DE4442136C2 - Process for the combustion of fossil fuel and waste - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von fossilem Brennstoff und Abfall, bei dem der fossile Brennstoff in einer Großkesselanlage eines Kraftwerks und der Abfall in einer als Satellitenfeuerung zur Großkesselan lage ausgebildeten Abfallverbrennungseinrichtung verbrannt und in der Abfallverbrennungseinrichtung anfallendes Rauchgas in die Großkesselanlage eingeleitet wird.The invention relates to a method for combustion of fossil fuel and waste where the fossil Fuel in a large boiler plant in a power plant and the waste in a as a satellite fired boiler trained incinerator burned and flue gas generated in the waste incineration plant the large boiler system is started.
Aus der DE 42 26 632 C1 ist eine Abfallverbrennungseinrich tung bekannt, bei der der zu verbrennende Abfall auf einem Verbrennungsrost verbrannt wird. Dem Verbrennungsrost ist ein Aufgabe- bzw. Trocknungsrost vorgeschaltet, durch den hindurch die bei der Verbrennung des Abfalls auf dem Verbrennungsrost anfallenden Rauchgase gesaugt werden, um den dort vorhandenen Müll bzw. Abfall zu trocknen. Die durch den Aufgaberost ge saugten Rauchgase werden dann unter Mischung mit Frischluft in die Unterwindzonen des eigentlichen Verbrennungsrostes eingeleitet.DE 42 26 632 C1 is a waste incinerator tion known in which the waste to be incinerated on a Combustion grate is burned. The combustion grate is a Feeding or drying grate upstream, through which the incineration of the waste on the incineration grate accumulated smoke gases are sucked to the existing there Dry garbage or waste. The ge through the feed grate sucked flue gases are then mixed with fresh air into the underwind zones of the actual combustion grate initiated.
Die DE 34 00 976 A1 zeigt ein Verfahren zur umweltfreundlichen Müllbeseitigung, bei dem der anfallende Müll zunächst in einem Müllentgasungsreaktor entgast wird. Bei diesem Entgasungspro zeß fallen Schwelgas und Schwelkoks an. Sowohl das Schwelgas als auch der Schwelkoks werden in einer dem Müllentgasungs reaktor nachgeschalteten Wirbelbettfeuerung verbrannt, wobei Schwelgas sowohl oberhalb als auch unterhalb der eigentlichen Wirbelbettfeuerungszone eingeleitet wird. In einem der Wir belbettfeuerung nachgeschalteten Kesselteil mit einem Wärme tauscher wird dem in der Wirbelbettfeuerung anfallenden Rauch gas Wärme entzogen. Das derart abgekühlte Rauchgas wird in einen Kraftwerkskessel weitergeleitet.DE 34 00 976 A1 shows a method for environmentally friendly Garbage disposal, where the garbage is first in one Waste degassing reactor is degassed. With this degassing pro Carbonization gas and carbonization coke are produced. Both the smoldering gas as well as the Schwelkoks are in one of the waste gas degassing fluidized bed combustion downstream of the reactor, whereby Smoldering gas both above and below the actual one Fluidized bed combustion zone is initiated. In one of the we Boiler part downstream boiler part with a heat Exchanger becomes the smoke generated in the fluidized bed combustion gas extracted from heat. The flue gas cooled in this way is in forwarded a power plant boiler.
In der DE 36 26 106 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Abfall teilweise in einen Pyrolysereaktor eingegeben und teilweise unmittelbar in eine Müllverbrennungsanlage eingege ben wird. In dem Pyrolysereaktor werden nur bestimmte Abfall sorten, z. B. öldurchtränktes Erdreich, behandelt. Die in dem Pyrolysereaktor anfallenden Gase werden entweder so wie sie anfallen in die Feuerung der Müllverbrennungsanlage einge leitet, oder zunächst vorverbrannt und dann in den Rauch gasabzug der Feuerung eingeführt.DE 36 26 106 A1 describes a method in the waste is partly fed into a pyrolysis reactor and partially directly into a waste incineration plant will. Only certain waste is in the pyrolysis reactor varieties, e.g. B. oil-soaked soil treated. The one in the Pyrolysis reactor gases are either like them incurred in the combustion of the waste incineration plant conducts, or first burned and then into the smoke gas discharge from the furnace introduced.
