Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbinden von Filterstäuben in eine Schlacke bei dem in einer Brennkammer Abfallstoffe einer thermischen Behandlung unterzogen werden, wobei die Schlacke gebildet und Rauchgase freigesetzt werden und aus den Rauchgasen die Filterstäube abgetrennt und in die Brennkammer zurückgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Filterstäube zu einem erheblich höheren Ausmaß in die Schlacke eingebunden werden.
Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstäube zu Preßlingen geformt werden, deren Dichte mindestens der Dichte der Schlacke entspricht, und daß die Preßlinge in die Brennkammer zurückgeführt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbinden von Filterstäuben in eine Schlacke gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der EP 0 302 310 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird das sogenannte Schwelbrenn-Verfahren beschrieben. Bei diesem Verfahren werden Abfallstoffe zuerst in einem Pyrolysereaktor pyrolysiert. Die Pyrolysereststoffe und die bei der Pyrolyse entstehenden Schwelgase werden einer Brennkammer verbrannt. Das in der Brennkammer entstehende Rauchgas wird in einer Staubfilteranlage von dem Flugstaub befreit. Die Filterstäube werden ohne weitere Behandlung in die Brennkammer eingeblasen. In der Druckschrift wird angegeben, daß sie dabei aufgeschmolzen und in die Schlacke der Brennkammer eingebunden werden. Bei diesem Vorgehen werden zugleich die Schwermetalle Cadmium und Zink in die Schlacke überführt.
Es hat sich gezeigt, daß bei der beschriebenen Rückführung der unbehandelten Filterstäube in die Brennkammer der Anteil der Filterstäube, der in die Schlacke eingebunden wird, sehr gering ist. Im wesentlichen werden bei diesem Verfahren die Filterstäube zwischen der Brennkammer und der Staubfilteranlage im Kreislauf geführt, wobei sich nicht nur die genannten Schwermetalle, sondern auch Schwefel in Form von Sulfaten, Chlor, Kalium, Natrium, Calcium und das staubgebundene Blei stark anreichern. Somit erhöht sich beim bekannten Verfahren die Gesamtstaubmenge in der Anlage im Lauf der Betriebszeit. Beispielsweise wird nur die Hälfte des Schwefelinventars als Schwefeldioxid oder Schwefeltrioxid ausgetragen, als dies für das Einstellen des Fließgleichgewichts notwendig ist. Eine zeitlich begrenzte Staubabreicherung erfolgt zwar durch den Austrag von Galle über den Schlackenpfad; die in der Galle enthaltenen, teilweise wasserlöslichen Sulfate beeinträchtigen das Umweltverhalten und die technologische Verwertbarkeit der granulierten Schlacke jedoch schwerwiegend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Filterstäube zu einem erheblich höheren Ausmaß in die Schlacke eingebunden werden.
Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des ersten Patentanspruchs beschrieben. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.
Erfindungsgemäß werden die Filterstäube in der Form von Preßlingen, deren Dichte mindestens der Dichte der Schlacke entspricht, in die Brennkammer zurückgeführt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise der Anteil der Filterstäube, der sich mit der Schlacke verbindet, gegenüber dem bekannten Verfahren wesentlich gesteigert werden kann.
Die Form der Preßlinge ist für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens von untergeordneter Bedeutung. Beispielsweise können mit den bekannten Pressen Tabletten hergestellt werden. Die Dichte der Preßlinge wird auf einen Wert eingestellt, der mindestens der Dichte der Schlacke entspricht. Höhere Dichten sind vorteilhaft. Vorzugsweise beträgt die Dichte der Preßlinge daher mindestens 2 g/cm3. Die Dichte der Preßlinge läßt sich durch einen geeigneten Preßdruck entstellen, wobei höhere Preßdrücke dichtere Preßlinge ergeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Filterstäube, die hauptsächlich aus den oxidischen Bestandteilen K2O, N2O, CaO, Fe2O3, FeO, SO42- bestehen, in der silikatischen Schmelze in der Brennkammer gelöst und bilden beim Abkühlen Strukturelemente der glasartigen Schlacke. Das in die Schmelze eingetragene Sulfat wird bei diesem Einschmelzvorgang zerstört; es wird Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid frei, das in das Rauchgas gelangt und somit als potentieller Bindungspartner für andere Stoffe während der Staubbildung nicht mehr zur Verfügung steht.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der interne Staubkreislauf wesentlich entlastet. Der Staubanteil im Rohgas wird nahezu halbiert. Durch die effektive Zersetzung der Sulfate in der Schmelze wird die über den Rauchgaspfad ausgeschleuste Menge an Schwefeldioxid/-trioxid in gleicher Weise erhöht und entlastet somit auch den Schwefelkreislauf in der Abfallverbrennungsanlage. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Ausschleusung von Schwefel als Galle über den Schlackenpfad wesentlich vermindern oder ganz verhindern. Das Langzeitumweltverhalten sowie die technologische Verwertbarkeit der Schlacke wird erfindungsgemäß verbessert. Betriebsstörungen infolge der bislang üblichen Staubbeladung des Abhitzekessels werden vorgebeugt und die Wirtschaftlichkeit der Anlage damit verbessert.
Das hauptsächliche Einsatzgebiet der Erfindung ist das Schwelbrenn-Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch bei anderen Abfallbehandlungsanlagen eingesetzt werden, in denen die Filterstäube in die Schlacke überführt werden sollen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.
Im Labormaßstab wurde aus einer Modellschlacke eine silikatische Schmelze mit einer Dichte von 2,8 g/cm3 hergestellt, die auf 1220 °C gehalten wurde. Authentische Filterstäube einer Schwelbrenn-Anlage wurden in einer Presse mit einem Preßdruck von 710 MPa zu Tabletten gepreßt, deren Dichte 2,4 g/cm3 betrug. Die Tabletten wurden der Schmelze solange zugegeben, bis das Massenverhältnis Filterstäube/Schmelze 2,81 g : 2,41 g = 1,2 g betrug.