DE19603365A1 - Verfahren zum Verglasen von Reststoffen aus der Rauchgasreinigung - Google Patents
Verfahren zum Verglasen von Reststoffen aus der RauchgasreinigungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verglasen von chlorhaltigen Reststoffen
aus der Rauchgasreinigung, insbesondere von Filterstaub und Rückständen aus der Rauch
gaswäsche, bei welchem die Reststoffe in einem Schmelzofen eingeschmolzen und an
schließend ausgetragen werden, wobei zwecks Konditionierung der Schmelze Zuschlag
stoffe zugegeben werden.
Ein Verfahren dieser Gattung ist aus der DE-43 40 754 A1 bekannt.
Bei den bekannten Schmelzverfahren werden Filterstaub und Kesselasche ohne Zuschlag
stoffe in einem elektrisch beheizten Schmelzofen bei Temperaturen um 1300°C behandelt.
Die Reststoffe schmelzen und werden über einen gasdichten Siphon aus dem Ofen ausge
tragen und dann abgekühlt. Dabei entsteht ein problemlos deponierbarer glasartiger Rück
stand. Während des Einschmelzvorganges dampfen die meisten Schwermetallverbindungen
ab. Organische Schadstoffe wie Dioxine oder Furane werden thermisch zerstört. Nicht ab
dampfende hochsiedende Metallverbindungen werden ähnlich wie Blei in Bleikristallglas in
die Glasmatrix eingebunden. Ein dem Ofen nachgeschalteter Ventilator sorgt dafür, daß
die abgedampften Komponenten aus dem Ofen abgesaugt werden.
Dieses Verfahren hat sich bei der Verglasung von Reststoffen mit vergleichsweise kleinem
Gehalt an Metallchloriden, Metallsulfiten und Metallsulfaten, wie sie typischerweise im
Filterstaub vorliegen, bestens bewährt.
Im Zuge der Abgasreinigung fallen jedoch auch Reststoffe an, die bei einem Großteil der
Anlagen zusammen mit dem Filterstaub entsorgt, im vorliegenden Fall verglast werden. So
werden zur Beseitigung von Schwefeldioxid und Salzsäure die Abgase einer Kalkwäsche
unterzogen, wobei Calziumverbindungen, insbesondere CaSO₃, CaSO₄ und CaCl₂, als
Nebenprodukte anfallen, die zusammen mit der Filterasche eingeschmolzen und verglast
werden sollen. Typisch enthält diese Mischung zwischen 10 und 20% Chlor, das haupt
sächlich in Form von CaCl₂ vorliegt. Diese Calziumverbindung weist einen weit über den
üblichen Betriebstemperaturen liegenden Siedepunkt (< 1600°C) auf. Dies hat zur Folge,
daß gerade diese Chloride nicht in die Dampfphase überführt werden können. Gleichzeitig
kann nur der Anteil von Chlor in die Glasmatrix eingelagert werden. Nachteilig ist ferner,
daß sich auf der Oberfläche der Schmelze eine wachsende wachsende Salzschicht ausbil
det, welche das erforderliche Abdampfen der flüchtigen Schwermetallverbindungen signi
fikant einschränkt und zudem sehr korrosiv auf die Ofensteine wirkt.
Eine Erhöhung der Betriebstemperatur auf deutlich über 1500°C zur beschleunigten Ab
dampfung des CaCl₂ kommt schon aus wirtschaftlichen Gründen kaum in Frage, zumal
enorme Materialprobleme (Temperaturbeständigkeit der Ofenkonstruktion, Korossion)
auftreten. Auch das vorgängige Waschen des Gemisches aus Filterasche und Rückständen
aus der Kalkwäsche mit Wasser zwecks Erniedrigung des Chlorgehaltes ist wenig sinnvoll,
weil es ein Abwasserproblem kreiert. Darüber hinaus müßte das Gemisch vor dem Eintrag
in den Schmelzofen wieder entwässert werden, was zusätzlichen apparativen Aufwand und
Energie erforderlich machen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verglasen von chlorhaltigen
Reststoffen aus der Rauchgasreinigung anzugeben, das bei vergleichsweise niedrigen Pro
zeßtemperaturen eine weitgehende Überführung des Chlors in die Dampfphase ermög
licht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Reststoffen ein alkalischer
Zuschlagstoff in Form eines Oxides, Hydroxides oder Carbonats zugegeben wird, wobei
das stöchiometrische Verhältnis zwischen der Summe der Alkaline und dem Chlor größer
als 0.75, vorzugsweise größer als 1 beträgt. Vorzugsweise kommen dabei Oxide, Hydro
xide oder Carbonate des Natriums oder der Kaliums oder ein Gemisch solcher Substanzen
in Frage.