Die DE 33 38 478 A1 beschreibt ein Verfahren zur Abfallbe seitigung, bei dem der Abfall in einem Schachtofen thermisch behandelt wird. Im Schachtofen durchläuft das Abfallmaterial unterschiedliche Zonen, in denen es mit unterschiedlichen Tem peraturen beaufschlagt wird. Wahlweise ist es möglich, gemein sam mit dem Abfallmaterial Brennstoff in den Schachtofen ein zuführen. Der Schachtofen wird in unterschiedlichen Niveaus mit Zuluft beaufschlagt. Das bei dieser thermischen Verwer tung des Abfalls bzw. ggf. des Brennstoffs anfallende Gas wird mittels einer Ringkammer und einer Leitung aus dem Schachtofen abgezogen.DE 33 38 478 A1 describes a method for waste disposal side, where the waste in a shaft furnace is thermal is treated. The waste material passes through the shaft furnace different zones in which there are different tem temperatures is applied. Alternatively, it is possible to be mean into the shaft furnace with the waste material respectively. The shaft furnace is in different levels supplied with supply air. That with this thermal recycling treatment of the waste or, if applicable, the fuel produced gas is by means of an annular chamber and a line from the Shaft furnace removed.
Aus der DE 37 33 831 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verbrennung von fossilem Brennstoff und Abfall bekannt, bei dem Kohle in Form von Kohlenstaub in einer Großkesselanlage verbrannt wird. Parallel zu der Großkesselanlage ist eine Sa tellitenfeuerung in Form einer Wirbelschichtfeuerung geschal tet, in der Müll bzw. Abfall in einem Wirbelbett verbrannt wird. Die in der Wirbelschichtfeuerung anfallenden Rauchgase werden durch eine Leitung in die Großkesselanlage eingelei tet.DE 37 33 831 A1 describes a generic method for Burning fossil fuel and waste known at the coal in the form of coal dust in a large boiler plant is burned. Parallel to the large boiler system is a Sa tellite firing in the form of a fluidized bed firing tet, in the garbage or waste burned in a fluidized bed becomes. The flue gases generated in the fluidized bed combustion are fed into the large boiler system through a pipe tet.
Abgesehen davon, daß es sich bei der bei dem bekannten Ver fahren eingesetzten Wirbelschichtfeuerung um eine mit ver gleichsweise hohen Investitionskosten einhergehende Anlage handelt, ist es vom Funktionsprinzip der Wirbelschichtfeuerung her unumgänglich, daß dieser in aufwendiger Weise aufbereite tes Abfallmaterial eingegeben wird. Des weiteren funktioniert die Wirbelschichtfeuerung nur dann zufriedenstellend, wenn es sich bei dem in die Wirbelschichtfeuerung eingeführten Ab fallmaterial um eine heizwertreiche Fraktion desselben han delt.Apart from the fact that it is in the known Ver use fluidized bed firing by one with ver equally high investment costs associated plant it is from the functional principle of fluidized bed combustion here inevitable that this prepare in a complex manner t waste material is entered. Furthermore works fluidized bed firing only satisfactory if it is the Ab introduced in the fluidized bed combustion falling material around a high-calorific fraction of the same delt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsge mäße Verfahren zur Verbrennung von fossilem Brennstoff und Abfall derart weiterzubilden, daß einerseits der technische Aufwand für die Abfallaufbereitung verringert ist und anderer seits zur Vermeidung von Hochtemperaturkorrosion die HCl-Konzentration in der Großkesselanlage unterhalb eines Grenz werts von ca. 400 mg/Nm3 liegt.The invention is based, the genus method for the combustion of fossil fuel and Develop waste in such a way that on the one hand the technical Waste treatment effort is reduced and others on the other hand to avoid high temperature corrosion HCl concentration in the large boiler plant below a limit 400 mg / Nm3.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Abfallverbrennungseinrichtung eine Rostfeuerung eingesetzt wird und daß die Großkesselanlage und die Rostfeuerung so betrieben werden, daß das in der Großkesselanlage anfallen de Rauchgas zu maximal 30% aus der Rostfeuerung und zu mi nimal 70% aus der Verbrennung des fossilen Brennstoffs stammt.This object is achieved in that as Waste incinerator uses a grate furnace and that the large boiler system and the grate firing so be operated that occur in the large boiler system de A maximum of 30% flue gas from the grate combustion and mi nimal 70% from the combustion of fossil fuel comes from.
