DE2732418A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von abfallstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von abfallstoffen

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich-
  • tung zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen, bei dem die Abfallstoffe in einer ersten Verfahrensstufe bei Temperaturen zwischen 400 und .8000C in einem ersten Reaktor unter Luftabschluß verschwelt, die erzeugten Schwelgase aus der ersten Verfahrensstufe abgezogen, in einer zweiten Verfahrensstufe in einem zweiten Reaktor zerlegt und die erzeugten Zerlegungsprodukte in einer Trennstufe gereinigt werden.
  • Gase, die bei der thermischen Beseitigung von Abfallstoffen entstehen, enthalten beträchtliche Mengen an teer- und ölbildenden Komponenten. Dadurch entstehen erhebliche Probleme, beispielsweise fällt durch die Teere und Öle stark verschmutztes Abwasser an, das der biologischen Reinigung bedarf.
  • Zur Lösung dieses Problems ist aus der DT-AS 24 32 504 bereits ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt.
  • Dabei werden Abfallstoffe in einer ersten Verfahrensstufe verschwelt und die erzeugten Schwelgase sowie die Schwelrückstände der Schwelstufe getrennt entnommen. Die Schwelrückstände werden in einer gesonderten Verfahrensstufe in Schwelkoks und andere feste Rückstände sortiert. Der Schwelkoks wird dann in einer weiteren Verfahrensstufe zur Erzeugung einer heißen Reaktionszone verwendet, durch die die Schwelgase geleitet und dabei zerlegt werden.
  • Als nachteilig erweist es sich bei diesem Verfahren jedoch, daß die Eigenschaften des Schwelkokses nicht genau festliegen und sich je nach der Art und Zusammensetzung der zu behandelnden Abfallstoffe laufend ändern. Damit wird eine günstige Prozeßführung in der zweiten Verfahrensstufe erschwert, wenn nicht sogar unmöglich gemacht. Außerdem erweist sich das Aussortieren des Schwelkokses aus den Schwelrückständen als aufwendig und kostenintensiv. Dieser Verfahrensschritt wird daher zweckmäßigerweise nur dann durchgeführt, wenn aus den Rückständen in größeren Mengen wertvolle Stoffe zurückgewonnenwerden können. Dies trifft jedoch insbesondere bei Hausmüll nicht zu.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, das unter Vermeidung der obengenannten Nachteile eine einfache Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schwelgase im zweiten Reaktor durch eine Reaktionszone mit einem Festbett aus inertem Material geleitet werden.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Schwelgase durch eine genau definierte Reaktionszone geleitet, wodurch eine exakte ProzeßfUhrung ermöglicht wird. Die festen Schwelrückstände werden ausgesondert und können einer Weiterverwertung zugeführt werden. So können wertvolle Bestandteile zurückgewonnen und der MUllkoks beispielsweise zu Aktivkohle aufbereitet oder zu Heizzwecken verfeuert werden.
  • Als günstig kann es sich erweisen, die Energie zur Verschwelung der Abfallstoffe durch die Verbrennung eines Teils der gereinigten Zerlegungsprodukte zu erzeugen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn in der näheren Umgebung des Standortes einer verfahrensgemäßen Anlage keine Absatzmöglichkeit für die Zerlegungsprodukte besteht, denn ein Transport Uber größere Entfernungen ist unwirtschaftlich,da dieses Gas keinen besonders hohen Heizwert besitzt.
  • Aus den gleichen Gründen kann es auch vorteilhaft sein, die Energie zur Erzeugung der hohen Temperaturen, die für die Zerlegung der Schwelgase erforderlich sind, durch eine Teilverbrennung von gereinigten Zerlegungsprodukten zu erzeugen.
  • Als günstig für die Zerlegung der Schwelgase erweist es sich, die Reaktionszone in der zweiten Verfahrensstufe auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1400°C zu erhitzen.
  • Das Verfahren wird in der zweiten Stufe in vorteilhafter Weise in einem Festbett durchgeführt, das aus porösem Material, beispielsweise aus Keramikmaterial oder aus hochtemperaturbeständigen Steinen gebildet ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Festbett eine Schüttung von Keramikkugeln zu verwenden, durch die die Schwelgase geleitet werden.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden ar.hand der Figur an einem Ausftihrungsbeispiel erläutert. In der Figur ist der Verfahrensablauf in schematischer Form dargestellt.
