DE2410477A1

DE2410477A1 - Verfahren zur verbrennung von industrieabfall

Info

Publication number: DE2410477A1
Application number: DE2410477A
Authority: DE
Inventors: Kunio Kishigami; Hiroshi Kobayashi; Toru Sente; Koichi Sugiyama
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1973-11-21
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-05-22
Also published as: DE2410477B2; US3888194A; JPS5080674A; JPS5227467B2

Description

Priorität: 21. November 1973,Japan, Nr. 48-13 0187

Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfall

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Industrieabfall, der organische Stickstoffverbindungen enthält, die beim Verbrennen große Mengen für den menschlichen Körper schädlichen Stickstoffoxids bilden, in einem Wirbelschichtofen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Vermindern und
Beseitigen des so gebildeten Stickstoffoxids, bei dem das Innere einer ¥irbelschicht in einer reduzierenden Atmosphäre gehalten wird, so daß die Menge des in dem Verbrennungsabgas vorliegenden Stickstoffoxids vermindert wird.

Es war bisher allgemein üblich, schlammartige Industrieabfälle
mit Hilfe einer Verbrennungsmethode zu"beseitigen und diese Verbrennung hat sich als das wirtschaftlichste Verfahren erwiesen, welches für diesen Anwendungszweck in weitem Umfang verwendet
wird. Der üblichste Verbrennungsofen, der für diesen Zweck verwendet wird, ist ein Wirbelschichtofen. In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen wird Luft von unten durch die Teilchen eines
nicht brennbaren Fluidisierungsmediums geblasen, das sich auf
einer in dem Ofen angeordneten perforierten Platte befindet, um diese Teilchen zu fluidisieren, -während das Innere der Wirbelschicht mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, wie mit Hilfe eines Brenners, auf eine höhere Temperatur als"die Verbrennungstemperatur der zu verbrennenden Materialien vorerhitzt wird. Die zu

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verbrennenden Materialien werden am oberen Ende des Ofens in diesen eingeführt, wobei die zu verbrennenden Materialien «durch die Verbrennungswärme entzündet werden, die durch die brennenden Materialien selbst erzeugt wird. Anders ausgedrückt, handelt es sich bei dem hier verwendeten Wirbelschichtofen um einen Verbrennungsofen, in welchem eine fluidisierte Schicht verwendet wird.

In dem in jüngerer Zeit anfallenden Industrieabfall,-speziell in dem schlammartigen Abfall von verschiedenen Abfallbehandlungsvorrichtungen befinden sich geringe Mengen an Schwefel, Chlor und Stickstoff neben Kohlenstoff und Wasserstoff, die brennbare Materialien darstellen.

Diese Elemente liegen nicht in Form einer einzigen Substanz, sondern als komplizierte Verbindungen vor. Diese Verbindungen können allgemein in biologische Verbindungen, wie Proteine und synthetische Verbindungen, wie Polyamidharz, unterteilt werden.

Die in dem Industrieabfall enthaltenen organischen Stickstoffverbindungen, wie beispielsweise Proteine, Polyamidharze, Klärschlamm, Acrylharze und dergleichen enthalten Stickstoff in Form von Peptidbindungen (-CO-NH-), Cyanresten (-CN), Ammoniumstickstoff (-NH₄), Nitrit- und Nitrat-Stickstoff (-NO₅, -NO₂) und dergleichen, und die Verbrennung von solchen organischen Verbindungen würde zur Bildung von Stickstoffoxiden (NO„) führen, die den menschlichen Organismus schädigen und diese Stickstoffoxide wurden in einer Menge erhalten, die der Menge des Stickstoffs entspricht, die in den zu verbrennenden Materialien vorliegt.

