum Fördern des Abfalls in einer im Allgemeinen horizontalen Richtung, möglicherweise einer Zuführschleuse und einer downstream befindlichen Verbrennungskammer aufweist, die ein bewegliches Gittersystem an der Bodenseite zum Fördern, Trocknen, Zünden, Verbrennen und Ausbrennen des Abfalls in der Verbrennungskammer aufweist, bevor die Schlacke aus der Verbrennungskammer hinunter in den Schlackeschacht befördert wird.
• Der Abfallzuführschacht ist im Allgemeinen vertikal gerichtet, so dass der Abfall hinunter durch den Schacht durch die Schwerkraft gleiten kann, während die Abfallzuführeinrichtung an der Bodenseite des Schachtes den am Boden liegenden Abfall entfernt, vorwärts bewegt und in die Verbrennungskammer zuführt, möglicherweise durch einen Schleusenschacht.
• Bekannte Abfallzuführeinrichtungen an der Bodenseite des Abfallzuführschachtes sind z.B. ein oder mehrere hydraulische Kolben, Plattenbandaufgeber, sich bewegende Gitter oder eigentliche Verbrennungsgitter bzw. Verbrennungsroste, die z.B. aus dem US-Patent Nr. 4,494,469 und dem DK-Patent Nr. 170,493 bekannt sind. Charakteristisch für die bekannten Abfallzuführeinrichtungen ist z.B., dass vollständig gefüllte Abfalltüten und Abfall mit ähnlicher Größe bzw. Volumen auf einfache Weise und unsortiert in die Verbrennungskammer zugeführt werden können, im Wesentlichen über eine Zuführschleuse, nachdem sie durch den Abfallzuführschacht nach unten gekommen sind, in dem der Abfall als ein relativ dichter Stopfen wirkt, der sicherstellt, dass nur geringe Mengen an Verbrennungsluft dem Abfall in die Verbrennungskammer folgt, und dass eine Ausbreitung der Verbrennung zurück in den Abfallzuführschacht vermieden wird.
• In dem Ofensystem, auf die sich die Erfindung bezieht, findet die Verbrennung in der Ofenkammer bei einem Druck geringer als der Umgebungsdruck statt, der z.B. dadurch gewährleistet wird, in dem ein Saugzuggebläse für das Verbrennungsgas gleich vor den Kamin der Verbrennungsanlage gestellt wird.
• Der Schlamm aus Abwasserreinigungsanlagen ist früher zu einem großen Teil durch Verteilen auf Felder als Dünger entsorgt worden, aber strengere Umweltbestimmungen führen zu der Forderung, dass Schlamm dieser Art, wie viele andere flüssige Abfallmateralien, durch andere Einrichtungen, wie z.B. durch Verbrennung, entsorgt wird. Spezielle Schlammöfen zur Verbrennung von Abwasserschlamm sind bekannt, erfordern aber normalerweise eine Versorgung mit zusätzlichem Kraftstoff, z.B. in der Form von Öl oder Gas.
• Die Verbrennung von Abwasserschlamm in Kombination mit anderen Arten von Abfall in einer Abfallverbrennungsanlage ist bekannt, bei welcher der Schlamm kontinuierlich und direkt in die heiße Verbrennungskammer durch die Decke derselben zugeführt wird, oder durch Zuführung über den Abfallzuführschacht an der Oberseite des Schachtes. Das erstere dieser Zuführverfahren ist relativ schwerfällig aufgrund der Zuführschleusen, Klappen oder Düsen in der sehr heißen Ofendecke, und beide Zuführverfahren führen zwangsläufig zu Geruchsproblemen und unhygienischen Arbeitsbedingungen in Verbindung mit der Zuführung des Schlammes.
• Aus dem US-Patent Nr. 4,724,776 ist bekannt, den Abfall und den Schlamm durch die Wand des Ofens direkt in die heiße Verbrennungskammer unter Verwendung einer motorisierten Ladeschraube oder eines motorisierten Förderbandes zu drängen, so dass der Abfall und der Schlamm auf einen Verbrennungsrost hinunterfällt, der sich an der Bodenseite oder ein wenig höher in der Verbrennungskammer befindet. Das Ziel ist, den Abfall und den Schlamm durch ein Verfahren zu verbrennen, das auf eine gleichzeitige gute Gasverbrennung abzielt, bevor das Verbrennungsgas in den Kamin geleitet wird. Nichts wird