DE2935687C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Feststoffteilchen, die bei der Verbrennung von Asche aus den Abgasen von mit Schweröl betriebenen Kraft- bzw. Elektrizitätswerken in einem Wirbelschichtofen eingesetzt werden und wobei sich bei der Verbrennung der Asche ein Rückstand aus wasserlöslichen und unlöslichen Anteilen an den Feststoffteilchen ausbildet.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Regenerieren von mit klebrigen, wasserlösliche Anteile enthaltenden Verbrennungsrückständen aus der Verbrennung von Ölfeuerungsaschen behafteten Feststoffteilchen eines Wirbelschicht­ ofens, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1.

Der im Rahmen dieser Erfindung benutzte Ausdruck "Feststoffteil­ chen" soll jegliche Arten von Aufwirbelungsmedien, Flußbettmedien usw. umfassen. Der Einfachheit halber wird jedoch der zuerst genannte Ausdruck verwendet.

Die Erfindung be­ trifft insbesondere ein Verfahren für die Regenerierung von Feststoffteilchen, die in einem Wirbelschichtofen verwendet werden, und an denen ein klebender Rückstand haftet.

Aus Kesselanlagen, in denen große Mengen schweres Rohöl verbrannt werden, wie in großen Wärmekraftwerken, wird so­ genannte EP-Asche ausgetragen, d. h. Asche von Schweröl, die nichtver­ brannten Kohlenstoff enthält. Wird diese EP-Asche so, wie sie anfällt, beseitigt, so ist sie wegen ihrer besonderen Eigenschaften nicht für die Ablage geeignet. Sie muß in vielen Fällen durch besonders ausgebildete Personen besei­ tigt werden. Dadurch entstehen viele Schwierigkeiten, wie eine Erhöhung in den Transportkosten, und die Schwierig­ keit, sie zu handhaben, da sie in pulverisiertem Zustand vorliegt. Wegen dieser Tatsachen hat man als Nebenvorrich­ tungen für große Kraftwerksanlagen, die diese Schwierigkeiten verursa­ chen, Vorrichtungen entwickelt, die diese Probleme lösen oder beseitigen, indem sie die EP-Asche verbrennen, wodurch eine Volumen- und Gewichtsverringerung erreicht wird. Die­ se Vorrichtungen sind vorteilhaft, da die Vanadiumverbin­ dung, die in der EP-Asche enthalten ist, konzentriert wird, und die konzentrierte Vanadiumverbindung auf gleiche Weise wie Vanadiumerz angeboten werden kann.

Diese Vorrichtungen umfassen verschiedene Arten von Verbren­ nungsöfen, z. B. solche des Zyklontyps, des Rotationsofen­ typs, des Stockertyps und des Wirbelschichttyps.

Es ist jedoch gut bekannt, daß jeder von ihnen sowohl Vorteile als auch Nachteile hat und daß es nicht leicht ist, in ihnen die EP-Asche zu verbrennen. Von diesen wird die Vorrichtung, bei der ein Wirbelschichtofen zur Behandlung der EP-Asche verwendet wird, als wichtig an­ gesehen, da die an die verschiedenen Variationen in der Be­ ladung und im Aschegehalt gut angepaßt werden kann. Der Wirbelschichtofen besitzt jedoch die folgenden Nachteile. Die Feststoffteilchen (eine aktive oder inaktive Verbindung, die Sand oder CaO als Hauptkomponente enthält) verdicken sich mit der Zeit, bedingt durch die Adhäsion von klebendem Material, und fließen nicht mehr glatt, so daß ein langdauernder, kontinuierlicher Betrieb des Verbrennungs­ ofens schwierig wird. Dadurch wird es erforderlich, daß der Brennofen zur Erneuerung der Feststoffteilchen abgestellt wird. Es treten somit Nachteile beim Betrieb, der Ausbeute, den Betriebskosten, den Kosten für das Medium, u. ä. auf, und es besteht ein Bedarf, diese Nachteile zu beseitigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu be­ seitigen, d. h., ein Verfahren für die Regenerierung von Feststoffteilchen der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, bei welchem es nicht erforderlich ist, den Wirbelschichtofen abzustellen, und gemäß dem die regenerierten Fest­ stoffteilchen in den Wirbelschichtofen zurückgeführt werden. Ferner soll eine geeignete Vorrichtung für die Durchfüh­ rung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.