Versuche zeigen, daß der vorstehend genannte Abfall NO bildet, selbst wenn er bei einer niederen Temperatur wie 700 bis 850 C verbrannt wird, was auf den Bindungszustand des in diesen Materialien vorliegenden Stickstoffes zurückzuführen ist. Die Bildung von NO beruht auf der Reaktion von in dem Abfall enthal-

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tenen organischen Stickstoffverbindungen mit Sauerstoff während der Verbrennung. Es ist daher zu berücksichtigen, daß der Mechanismus der Bildung von NO sich grundsätzlich von dem Mechanismus der Reaktion unterscheidet, bei der in Luft enthaltener anorganischer Stickstoff bei erhöhter Temperatur unter Bildung von NO oxydiert wird.

Die Stickstoffoxide (NO ), die durch Oxydation.von molekularem (anorganischen) Stickstoff der Luft während des ■Verbrennungsvorgangs in einem Industrieofen allgemeiner Art, wie einem Dampfkessel, gebildet werden, stellen eine vernachlässigbare Menge dar, wenn die Temperatur unter 1000° C liegt, während die Menge der gebildeten Stickstoffoxide (N0„) merklich erhöht wird, wenn die Temperatur oberhalb 1000 C liegt. Dies ist darauf, zurückzuführen, daß Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (Op) in der Luft miteinander bei erhöhter Temperatur, wie oberhalb 1000° C nach folgender Reaktionsgleichung unter Bildung von NO reagieren:

N₂ + O₂ ö 2 NO

Dagegen unterscheiden sich Stickstoffoxide (NO ), die durch Ver-

J^

brennung von organischen Stoffverbindungen gebildet wurden, die in dem schlammartigen Abfall vorliegen, der aus verschiedenen Arten von Abfallaufarbeitungsvorrichtungen stammt, von denen, die durch Oxydation von Stickstoff in Luft bei erhöhter Temperatur gebildet werden, sind jedoch ähnlich denen, die sich durch. Zersetzung organischer Stickstoffverbindungen bilden, welche in dem schlammartigen Abfall vorliegen. Dementsprechend kann Stickstoffoxid bei jeder beliebigen niedrigeren Temperatur gebildet werden, sofern der schlammartige Abfall sich in dem Temperaturbereich befindet, in welchem er brennbar ist.

Infolgedessen ist es möglich, die Bildung von Stickstoffoxiden, die durch Oxydation von Stickstoff mit Sauerstoff in der Luft während der Verbrennung in allgemeinen Industrieöfen gebildet werden, in gewissem Maß zu verhindern, indem die Verbrennungstemperatur auf nicht mehr als 1000° C erniedrigt wird. Im Gegen-

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satz dazu kann jedoch die Bildung von Stickstoffoxiden, die durch Verbrennung von organischen Stickstoffverbindungen gebildet werden, nicht einfach dadurch verhindert werden, daß man die Maßnahme einer Verminderung der Temperatur anwendet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbrennen von organische Stickstoffverbindungen enthaltenden Industrieabfällen zugänglich zu machen, das geeignet ist, die Bildung von Stickstoffoxiden auf einen möglichst geringen Umfang zurückzudrängen.

Durch die Erfindung soll vor allem ermöglichst werden, brennbaren Industrieabfall, der organische Stickstoffverbindungen mit Peptidbindungen, Cyanreste und ähnliche Stickstoffverbindungen enthält, mit Hilfe eines sogenannten Wirbelschicht-Verbrennungsofens zu verbrennen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Verbrennung im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Verbrennen von Industrieabfall, bei dem Luft in den unteren Teil eines Ofens eingeblasen wird, um in dem Ofen angeordnete Teilchen eines nicht brennbaren Fluidisierungsmediums zu fluidisieren, und dadurch eine Wirbelschicht gebildet wird, bei dem der zu verbrennende Industrieabfall im oberen Teil des Wirbelschicht-Verbrennungsofens in die Wirbelschicht eingeführt wird, die auf eine Temperatur oberhalb der Verbrennungstemperatur des zu verbrennenden Industrieabfalls erhitzt worden ist, und danach der Industrieabfall durch die Verbrennungswärme, die aus dem Abfall erhalten wird, verbrannt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß brennbare Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt gemeinsam mit dem zu verbrennenden Abfall in den Ofen eingeführt werden und auf diese Weise im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre aufrecht erhalten wird, so daß die durch Verbrennung von organischen Stickstoffverbindungen des Abfalls gebildeten Stickstoffoxide zu unschädlichem Stickstoff

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reduziert werden und somit ein von Stickstoffoxid befreites Verbrennungsabgas erhalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert.