  • Zerkleinerter Müll wird bei 1 in das Verfahren eingebracht, passiert eine magnetische Metallausscheidevorrichtung 2 und gelangt dann in einen Drehrohrofen 3. Hier wird der Müll unter Luftabschluß bei einer Temperatur von 7600 verschwelt.
  • Die aus dem Drehrohrofen 3 austretenden Schwelprodukte bestehen aus einem Schwelgas mit teer- und ölbildenden Komponenten und aus Schwelrückständen. Die Rückstände werden bei 4 vom weiteren Verfahrensablauf abgesondert und können einer Weiterverwertung zugeführt werden. Die Schwelgase gelangen durch die Leitung 5 in den Reaktor 6 der zweiten Verfahrensstufe, der ein Festbett 7 aus kugelförmigem Keramikmaterial enthält. Die heißen Zerlegungsprodukte werden anschließend in einem Wärmetauscher 8 zur Vorwärmung von Verbrennungsluft, einem Wärmetauscher 9 zur Dampferzeugung und einem Wärmetauscher 10 abgekühlt und gelangen Uber die Leitung 11 in eine Waschsäule 12. Im Gegenstrom zu einer Waschflüssigkeit, die aus einer wässrigen Lösung von Ca(OH)2 besteht, durchströmt das Gas die Waschsäule 12.
  • Dabei wird der größte Anteil an Schwefelverbindungen und an HC1, HF und HCN ausgewaschen. Das gereinigte Gas tritt am Kopf aus der Waschsäule 12 aus, wird in einem Verdichter 13 komprimiert und Uber einen Wasserabscheider 14 geführt.
  • Die gereinigten Zerlegungsprodukte können anschließend einem Verbraucher zugeführt werden. Im dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird das Gas Uber die Leitungen 15 und 16 dem Drehrohrofen 3 bzw. dem Reaktor 6 zugeführt. Dabei wird ein Teil des Gases durch die Leitung 15 und über das Regelventil 17 mit von einem Gebläse 18 im Überschuß angesaugter Luft vermischt und zur Beheizung des Drehrohrofens 3 verbrannt. Der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase wird in einem Wärmetauscher 19 zur Dampferzeugung genutzt und das gekühlte Abgas Uber einen Schornstein 20 an die Atmosphäre abgegeben.
  • Der übrige Teil des erzeugten Gases fließt durch die Leitung 16, das Regelventil 21, wird dann mit Luft aus der Leitung 22 und mit den Schwelgasen aus der Leitung 5 vermischt und im Reaktor 6 verbrannt. Die Luft wird von einem Gebläse 25 angesaugt und im Wärmetauscher 8 von den heißen Zerlegungsprodukten vorgewärmt, so daß bei der Verbrennung die für die Zerlegung der Schwelgase erforderlichen hohen Temperaturen im Reaktor 6 ermöglicht werden.
  • Die im Sumpf 24 der Waschsäule 12 anfallende Waschflüssigkeit enthält neben überschüssigem Ca(OH)2 die ausgewaschenen Bestandteile CaC12, Ca(CN)2, CaS und CaF2.
  • Ein Teil des Sumpfproduktes wird über das Ventil 25 abgezogen. Um das Ca(CN)2 in eine ungefährliche Form zu überführen, wird bei 26 ionisches Eisen zugeführt. In einem nachfolgenden Filter 27 erfolgt eine Trennung des Sumpfproduktes in gereinigtes Abwasser, das durch Leitung 28 austritt, und in einen ungefährlichen Schlamm, der bei 29 abgefUhrt wird.
  • Im Sumpf 24 verbliebene Flüssigkeit wird teilweise durch die Leitung 30 mittels der Pump 31 zum Kopf der Waschsäule 12 zurückgefördert und dort versprüht. Das im Abscheider 14 kondensierte Wasser wird ebenfalls der Leitung 30 zugeführt, wodurch die aus den Sumpf 24 abgezogene Waschflüssigkeit verdünnt wird. Die Zusammensetzung des Sumpfproduktes wird von einer Meßeinrichtung 32, die ein Ventil 33 steuert, überwacht. Das Ventil 33 regelt den Zufluß von frischer Waschflüssigkeit aus dem Behälter 34 in die Leitung 30, wobei sowohl die Konzentration der ausgewaschenen Schadstoffe im Sumpfprodukt als auch die über das Ventil 25 abgezogene Menge des Sumpfprodukts berücksichtigt werden.
  • Betriebsergebnisse einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage zur thermischen Behandlung von MUll werden im folgenden erläutert.
