Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lagern von heterogenem Müll in Zwischen- bzw. Verratslagern in einer im wesentlichen inerten Atmosphäre.
Anlagen, in denen Abfälle wie Haus- und Sondermüll, Klärschlämme und Industrieabfälle thermisch behandelt werden, verfügen eingangsseitig über Müllbunker, in denen größere Mengen dieser heterogenen Entsorgungsgüter zwischengelagert bzw. vorratsgespeichert werden. Diese Abfälle, hier zusammengefaßt als "Müll" bezeichnet, sind in ihrer sehr heterogenen Zusammensetzung und in den üblichen Lagermengen von Tausenden von Tonnen ein erhebliches Umweltrisiko.
Zündquellen, wie Ofenasche, Chemikalien und Metallteile, werden unkontrolliert eingebracht. Zusätzlich laufen im Bunker - trotz ständigen Luftaustausches aerobe und anaerobe Prozesse ab, die u.a. Temperaturerhöhungen bis zur Selbstentzündung verursachen können.
Müllbunker sind daher Gefahrenpotentiale im Sinne der Störfallverordnung. Bei Störfällen ist mit erheblichen und äußerst negativen Auswirkungen zu rechnen. Bei den hier angesprochenen Anlagenbereichen handelt es sich um beispielhafte Anlagenbereiche, bei denen die augenfälligen Gefahren zu völlig unterschiedlich gearteten Störfällen führen können (J. Look, TÜV Bayern/Sachsen, Sicherheitstechnik bei Abfallverbrennungsanlagen im Hinblick auf die Störfallverordnung, Konferenz Thermische Entsorgung von Abfall und Reststoffen, 9. und 10.12.1993, Köln).
Die im Brandfall freigesetzten wesentlichen gefährlichen Stoffe sind
Den vorgenannten Untersuchungen des TÜV Bayern/Sachsen (Look) sind die in der Anlage beigefügten Tabellen 1 bis 14 entnommen, die das qualitative und quantitative Gefahrstoffpotential in übersichtlicher Form belegen.
Brandnester in Müll-Lagern führen meist zu Schwelbränden, die sich lange unerkannt unter der Oberfläche des Lagergutes ausbreiten und häufig nur schwer zugänglich sind. Bunkerschwelbrände in Großanlagen können daher lange, gegebenenfalls mehrere Wochen, anhalten.
Häufigkeit und Dauer der Müllbunkerbrände stellen nicht nur ein erhebliches ökologisches Risiko dar, sie verringern auch die Verfügbarkeit der Müllverbrennungsanlagen für Weiterbearbeitungszwecke und beeinträchtigen die Entsorgungssicherheit.
Neben den ökologischen und technischen Problemen, die ein Müllbunkerbrand mit sich bringt, sind die ökonomischen Belastungen signifikant. Neben der Betriebsunterbrechnung mit dem damit verbundenen Entsorgungsausfall muß der mit Löschmittel durchsetzte teilverbrannte Müll mit allen Schadstoffen nach dem Löschen des Brandes aus dem Bunker entfernt und einer anderen Entsorgung zugeführt werden. Durch Versicherungen kann der wirtschaftliche, ökologische und technische Schaden für den Betreiber solcher Anlagen nur unzureichend abgedeckt werden. Da Bunkerbrände für Versicherer ein schwer zu kalkulierendes Risiko darstellen, steigen die ohnehin erheblichen Versicherungsbeiträge nicht zuletzt auch in Anbetracht der aus Folgeschäden resultierenden möglichen Regreßansprüche ständig weiter.
Ein weiteres, aus der Zwischen- oder Vorratslagerung des Mülls sich ergebendes Risiko stellt die aus möglichen Zersetzungsprozessen resultierende Methanbildung dar. Vermischt mit Luft kann sich ein zündfähiges Gasgemisch ergeben, das zu grober Explosionsgefahr führen kann.
Gemessen an den möglichen Ausweitungen eines Bunkerbrandes und an den Gefahren, die mit der Bildung von zündfähigen Gasgemischen verbunden sind, ist ein möglicher Schädlingsbefall des Lagergutes oder eine in der Vergangenheit auch beobachtete Rattenplage im Lagerbereich zwar nicht so relevant, trotzdem muß auch hiergegen Vorkehrung getroffen werden.
Es war und ist deshalb das Bestreben der Fachwelt, Müllbunkerbrände frühzeitig zu erkennen, einen erforderlichen Löschmitteleinsatz möglichst frühzeitig zu starten und die Bildung von zündfähigen Gasgemischen durch intensiven Luftwechsel in den Müllbunkern zu vermeiden. Der diesbezügliche Stand der Technik beschränkte sich bisher auf die Brandbekämpfung im Müllbunker erst im Brandfall, gezielte Vorkehrungsmaßnahmen für eine Brandverhinderung gibt es bisher nicht.