Dabei sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Regenerierung von Feststoffteilchen zur Verfügung gestellt werden, die die Wiedergewinnung von Vanadium und anderen wertvollen Stoffen bei der darauffolgenden Behand­ lungsstufe erlauben.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 (Verfahren) sowie des Patentanspruchs 6 (Vorrichtung) gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration an Na₂SO₄ bei der Be­ handlung mit Wasser und der Rate für die Entfernung des klebenden Materials,

Fig. 2 eine sche­ matische Darstellung einer geeigneten Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur des Behandlungswassers und der Menge an Behandlungswasser, die erforderlich ist, um 1 kg wasserlöslichen Gehalt an klebendem Material zu lösen, und

Fig. 4 bis 12 Erläuterungen der Vorrichtung.

In Tabelle 1 sind die Analysenergebnisse von Rückständen, die an den Feststoffteilchen haften, wenn EP-Asche in einem Wirbelschichtofen verbrannt wird, aufge­ führt.

Tabelle 1

Man hat angenommen, daß zur Entfernung des klebenden Rückstandes von den Feststoffteilchen mit der in der obigen Tabelle aufgeführten Zusammensetzung und zum Regenerieren der Feststoffteilchen eine mechanische Zerkleinerung wirksam sein würde. Man hat daher verschiedene Versuche nach diesem Verfahren durchgeführt. Es wurde je­ doch gefunden, daß es nicht geeignet ist, die klebenden Rückstände von den Feststoffteilchen abzutrennen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die klebenden Rückstände eine höhere Elastizität und Schockbestän­ digkeit aufweisen als Sand und andere Medien. Wenn daher eine Kraft, die stark genug ist, die klebenden Rückstände zu zerkleinern und abzutrennen, angewendet wird, wird das Me­ dium, das als Kern dient, ebenfalls zerkleinert, und es wird unmöglich, dieses zu regenerieren.

Man nimmt an, daß der Grund für die hohe Elastizität der haftenden Rückstände der ist, daß durch V₂O₅, Al₂O₃, Fe₂O₃, NiO usw., die in Tabelle 1 oben aufgeführt wurden, eine harte, schwammartige Struktur gebildet wird und daß das Netzwerk dieser schwammartigen Struktur mit Na₂SO₄ (gebil­ det durch Na₂O und SO₃, wie in Tabelle 1 oben angegeben) gefüllt ist.

Wenn man, um die heutigen Forderungen für den Umweltschutz zu erfüllen, das Kesselabgas mit NH₃ zur Beseitigung von SO _x , das in dem Abgas enthalten ist, behandelt, so enthält die EP-Asche eine bemerkenswerte Menge von (NH₄)₂SO₄, das sich in saures Ammoniumsulfat, abhängig von den Temperaturbe­ dingungen, umwandelt. Dieses Ammoniumsulfat bewirkt, daß Fest­ stoffteilchen aneinanderhaften, und wan­ delt diese so in eine Masse mit hoher Schockbeständigkeit um. Es wurde daher auch in diesem Fall gefunden, daß die Feststoff­ teilchen nicht durch das oben beschriebene mechanische Zerklei­ nerungsverfahren regeneriert werden können.

Unter Beachtung der Zusammensetzung des klebenden Materials, das oben in Tabelle 1 aufgeführt ist, und der Tatsache, daß Na₂SO₄, das etwa 50% davon ausmacht, in Wasser löslich ist, hat die Anmelderin die folgenden Versuche durchgeführt, um die Möglichkeit zu untersuchen, die Adhäsion und die Elastizität des klebenden Materials durch Extraktion des Na₂SO₄ mit Wasser zu verringern.