Durch den Einsatz einer Rostfeuerung anstelle einer Wirbel schichtfeuerung ist es möglich, anfallenden Abfall bzw. Müll nahezu unaufbereitet zu verwenden. Die Kosten für die Müll aufbereitung betragen im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem eine Wirbelschichtfeuerung eingesetzt wird, maximal 50%. In den weitaus meisten Fällen sind sie noch erheblich ge ringer. Durch den Betrieb der Großkesselanlage bzw. der Rost feuerung in der Weise, daß maximal 30% des insgesamt an fallenden Rauchgases aus der Verbrennung von Abfällen und minimal 70% des insgesamt anfallenden Rauchgases aus der Verbrennung des fossilen Brennstoffs stammen, wird sicherge stellt, daß die für das Rauchgas von Kraftwerken geltenden gesetzlichen Bestimmungen eingehalten werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die bei der Rostfeuerung anfallenden toxi schen Bestandteile des Rauchgases, wie beispielsweise Dioxine, in der Großkesselanlage zu unschädlichen Stoffen zersetzt wer den. Darüber hinaus wird durch den vorstehend geschilderten Betrieb der Großkesselanlage bzw. der Rostfeuerung erreicht, daß die HCl-Konzentration in der Großkesselanlage unterhalb des Grenzwerts von ca. 400 mg/Nm3 bleibt. Bei hohen Tempera turen in der Großkesselanlage und einer Verweilzeit von mehreren Sekunden, die ohne weiteres eingehalten wird, wird ein vollständiger Ausbrand des CO und evtl. weiterer Pyro lyseprodukte erreicht. Die thermische Nutzung der im Abfall enthaltenen Wärmeenergie geschieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem in Großkesselanlagen moderner Kraftwerke üblichen Prozeßwirkungsgrad, der mehrfach höher liegt als der Wirkungsgrad einer üblicherweise zur thermischen Verwer tung von Abfall eingesetzten, dem Stand der Technik entspre chenden Müllverbrennungsanlage. Die im Abfall enthaltene Pri märenergie ersetzt eine äquivalente Wärmemenge des für den Betrieb der Großkesselanlage vorgesehenen Brennstoffs, ganz gleich ob es sich um Kohle, Öl oder Gas handelt; hierdurch werden sowohl der Aufwand für den Brennstoff im Kraftwerk als auch die CO2-Emission des Kraftwerks reduziert, die bei der Erzeugung der gleichen elektrischen Energiemenge in einer Müllverbrennungsanlage entstehen würde, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Prozeßwirkungsgrade, die im Falle einer dem Stand der Technik entsprechenden Müllverbrennungsanlage bei ca. 10 bis 15% und in einem modernen Kraftwerk bei ca. 35 bis 45% liegen. In dem vergleichsweise großen Feuerraum der Großkesselanlage ist ein guter Ausbrand bei hohen Verbren nungstemperaturen sichergestellt. Die im Falle des modernen Kraftwerks ohnehin vorhandene Rauchgasreinigungsanlage kann zur Absenkung der Schadstoffemission auch der aus der Abfall verbrennungseinrichtung stammenden Rauchgase eingesetzt wer den. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtungskomponenten verwirklicht werden, die seit langem erprobt und somit sofort verfügbar und des weiteren bau kastenmäßig zusammensetzbar sind. Alternative Verfahren, z. B. das Schwelbrennverfahren, die Flugstromvergasung, Thermo select, sind als Alternativen im gewünschten großtechnischen Umfang noch nicht verfügbar.By using a grate burner instead of a vortex stratified firing, it is possible to generate waste or garbage to use almost unprepared. The cost of the garbage preparation compared to the process in which fluidized bed firing is used, maximum 50%. In the vast majority of cases, they are still considerable wrestler. By operating the large boiler system or the grate firing in such a way that a maximum of 30% of the total falling flue gas from waste incineration and at least 70% of the total flue gas from the Combustion of the fossil fuel is guaranteed represents that applicable to the flue gas from power plants legal regulations are observed. It was on it pointed out that the toxi constituents of the flue gas, such as dioxins, who decomposes into harmless substances in the large boiler system the. In addition, by the above Operation of the large boiler system or grate furnace reached, that the HCl concentration in the large boiler plant below of the limit value of approx. 