Die Erfindung betrifft ±m einzelnen ein Verfahren zum Verbrennen von Industrieabfällen, die organischen Stickstoff enthalten, unter Verwendung eines Wirbelschichtofens, in welchem Industrieabfall gemeinsam mit Materialien, die einen hohen Anteil an Kohlenstoff enthalten, wie pulverisierte Kohle, Schweröl oder dergleichen, in einen Ofen eingeführt wird, in welchem der Abfall und das an Kohlenstoff reiche Material gemeinsam mit dem Fluidisierungsmedium mit Luft fluidisiert werden und danach der Industrieabfall verbrannt wird, während das Innere der Wirbelschicht oder fluidisierten Schicht unter reduzierender Atmosphäre gehalten wird. Auf diese Weise werden während der Verbrennung des Abfalls die Stickstoffoxide (NO ), die aus den im Abfall vorliegenden organischen Stickstoffverbindungen gebildet werden, reduziert, so daß gasförmiger Stickstoff (N₂) erhalten wird und die Bildung von Stickstoffoxiden vermieden wird.

Es ist gut bekannt, daß eine Wirbelschicht durch Einblasen von Luft oder Gas in einen Ofen vom unteren Ende des Ofens her und Fluidisieren eines Fluidisierungsmediums in Form einer Schicht aus festen Teilchen gebildet wird, die von einer perforierten Platte im Inneren eines Ofens getragen wird. Im allgemeinen werden als Fluidisierungsmedium in Form einer Schicht aus festen Teilchen Siliziumdioxid-Teilchen (Hauptbestandteil SiO₂)f wie Flußsand verwendet, die chemisch inaktiv sind, und die Korngröße dieser Teilchen wird im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm gewählt. Wenn in dem Abfall Schwefel und Chlor enthalten sind und wenn gewünscht wird, diese Elemente direkt innerhalb der Wirbelschicht zu binden und zu absorbieren, wird bevorzugt, chemisch aktive Zementklinkerteilchen als Fluidisierungsmedium zu verwenden. Zementklinkerteilchen haben beispielsweise folgende Zusammensetzung: 60 bis 70 % CaO, 6 "bis 8 % ¥&£>-, und

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3 bis 6 % SiO₂.

In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen wird zur Verbrennung eine Wirbelschicht angewendet. Die Temperatur in der Wirbelschicht liegt gewöhnlich im Bereich von 750 bis 850° C. In dieser Hinsicht ist die Temperatur wesentlich niedriger als die Temperatur über 1000° C, bei der Stickstoffoxide durch Reaktion von Stickstoff mit Sauerstoff in der Luft gebildet werden, wie es bei allgemeinen Industrieöfen der Fall ist, wie Dampfkesseln. Darüber hinaus ist bei dieser niedrigen Temperatur die Menge der durch Reaktion von Stickstoff mit Sauerstoff in der Luft gebildeten Stickstoffoxide vernachlässigbar.

In dieser Hinsicht schwerwiegend ist die Bildung von Stickstoffoxiden durch Verbrennung von organischen Stickstoffverbindungen, die im Abfall vorliegen, weil - wie bereits erläutert wurde - Stickstoffoxide auch dann in großer Menge gebildet werden können, wenn diese Verbrennung bei einer niederen Temperatur wie 750 bis 850° C vorgenommen wird.