Zu Feststoffteilchen, die 24,5% klebende Rückstände enthalten, gibt man Behandlungswasser in einem Gewichtsverhält­ nis von 1 : 1, anschließend rührt man und zerkleinert in ei­ ner Kugelmühle während 10 Minuten. Die Abschälrate (Ent­ fernungsrate) des klebenden Materials erreicht etwa 90% oder mehr, und es wird bestätigt, daß die Feststoffteilchen selbst kaum pulverisiert werden. Man nimmt dan, daß dies auf die oben beschriebene harte, schwammartige Struktur zurückzuführen ist, die als Folge der Auflösung von Na₂SO₄ mit Wasser zer­ kleinert bzw. zerstört worden ist.

Man kann weiterhin erwarten, daß die Abschälrate erhöht wird, wenn die Oberfläche der Feststoffteilchen, die einer Naßzerklei­ nerung ausgesetzt wurde, mit frischem Wasser oder Filtrat des oben beschriebenen Behandlungswassers, das noch keinen gesättigten Zustand erreicht hat, behandelt wird.

Das Behandlungswasser, das bei der oben beschriebenen Naß­ behandlung verwendet wird, kann rückgeführt werden, nach­ dem der unlösliche Gehalt abfiltriert wurde. Es sammelt sich jedoch allmählich Na₂SO₄ im Wasser an, so daß die Entfer­ nungsrate des klebenden Materials von den Feststoffteilchen erniedrigt wird.

In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen der Konzentration an Na₂SO₄ in dem Behandlungswasser und der Entfernungsrate von klebrigen Rückständen dargestellt. Wie aus dieser graphischen Darstellung folgt, nimmt die Entfernungsrate des klebenden Materials mit steigender Konzentration an Na₂SO₄ ab. Dar­ aus folgt, daß die Waschausbeute hoch gehalten werden kann, wenn die Konzentration an Na₂SO₄ im Behandlungswas­ ser unter 30%, insbesondere unter 15%, gehalten wird.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dargestellt, die auf den oben beschriebenen Ergeb­ nissen beruht. Die Feststoffteilchen, die aus einem Wirbel­ schichtofen a zum Verbrennen von EP-Asche ent­ nommen werden, treten über eine Leitung b in einer Zerkleinerungs­ vorrichtung c ein, wo sie gerührt und mechanisch in Anwesen­ heit von Behandlungswasser (reinem Wasser oder einer wäßri­ gen Lösung mit einer Na₂SO₄-Konzentration unter 30%) zer­ kleinert werden. Die Feststoffteilchen und die klebenden Rückstände werden nach dem Zerkleinern in einem Separator d getrennt, und das abgetrennte, klebende Material wird über eine Leitung e entnommen und behandelt. Damit die Na₂SO₄-Konzentration des Behandlungswassers unter 30% gehalten wird, wird ein Teil des Behandlungswassers, der Na₂SO₄ mit hoher Konzentra­ tion enthält, aus der Zerkleinerungsvorrichtung c entnommen, und reines Wasser oder Wasser, das Na₂SO₄ mit niedriger Konzentration enthält, in einer Menge, die der entnommenen Menge entspricht, wird in die Zerkleinerungsvorrichtung c über die Leitung h zugeführt. Andererseits werden die Feststoff­ teilchen in der Waschvorrichtung f gewaschen, wobei in diesem Fall das Wasser, das für die Entfernung der klebenden Rückstände verwendet wird, als Waschwasser in die Waschvorrichtung f aus dem oberen Teil des Separators d über eine Leitung g ge­ leitet wird. Die Waschleistung dieses Waschwassers ist er­ niedrigt, wenn der Gehalt an Na₂SO₄ 30% übersteigt. Damit der Gehalt an Na₂SO₄ unter 30% gehalten wird, wird das Was­ ser im Separator d teilweise über die Leitung e entnommen, und reines Wasser oder Wasser, das Na₂SO₄ in niedriger Kon­ zentration enthält, wird in einer Menge zugesetzt, die der entnommenen Menge entspricht, und in den Separator d über eine Leitung h eingeleitet. Die Feststoffteilchen, deren Wa­ schen beendigt wurde, werden in den Wirbelschicht­ ofen über eine Leitung i eingeleitet.

