Untersuchungen zur Ausbrandqualität von Schlacken aus der Abfallverbrennung im Drehrohrofen

Abstract

Seit langer Zeit steigen der globale Energiebedarf und der produzierte Abfall. Um diese Probleme zu vermindern, wird Abfall in Anlagen verbrannt, um daraus Strom und Wärme gewinnen zu können. Die Wien Energie GmbH betreibt dazu am Standort Simmeringer Haide eine hocheffiziente Verbrennungsanlage für Industriemüll und gefährliche Abfälle in zwei Drehrohröfen, aus denen Fernwärme und Strom gewonnen werden und das Verbrennungsprodukt Schlacke anfällt.Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung jener Schlackeeigenschaften, die kennzeichnend für die Qualität der Verbrennung im Drehrohrofen sind. Die Bestandteile der Schlacke werden über den Mülleinsatz und die Bedinungen während der Verbrennung im Drehrohrofen bestimmt. Die anorganischen Bestandteile gleichen den in der Erdkruste natürlich vorkommenden Bestandteilen, daneben liegen organische Verbindungen vor, auch TOC (total organic carbon) genannt. Der TOC-Gehalt gibt den Anteil an Unverbranntem wieder und ist damit ein Kriterium für die Qualität der Verbrennung. In erster Näherung wird der TOC-Gehalt über die Bestimmung des Glühverlustes angenommen. Daneben besitzt Schlacke die Fähigkeit Wasser zu binden, die von den anorganischen und organischen Verbindungen abhängt.Um Kenntnis über weitere Eigenschaften zu erhalten, die charakteristisch für die Qualität der Verbrennung sind, wurden 150 Schlackeproben aus der Abfallverbrennung im Drehrohr der Wien Energie GmbH am Standort Simmeringer Haide untersucht. Zusätzlich zur laufenden Glühverlustkontrolle wurden folgende Merkmale untersucht: Trockensubstanz, optische Erscheinung und Geruch, Analyse des Kohlenstoffgehaltes und PAK-Belastung.Analysen der Schlackeproben ergaben einen Einfluss der Trockensubstanz auf den TOC-Gehalt. Je niedriger diese ist, desto wahrscheinlicher ist ein hoher Gehalt an unverbrannten Bestandteilen. Die optische Bewertung der Schlacken erfolgte über einen Bewertungskatalog, um subjektive Einflüsse so gering wie möglich zu halten. Farbe und Teilchenform der Schlacke können einen Einfluss auf den TOC-Gehalt haben. Aus der optischen Bewertung konnte kein Einfluss des Geruches oder der Feuchtigkeit auf den TOC-Gehalt festgestellt werden. Für den Geruch der Schlacke können die PAK verantwortlich gemacht werden. Die geringen Mengen haben jedoch keine Auswirkung auf den TOC-Gehalt. Eine ausführliche Analyse des Kohlenstoffgehaltes zeigt, dass die Glühverlustanalyse einfach, aber fehlerbehaftet ist.

Global energy demand and the waste produced have been increasing for a long time. To reduce these problems, waste is incinerated in plants to generate electricity and heat. To this end, Wien Energie GmbH operates a highly efficient incineration plant for industrial and hazardous waste in two rotary kilns at the Simmeringer Haide site, from which district heating and electricity are obtained and the combustion product slag is generated.The present diploma thesis deals with the determination of those slag properties which are characteristic for the quality of the combustion in the rotary kiln. The constituents of the slag are determined by the use of waste and the conditions during combustion in the rotary kiln. The inorganic components are similar to those naturally occuring in the earth's crust, but there are also organic compounds, also known as TOC (total organic carbon). The TOC content reflects the proportion of unburned material and is therefore a criterion for the quality of combustion. As a first approximation, the TOC content is assumed by determining the loss on ignition. In addition, slag has the ability to bind water, which depends on the inorganic and organic compounds.In order to gain knowledge of further properties that are characteristic of the quality of the incineration, 150 slag samples from waste incineration were examined in the rotary kiln of Wien Energie GmbH at the Simmeringer Haide site. In addition to the ongoing loss on ignition control, the following characteristics were examined: dry matter, visual appearance and odor, analysis of the carbon content and PAH exposure.Analyzes of the slag samples revealed an influence of the dry matter on the TOC content. The lower this is, the more likely it is that there is a high level of unburned components. The slag was visually assessed using an assessment catalog in order to keep subjective influences as low as possible. The color and particle shape of the slag can have an influence on the TOC content. From the optical evaluation, no influence of the odor or the moisture on the TOC content could be determined. The PAHs can be held responsible for the smell of the slag. However, the small amounts have no effect on the TOC content. A detailed analysis of the carbon content shows that the loss on ignition analysis is simple but error-prone.