erwähnt über den Versuch, den Geruch und die hygienischen Probleme zu eliminieren, und das beschriebene vollständige Ofensystem ist des Weiteren ein Überdrucksystem, das nicht nur Geruchs- und Hygieneprobleme verursacht, sondern auch Staub und schlecht verbrannte Verbrennungsgase an die Umgebung oder die Arbeitsumgebung, in der das Anlagenpersonal arbeitet, abgibt. Des Weiteren bedeutet die Verwendung einer Zuführschraube, dass der Abfall einer schwerfälligen, teuren und unhygienischen Zersetzung ausgesetzt werden muss, bevor er in die Verbrennungskammer zugeführt wird.
• Wird der Schlamm sowohl durch die Decke als auch durch die Wand des Ofens direkt in die Abfallverbrennungskammer zugeführt, fällt der Schlamm durch eine Verbrennungsgasströmung mit einer Temperatur von ungefähr 1000ºC, trocknet dadurch aus und trägt viele der feinkörnigen Schlammpartikel fort, so dass der Staubanteil in dem Verbrennungsgas beachtlich zunimmt, was wiederum unbequem ist und den Boiler nach der Verbrennungskammer ferner verschmiert und den Bedarf der Verbrennungsgasreinigung erhöht.
• Aus dem japanischen Patent Nr. 1,305,214 ist bekannt, eine Abfallverbrennungsanlage mit einer Schlammeinwurföffnung in dem Abfallzuführschacht zu versehen, und eine Einwerfvorrichtung, die sich in dem Abfallzuführschacht befindet, zum streuenden Einwerfen des Abwasserschlamms in die Schlammeinwerföffnung bereitzustellen. Die Vorrichtung, die zum Zuführen des Schlammes in die Einwerfvorrichtung verwendet wird, ist eine Schlammpumpe mit einem Rohrsystem. Der einzige Zweck, der ausdrücklich für die Einwerfvorrichtung genannt wird, ist es, den Schlamm gleichmäßig über die Abfallschicht zu zerstreuen, so dass ein konstantes Gemisch aus Abfallschlamm und Abfall erhalten wird, und dass so viel wie möglich Schlamm mit z.B. 70 bis 80% Wasseranteil mit dem Abfall eingeführt werden kann, ohne die Verbrennung übermäßig zu stören. Die Zerstreuung wird mittels einer Anzahl von Einlassöffnungen und der gleichen Anzahl von Kugelventilen oder Injektionskolben, die automatisch oder manuell gesteuert werden, erzielt.
• Dieses bekannte Verfahren richtet sich an keine Geruchsprobleme, Staubprobleme, unhygienischen Arbeitsbedingungen oder andere Arbeitsumgebungsprobleme und die damit zugehörigen potentiellen Gesundheitsprobleme der Beschäftigten. Noch richtet sich dieses bekannte Verfahren an das gesteuerte Beimischen von anderem Abfallmaterial zu dem Schlamm, das nicht einfach in das Abfallsilo zusammen mit Gemeinde- und Industrieabfall in herkömmlichen Abfallverbrennungsanlagen geworfen werden kann.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abfallverbrennungsanlage, wie bereits in der Einführung erwähnt, bereitzustellen, in der die oben genannten Geruchsprobleme minimiert und die hygienischen Arbeitsbedingungen optimiert sind, und in der andere Abfallmaterialien, die normalerweise nicht zusammen mit Industrie und Haushaltsabfall eingeführt werden können, in den Abfallverbrenner auf vorteilhafte Weise befördert werden.
• Dies wird durch ein Verfahren, wie bereits in der Einführung erwähnt, erzielt, indem diese anderen Abfallmaterialien dem Schlamm vor Zufügen des Schlammes zugefügt werden und der Schlamm dabei als ein Trägermedium für die zugefügten Abfallmaterialien verwendet wird.
• Es wird hierbei erreicht, dass der Schlamm mit den weiteren zugefügten Abfallmaterialien in den Abfallzuführschacht oder die Zuführschleuse an einer Position zugeführt wird, an der ein niedriger Druck als der Umgebungsdruck herrscht, wenn die Anlage in Betrieb ist, so dass unhygienischer Staub in den kalten Abfall gesaugt wird und die Geruchsmaterialien in die Verbrennungskammer gesaugt werden, wo sie verbrannt und entfernt werden. Zur gleichen Zeit wird der Schlamm mit den zugefügten Abfallmaterialien in die Verbrennungskammer derart zugeführt, dass die Entwicklung von Staub während des Verbrennungsprozesses minimiert ist und die Zuführung von Abfall weiterhin optimal bezüglich der Verbrennung, wie normal, durchgeführt wird, ohne jegliche schwerfällige, teure und unhygienische Pulverisierung bzw. Zersetzung des Abfalls.
