ReFire (Grosstechnische Machbarkeit der Rückführung sauer gewaschener Filteraschen in die KVA-Feuerung)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 583.12.18

Schlüsselwörter (Deutsch)

Abfall, Recycling, Flugasche, Filterasche, Dioxin, Rostschlacke, Metallrückgewinnung, Ascherückführung, FLUREC-Verfahren

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In der Schweiz fallen pro Jahr jährlich 80'000 t gewaschene Flugaschen aus den KVA an. Deren Dioxin-Gehalte liegen zwar knapp unter den gültigen Grenzwerten von 1’000 ng/kg TEQ, sind aber ein Problem bei der Deponierung. Die Rückführung der Flugaschen in die Verbrennung wäre eine einfache und pragmatische Lösung, um die Dioxin-Gehalte zu senken. Gleichzeitig werden die Stoffströme vereinfacht, da nur noch Rostschlacke als Endprodukt anfällt. Das spart Deponieraum und –kosten. Um dem Verfahren zum Durchbruch zu verhelfen, müssen aber dessen Einfluss auf den Schwermetalltransfer, die Metallrückgewinnung und die Schlackenqualität geklärt sein. Der Zeitpunkt für das Projekt ist günstig, da einige Anlagen in der Schweiz im Hinblick auf die Umsetzung der VVEA (Verordnung über die Vermeidung und die Entsorgung von Abfällen) bezüglich Metallrückgewinnung Umbauten vornehmen müssen. Eine Anpassung der Verfahren wäre jetzt einfach.

Ziel des Projektes ist es deshalb, die Machbarkeit der Ascherückführung zur Dioxinzerstörung im industriellen Massstab und Dauerbetrieb nachzuweisen. Die Versuche werden auf der KEZO während 4-5 Wochen und der KEBAG während maximal 22 Wochen durchgeführt. Auf diesen beiden KVA werden alle in der Schweiz vorhandenen Prozessvarianten angewendet. So können unterschiedliche Dosiersysteme für den Filteraschekuchen in die Feuerung evaluiert und die Auswirkung auf die nasse und die trockene Abgasreinigung der beiden Anlagen sowie die nass oder trocken ausgetragene Rostschlacke untersucht werden. Der Einfluss der Metallrückgewinnung wird auf der KEBAG im FLUREC-Prozess evaluiert. Als wichtiger Nutzen des Projektes werden sämtliche Stoffströme berechnet.

 

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 29.03.2018 an der Sitzung der Koko UT vom 29.05.2018 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1. Die Rückführungskampagnen auf der KEBAG und der KEZO sind durchgeführt. Die Betriebsparameter sind erfasst: Abfalldurchsatz, Heizwert, Roh- und Reingasparameter, Staub im Roh- und Reingas, Filteraschequalitäten, spezifischer Neutralisationsmittelverbrauch der Abgasreinigung, Feuerraumtemperatur, Mengenentwicklung der Rückstände zur Bilanzierung der Stoffströme.

    

2. Auf der KEBAG und auf der KEZO sind in der Filterasche, im gewaschenen Filterkuchen (nur KEBAG) und in der Schlacke der PCDD-/F Gehalt und die Gesamtgehalte der relevanten Elemente (u. a. Schwefel, Calcium, Antimon, Zink und Blei) mit und ohne Ascherückführung analysiert und bewertet. Zusätzlich sind auf der KEBAG die Metallgehalte (d.h. zurück gewonnene Metalle) im Filtrat des FLUREC-Verfahren ebenfalls mit und ohne Ascherückführung bestimmt (Meilenstein 1).

    

3. Der Einfluss der Ascherückführung auf die strukturelle und chemische Zusammensetzung der Rostschlacken und die Mobilisierbarkeit von Salzen und Metallen ist anhand von Eluatversuchen aufgezeigt und insbesondere bezüglich Auswirkungen auf die Metallfreisetzung und die Mineralneubildung diskutiert. Meilenstein 2

    

4. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 3, den nötigen baulichen Anpassungen in Form einer Planungsgrundlage und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

    

5. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

    

6. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

    

Projektziele (Deutsch)