Damit der Gehalt an Na₂SO₄ im Waschwasser leichter kontrol­ liert werden kann, kann die Leitung h, die bei der oben be­ schriebenen Ausführungsform mit dem Separator d verbunden ist, zur Einleitung von reinem Wasser oder Wasser, das Na₂SO₄ mit niedriger Konzentration enthält, direkt mit der Leitung g zum Einleiten von Waschwasser verbunden sein. Dies erlaubt eine leichte Kontrolle der Na₂SO₄-Konzentra­ tion des Waschwassers und das Waschen des Mediums mit Waschwasser mit einem niedrigen Na₂SO₄-Gehalt.

Die Anmelderin hat die Löslichkeit des lösli­ chen Rückstandanteils einschließlich von Na₂SO₄ untersucht, wobei Wasser als Auflösungsflüssigkeit verwendet wurde. Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, wo die Ergebnisse dieses Versuchs dargestellt sind. Die Kur­ ve (1) stellt die Beziehung zwischen der Menge an Wasser dar, die erforderlich ist, um den gesamten löslichen Anteil 1 kg bei verschiedenen Wassertemperaturen aufzulösen. Aus dieser Kurve (1) folgt, daß die Menge an Wasser, die zum Auflösen des wasserlöslichen Gehalts erforderlich ist, sehr ge­ ring ist, wenn die Wassertemperatur über etwa 30°C liegt. Die Kurve (2) stellt die gleiche Beziehung dar, wenn das in Wasser lösliche Material Na₂SO₄ ist. In diesem Fall werden die gleichen Ergebnisse, wie oben, erhalten. Insbesondere ist die Menge an Wasser am geringsten, wenn die Wassertempe­ ratur um 30°C liegt. Aus diesen Ergebnissen folgt, daß die klebenden Rückstände leicht entfernt werden können und daß die Menge an Behandlungswasser, die zugegeben wird, verringert werden kann, wenn die regenerierungsbedürftigen Feststoffteilchen gerührt und in Anwesenheit einer Auflösungsflüssigkeit zerkleinert werden, deren Temperatur über 30°C gehalten wird.

Zur Bestätigung der Entfernungsrate der klebenden Rückstände hat die Anmelderin die Wassertemperatur geändert und Wasser zu Feststoffteilchen zugegeben, die 24,5% klebende Rückstände enthalten, in einem Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1 und gerührt und in einer Kugelmühle während 10 Minuten zerklei­ nert. Die Wassertemperatur wurde im Bereich von 10 bis 90°C geändert. In Tabelle 2 sind die Ergebnisse dieses Tests aufgeführt.

Wassertemperatur (°C)
Entfernungsrate von klebenden Rückständen (%)
10
29
15	42
20	64
25	75
30	93
40	96
50	99
60	99
70	99
80	99
90	99

Es ist erkennbar, daß mehr als 90% des klebenden Materials bei Wassertemperaturen von mehr als 25°C, insbesondere von mehr als 30°C, entfernt wird. Die Entfernungsrate von klebenden Rückständen nimmt scharf bei einer Wassertemperatur unter 20°C ab. Ins­ besondere erreicht sie nicht 50% bei einer Wassertemperatur unter 15°C. Es wurde weiterhin bestätigt, obgleich dies nicht in der Tabelle angegeben ist, daß die Feststoffteilchen bei ir­ gendeiner der obigen Temperaturen kaum pulverisiert wurden. Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen, daß es sehr wichtig ist, die Temperatur des Behandlungswassers beim Ablösen des klebenden Materials zu erhöhen. Neben einer verbesserten Löslichkeit des löslichen Anteils können Variationen in der Viskosität der Lösung ebenfalls als Faktor für die Ver­ besserung der Entfernungsrate angesehen werden, bedingt durch eine erhöhte Temperatur des Behandlungswassers.