Die alkalischen Zuschlagstoffe reagieren mit dem Calziumchlorid in der Schmelze unter
Bildung von Alkalichloriden, die schon bei Temperaturen unter 1350°C in ausreichender
Menge abdampfen. In der Schmelze verbleibt eine geringe Chlormenge (typisch 1-2
Gew. %), die sich leicht in die Glasmatrix einlagert, während die umgesetzten Zuschlag
stoffe als Chloride in gasförmiger Form aus dem Ofen abgezogen werden, und das Cal
zium als CaO in die Glasmaterix eingebunden wird.
Die Optimierung der Glasbildung durch Hinzufügen von Zuschlagstoffen ist an sich be
kannt. Meist sind dies Stoffe mit hohem Gehalt an Silikaten (vgl. DE-43 40 754 A1, Seite
4, Zeilen 29 bis 60). in der genannten Veröffentlichung werden darüber hinaus eine Reihe
von anderen Zuschlagstoffen vorgeschlagen, z. B. Reststoffe, Kohlenstoff enthaltende Sub
stanzen und Stoffgemische, Reaktionsprodukte aus der Rauchgasreinigung und auch Rest
stoffe, die Alkali- oder Erdalkalichloride enthalten. Diese Zuschlagstoffe sollen eine Ver
dampfung von umweltrelevanten Schwermetallen und somit eine Trennung dieser Metalle
von der Glasmatrix fördern. Eine merkliche Reduktion des Chlorgehalts erfolgt nicht.
Diese Zuschlagstoffe eignen sich daher nur für Filterrückstände ohne einen erhöhten
Chlorgehalt.
Dagegen geht es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darum, hochsiedende Metall-
Chlor-Verbindungen in niedrigersiedene chlorhaltige Substanzen umzusetzen. Ziel ist das
Abdampfen von Chlor auch bei Filterstäuben mit erhöhtem Chlorgehalt ein Schmelzen bei
tieferen Temperaturen ohne Bildung einer Salzschicht zu erlauben.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht das Verglasen von Rückständen aus der Rauch
gasreinigung mit Chlorgehalten bis 20% und mehr bei Schmelztemperaturen, die sonst nur
für den klassischen Filterstaub angewandt wurden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles nachfolgend anhand der Zeich
nung näher erläutert.
in der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Gestalt
eines Grundfließbildes einer Kehrichtverbrennungsanlage mit Rauchgasreinigung und
Schmelzofen dargestellt.
Die in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Kehrichtverbrennungsanlage mit troc
kener Rauchgasreinigung umfaßt einen Verbrennungsofen 1 mit nachgeschaltetem Kessel
2. Die bei der Verbrennung anfallende Schlacke wird in einer Schlackenaufbereitungssta
tion 3 weiterbehandelt. An den Kessel 2 schließt sich abgasseitig ein Reaktor 4 an, in dem
Kalk in Form von Ca(OH)₂ eingedüst wird. Die im Rauchgas enthaltenen sauren Gase HCl
und SO₂ reagieren mit dem Kalk zu CaSO₃ und CaCl₂, die zusammen mit der Flugasche
in der typischerweise in einer Schlauchfilter aufweisenden Filterstufe 5 abgeschieden wer
den. Vervollständigt wird die Abgasbehandlung durch eine (optionale) Entstickungsstufe 6.
Die Kesselasche aus dem Kessel 2 sowie das Gemisch aus dem Filterstaub und dem Ne
benprodukt aus der Rauchgasreinigung aus der Filterstufe 5 werden über eine Mischstufe 7
einem Schmelzofen 8 zugeleitet und darin geschmolzen. Das Abgas des Schmelzofens 8
wird aus dem Schmelzofen mittels einer Pumpe 9 abgesaugt und mit Kaltluft gekühlt
(gequencht). Dadurch kondensieren oder desublimieren die Schwermetallverbindungen aus
dem Gas und können in einem nachgeschalteten Filter 10, z. B. einem Schlauchfilter, abge
schieden und später aufbereitet werden. Die gefilterte Luft wird optional in den Reaktor 4
zurückgeführt. Die Schmelze wird kontinuierlich oder intermittierend aus dem Schmelz
ofen 8 abgezogen und trocken oder durch Abschrecken in einem Wasserbad granuliert.
Insoweit sind Kehrichtverbrennungsanlagen bekannt und beispielsweise in der Firmenschrift
ABB Technik, 3/91, Seiten 29-34, beschrieben, wobei es sich dort um die Behandlung
von reinem Filterstaub ohne Zumischung von Produkten der Rauchgasreinigung handelt.