Die Machbarkeit der Ascherückführung ist für alle in der Schweiz vorhandenen Prozessvarianten im Langzeitbetrieb aufgezeigt. Betriebsaufwand und Kosten sind ermittelt. Nötige Änderungen bestehender Prozesse (FLUWA) stehen als Planungsgrundlage für anstehende KVA-Neubauten bzw. Modernisierungen der FLUWA-Anlagen zur Verfügung.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Filteraschen aus Kehrichtverwertungsanlagen (KVA) enthalten neben Metallen, die gemäss der Abfallverordnung (VVEA) ab 2021 nach dem Stand der Technik zurück gewonnen werden müssen, auch diverse organische Verbindungen, insbesondere polychlorierte Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane, die nachfolgend vereinfachend als «Dioxine» bezeichnet werden. Da die Filteraschen oft einen zu hohen Dioxingehalt zur inländischen Deponierung aufweisen, wurde mit dem ReFire-Verfahren die thermische Zerstörung der Dioxine in den metallentfrachteten Filteraschen angestrebt. Die vollständige Zerstörung der Dioxine konnte in mehrwöchigen Versuchskampagnen bei zwei KVAs erfolgreich gezeigt werden. Das automatisierte Zugabesystem zur Dosierung der sauer gewaschenen Filteraschen in die Feuerung der KVA funktionierte sehr gut. Da bei der Rückführung in die Feuerung auch eine grosse Gipsfracht über die gewaschenen Filteraschen in die Verbrennung gelangt, kam es bedingt durch die thermische Spaltung des Gipses zu erhöhten SO₂-Frachten und einem gestiegenen Betriebsmittelverbrauch. Die erhöhte prozessinterne Schwefelfracht führte auch bei der Metallrückgewinnung von Blei zu Problemen. Andere Metalle waren in der Rückgewinnbarkeit durch ReFire nicht beeinträchtigt. Weitere verbrennungsrelevante Parameter wurden durch ReFire nicht negativ beeinflusst. Die Qualität der resultierenden Schlacken wird durch ReFire nicht verändert. Die Metallrückgewinnbarkeit in nass- oder trockenen Aufbereitungssystemen ist weiterhin uneingeschränkt gegeben.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

ReFire ist für KVA mit nasser und trockener Rauchgasreinigung durchführbar. Vorteile weist das trockene Verfahren auf, da hier die erhöhte Schwefelfracht mit dem Rauchgasreinigungsrückstand ausgeschleust wird. Bei Nassverfahren kann dies durch eine getrennte Behandlung der Wäscherabschlämmungen und eine separate Gipsrückgewinnung ebenfalls erreicht werden. Darüber hinaus wird dadurch die Metallrückgewinnbarkeit von Blei deutlich verbessert. Die Integration von ReFire kann mit geringem Aufwand vollautomatisiert erfolgen. Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten sind für das vollautomatische System gering.

Bei der Zugabe des sauer gewaschenen Filterkuchens über den Kehrichtbunker und manueller Durchmischung über das Kransystem wird eine weniger homogene Dosierung in die Feuerung erreicht. Dieses System ist hingegen mit minimalstem Aufwand umsetzbar und liefert zufriedenstellende Ergebnisse.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Im Hinblick auf die geforderte Metallrückgewinnung aus Filteraschen (FLUWA-Verfahren) und in dem Wissen, dass das sulfathaltige Abwasser der nassen Rauchgasreinigung keinen positiven Effekt auf die Extrahierbarkeit der Metalle hat, ist eine separate Behandlung der neutralen, sulfathaltigen Wäscherabschlämmung in Zukunft empfehlenswert. Das enthaltene Sulfat kann problemlos als sauberer Gips zurück gewonnen und einer stofflichen Verwertung zugeführt werden. Neben der Schonung von Deponiekapazität wird dadurch auch ein weiterer Stoffkreislauf sinnvoll geschlossen. Dies gilt sowohl für FLUWA-Anlagen mit oder ohne ReFire, da in beiden Fällen die positiven Effekte der separaten Behandlung und Gipsrückgewinnung dominieren.

Weitergehende Versuche dieser Prozesskonfiguration «ReFire 2.0» mit getrennter Wäscherab-schlämmung und separater Gipsrückgewinnung sind für die beiden Jahre 2020/21 an einer KVA geplant. Sollte dadurch der Betriebsmittelaufwand zur SO₂-Abscheidung signifikant reduziert werden können, liesse sich die Dioxinproblematik der KVA-Verbrennungsrückstände mit «ReFire 2.0» nachhaltig und endgültig lösen.