In dem Wirbelschichtofen kann eine heftige Reaktion erzielt werden, weil die feste Teilchenschicht des Fluidisierungsmediums aus Teilchen einer Größe von 0,1 bis 2,0 mm besteht und daher eine außerordentlich große Kontaktoberfläche bei stationärer Teilchenschicht besitzt (beispielsweise beträgt die Höhe der Schicht 500 bis 1000 min). Daher kann auch Abfall mit schlechter Brennbarkeit, wie ein entwässerter Schlammkuchen (Wassergehalt 70 bis 90 %) bei sehr niedrigem Luftüberschuß (1,1 bis 1»3) verbrannt werden. Bei der Verbrennung eines entwässerten Schlammkuchens mit hohem Wassergehalt, der Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt enthält, in der Wirbelschicht, wird angenommen, daß die nachstehend angegebenen Reaktionen stattfinden, weil das brennbare feste Material in dem Schlamm im wesentlichen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel und Stickstoff besteht:

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4H + O₂ —> 2H₂
S + O₂ —> SO₂
2N + O₂ —> 2NO

In der Praxis sind jedoch die Abfallteilchen in gewissem Ausmaß mikroskopisch ungleichmäßig-verteilt, obwohl der eingesetzte schlammartige Abfall getrocknet, zerkleinert und in die Wirbelschicht gebracht wurde. Darüber hinaus werden die Abfallteilchen der Verbrennung bei sehr niederen Luftüberschuß unterworfen, so daß eine sauerstoffarme reduzierende Atmosphäre die kleinen Teilchen des gemahlenen Abfalls umgibt.

Diese Bedingung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

In diesen Zeichnungen bedeutet

Figur 1 eine vergrößerte Ansicht eines Schlammteilchens innerhalb eines erfindungsgemäß verwendeten Wirbelschicht-Verbrennungsofens;

Figur 2 ist eine Darstellung, die die Bedingungen im Inneren eines erfindungsgemäßen Wirbelschicht-Verbrennungsofens verdeutlicht und

Figur 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahrensschema und eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Wirbelschicht-Verbrennungsofens darstellt.

Die in Figur 1 gezeigte vergrößerte Ansicht eines Schlammteilchens b zeigt die Bedingungen innerhalb der Wirbelschicht a mikroskopisch. Die Schlammteilchen b "schwimmen" in der Gruppe d von Teilchen des Fluidisierungsmediums, die eine Wirbelschicht a bilden, wobei ein Schlammteilchen b, das eine beträchtliche Menge kohlenstoffhaltiger Komponenten enthält, in der umgebenden Zone c eine reduzierende Atmosphäre ausbildet.

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Andererseits sind in dem Wirbelschichtgas Verbindlangen, wie CHa, CO, Hp und dergleichen, die durch Zersetzung des Abfalls gebildet wurden, vorhanden und die vorstehend genannten Gasbestandteile tragen zu einer Erhöhung der Wirsamkeit der reduzierenden Atmosphäre bei.

Die Wirbelschicht selbst hat eine stark katalytische Wirkung. In den vorstehend angegebenen aktiven Fluidisierungsmedium-Teil-

chen sind Fe₀O-, und Al₀O-, enthalten oder wenn Schweröl als 2 3 2 3

zusätzliches Verbrennungsmittel verwendet wird, liegt in den Teilchen des Mediums Vanadinoxid Vp^ ^vor» ^^{as aus} dem Vanadin im Schweröl gebildet wurde. Diese Verbindungen wirken als Katalysatoren und beschleunigen die Bildung von Kohlenmonoxid gemäß nachstehenden Reaktionsformeln

2CO

CO + H₂ (Wassergasreaktion)

Anders ausgedrückt, werden für die Verbrennung eines Schlammkuchens mit hohem Wassergehalt Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie pulverisierte Kohle oder Abfall-Aktivkohle, erforderlichenfalls auch Schweröl gemeinsam mit dem schlammartigen Abfall der Wirbelschicht zugeführt oder das Gemisch aus schlammartigem Abfall und kohlenstoffreichen Materialien kann andernfalls in die Wirbelschicht eingeführt werden, um Die Verbrennung bei niederem Luftüberschuß durchzuführen, wodurch ein hoher Anteil an CO in der Wirbelschicht gebildet wird und die selektive Reduktion von Stickstoffoxiden gemäß nachstehenden Reaktionsgleichungen erfolgt:

2NO + CO *- N₂O + CO₂

N₂O + CO » N₂ + CO₂ .