• Die Zuführung geschieht in der Nähe des Bodenteils des Abfallzuführschachtes oder in der Zuführschleuse, so dass im Allgemeinen Abfall ständig in dem Zuführschacht oder der Zuführschleuse bis zur Höhe der Öffnung des Zuführrohres gegenwärtig ist.
• Indem das Zuführrohr für den Schlamm in der Wand des Abfallzuführschachtes bereitgestellt ist, die der Verbrennungskammer direkt gegenübersteht, oder in der Decke der Zuführschleuse, so liegt der Schlamm immer auf dem Abfall, der in die Abfallverbrennungskammer zugeführt wird, und wird sofort nach Eintritt in die Verbrennungskammer getrocknet.
• Vorzugsweise gibt es mehrere Zuführrohre, die gleichmäßig über die Breite des Abfallzuführschachtes bzw. der Schleuse verteilt sind, wodurch der Schlamm gleichmäßig über den Abfall verteilt werden kann. Indem das Zuführrohr oder die Rohre in einem nach unten gerichteten, geneigten Winkel in den Abfallzuführschacht bzw. nach vorne geneigt in die Schleuse hervorbrechen, wird der Schlamm mit dem Abfall durch den Schacht oder die Schleuse nach vorne gezogen, wodurch mögliche Verstopfungsprobleme an der Öffnung des Zuführrohres oder der Rohre vermieden wird. Um Geruchsprobleme zu vermeiden, sind das Zuführrohr oder die Rohre vorzugsweise mit einer Pipeline für die Versorgung von Schlamm aus einer Druckzuführeinrichtung verbunden, die upstream mit einem Silo zur vorübergehenden Speicherung des Schlammes verbunden ist. So kann die Zuführung von Schlamm unter fast hermetisch abgeschlossenen Bedingungen hinsichtlich der Umgebung durchgeführt werden.
• Um zu ermöglichen, dass der Schlamm über größere Distanzen transportiert werden kann in Verbindung mit Schlamm mit einem relativ hohen Anteil an Trockenmaterie, z.B. 30 bis 40%, kann die Pipeline zur Versorgung mit Schlamm mit einer oder mehreren Ringdüsen versehen sein zum Schmieren der Innenwand der Pipeline mit z.B. einem Polymer zur Reduzierung der Gleitreibung zwischen dem Schlamm der Pipeline.
• Der zu verbrennende Schlamm entsprechend der Erfindung kann ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Schlamm aus der Abwasserreinigung, Rohölschlamm, petrochemische Abfallprodukte, Tierschlamm, Flüssigabfall, Schlamm ("slurry") und Jauche oder ein Gemisch derselben, mit Beimischungen von Materialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siebrückstand bzw. dem Herausgesiebten, Kesselasche, Filterasche, Verbrennungsgasreinigungsprodukten, anderen Abfallprodukten aus Abfallverbrennungsanlagen, zerkleinertem Abfall, Plastikabfall, Autoflaum bzw. nichtrecycelbarer flaumartiger Autoabfall ("car fluff") und Stabilisatoren, welche die Staub- und/oder Dampferzeugung und/oder ungewollte chemische Reaktionen in der Verbrennungskammer reduzieren.
• Wie zu sehen ist, können viele verschiedene Abfallprodukte auf diese Weise entsorgt werden. Durch eine geeignete Zusammensetzung des Schlammes und der beigemischten Materialien ist es möglich, eine Stabilisierung hinsichtlich des Staubs, Dampfes, dem chemischen Reaktionsvermögen, der Viskosität des Gemisches etc. zu erzielen.