Wendet man die obige Kenntnis für den tatsächlichen Betrieb an, so reicht es, eine Heizvorrichtung in der Leitung h der Fig. 2 vorzusehen und Wasser oder Auflösungsflüssig­ keit, die durch diese Heizvorrichtung auf eine Temperatur über 30°C erwärmt worden ist, in die Zerkleinerungsvorrich­ tung c über die Leitung h einzuleiten. Es ist weiterhin mög­ lich, Feststoffteilchen im erhitzten Zustand direkt als Wärme­ quelle für Wasser oder die Auflösungsflüssigkeit zu verwen­ den. In diesem Fall wird ein Temperaturdetektor an der Zer­ kleinerungsvorrichtung c vorgesehen und ein selbstschließen­ des Ventil ist in der Leitung b vorgesehen, durch das Fest­ stoffteilchen von dem EP-Asche-Verbrennungsofen a zu der Zerkleinerungsvorrichtung c transportiert werden. Der Temperaturdetektor ist mit dem selbstschließenden Ventil ge­ kuppelt, so daß die Menge an Feststoffteilchen, die eingeführt wird, kontrolliert werden kann, so daß die Flüssigkeitstemperatur bei einem gewünschten Wert gehalten wird. Damit die Tempera­ tur und die Konzentration der Flüssigkeit in der Zerklei­ nerungsvorrichtung c einheitlich gehalten werden, kann eine Rührvorrichtung in der Zerkleinerungsvorrichtung c vorgese­ hen sein.

Da das erfindungsgemäße Verfahren für die Regenerierung von Feststoffteilchen dem nassen Typ angehört, werden die klebenden Rückstände als Aufschlämmung gewonnen, wodurch die Gewinnung von Vanadium schwierig und eine zweite Behandlung er­ forderlich wird.

Um den Wärmeverlust in dem Wirbelschichtofen zu vermeiden, müssen die Feststoffteilchen bevorzugt, bevor sie wiederverwendet werden, getrocknet werden. Es ist daher bevor­ zugt, das Trocknen zusammen mit dem Waschen durchzuführen.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der die Naßzerkleinerung unter Zugabe von Wasser zu den Feststoffteilchen mit 24,5% klebendem Material in einem Gewichtsver­ hältnis von 1 : 1 erfolgt, wird erhitzte Luft von außen durch eine Luftöffnung in die Kugelmühle geblasen, die bei der Naßbehandlung verwendet wird, und die verdampfende Feuch­ tigkeit wird zusammen mit erhitzter Luft durch eine Entnahme­ öffnung entnommen. Man stellt fest, daß 85% der klebenden Rückstände abgelöst sind und als pulverisiertes, festes Material wiedergewonnen werden. Eine Pulverisierung des als Feststoffteilchen verwendeten Sandes wurde nicht beobachtet. Verwen­ det man die obige Kenntnis beim tatsächlichen Betrieb, so reicht es aus, wie in Fig. 2 gezeigt wird, eine getrennte Leitung zu verwenden, durch die heißes Gas von dem Wirbel­ schichtofen a in den Separator d geleitet wird und wodurch die Feststoffteilchen und die klebenden Rückstände getrocknet werden. Dann werden die getrockneten Feststoffteilchen und das klebende Material voneinander abgetrennt.

Als Trocknungsgas kann Verbrennungsgas von dem oben beschrie­ benen Wirbelschichtofen oder, den Umständen entsprechend, Verbrennungsgas von einem Verbrennungsofen von unverbrann­ tem Kohlenstoff, auf den ein Verbrennungsofen mit Wirbel­ schicht folgt, verwendet werden. Daher kann die erfindungs­ gemäße Trocknungsbehandlung durchgeführt werden, ohne daß irgendwelche speziellen Vorrichtungen erforderlich sind.

Die vorherige Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft den Fall, bei dem die klebenden Rückstände, die an den Feststoffteilchen haften, Na₂SO₄ als Hauptkomponente ent­ halten. Wenn das klebende Material jedoch (NH₄)₂SO₄ enthält, ist es ebenfalls möglich, dieses klebende Material von den Fest­ stoffteilchen zu entfernen und die Feststoffteilchen zu rege­ nerieren.