Außerdem reduzieren Wasserstoff, der durch die vorstehend angegebene Wassergasreaktion gebildet wurde, und Methan, das

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aus den in verbrennbaren Materialien vorliegenden Kohlenwasserstoffen (CnHm) in der reduzierenden Atmosphäre gebildet wurde, Stickstoffoxide in der nachstehenden Weise:

2NO + 2H₂ > N₂ + 2H₂O

CH₄ + 4NO₂—» 4NO + CO₂ + 2H₂O CH₄ + 4NO ► 2N₂ + CO₂ + 2H₂O

Fe₂O,, Cr₂O,, MnO, Al₂O,, V₂Oc, Cu₂O und dergleichen .werden als Katalysatoren angesehen, die geeignet sind, die vorstehenden Reaktionen zu beschleunigen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert, in der die Bedingungen im Inneren eines Wirbelschicht-Verbrennungsofens gezeigt sind, der zur Verbrennung von schlammartigen Abfällen verwendet wird.

In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen e wird die Primärluft g der Verbrennungsluft vom unteren Ende des Verbrennungsofens e her eingeführt, um das Fluidisierungsmedium in dem Ofen e zu fluidisieren,, wodurch eine Wirbelschicht k gebildet wird. Die Wirbelschicht k wird mit Hilfe eines Brenners oder dergleichen vorerhitzt. An Kohlenstoff reiche Materialien, wie pulverisierte Kohle oder dergleichen, werden gemeinsam mit schlammartigem Abfall von oberen Ende des Ofens e her in die Wirbelschicht k eingeführt, wo sie gemeinsam mit dem Fluidisierungsmedium fluidisiert werden und eine unvollständige Verbrennung stattfindet, wodurch das Innere der Wirbelschicht k in reduzierender Atmosphäre gehalten wird. In dieser Weise wird die Verbrennung durchgeführt. In diesem Fall liegen im Inneren der Wirbelschicht k in Form eines Gemisches CO, H₂, CH₄, O₂, N₂ und CO₂ vor, so daß die Bildung einer reduzierenden Atmosphäre im Inneren der Wirbelschicht k beschleunigt werden kann.

Wenn darüber hinaus die Sekundärluft f dem Ofen'e in dem oberen Raum oberhalb der Wirbelschicht zugeführt wird und

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(λ bedeutet den Überschußluftfaktor) in einer Zone j, die durch die obere Fläche der Wirbelschicht k und den Eintritt der Sekundärluft f begrenzt ist, werden CH^ und ähnliche Ver-.bindungen, die in diese.Zone gelangt sind, zersetzt und verbrannt. Die Verbrennung schreitet weiter in der Zone i oberhalb der Zone j fort und Abgas h, das COp₁ HpO, Np und O₂ enthält, wird aus dem Ofen abgeführt.

Ein Beispiel für eine Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung für Schlammabfälle wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben.

Der Verbrennungsofen 1 enthält eine perforierte Platte 2 und eine Luftkammer 3 in seinem unteren Teil, Der entwässerte Schlamm, der pulverisierte Kohle oder feinkörnige Kohle enthält, wird dem oberen Teil des Verbrennungsofens 1 durch eine Zuführungs- oder Fördervorrichtung 4 für den Schlamm zugeführt. Die zum Fluidisieren und zur Verbrennung erforderliche Luft wird durch ein Gebläse 8, ein Drosselventil 15 und eine Leitung 9 der Luftkammer 3 zugeführt, wobei die Fluidisierung der Teilchen des Fluidisierungsmediums, wie Zementklinkerteilchen, sowie des Schlamms, der pulverisierte Kohle und feinkörnige Kohle enthält, wobei die Teilchen und der Schlamm auf der perforierten Platte 2 angeordnet sind, beim Durchtritt der Luft durch die perforierte Platte 2 erfolgt, so daß eine Wirbelschicht erhalten wird. Der Betrieb des Verbrennungsofens beginnt mit dem Erhitzen der Wirbelschicht mit Hilfe von Brennern, wonach die Verbrennung des Abfalls durch die Verbrennung der pulverisierten Kohle (oder feinkörnige Kohle), die mit dem schlammartigen Abfall vermischt ist, fortschreitet. Wenn die durch Verbrennung der pulverisierten Kohle entwickelte Wärme unzureichend ist, wird einBrenner 6a als Hilfsvorrichtung verwendet. Das Abgas wird durch eine Leitung 7 aus dem Ofen abgeleitet.