• Indem mehrere getrennte Druckzuführeinrichtungen und Pipelines zur Versorgung mit verschiedenen Schlammmischungen etc. bereitgestellt werden, wobei die Pipelines in getrennte Zuführrohre oder in gemeinsame Zuführrohre über einen Verteiler hervorbrechen, ist es möglich, die Zuführgeschwindigkeit für verschiedene Mischungen zu steuern, und dabei die Verbrennung in der Verbrennungskammer zu steuern. Die Steuerung kann relativ schnell reagieren, wenn die Schlammzuführung ganz in der Nähe des Verbrennungsprozesses in der Verbrennungskammer gestellt ist.
• Vorzugsweise wird der Schlamm in die Verbrennungsanlage über ein hermetisch abgeschlossenes Versorgungssystem zugeführt.
• Die Zuführmenge des Schlammes kann als ein Parameter zur Steuerung der Abfallverbrennung in der Verbrennungskammer verwendet werden. Das Verfahren umfasst vorzugsweise das Druckzuführen des Schlammes mit veränderlicher Zusammensetzung, mit einer Beimischung von weiterem Material, das entsorgt werden soll, oder Material, welches eine Stabilisierung des Schlammgemisches unterstützt.
• In dem folgenden detaillierten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung mehr detailliert mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen einer Verbrennungsanlage erklärt, in welcher das Verfahren gemäß der Erfindung implementiert werden kann. Von den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Verbrennungsanlage, die Zuführrohre zum Zufügen von Schlamm zu dem Abfall entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst,
• Fig. 2 eine Anordnung, die vier Zuführrohre umfasst, die über einen Verteiler mit einer Pipeline zur Schlammversorgung verbunden sind, und,
• Fig. 3 einen groben Umriss einer Anlage, die eine Abfallverbrennungsanlage, eine entsprechende Pipeline für den Schlamm und eine Druckzuführeinrichtung, die zum Fördern des Schlammes bereitgestellt ist, und ein Silo zur vorübergehenden Speicherung des Schlammes umfasst.
• Die in der Fig. 1 gezeigte Verbrennungsanlage umfasst einen Abfallzuführschacht 1 für Industrie- und Haushaltsabfall und ein Gittersystem 2 zum Vorwärtsbewegen bzw. Fördern des Abfalls durch den Einlass in die Verbrennungskammer und zum Vorwärtsbewegen des Abfalls in der Verbrennungskammer 3, die downstream des Schachtes 1 angeordnet ist. Der Abfallzuführschacht 1 umfasst ein Zuführrohr 4 für die Schlammversorgung. Das Zuführrohr ist in der Nähe des Bodenteils des Abfallzuführschachtes 1 und in der Wand in dem Abfallzuführschacht 1, welcher der Verbrennungskammer 3 direkt gegenübersteht, angeordnet.
• So kommt der Schlamm, welcher der gezeigten Abfallverbrennungsanlage durch das Zuführrohr 4 zugeführt wird, auf dem Industrie- und Haushaltsabfall auf dem Gittersystem 2 in der Verbrennungskammer 3 zum Liegen.
• Um mögliche Verstopfungsprobleme an der Schlammzuführung in dem Abfallzuführschacht 1 zu vermeiden, ist das Zuführrohr 4 zur Schlammversorgung, wie in der Zeichnung gezeigt, so positioniert, dass es in einem nach unten geneigten Winkel in den Abfallzuführschacht 1 hervorbricht.
• Fig. 2 zeigt, wie vier Zuführrohre 4 mit einer Pipeline 5 zur Schlammversorgung über einen Verteiler 6 verbunden sind, um eine gleichmäßige Verteilung des zugefügten Schlammes quer über die vier Zuführrohre 4 bereitzustellen, wobei der Schlamm gleichmäßig in der Abfallverbrennungskammer 3 quer zur Zuführrichtung für das Gittersystem 2 verteilt ist. Fig. 3 zeigt, wie Schlamm aus einem Speichersilo 7 für die vorübergehende Speicherung des Schlammes zu einem Zuführrohr 4 in einem hermetisch abgeschlossenen System zugeführt werden kann. Zwischen dem Silo 7 und dem Zuführrohr 4 ist eine Druckzuführeinrichtung 8 in der Nähe des Silos 7 bereitgestellt, und eine Pipeline 5 ist zwischen der Druckzuführeinrichtung 8 und dem Zuführrohr 4 verbunden, wobei die Pipeline 5 eine Ringdüse 9 zum Schmieren der Innenwand der Pipeline 5 mit z.B. einem Polymer zur Reduzierung der Gleitreibung zwischen dem Schlamm und der Pipeline 5 aufweist.

