DE19730909A1 - Verfahren zur Entfernung von Schad- und Spurenstoffen aus Rauchgas insbesondere von Müllverbrennungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schad- und Spurenstoffen aus Rauchgas insbesondere von Müllverbrennungsanlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Derartige Verfahren kommen in Rauchgasreinigungsanlagen zum Einsatz, die Feuerungsanlagen zur Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere Müllverbrennungsanlagen nachgeschaltet sind. Sie genügen den Anforderungen weitgehend, daß die entstehenden Rauchgase frei von organischen Stoffen sind. Die restlichen im Rauchgas enthaltenen organischen Stoffe treten allenfalls mit niedrigen Konzentrationen auf, weshalb diese Stoffe als Spurenstoffe bezeichnet werden. Trotzdem wird diesen Spurenstoffen besondere Aufmerksamkeit geschenkt, da sie zum Teil toxische oder cancerogene Wirkungen zeigen. Aus der Vielfalt der organischen Substanzen werden zur Bewertung der Spurenstoffe einzelne Stoffgruppen stellvertretend herangezogen. Hervorzuheben sind polychlorierte Stoffe, insbesondere PCDD (Polychlordibenzodioxine), PCDF (Polychlordibenzofurane), PCPh (Polychlorphenole), PCBz (Polychlorbenzole). Für einige dieser Stoffe (PCDD, PCDF) wurden Emissionsgrenzwerte definiert, die nicht überschritten werden dürfen.

Die Minderung der Emissionen der Spurenstoffe umfaßt sogenannte Primärmaßnahmen, bei denen die Entstehung dieser Stoffe in der Feuerung durch geeignete Maßnahmen unterbunden wird. Darüber hinaus sind Sekundärmaßnahmen bekannt, die sich in drei unterschiedliche Kategorien einteilen lassen und zwar in:
Unterbindung von DeNovo-Synthesen,
Reaktiver Abbau,
Sorptive Verfahren.

Bei der Vermeidung der DeNovo-Synthese wird der für die Reaktion relevante Temperaturbereich rasch durchfahren, oder es wird z. B. durch eine gute Entstaubung für eine Entfernung der die Bildung der Schadstoffe fördernden Katalysatoren gesorgt. Als reaktives Verfahren steht z. B. die oxidative katalytische Zerstörung der organischen Spurenstoffe zur Verfügung.

Zu den sorptiven Verfahren zählt die Adsorption der Spurenstoffe an Aktiv-Kohlen oder -Koksen. Hierzu gehört die Zugabe von Aktivkohle als Additiv zu einem Neutralisationsmittel, welches in einem Sprühtrockner eingesetzt wird (DE-C 195 10 122). Ferner wird Aktivkohle als Adsorbens in Gewebefiltern eingesetzt, wobei das Adsorbens rezirkuliert werden kann.

Die genannten Verfahren besitzen den Nachteil, daß erhebliche Aufwendungen zur Realisation getroffen werden müssen. Beispielsweise werden Gewebefilter mit Rücksicht auf die gasseitigen Druckverluste mit niedrigen Gasgeschwindigkeiten dimensioniert, was zu beachtlichen Baugrößen und zu damit verbundenen erhöhten Baukosten führt. Darüber hinaus eignen sich die genannten Verfahren nur bedingt zur Nachrüstung vorhandener Rauchgasreinigungsanlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren hinsichtlich des zu seiner Durchführung notwendigen apparativen Aufwandes und der Betriebsweise zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In diesen Ausgestaltungen sind die Art der Einbringung der beiden Medien "Adsorptionsmittel" und "Waschflüssigkeit", die Ausgestaltung des Ortes, an dem der Stoffübergang vollzogen wird und die Art der Trennung beider Medien mit dem Zweck der Ausschleusung der Spurenstoffe von Bedeutung.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt den Umstand aus, daß eine Adsorption der Schadstoffe an einem festen Adsorbens durchaus auch in flüssiger Phase erfolgen kann. Hierbei stehen die Konzentrationen der abzuscheidenden Spurenstoffe im Rauchgas in einem thermodynamischen Gleichgewicht mit denjenigen in der Waschflüssigkeit. In der Regel sind diese Spurenstoffe (organische Stoffe und Schwermetallverbindungen) schlecht löslich, was zu niedrigen Konzentrationen in der Waschflüssigkeit führt. Dies hat zur Folge, daß sich mit einem als Absorber ausgebildeten Rauchgaswäscher unter herkömmlichen Betriebsbedingungen keine nennenswerte Abscheidung der Spurenstoffe erreichen läßt. Durch die Erfindung wird nun eine Absenkung der Konzentration der Spurenstoffe in der Flüssigphase herbeiführt, was zwangsweise eine Intensivierung des Transportes der Spurenstoffe von der Gasphase zur Flüssigphase nach sich zieht. Es wird somit eine Senke für die Spurenstoffe bereitgestellt. Dadurch werden die erreichbaren Abscheidegrade für diese Spurenstoffe vergrößert und die Konzentrationen der Spurenstoffe am Gasaustritt des Absorbers verringert. Neben diesen vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für den nachträglichen Einsatz in bereits vorhandene Rauchgasreinigungsanlagen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung seien im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils ein Schema eines Verfahrens zur Entfernung von Schad- und Spurenstoffen aus einem Rauchgas.

