Claims (2)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Verhinderung der Bildung von organischen Schadstoffen bei Verbrennungsprozessen, wobei dem Verbrennungsraum ein Bereich abnehmender Temperaturen für die organische Schadstoffbildung ermöglichenden Ver- s brennungsabgase nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbrennungsabgasen (2) ein Inhibitor (5) zudosiert wird.1. A method for preventing the formation of organic pollutants in combustion processes, wherein the combustion chamber is followed by a region of decreasing temperatures for the combustion exhaust gases enabling the formation of organic pollutants, characterized in that an inhibitor (5) is metered into the combustion exhaust gases (2).
2. In den Entstaubungsaggregaten (Zyklon, E-Filter, Gewebefilter) wird Flugstaub mit diesen anhaftenden organischen Schadstoffen ausgetragen mit dem Ergebnis, dass der Abtransport nach der Gefahrgutverordnung Strasse deutlich erschwert wird und dass die Art und Weise einer ungefährlichen Endlagerung dieser Produkte umstritten und bis heute nicht eindeutig geregelt ist.2. In the dedusting units (cyclone, e-filter, fabric filter), flue dust with these adhering organic pollutants is discharged with the result that the removal according to the dangerous goods ordinance on the road is made significantly more difficult and that the way of a safe disposal of these products is controversial and until is not clearly regulated today.
Absenkungen solcher Schadstoffe, insbesondere der Dioxin- und Furangehalte in Flugaschen aus Abfallverbren- so nungsanlagen werden z.Z. dadurch versucht, dass höhere Turbulenzen in der Verbrennungszone geschaffen werden mit dem Ziel, einen besseren Ausbrand des Rohgases zu erreichen. Das Vorgehen bei diesem Massnahmen geschieht rein empirisch, da über die tatsächlichen Bildungsmechanis- 55 men der Dioxine und Furane bei der Abfallverbrennung klare Hinweise immer noch fehlen.Reductions in such pollutants, in particular the dioxin and furan levels in fly ash from waste incineration plants, are currently being attempts to create higher turbulence in the combustion zone with the aim of achieving better burnout of the raw gas. The procedure for these measures is purely empirical, since there is still a lack of clear information about the actual formation mechanisms of dioxins and furans during waste incineration.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das e.g. Verfahren derart auszugestalten, dass die Entstehung der organischen Schadstoffe verhindert bzw. zumin- 60 dest auf unbedenkliche Werte vermindert wird.The object underlying the invention is that e.g. Processes to be designed in such a way that the formation of organic pollutants is prevented or at least reduced to harmless levels.
Die Lösung ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 beschrieben.The solution is described in the characterizing feature of claim 1.
Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. _ 65The remaining claims reflect advantageous developments of the invention. _ 65
Durch gezielt vorgenommene Überlegungen und Experimente konnte mittels thermischer Behandlung von Flug25Through targeted considerations and experiments, thermal treatment of Flug25
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aschen in Laborversuchen ermittelt werden, dass in Luftatmosphäre bei vorzugsweise 300 C aus (noch) nicht genau identifizierten Vorläuferverbindungen in Flugasche Dioxine und Furane zusätzlich gebildet werden können. Der Prozess läuft in Analogie zum Deacon-Prozess als Oxichlorierung ab, mit vorzugsweise Cu(II)-Chlorid als Katalysator und Alkalichloriden als Chlorspender, die in den Verbrennungsabgasen vorhanden sind. Diese Ermittlungen legen als Ort der Dioxinentstehung nicht den Verbrennungsraum, sondern den Abhitzekessel nahe, in dessen letztem Teil die erwähnten optimalen Bildungstemperatureri vorherrschen und somit die oben beschriebenen Sekundärreaktionen ablaufen können. Beprobungen in einem Kessel bestätigen diese Annahme: Proben im Hochtemperaturteil des Kessels sind dioxinfrei, während Probematerial am Kesselausgang die in Flugasche (am E-Filter) üblichen Konzentrationen aufweist.ash in laboratory tests that in an air atmosphere at preferably 300 C dioxins and furans can also be formed from precursor compounds in fly ash that have not (yet) been precisely identified. The process runs in analogy to the Deacon process as oxychlorination, preferably with Cu(II) chloride as a catalyst and alkali chlorides as chlorine donors, which are present in the combustion exhaust gases. These investigations suggest that the location of dioxin formation is not the combustion chamber, but the waste heat boiler, in the latter part of which the optimal formation temperatures mentioned prevail and the secondary reactions described above can therefore take place. Sampling in a boiler confirms this assumption: Samples in the high-temperature part of the boiler are dioxin-free, while sample material at the boiler outlet shows the usual concentrations in fly ash (at the E-filter).