In Fig. 4 ist eine geeignete Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Regenerierungsverfahrens dargestellt.

Aus einem Wirbelschichtofen 1, in dem eine aktive oder inaktive Substanz, die Sand mit einer Teilchen­ größe mit einem Durchmesser von 0,8 mm oder CaO oder ähnli­ ches Material oder ein Gemisch davon enthält, als Feststoffteilchen verwendet wird, werden die Feststoffteilchen über eine Leitung 11 konstant in einer Rate von 250 kg/h entnom­ men, so daß die durchschnittliche Verweilzeit der Feststoffteilchen in der Schicht etwa 20 bis 30 Stunden beträgt und die Akkumu­ lation durch Adhäsion des Aschegehalts von EP-Asche an den Feststoffteilchen unter einem bestimmten Standardwert gehalten wird. Die so entnommenen Feststoffteilchen werden in einen Wassertank 2 gege­ ben, der in der Nachbarschaft des Ofenbodens vorgesehen ist. Wenn die Feststoffteilchen in den Wassertank bei tewa 650°C fallen, wird die Temperatur im Wassertank bei etwa 100°C gehalten, und Dampf, der konstant gebildet wird, wird teilweise ent­ nommen und in den Verbrennungsofen zurückgeführt oder zu anderen Vorrichtungen geleitet. Die Feststoffteilchen und das klebende Material im Wassertank werden zuerst einem thermischen Schock unterworfen, und die Oberfläche der Feststoffteilchen wird, bedingt durch die Auflösung des löslichen Anteils der kle­ benden Rückstände, aufgerauht, was eine schlechte Adhäsion des klebenden Materials bewirkt. In diesem Zustand treten die Feststoffteilchen in einen Mörtelmischer 3 ein, der am Tankboden vorge­ sehen ist. Um zu verhindern, daß die Feststoffteilchen, bedingt durch das Mischen und Rühren im Wasser und wegen der mechani­ schen Schlagkraft, die auf sie angewendet wird, flotieren, werden die Rotationsgeschwindigkeit des Mörtelmischers, sein Schaufelwinkel usw. auf geeignete Weise eingestellt. Der Mörtelmischer ist eine Vorrichtung, die aus einer Vielzahl von stabartigen Elementen 3 a und einer Schnecke 3 b besteht. Wenn die Feststoffteilchen in dem Mischer während etwa 10 Minuten ge­ mischt und gerührt werden, ist das aufgerauhte, klebende Ma­ terial fast vollständig abgelöst. Ein Teil des so abge­ lösten, klebenden Materials flotiert in Wasser in suspen­ diertem Zustand, während ein anderer Teil zusammen mit den Feststoffteilchen in einen Kupplungskettenförderer 4 geleitet wird, der dazu dient, die regenerierten Feststoffteilchen zu befördern. Die Kette des Kupplungskettenförderers 4 bewegt sich mit konstan­ ter Geschwindigkeit über das Bodengehäuse des Wassertanks und nimmt die Feststoffteilchen und den unlöslichen Anteil der Rückstände auf. Damit die Lösung ungesättigt bleibt und der unlösliche Anteil abgetrennt wird, ist eine Wasserbeschickungsleitung 5 vor­ gesehen, die das Waschen mit Wasser über der Wasseroberfläche erlaubt. Der Hauptteil des unlöslichen Anteils wird so abge­ trennt, und Wasser wird durch den geneigten Teil des Kupp­ lungskettenförderers entfernt, der sich über der Wasserober­ fläche befindet. Anschließend werden die behandelten Feststoffteilchen zu einem Kastenförderer 7 über einen Förderer mit flachem Band 6 geleitet. Die Feststoffteilchen, die von Ascherückständen befreit sind, werden in den Ofen mit dem Kastenförderer 7 mit einer Rate von 235 kg/h geleitet.