Rauchgas, das in einer Feuerungsanlage z. B. einer Müllverbrennungsanlage durch Verbrennen von Brennstoff oder Müll entstanden ist, hat zunächst einen nicht gezeigten Sprühabsorber zur Abwassereindampfung und einen Entstauber durchströmt, bevor es durch eine Rohgasleitung 1 einem Absorber 2 zugeführt wird. Dieser Absorber 2 ist als Gaswäscher, vorzugsweise als Venturiwäscher ausgebildet. Er hat die Aufgabe, Halogenwasserstoffe und Schwefeloxide aus dem Rauchgas abzuscheiden. Dem Absorber 2 kann eine nach dem High-Dust-SCR-Verfahren arbeitende Denitrierungsanlage zur Entfernung von Stickoxiden vorgeschaltet oder eine nach dem Low-Dust-SCR-Verfahren arbeitende Denitrierungsanlage nachgeschaltet sein.

Dem Absorber 2 wird eine Waschflüssigkeit, z. B. Wasser über eine Leitung 3 zugeführt und in dem Venturiteil des Absorbers 2 mit dem Rauchgas in Berührung gebracht. Das behandelte Rauchgas verläßt den Absorber 2 durch einen Tropfenabscheider 4 und wird über eine Reingasleitung 5 abgeführt. Die Waschflüssigkeit wird aus einem Vorratsbehälter, der im Fuß des Absorbers 2 untergebracht sein kann, über eine Pumpe 6 entnommen. In der Waschflüssigkeit werden die Halogenwasserstoffe und die Schwefeloxide gelöst, wodurch die Waschflüssigkeit sauer und chlorid- und sulfat- bzw. sulfithaltig wird. Über eine Abschlämmleitung 7 wird im Bedarfsfall ein Teil der verbrauchten Waschflüssigkeit dem System entzogen. Verluste an Waschflüssigkeit werden durch Zusatz von Frischwasser aus einer Frischwasserleitung 8 ergänzt. Insoweit arbeitet der Absorber 2 auf herkömmliche Art.

Ein Teilstrom der Waschflüssigkeit wird mit Hilfe der Pumpe 6 dem Absorber 2 über eine Entnahmeleitung 9 entnommen und einem Reaktor 10 zugeführt. Nicht gezeigte Ventile in der Leitung 3 und in der Entnahmeleitung 9 sorgen für den gewünschten Durchfluß durch diese Leitungen. Der Reaktor 10 nimmt ein Adsorptionsmittel auf und kann als Festbettreaktor, als Wirbelschichtreaktor oder Air-Lift-Schlaufenreaktor ausgeführt sein. In der Fig. 1 sind zwei parallel geschaltete Festbettreaktoren dargestellt. In diesem Reaktor 10 wird die dem Absorber 2 als Teilstrom entnommene Waschflüssigkeit mit dem Adsorptionsmittel behandelt. Das Adsorptionsmittel adsorbiert die in der Waschflüssigkeit enthaltenen Spurenstoffe wie die polychlorierten organischen Stoffe und die Schwermetall- insbesondere Quecksilberverbindungen. Die von den Spurenstoffen befreite Waschflüssigkeit wird ganz oder teilweise über die Rückführleitung 11 dem Absorber 2 erneut zugeführt.

Als Adsorptionsmittel kommen Aktivkohle, Aktivkoks oder andere feste Adsorbentien wie z. B. Zeolithe oder bestimmte Harze in Betracht. Das Adsorptionsmittel kann dem Reaktor 10 kontinuierlich oder diskontinuierlich bei einem vollständigen oder teilweisen Auswechseln zugeführt werden. Ebenso kann die Ausschleusung des mit den Spurenstoffen beladenen Adsorptionsmittels aus dem System kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.