Die überraschend gefundene Erkenntnis über eine vorzugsweise am Kesselausgang stattfindende Dioxinbildungsreaktion führte zur Erfindung, nämlich dieser Bildung der organischen Schadstoffe bereits am Ort des Entstehens gezielt entgegenzuwirken. Wie bereits beschrieben, spielen Kupferionen eine katalytisch wichtige Rolle. Es gelang erfin-dungsgemäss diese Wirkung zu inhibieren, z.B. durch Vergiftung des Katalysators, womit eine Möglichkeit geschaffen ist, der Dioxinbildung entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck wurde eine Zudosierung von Ammoniak zum Verbrennungsabgas und dessen inhibierende Wirkung durchgeführt.The surprising finding about a dioxin formation reaction that preferably takes place at the boiler outlet led to the invention, namely to specifically counteract this formation of organic pollutants at the point of origin. As already described, copper ions play a catalytically important role. According to the invention, it was possible to inhibit this effect, e.g. by poisoning the catalyst, which creates the possibility of counteracting the formation of dioxins. For this purpose, ammonia was added to the combustion exhaust gas and its inhibiting effect was carried out.
Die Ergebnisse der Versuche und ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung zur Durchführung des erfindungs-gemässen Verfahrens sind in nachfolgender Tabelle und in der Figur dargestellt.The results of the tests and an exemplary embodiment of the arrangement for carrying out the method according to the invention are shown in the table below and in the figure.
Tabelle:Tabel:
2 h 300" in Luft ohne Ammoniak2 h 300" in air without ammonia
2 h 300 in Luft + 300 mg Ammoniak/m32 h 300 in air + 300 mg ammonia/m3
OCDD 480 ng/g FlugascheOCDD 480 ng/g fly ash
H7CDD 1830 ng/g Flugasche H6CDD 2144 ng/g FlugascheH7CDD 1830 ng/g fly ash H6CDD 2144 ng/g fly ash
P5CDD 1473 ng/g FlugascheP5CDD 1473 ng/g fly ash
T4CDD 270 ng/g FlugascheT4CDD 270 ng/g fly ash
OCDF 404 ng/g FlugascheOCDF 404 ng/g fly ash
H7CDF 580 ng/g FlugascheH7CDF 580 ng/g fly ash
H6CDF 864 ng/g FlugascheH6CDF 864 ng/g fly ash
P5CDF 1300 ng/g FlugascheP5CDF 1300 ng/g fly ash
T4CDF 800 ng/g FlugascheT4CDF 800 ng/g fly ash
93 ng/g Flugasche 230 ng/g Flugasche 311 ng/g Flugasche 220 ng/g Flugasche 60 ng/g Flugasche 18 ng/g Flugasche 88 ng/g Flugasche 157 ng/g Flugasche 287 ng/g Flugasche 169 ng/g Flugasche93 ng/g fly ash 230 ng/g fly ash 311 ng/g fly ash 220 ng/g fly ash 60 ng/g fly ash 18 ng/g fly ash 88 ng/g fly ash 157 ng/g fly ash 287 ng/g fly ash 169 ng/g fly ash
Wie aus dieser Tabelle zu entnehmen ist, bilden sich bei Ammoniakzugabe nur noch 15% der Dioxinmenge, verglichen zur Reaktion ohne Ammoniak. Damit bietet sich eine einfache Möglichkeit zur Unterdrückung der Dioxinbildung auch in grosstechnischen Anlagen an, in dem man in den Economiser des Kessels, der Temperaturen von ca. 250r bis 400°C aufweist, Ammoniak einspeist.As can be seen from this table, when ammonia is added, only 15% of the amount of dioxin is formed compared to the reaction without ammonia. This offers a simple way of suppressing the formation of dioxins, even in large-scale plants, by feeding ammonia into the economiser of the boiler, which has temperatures of around 250r to 400°C.