Um nun die Verglasung der Schmelze auch bei Anwesenheit von hohen Konzentrationen
an Metallchloriden bei wirtschaftlichen Schmelztemperaturen zu ermöglichen, sieht die Er
findung vor, die in den Schmelzofen einzubringenden Reststoffe vorgängig oder zumindest
im Schmelzofen mit Alkalimetallverbindungen in Form von Oxiden, Hydroxiden oder
Carbonaten zu versetzen. Zu diesem Zweck wird aus einem Alkalireservoir 11 der Misch
stufe zusätzlich ein derartiger, im wesentlichen chloridfreier Zuschlagstoff zugeführt. ins
besondere für zu behandelnde Reststoffe mit einem Chlorgehalt zwischen 10 und 20% eig
nen sich dabei Alkalioxide, Alkalihydroxide oder Alkalicarbonate. Die Zudosierung des
Zuschlagsstoffes hat dabei so zu erfolgen, daß in der zu schmelzenden Mischung das stö
chiometrische Verhältnis zwischen der Summe der Alkaline und dem Chlor größer als
0.75, vorzugsweise größer als 1 beträgt. Diese Alkaline reagieren mit dem Calziumchlorid
(CaCl₂) in der Schmelze zu Alkalichloriden, die schon bei Temperaturen um 1300 bis
1350°C aus der Schmelze desublimieren, aus dem Schmelzofen abgezogen und im Filter
10 abgeschieden werden in der Schmelze verbleibt ein vergleichsweise geringer Anteil von
Chlor (typisch 1 bis 2 Gew. %), der in die Glasmaterix eingebunden wird.
Damit dieser Vorgang geordnet abläuft, ist darauf zu achten, daß der Partialdruck der aus
der Schmelze freigesetzten Alkalichloride klein genug gehalten wird, um eine ausreichende
Abdampfrate des Alkalichlorids zu erhalten. Dies läßt sich durch einen ausreichend hohen
Abgasstrom erreichen. Dieser sollte bei mindestens 0,5 Normkubikmetern pro kg ge
schmolzener Reststoff liegen. Für diesen Vorgang ist es wichtig, daß hinreichend viel Al
kalichloride aus dem Ofen abgesaugt werden. Die Rate wird durch den Partialdruck der
Alkalichloride und die Abgasmenge bestimmt. Um mit möglichst wenig Abgas möglichst
viel Alkalichloride abzuführen, empfiehlt es sich, Betriebsbedingungen einzustellen, bei
denen der Partialdruck nahe beim Sättigungspartialdruck liegt. Für eine Ofentemperatur
um 1350°C empfiehlt sich typischerweise eine Abgasvolumen von mindestens etwa 0,5
Normkubikmetern pro kg geschmolzenen Reststoff zu garantieren. Der Partialdruck der
Alkalien liegt dabei typischerweise in der Größenordnung von 0,1-0,2 bar.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, Reststoffgemische mit er
höhtem oder hohem Chlorgehalt zu behandeln.
Bezugszeichenliste
1 Verbrennungsofen
2 Kessel
3 Schlackenaufbereitung
4 Rauchgasreinigungsreaktor
5 Filterstufe
6 Entstickung
7 Mischstufe
8 Schmelzofen
9 Pumpe
10 Filter
11 Alkalireservoir
2 Kessel
3 Schlackenaufbereitung
4 Rauchgasreinigungsreaktor
5 Filterstufe
6 Entstickung
7 Mischstufe
8 Schmelzofen
9 Pumpe
10 Filter
11 Alkalireservoir
Claims (3)
1. Verfahren zum Verglasen von chlor- oder schwefelhaltigen Reststoffen aus der
Rauchgasreinigung, insbesondere von Filterstaub und Rückständen aus der Rauch
gaswäsche, bei welchem die Reststoffe in einem Schmelzofen (8) eingeschmolzen
und anschließend werden, wobei zwecks Konditionierung der Schmelze Zuschlag
stoffe zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß den Reststoffen ein alkali
scher Zuschlagstoff in Form eines Oxides, Hydroxides oder Carbonats zugegeben
wird, wobei nach der Vermischung das stöchiometrische Verhältnis zwischen der
Summe der Alkaline und dem Chlor größer als 0.75, vorzugsweise größer als 1,
beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Oxide, Hydroxide oder
Carbonate des Natriums oder des Kaliums oder ein Gemisch solcher Substanzen
zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche
Transport der Alkalichloride durch Absaugen von mindestens 0,5, vorzugsweise
höchstens 1 Normkubikmeter Abgas pro Kilogramm geschmolzener Reststoff aus
dem Schmelzofen (8) aufrechterhalten wird.
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Publications (1)
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