400 mg / Nm3 remains. At high temperatures doors in the large boiler system and a dwell time of several seconds, which is easily adhered to a complete burnout of the CO and possibly further pyro lysis products reached. The thermal use of waste contained heat energy happens in the invention Process with that in large boiler plants of modern power plants usual process efficiency, which is several times higher than the efficiency of a usually for thermal recycling state of the art incinerator. The Pri contained in the waste Martial energy replaces an equivalent amount of heat for the Operation of the fuel provided for the large boiler system, entirely whether it is coal, oil or gas; hereby be both the effort for the fuel in the power plant as well as reducing the power plant's CO2 emissions the generation of the same amount of electrical energy in one Waste incineration plant would arise, because of the different process efficiencies, which in the case of a State-of-the-art waste incineration plant approx. 10 to 15% and in a modern power plant at approx. 35 up to 45%. In the comparatively large firebox Large boiler plant is a good burnout with high burns guaranteed temperatures. The in the case of the modern Power plant already existing flue gas cleaning system can to reduce pollutant emissions also from waste combustion device originating smoke gases used the. In addition, the method according to the invention can also be used Device components can be realized that have long been tried and tested and therefore immediately available and further construction can be put together in boxes. Alternative methods, e.g. B. the smoldering process, entrained-flow gasification, thermo select, are alternatives in the desired industrial scale Scope not yet available.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abfallverbrennungseinrichtung unter stöchiometrisch gefahren.In an advantageous embodiment of the invention Procedure, the waste incinerator is under driven stoichiometrically.
Das in der Abfallverbrennungseinrichtung anfallende Rauch gas kann mit Primärluft der Großkesselanlage zusammengeführt und dann in die Großkesselanlage eingeführt werden.The smoke generated in the waste incineration plant gas can be combined with primary air from the large boiler system and then be introduced into the large boiler system.
Darüber hinaus ist es möglich, das in der Abfallverbrennungs einrichtung anfallende Rauchgas mit Sekundärluft der Groß kesselanlage zusammenzuführen und dann in die Großkesselan lage einzuführen.In addition, it is possible to do this in waste incineration The flue gas generated with the secondary air is large merge the boiler system and then into the large boiler able to introduce.
Alternativ bzw. zusätzlich ist es möglich, in der Abfallver brennungsanlage anfallendes Rauchgas einer Mahltrocknung für den Brennstoff der Großkesselanlage zuzuführen und als Trä gergas für den gemahlenen und getrockneten Brennstoff in die Großkesselanlage einzuführen.Alternatively or in addition, it is possible in the waste disposal incinerator flue gas from a mill drying for to supply the fuel to the large boiler system and as Trä gas for the ground and dried fuel in the Large boiler system.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen A bis D näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Verfahrens dargestellt sind.In the following, the invention is illustrated by means of embodiments explained in more detail with reference to the drawings A to D, in which different embodiments of the Invention according to the procedure are shown.
