Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3406
Müller-Roosen, Martin
Untersuchungen zur Hochtemperaturabfallverbrennung
129 S., 1997

Für die Betreiber kleinerer Verbrennungsanlagen für chemotoxischen oder radioaktiven Sonderabfall sind fortschrittliche Verbrennungstechniken im Hinblick auf eine Verbesserung der Betriebscharakteristik und eine Reduzierung der gasförmigen Schadstoffemissionen interessant. Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung des Einsatzes der Sauerstoffanreicherung der Zuluft bei der Verbrennung von Sonderabfall. Ziel hierbei war es, die Vor- und Nachteile dieser Technologie für einen industriellen Einsatz zu ermitteln. Dazu wurden Versuche an einem Schwenkofen im Technikumsmaßstab durchgeführt.

Der Abfalldurchsatz konnte im Rahmen der Versuche um den Faktor 3 bei gleicher Abgasqualität gesteigert werden, was eine kostengünstige Kapazitätserweiterung bedeutet. Zum anderen bedeutet die Reduzierung des Stickstoffgehaltes in der Zuluft eine deutliche Energieeinsparung und eine Verkleinerung der Abgasreinigungsstrecke. Zudem kann eine kurzfristige Sauerstoffzugabe bei der Aufgabe größerer Gebinde in die Verbrennung die Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen vermindern. Die Schwermetallkonzentration im Abgas konnte durch den Sauerstoffeinsatz auf ca. 40% reduziert werden.

Die Ergebnisse der Messungen zeigten, daß die häufig diskutierte Minderung von Schadstoffkonzentrationen nicht auftritt. Dies gilt für die Stickoxide, das Kohlenmonoxid, die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAH), die chlorierten Benzole und die polychlorierten Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F). Durch den dreifach geringeren Abgasvolumenstrom ergibt sich bei etwa gleichen Schadstoffkonzentrationen eine abfallmassenbezogene Verringerung der Schadstoffemission. Damit ist die sauerstoffangereicherte Verbrennung hinsichtlich der Abgasemissionen umweltfreundlicher als die Luftverbrennung. Bei größeren Anlagendimensionen ist wegen der höheren Ofentemperatur von einer Erhöhung der Stickoxid- und Kohlenmonoxidemission auszugehen.

Mit der Erhöhung der Verweilzeit der Abgase im Brennraum konnte eine deutliche Verminderung der Emission organischer Kohlenwasserstoffverbindungen erzielt werden. Die PCDD/F-Emission konnte so unter den gesetzlichen Grenzwert von 0,1 ng/Nm3 reduziert werden.

For the operators of small incineration plants for chemotoxic ar radioactive hazardous waste, advanced incineration techniques are of interest with a view ta improving the operating characterstics and reducing gaseaus pollutant emissions. The subject of this study was ta investigate oxygen enrichment in the supply air for the incineration of hazardous waste. The aim was ta determine the benefits and disadvantages of this technology for industrial application. Pilot-scale experiments were carried out in a swivelling furnace.

The waste throughput was increased by a factor of 3 during the experiments while maintaining the exhaust gas quality, which implies a cost-efficient capacity expansion. On the other hand, considerable energy savings and a diminution of the exhaust gas purification section are achieved by reducing the nitrogen content in the supply air. Moreover, short-time oxygen addition can reduce unburned hydrocarbon emissions in the event of larger packages being incinerated. The discharge of heavy metais was significantly reduced ta 40 percent by oxygenation.

The results of the measurements show that the frequently discussed reduction of pollutants does not occur. This applies ta nitrogen oxide, carbon monoxide, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), chlorinated benzenes and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/F). Due ta a three-fold reduction in exhaust gas volume and the same pollutant concentration, a waste-mass-related reduction of the pollutant emission occurs. Therefore, incineration with oxygen enrichment is more environment-friendly than the conventional incineration process. For larger plant dimensions, however, an increase in nitrogen oxide and carbon monoxide emissions is to be assumed.

A clear reduction of the emission of organic hydrocarbon compounds was achieved by increasing the residence time of the exhaust gas in the combustion chamber. It was even possible ta reduce the PCDD/F emissions under the legal limit, which is 0,1 ng/Nm3.

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Letzte Änderung: 07.06.2022