  • Dem Drehrohrofen 3 werden täglich 10 t Müll zugeftihrt, woraus 6,5 t heiße Schwelgase, die 3,35 t Wasser enthalten, entstehen. Die Schwelgase werden mit 5,2 t Luft und zusätzlich 5,4 t der gereinigten Zerlegungsprodukte im Reaktor 6 umgesetzt.
  • Dabei entstehen 17,1 t Zerlegungsprodukte, die 3,5 t Wasser enthalten und etwa die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung aufweisen, wobei der Wassergehalt nicht berücksichtigt wurde.
  • Tabelle 1 Vol.% N2 + Ar 39 C02 14 Co 16 CH4 5 c2+ 1 H2 24 NH3 0,3 S02 0,15 H2S 0,004 HC1 0,01 HF 0,0005 HCN 0,004 Aus der Waschsäule 12 treten 13,6 t gereinigtes Gas, das noch 0,3 t Wasser enthält, aus. In Tabelle 2 ist die Zusammentzung des gereinigten Gases ohne Berücksichtigung des Wassergehaltes angegeben.
  • Tabelle 2 Vol.% N2+ Ar 40 CO2 12 CO 16 CH4 5 C2+ 1 H2 25 NH3 0,3 SO2 0,0075 H2S 0,0025 HCl 0,00007 HF 0,0001 HCN 0,0025 Als Waschflüssigkeit wird eine wässrige Lösung von Ca(OH)2 verwendet, wozu täglich 4 t CaO benötigt werden. Als Feststoffe fallen aus der Waschflüssigkeit 6,4 t CaCO3, o,8 bis 0,9 t CaSO3/ CaS04 und 0,5 kg CaF2 und überschüssiges Ca(OH)2 an. Neben überschüssigem Ca(OH)2 sind folgende Stoffe im Waschwasser gelöst: 28 kg CaCl2, 3 kg Ca(CN)2, 4 kg CaS und 0,5 kg CaF2.Die 3 kg Ca(CN)2 werden mit 5 kg FeS04 . 7H20 zu 8 kg Berliner Blau umgesetzt.
  • Das gereinigte Gas wird im Kompressor 13 von 1,5 auf 3 bar komprimiert. Dabei kondensieren 0,15 t Wasser, die im Abscheider 14 getrennt werden.
  • 8,15 t des komprimierten Gases werden zur Beheizung des Drehrohrofens 3 verfeuert, die restlichen 5,4 t werden dem Reaktor 6 zugeführt. Den 8,15 t Brenngas, die dem Drehrohrofen 3 zugeführt werden, werden 46,6 t Luft zugesetzt. Damit wird ein Luftüberschuß von 151 % erzielt. Es entstehen 54,75 t Rauchgas, deren Zusammensetzung in Tabelle 3 angegeben ist. Für die Schadstoffe S02, HC1 und HF sind dabei sowohl die auf das Volumen bezogenen Teile pro Million Rauchgasteile als auch deren Konzentrationen in mg/Nm3 angegeben.
  • Tabelle 3 Vol-% Vol-ppm mg/Nm3 N2 + Ar 74 CO2 6,9 H20 8,0 °2 11,0 S°2 19 53 HC1 0,1 0,2 HF 0,01 0,02 Leerseite

Claims (7)

  1. Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen Patentansprüche Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen, bei dem die Abfallstoffe in einer ersten Verfahrensstufe bei Temperaturen zwischen 400 und 8000C in einem ersten Reaktor unter Luftabschluß verschwelt, die erzeugten Schwelgase aus der ersten Verfahrensstufe abgezogen, in einer zweiten Verfahrensstufe in einem zweiten Reaktor zerlegt und die erzeugten Zerlegungsprodukte in einer Trennstufe gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase im zweiten Reaktor durch eine Reaktionszone mit einem Festbett aus inertem Material geleitet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zur Verschwelung der Abfallstoffe in der ersten Verfahrensstufe mindestens teilweise durch Verbrennung eines Teils der gereinigten Zerlegungsprodukte erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zur Zerlegung der Schwelgase in der zweiten Verfahrensstufe mindestens teilweise durch Teilverbrennung eines Teils der gereinigten Zerlegungsprodukte erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase in der Reaktionszone des zweiten Reaktors bei Temperaturen zwischen 1000 und 14000C zerlegt werden.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchftihrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reaktor (6) ein Festbett (7) aus porösem Keramikmaterial aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbett (7) aus hochtemperaturbeständigen Steinen besteht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbett (7) aus einer Schüttung von Keramikkugeln besteht.
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