Parallel zu einer Großkesselanlage 8 bzw. zu einem großen Dampferzeuger werden eine oder mehrere Abfallverbrennungs einrichtungen 1 installiert, einschließlich der zugehörigen Entladeeinrichtungen, Bunker und Beschickungen 2. Die Ab fallverbrennungseinrichtungen 1 haben eine Luftzufuhr 3, einen Rost und eine ausgemauerte Sammelleitung 4 für das entstehende Rauchgas. Eine Wärmeauskopplung über einen eigenen kompletten Wasser-Dampf-Kreislauf mit Kessel und Turbine sowie eine Rauchgasreinigung für das aus dem Abfall entstehende Rauch gas ist nicht vorgesehen. Die Luftzufuhr 3 wird so einge stellt, daß ein Minimum an NOx entsteht. Dabei steigt der CO-Gehalt deutlich an. Die Rauchgastemperatur soll möglichst mehr als 1000 Grad C betragen.In parallel to a large boiler system 8 or a large steam generator, one or more waste incineration devices 1 are installed, including the associated unloading devices, bunkers and feeders 2 . From the incinerators 1 have an air supply 3 , a grate and a brick manifold 4 for the resulting flue gas. There is no provision for heat extraction via its own complete water-steam cycle with boiler and turbine, as well as flue gas cleaning for the flue gas resulting from the waste. The air supply 3 is set so that a minimum of NOx arises. The CO content increases significantly. The flue gas temperature should be more than 1000 degrees C if possible.
Das Rauchgas der als Satellitenfeuerung zur Großkesselanlage 8 eingesetzten Abfallverbrennungseinrichtung 1 kann durch Einleitung in die Großkesselanlage 8 zur NOx-Reduzierung ge nutzt werden.The flue gas of the waste incineration device 1 used as satellite firing for the large boiler system 8 can be used for introduction into the large boiler system 8 for NOx reduction.
Bei der Ausführungsform gemäß Zeichnung A wird in der Abfall verbrennungseinrichtung 1, die als Rostfeuerung ausgebildet ist, eine unterstöchiometrische Verbrennung durchgeführt. Das entstehende Rauchgas wird durch die Sammelleitung 4 aus der Satellitenfeuerung bzw. der Abfallverbrennungseinrichtung 1 an geeigneter Stelle in die Großkesselanlage 8 eingeführt, um dort zu einer NOx-Reduzierung beizutragen. Die Abfall verbrennungseinrichtung 1 und die Großkesselanlage 8 werden so betrieben, daß das die Großkesselanlage 8 verlassende Rauchgas zu maximal 30% aus der Abfallverbrennungseinrich tung 1 und zu minimal 70% aus der Verbrennung von der Groß kesselanlage 8 zugeführtem fossilen Brennstoff stammt.In the embodiment according to drawing A, a substoichiometric combustion is carried out in the waste combustion device 1 , which is designed as a grate furnace. The resulting flue gas is introduced through the collecting line 4 from the satellite burner or the waste incineration device 1 at a suitable point in the large boiler system 8 , in order to contribute to NOx reduction there. The waste incinerator 1 and the boiler plant 8 are operated so that the utility boiler plant 8 flue gas leaving a maximum of 30% from the Abfallverbrennungseinrich device 1 and a minimum of 70% the combustion of the boiler plant 8 supplied fossil fuel is derived.
Bei der in Zeichnung B gezeigten Ausführungsform wird das aus der unterstöchiometrischen Verbrennung in der als Rostfeuerung ausgebildeten Abfallverbrennungseinrichtung 1 stammende NOx-arme Rauchgas durch die Sammelleitung 4 in eine Sekundärluft zufuhr 5 der Großkesselanlage eingeführt und dort zur Vor wärmung der Sekundärluft der Großkesselanlage 8 genutzt.In the embodiment shown in drawing B embodiment, the originating from the sub-stoichiometric combustion in the formed as a grate furnace waste incinerator 1 Low NOx flue gas through the manifold 4, in a secondary air supply 5 of the boiler plant introduced and used there for pre-heating of the secondary air of the boiler plant. 8
Zeichnung C zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das aus der unterstöchiometrischen Ver brennung in der als Rostfeuerung ausgebildeten Abfallver brennungseinrichtung 1 stammende NOx-arme Rauchgas durch die Sammelleitung 4 in eine Primärluftzufuhr 6 der Großkesselan lage 8 eingeführt und dort zur Vorwärmung der Primärluft der Großkesselanlage 8 genutzt wird.Drawing C shows an embodiment of the method according to the invention, in which the low-NOx flue gas originating from the substoichiometric combustion in the waste-burning device designed as a grate combustion device 1 is introduced through the manifold 4 into a primary air supply 6 of the large boiler system 8 and there for preheating the primary air Large boiler system 8 is used.