Wenn zur Ausbildung einer Wirbelschicht 5 eine Erhöhung der Menge des Fluidisierungsgases erforderlich ist, wird das

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Abgas aus Leitung 7 eingeleitet, so daß Abgas durch das Drosselventil 14 und das Gebläse 16 in die Leitung 9 eingeführt wird.

Für den Betrieb des Verbrennungsofens 1 ist es erforderlich, die Menge der Luft und des damit zu vermischenden Abgases zu regeln. Zu diesem Zweck werden ein Signal 11, welches die zugeführte Menge des schlammartigen Abfalls anzeigt und in Kopplung mit der Umdrehungszahl eines Drehförderers in der Fördervorrichtung für den schlammartigen Abfall 4 erhalten wird, und ein Temperatursignal 18 aus einem Thermometer 17, das zur Messung der Temperaturen in der Wirbelschicht 5 dient, in einen Regler 10 eingeführt und jedes der Eintrittsventile bzw. Eintrittsklappen 14 und 15 der Gebläse 8 und 16 wird mit" Hilfe der Signale 12a und 12b geregelt, während die Regelventile 19a und 19b zum Regeln der Ölmenge für die Brenner 6a und 6b mit Hilfe der Signale 1j5a und 13b gesteuert werden. Der Brenner wird hauptsächlich zum Beginn des Betriebs eines Ofens oder zu Hilfszwecken verwendet, während der Brenner 16b zur Zuführung von kohlenstoffreichen verbrennbaren Materialien, wie Schweröl, zu der Wirbelschicht 5 verwendet wird und normalerweise dann eingesetzt wird, wenn der dem Ofen 1 zuzuführende schlammartige Abfall keine pulverisierte Kohle oder dergleichen enthält. Andererseits wird eine Klappe 22, die in der Zuleitung 21 für Sekundärluft vorgesehen ist, mit Hilfe eines Signals 20 geregelt.

Wie aus der vorstehenden -Beschreibung ersichtlich ist, bestehen die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß zur Verbrennung eines brennbaren Industrieabfalls, der organisch gebundenen Stickstoff enthält, insbesondere von schlammartigem Industrieabfall mit hohem Wassergehalt, eine Wirbelschicht verwendet wird, welche die Verbrennung bei außerordentlich niederem Luftüberschuß (Luftüberschuß-Verhältnis 1:1 bis 1:3) ermöglicht. Dabei werden kohlenstoffhaltige Bestandteile in

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einer Menge von nicht weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Abfalls, mit dem festen Material, wie dem schlammartigen Abfall, vermischt, so daß im Inneren der Wirbelschicht 5 eine reduzierende Atmosphäre gebildet wird, während die Temperatur in der Wirbelschicht 5 bei nicht weniger als 500° C gehalten wird, um den Abfall zu verbrennen. Die gebildeten Stickstoffoxide werden durch CO, H₂, CH₄ und dergleichen, die auf diese Weise gebildet werden, reduziert, so daß die Stickstoffoxide aus dem Abfall-Verbrennungsgas, das aus dem Abfall kommt, in Form von gasförmigen Stickstoff entfernt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden als Fluidisierungsmedium Zementklinkerteilchen verwendet, die einen hohen Anteil an Fe₂O,, Cr₂O,, MnO, AIpO.,, enthalten oder es werden Chromerzteilchen und Manganerzteilchen verwendet, um die vorstehende Reduktionsreaktion zu beschleunigen, so daß Stickstoffoxide in wirksamer Weise reduziert und entfernt werden.