Müllbunker, die bestehende brandschutztechnische Erfordernisse erfüllen, müssen u.a. über Brandmauern, temperaturbeständige Absaugvorrichtungen, Rauch- und Wärmeabzugsklappen, notstromversorgte Sicherheitseinrichtungen, Brandüberwachungssysteme, Löschsysteme, Beschickungsmöglichkeiten bei Bunkerbränden und Infrarotkameras zur möglichen Lokalisierung des Brandherdes verfügen. Da Müllbunkerbrände ind er Regel nicht auf der Oberfläche, sondern innerhalb des gelagerten Mülls entstehen, sind die brandschutztechnisch geforderten Einrichtungen trotz Infrarotkameras nur unzureichend geeignet, den Brandherd exakt zu lokalisieren und gezielt zu bekämpfen, und schon gar nicht geeignet, ihn vor seiner Entstehung zu verhindern.
In der DE-U 91 04 259 ist eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Abfallstoffen oder Abfallgebinden beschrieben, die brennbare Flüssigkeiten enthalten, in der Abfälle oder Gebinde und diese explosionssicher zerkleinert werden können. Dabei soll das Aufgabeende eines Schneckenförderers gasdicht an einen Zerkleinerer angeschlossen und das Abgabeende des Schneckenförderers als Schleuse ausgebildet sein. Sowohl der Zerkleinerer als auch der Schneckenförderer sollte dann mit einem inerten Gas befüllbar sein.
Außerdem ist in der EP 0 385 099 A2 ein Verfahren zur schadlosen Entgasung und Deponierung von rieselfähigen Feststoffen in untertägigen Kavernen beschrieben. Dabei sollen gemahlene Feststoffe unter Abschluß von Luft in einen Bunker eingebracht und die Feststoffe über ein Fallrohr dann in eine mit Inertgas gefüllte Salzkaverne abgelassen werden. Die dort entstehenden Gase sollen durch einen Brenner verbrannt werden, und die oxidierten Gase mit einer wäßrigen Lösung herausgewaschen und die wäßrige Waschlösung in der Salzkaverne gelagert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, bei dem bei der Lagerung von Abfällen der beschriebenen Art in Bunkern oder Großcontainern Brände und Gasexplosionen praktisch ausgeschlossen werden können, aerobe Zersetzungsprozesse unterdrückt und anaerobe Zersetzungen verlangsamt werden, bei dem des weiteren die Bildung von Dioxinen und Furanen bei einer nachfolgenden thermischen Verwertung möglichst verhindert wird, sowie der Befall der Lagerbestände durch Ungeziefer sicher ausgeschlossen wird. Durch Vermeidung oder wenigstens Reduzierung von Störungen im Bunkerbereich soll die Entsorgungssicherheit signifikant erhöht werden, und zwar bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebskosten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung dar.
Dadurch, daß die Lagerung des Abfalles in einer Inertgas-Atmosphäre vorgenommen wird, wobei das Inertgas den Müll durchströmt, fehlt der für die Ausbildung von Bränden notwendige Sauerstoff zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort der Lagerung. Von außen eingetragene Zündquellen erlöschen, eine Selbstentzündung des Mülls, eingeleitet durch exotherme Zersetzungsprozesse, wird unterbunden, aerobe Zersetzungsprozesse unterbleiben, anaerobe Zersetzungen werden bei Anwesenheit von Stickstoff und/oder Kohlendioxid zumindest verlangsamt. Auch der Befall des Lagergutes durch Schädlinge unterbleibt in der Inertgas-Atmosphäre.
Weicht der Innendruck der Inertgas-Atmosphäre im Müllbunker vom Außendruck ab, so ergibt sich im Falle eines geringfügigen Unterdruckes im Bunker keine Geruchsbelästigung der Bunkerumgebung. Mittels geeigneter Druckschleusen läßt sich die Inertgas-Atmosphäre von der Außenluft sicher abschließen.
Da die Inertgas-Atmosphäre Bunkerbrände nicht entstehen läßt und die Bildung zündfähiger Gasgemische ausschließt, entfällt der derzeit vorgeschriebene häufige Wechsel der Bunkeratmosphäre ersatzlos. Lediglich der beim Betrieb der Beschickungs- und Entnahmeschleusen entstehende geringe Inertgasverlust muß laufend ersetzt werden. Wichtig ist für höchsten Sicherheitsstandard, daß nicht nur der Bunker, sondern auch der Müll vollständig mit Inertgas durchströmt wird. Bei dieser Betriebsart ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß auch der im Volumen des Mülls mit eingetragene Luftsauerstoff sicher entfernt und durch Inertgas ersetzt wird. Durch Anordnung der Inertgaszufuhr im Bodenbereich des Lagerbunkers läßt sich ein sicheres Durchströmen des Mülls mit Inertgas problemlos verwirklichen.