Bei der in Zeichnung D gezeigten Ausführungsform wird das aus der unterstöchiometrischen Verbrennung in der als Rost feuerung ausgebildeten Abfallverbrennungseinrichtung 1 stam mende NOx-arme Rauchgas durch die Sammelleitung 4 in eine Kohlezufuhr 10 einer Mahl- und Trocknungsanlage 7 eingeführt und für den in der Mahl- und Trocknungsanlage 7 erzeugten Kohlenstaub als Trägergas für den Transport in die Großkes selanlage 8 genutzt.In the embodiment shown in drawings D embodiment, the stam Mende from the substoichiometric combustion in the furnace as a rust formed waste incinerator 1 Low NOx flue gas is introduced through the manifold 4 in a coal feed 10 of a grinding and drying unit 7, and for the grinding and Drying system 7 generated coal dust as a carrier gas for transport in the Großkes selanlage 8 used.
Die unterstöchiometrische und damit unvollkommene Verbrennung in der als Rostfeuerung ausgebildeten Abfallverbrennungsein richtung 1 bewirkt jeweils einen erhöhten Gehalt an Unver branntem in der in der Abfallverbrennungseinrichtung 1 an fallenden Asche. Diese wird durch eine Abfuhr 9 aus der Ab fallverbrennungseinrichtung 1 ab- und einer kleinen Aufberei tungsanlage 11 zugeführt, in der sie mittels eines Metallab scheiders von Eisen befreit, grob gesiebt und anschließend gebrochen wird. Die erforderliche Korngröße richtet sich nach den Anforderungen der vorhandenen Mahl- und Trocknungsanlage 7, stromauf derselben die gebrochene Asche der Kohlezufuhr 10 zur Mahl- und Trocknungsanlage 7 aufgegeben wird. Danach erfolgt in der Mahl- und Trocknungsanlage 7 die Feinmahlung der gebrochenen Asche zusammen mit der Kohle.The substoichiometric and therefore imperfect combustion in the grate constructed as Abfallverbrennungsein device 1 causes an increased content of each Outgoing branntem in the waste in the combustion device 1 to falling ash. This is removed by a discharge 9 from the waste incinerator 1 and fed to a small processing plant 11 , in which it is freed of iron by means of a metal separator, roughly sieved and then broken. The required grain size depends on the requirements of the existing grinding and drying plant 7 , upstream of which the broken ash of the coal feed 10 is fed to the grinding and drying plant 7 . This is followed in the grinding and drying plant 7 by the fine grinding of the broken ash together with the coal.
Bei nachhaltigem Anstieg des Verschleißes der Mahlwerkzeuge der Mahl- und Trocknungsanlage 7 durch die Schlacke- bzw. Aschezugabe oder bei der Verbrennung von flüssigen oder gas förmigen Brennstoffen wird eine separate, kleine Aschemühle installiert und die gemahlene Asche pneumatisch in die Brenn kammer der Großkesselanlage 8 gefördert.In the event of a sustained increase in the wear of the grinding tools of the grinding and drying system 7 by adding slag or ash or when burning liquid or gaseous fuels, a separate, small ash mill is installed and the ground ash is pneumatically conveyed into the combustion chamber of the large boiler system 8 .
Sowohl die Flug- als auch die Grobasche des Abfalls werden auf diese Art ausgebrannt und der Kesselasche beigemischt; sie brauchen nicht deponiert zu werden.Both the fly and the coarse ash of the waste will be burned out in this way and added to the kettle ash; they do not need to be deposited.
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