Die Reaktionen, die in dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen gemäß der Erfindung stattfinden, können folgendermaßen zusammengefaßt werden: nachstehende Reaktionen finden durch Umsetzung des verbrennbaren Materials und der zugesetzten kohlenstoffreichen Bestandteile innerhalb der zu reduzierenden Wirbelschicht statt, die bei einer Temperatur von nicht weniger als 500° C gehalten wird:

2C +	°2 —	2CO	H₂	^Cn'	^Hm>
C +	H₂O—»	-CO +	+ b
^CA	>■	a CH₄

In diesem Reaktionsschema bedeutet CH Kohlenwasserstoffgruppen, die in den verbrennbaren Materialien enthalten sind, die zum Teil einer trockenen Destillation und Zersetzung innerhalb der Wirbelschicht in reduzierender Atmosphäre unterworfen werden, wobei Methan (CH₄) und ähnliche Verbindungen gebildet werden. -:

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CO, H₂, CH^, die durch die vorstehenden Reaktionen gebildet werden, halten die reduzierende Atmosphäre in der Wirbelschicht aufrecht, wodurch gleichzeitig mit den vorstehenden Gasen gebildete Stickstoffoxide entsprechend den nachstehenden Reaktionsgleichungen reduziert werden:

2NO + CO-—>N₂0 + CO₂

N₂O + CO > N₂ + CO₂

2NO + 2H₂ >N₂ + 2H₂O

+ 4NO₂-^4NO + CO₂ + ₄ + 4NO —*■ 2N₂ + CO₂ + ₂

Die Menge an CO,·das in der Wirbelschicht entsprechend den vorstehenden Reaktionsgleichungen gebildet wird, ist sehr groß im Vergleich mit der Menge an Stickstoffoxid, so daß überschüssiges CO, H₂, C .H₁, CH₄ und dergleichen mit Hilfe der Sekundärluft in dem'Raum oberhalb der Oberfläche der Wirbelschicht oxydiert werden und in die unschädlichen Gase CO₂ und H₂O umgewandelt werden.

Wenn Klärschlamm mit einem Wassergehalt von 78 %, einem Peststoffgehalt von 22 % und einem Stickstoffgehalt der Feststoffe von 5,5% unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Wirbelschicht-Verbrennungsofens verbrannt wird, enthält das Abgas Stickstoffoxide (Ν0_χ) in folgenden Konzentrationen:

bei Zusatz von pulverisierter Kohle: 65 ppm (Teile pro 1 Million Teile)

ohne Zusatz von pulverisierter Kohle: 1230 ppm

Es ist ersichtlich, daß in der vorstehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung"erläutert wurden. Die Erfindung kann jedoch in einfacher Weise aufgrund der angegebenen Regeln modifiziert und verbessert werden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

[1. jVerfahren zur Verbrennung von Industrieabfall, der organisch gebundenen Stickstoff enthält, in einer Wirbelschicht aus einem feinteiligen nicht brennbaren Fluidisierungsmedium bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet , daß man den zu verbrennenden Abfall gemeinsam mit kohlenstoffreichen brennbaren Materialien in die Wirbelschicht einführt und dadurch im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre aufrecht erhält, und in dieser die gebildeten Stickstoffoxide reduziert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß man die Verbrennung in einem Wirbelschichtofen durchführt, in welchem der zu verbrennende Industrieabfall und das kohlenstoffreiche Material aus dem oberen Teil des Ofens in die Wirbelschicht eingeführt werden, die auf eine Temperatur oberhalb der Verbrennungstemperatur des Abfalls vorerhitzt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Fluidisierungsmedium Zementklinkerteilchen, die als Katalysatoren Fe20-z, A^O-z, Cr2O, und MnO enthalten, Chromerzteilchen oder Manganerzteilchen verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e kennzeichnet, daß man die Wirbelschicht mit Hilfe

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der von unten in den Wirbelschichtofen eingeführten Verbrennungsluft aufrecht erhält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man der Verbrennungsluft aus dem Wirbelschichtofen entnommenes Abgas mischt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzliche Luft gesondert von der für die Verbrennung erforderlichen Luft in den oberen Teil des Ofens oberhalb der Wirbelschicht einführt.

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