Der in die inerte Atmosphäre eingebrachte Müll enthält in aller Regel nur geringe Anteile an Sauerstoff. Bei seiner anschließenden Entgasung im Falle einer thermischen Aufbereitung wird die Bildung organischer Schadstoffe, wie z.B. Dioxine und Furane, weitgehend unterdrückt.
Bei bekannten thermischen Müllbehandlungsverfahren wird die Vergasung der im heterogenen Gemisch vorhandenen Kohlenstoffanteile mit Hilfe mehr oder minder reinen Sauerstoffes durchgeführt. So wird bei einem bekannten Verfahren gemäß DE-OS 41 30 416 der Müll zunächst komprimiert, in diesem Zustand unter Luftabschluß thermisch vorbehandelt und der so gewonnene Kohlenstoff mit Hilfe von Sauerstoff nachfolgend vergast. Metallbestandteile im Müll können ausgeschmolzen, nichtmetallische Müllbestandteile auslaugungsfest mineralisiert werden.
Das nach diesem Verfahren vorteilhaft aufzubereitende Entsorgungsgut wird jedoch vor dem Komprimieren unter Anwesenheit von Luftsauerstoff gelagert. Die Bildung von Brandnestern im vorgeschalteten Müllbunker, beispielsweise durch das Einschleppen von Glutasche od.dgl. ist dort letztlich nicht zu verhindern.
Der bei dem bekannten Verfahren in der Hochtemperaturstufe benötigte Sauerstoff wird durch Luftzerlegung gewonnen. Hierbei fällt als Abfallprodukt der für die Inertgas-Atmosphäre im Lagerbunker benötigte Stickstoff in direkt verwendbarer Form an. Die Inertgasbeaufschlagung des Mülls mit diesem Luftstickstoff verursacht somit keine Zusatzkosten, sie senkt vielmehr Investitions- und Betriebskosten erheblich. Entsprechend günstig läßt sich auch die Kohlendioxid-Komponente, soweit sie in der Anlage hierfür verwertbar anfällt, als Inertgas-Atmosphäre einsetzen.
Des weiteren enthalten Abgase nach thermischer Nutzung des Synthesegases Kohlendioxid, das mittels herkömmlicher Verfahren getrennt und als Inertgas zur Lagerung der Abfälle, d.h. für die Vorgabe der inerten Atmosphäre genutzt werden kann. Zur Kohlendioxid-Trennung kann die Abwärme aus dem System verwendet werden.
Wird bei einer thermischen Müllbehandlung nach dem vorgenannten Verfahren Synthesegas erzeugt, so kann dieses bis zu 30 % Kohlendioxid enthalten, das dann abgetrennt und als Inertgas zur Lagerung der Abfälle in dieser inerten Atmosphäre genutzt werden kann. Auch hier kann vorteilhaft zur Kohlendioxid-Trennung die Abwärme aus der Anlage selbst verwendet werden.
Auch bei beliebig anderen konventionellen Müllverbrennungsanlagen ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, da die Rauchgase dieser Müllverbrennungsanlagen Kohlendioxid enthalten, das mit Standardverfahren getrennt und als Inertgase zur dauernden Lagerung der Abfälle in inerter Atmosphäre genutzt werden kann, wobei zur Kohlendioxid-Trennung Abwärme aus dem System verwendbar ist.
Kohlendioxid als Inertgas hat zusätzlich den Vorteil, daS das aus dem Bunker abgesaugte Inertgas aus dem Hochtemperaturbereich einer thermischen Behandlungsanlage zugeführt, dort entgiftet und gegebenenfalls in den Vergasungsprozeß mit einbezogen werden kann.
In jedem Falle ist es vorteilhaft, wenn die Inertgas-Atmosphäre auf Restgaskomponenten, vor allem auf Sauerstoffreste und Methananteile, überwacht wird. Eine derartige Überwachung ist nicht nur im eigentlichen Bunkerbereich, sondern auch im Bereich der Druckschleusen wünschenswert.
Eine beliebige brandsichere Lagerung von Entsorgungsgut aller Art, das brennbare Bestandteile enthält und bei der die Inertgasbeaufschlagung dauerhaft innerhalb eines gegen die Außenwelt abgeschlossenen Behälters erfolgen soll, ist auch von einer beliebigen unabhängig von der Aufbereitung und/oder Bearbeitung des Entsorgungsgutes betriebenen Anlage her möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren garantiert eine größtmögliche Verfügbarkeit der jeweiligen Anlage bei entsprechend verbesserter Entsorgungssicherheit. Da auf aktive und passive Brandschutzmaßnahmen verzichtet werden kann, sind erhebliche Kosteneinsparungen zu realisieren. Wegen fehlender Brandgefahr sind erheblich geringere Feuerversicherungsprämien zu zahlen.