Da sich in der Waschflüssigkeit Feststoffe befinden können, die die Funktionsweise des Reaktors 10 beeinträchtigen können, kann es zweckmäßig sein, eine Feststoff-Flüssigkeit-Trennvorrichtung 12 dem Reaktor 10 vorzuschalten. Dem Reaktor 10 wird der an Feststoffen ärmere Teilstrom zugeführt, während der feststoffreichere Teilstrom in den Absorber 2 zurückgeführt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante wird der Kontakt zwischen dem Adsorptionsmittel und der Waschflüssigkeit in dem Absorber 2 selbst herbeigeführt. Das Adsorptionsmittel kann gemeinsam mit dem Rauchgasstrom in den Absorber 2 eintreten, oder pneumatisch oder hydraulisch über eine Zuführleitung 13 direkt dem Absorber 2 zugeführt werden. Die Adsorption der Spurenstoffe und deren Anlagerung an das Adsorptionsmittel findet bei dieser Verfahrensvarianten in dem Absorber 2 statt. Über die Entnahmeleitung 9 und eine Teilstrompumpe 14 wird ein Teilstrom der Waschflüssigkeit mit dem darin suspendierten und mit den Spurenstoffen beladenen Adsorptionsmittel entnommen. In einer eigenen Feststoff-Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15, z. B. einem Lamellenklärer, wird die Waschflüssigkeit von dem beladenem Adsorptionsmittel befreit. Die so regenerierte Waschflüssigkeit wird über die Rückführleitung 11 dem Absorber 2 wieder zugeführt, während das beladene Adsorptionsmittel über eine eigene Abschlämmleitung 16 aus dem System ausgeschleust oder zum Teil in den Absorber 2 erneut zugeführt wird.

Zur Steigerung der ausgenutzten Effekte der Abscheidung der Spurenstoffe kann es sinnvoll sein, weitere Stoffe in das System einzubringen. Die Löslichkeit einiger Stoffe kann z. B. verbessert werden, indem der pH-Wert der Waschflüssigkeit angehoben wird. Beispielsweise lassen sich polychlorierte Phenole bei einem pH-Wert von 5 besser in der chloridhaltigen Waschflüssigkeit lösen als bei einem pH-Wert von ca. 1. Die pH-Wert-Anhebung auf Werte von 2 bis 5 erfolgt durch Zugabe eines Neutralisationsmittels, z. B. Kalkhydrat, welches als Feststoff in Form einer Suspension oder einer wäßrigen Lösung dem Absorber 2 durch eine Leitung 17 zugeführt wird. Bei Anwendung dieser Variante kann es zweckmäßig sein, die als Adsorptionsmittel dienende Aktivkohle gemeinsam mit dem Neutralisationsmittel dem Absorber 2 zuzuführen.

Die Anwendung des Verfahrens insgesamt kann sinnvoll sein im Zusammenhang mit der Anwendung des High-Dust-SCR-Verfahrens zur Entfernung von Stickoxiden, da hier zu erwarten ist, daß die mit der Reduktion der Stickoxide einhergehende Dioxinminderung aus verschiedenen Gründen geringer ist als bei der Anwendung des Low-Dust-SCR-Verfahrens. Auch kann eine Quecksilberentfernung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gerade in der Anordnung hinter einer High-Dust-SCR-Anlage erfolgreich sein. Bei der Anwendung des Low-Dust-SCR-Verfahrens kann der Katalysator für die Dioxinminderung kleiner ausgelegt werden oder ein gegebenenfalls erforderlicher Flugstromadsorber entfallen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Entfernung von Schad- und Spurenstoffen aus Rauchgas insbesondere von Müllverbrennungsanlagen, bei dem das Rauchgas entstaubt und einem Absorber zugeführt wird, in dem es mit einer Waschflüssigkeit behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit mit einem Adsorptionsmittel zur Entfernung von Spurenstoffen in Kontakt gebracht wird, daß ein Teilstrom der Waschflüssigkeit aus dem Absorber entnommen und nach Abtrennung der adsorptiv entfernten Spurenstoffe in den Absorber zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Absorber entnommene Teilstrom außerhalb des Absorbers in einem das Adsorptionsmittel enthaltenden Reaktor behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel dem Rauchgas vor Eintritt in den Absorber oder der Waschflüssigkeit in dem Absorber zugegeben wird und der dem Absorber entnommene Teilstrom einer Feststoff-Flüssigkeit-Trennvorrichtung zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Waschflüssigkeit durch die Zugabe eines Neutralisationsmittels auf 2 bis 5 angehoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisationsmittel zusammen mit dem Adsorptionsmittel zugegeben wird.