Claims (4)

1. Verbrennungsverfahren von Industrie- und Haushaltsabfall und Schlamm in einer Verbrennungsanlage, das die Schritte umfasst:

a) Zuführen des Industrie- und Haushaltsabfalls durch einen im Allgemeinen vertikal gerichteten Abfallzuführschacht (1), der Mittel an der Bodenseite des Schachtes (1) zum Vorwärtsbewegen des Abfalls in einer im allgemeinen horizontalen Richtung umfasst, möglicherweise einer Zuführschleuse, und einer downstream befindlichen Verbrennungskammer (3), die ein bewegliches Gittersystem an der Bodenseite zum Vorwärtsbewegen, Trocknen, Zünden, Verbrennen und Ausbrennen des Abfalls in der Verbrennungskammer (3) umfasst,

b) Zufügen des zu verbrennenden Schlammes durch zumindest ein Zuführrohr (4), das in den Boden des Zuführschachtes (1) oder der Schleuse vorbricht, das Zuführrohr oder Rohre (4) sind mit einer Pipeline (5) zur Schlammversorgung aus einer Druckzuführeinrichtung (8) verbunden, die upstream mit einem Silo zur vorübergehenden Speicherung des Schlammes verbunden ist,

gekennzeichnet durch den Schritt

c) vor Zufügen des Schlammes werden weitere zu entsorgende Materialien dem Schlamm zugefügt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch beigemischte Materialien, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:

Siebrückstände bzw. Herausgesiebtem,

Kesselasche,

Filterasche,

Verbrennungsgasreinigungsprodukten,

andere Abfallprodukte aus Abfallverbrennungsanlagen,

zerkleinertem Abfall,

Plastikabfall,

Autoflaum, und

Stabilisatoren, welche die Staub- und/oder

Dampferzeugung und/oder ungewollte chemische Reaktionen in der Verbrennungskammer (3) reduzieren, oder Mischungen derselben.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus:

Schlamm aus der Abwasserreinigung,

Rohölschlamm,

petrochemischen Abfallprodukten,

Tierschlamm,

Flüssigabfall,

Schlamm, und

Jauche,

oder Mischungen derselben.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt

d) Schmieren der inneren Wand der Pipeline (5) für die Schlammversorgung, bei der ein oder mehrere Ringdüsen (8) zum Zufügen des Schmiermittels, wie z.B. einem Polymer, verwendet werden, zur Reduzierung der Gleitreibung zwischen dem Schlamm und der Pipeline (5).