Die Figur zeigt schematisch einen solchen Economiser 1, durch den die Rauch- bzw. Verbrennungsabgase 2 - aus dem Verbrennungsraum kommend - hindurchströmen. Gekühlt werden die Verbrennungsabgase 2 mittels einer Schaltung eines Speisewasservorwärmers 3 mit z.B. drei Stufen. In Strömungsrichtung der Verbrennungsabgase 2 wird, über Zuleitungen 4 fein verteilt bzw. versprüht, Ammoniak in den Verbrennungsabgasstrom 2 eingeführt. Die Verteilung des Ammoniakinhibitors 5 erfolgt dabei möglichst homogen in den Economiser 1 in Temperaturbereichen von vorzugsweise 240' bis 400 C.The figure shows schematically such an economizer 1, through which the smoke or combustion gases 2 - coming from the combustion chamber - flow through. The combustion exhaust gases 2 are cooled by means of a circuit of a feedwater preheater 3 with e.g. three stages. In the direction of flow of the combustion exhaust gases 2, ammonia is introduced into the combustion exhaust gas flow 2 in a finely distributed or sprayed manner via supply lines 4. The distribution of the ammonia inhibitor 5 takes place as homogeneously as possible in the economizer 1 in temperature ranges of preferably 240° to 400° C.
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. The method according to claim 1, characterized in that
dass die organischen Schadstoffe Dioxine und/oder Furane io sind, die bei Temperaturen im Bereich von 250°C bis 400°C durch Oxichlorierung gebildet werden, wobei Metallchloride in den Verbrennungsgasen (2) sowohl als Katalysator und/that the organic pollutants are dioxins and/or furans io, which are formed by oxychlorination at temperatures in the range from 250°C to 400°C, with metal chlorides in the combustion gases (2) both as a catalyst and/
oder auch als Chlorspender auftreten, und dass als Inhibitor (5) Ammoniak zudosiert wird. isor also occur as a chlorine donor, and that ammonia is metered in as an inhibitor (5). is
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniak (5) vorzugsweise in den Economiser (1) eingespeist wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the ammonia (5) is preferably fed into the economizer (1).
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BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung von organischen Schadstoffen bei Verbrennungsprozessen, wobei dem Verbrennungsraum ein Bereich abnehmender Temperaturen für die die organische Schadstoffbildung ermöglichenden Verbrennungsabgase nachgeordnet ist.The invention relates to a method for preventing the formation of organic pollutants in combustion processes, with the combustion chamber being followed by a region of decreasing temperatures for the combustion exhaust gases that enable the formation of organic pollutants.
Der Betrieb von z.B. Abfallverbrennungsanlagen wird z.Z. dadurch erschwert, dass bei der Verbrennung organische Schadstoffe entstehen, die teilweise hoch toxisch sind. Die bekanntesten Stoffklassen dieser Schadstoffe sind Dioxine und Furane, unter denen das sog. Seveso-Dioxin, das 2,3,7,8 TCDD, eine extreme Giftigkeit aufweist. Diese Substanzen treten vorzugsweise an Flugstaub angelagert auf und führen auf diese Weise zu einem zweifachen Problem:The operation of e.g. waste incineration plants is currently made more difficult by the fact that organic pollutants are produced during combustion, some of which are highly toxic. The most well-known substance classes of these pollutants are dioxins and furans, among which the so-called Seveso dioxin, the 2,3,7,8 TCDD, is extremely toxic. These substances tend to be attached to airborne dust and thus lead to a two-fold problem:
1. Sie werden auch bei sehr effektiven Entstaubungs-massnahmen im sog. Reingasstaub am Kamin der Verbrennungsanlage als Restkonzentrationen in die Umwelt freigesetzt.1. Even with very effective dedusting measures, they are released into the environment as residual concentrations in the so-called clean gas dust at the chimney of the incineration plant.