Andererseits ist der Wassertank mit einem Überlaufwehr 8 versehen, um den Tank in zwei Teile zu teilen. Das über­ fließende Material wird als Behandlungsflüssigkeit wiederver­ wendet und/oder in den oberen Teil des Kettenförderers 4 geleitet. Die ausgefällte Aufschlämmung mit hoher Konzentra­ tion wird konstant abgezogen, durch eine Aufschlämmungspumpe 9 des Schneckentyps unter Druck gesetzt und dann in den Verbrennungsofen 10 unter Verwendung eines Doppelfluid- Spray-Brenners des Außenmischtyps versprüht, wodurch ein Verkleben bzw. Verstopfen der Teilchen vermieden wird.

Die Anpassung des gesamten, geschlossenen Systems ermöglicht, daß eine Sekundärumweltbelastung vermieden wird, die sonst mit dem Einbau dieser Art von Vorrichtung zur Regenerierung von Feststoffteilchen einhergeht. In dem Verbrennungsofen 10 werden Zündflammen verwendet. Nachdem die Feuchtigkeit verdampft ist und die Aufschlämmung verbrannt ist, verbleiben die Oxide und Sulfide von Fe, V und Ni zurück, und die Vanadi­ umkomponente kann wirksam weiterverarbeitet werden. Wegen der Ab­ nutzungsbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit ist die ganze Vorrichtung aus rostfreiem Stahl hergestellt.

In Fig. 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung dar­ gestellt, bei der eine Leitung für die Entnahme des abge­ lösten, klebenden Materials mit dem Boden des Wassertanks, der eine Rührvorrichtung besitzt, vorgesehen ist. Weiterhin ist eine Düse zum Herausspritzen der überstehenden Flüssig­ keit am Unterwasserteil der Vorrichtung für die Entnahme der Feststoffteilchen vorgesehen. In Fig. 5 werden Feststoffteilchen, wie Sand, kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Wirbelschichtofen 1 entnommen und über eine Entnah­ meleitung 11 in den Wassertank 2 geleitet. Der lösliche Anteil des klebenden Materials, das an den Feststoffteilchen haftet, wird in Wasser gelöst. Der unlösliche Anteil, des­ sen Adhäsion, bedingt durch das Auflösen des löslichen Anteils geschwächt ist, wird mechanisch in einer Schlagrührvor­ richtung 3, wie einem Mörtelmischer, geschlagen, so daß das klebende Material von den Feststoffteilchen abgelöst wird. Das so abgelöste, klebende Material scheidet sich am Bo­ den des Wassertanks 2 ab. Der Niederschlag wird über die Entnahmeleitungen 21 a und 21 b, die am Boden des Wassertanks 2 vorgesehen sind, entnommen, durch eine Aufschlämmungspum­ pe 9 unter Druck gesetzt und dann in den Brennofen 10 ge­ leitet, wo er verbrannt wird. Die Feststoffteilchen, die von dem haftenden Material befreit sind, werden aus dem Wassertank 2 über eine Austragsvorrichtung 4, wie einen Kupplungskettenförderer, entnommen, wobei in diesem Fall die überstehende Lösung in dem Wassertank 2 über die Leitung 22 von einer Düse 13, die am Unterwasser­ teil der Austragsvorrichtung 4 vorgesehen ist, herausgestoßen wird. So bildet sich in der Nachbarschaft dieser Düse 13 auf entsprechende Weise eine Wasserrührzone, in der das abgelöste Material, das mit den Feststoffteilchen vermischt ist, in Wasser geschlagen und entfernt wird. Die in der Figur dargestellte Düse 13 ist nur am Tankboden vorgesehen, sie kann jedoch auch am ge­ neigten Teil der Vorrichtung 4 vorhanden sein. Die im Wassertank 2 auf­ steigenden Feststoffteilchen kommen an die Wasseroberfläche über die Vorrichtung 4 und werden am Ende mit dem überstehenden Material, das über die Leitung 23 eingeleitet wird, gewaschen, so daß der Rest des abgelösten Materials entfernt wird. Das Be­ zugszeichen 14 bezeichnet eine Zirkulationspumpe für die Leitung der obenstehenden Flüssigkeiten in die Leitungen 22 und 23. Die von den klebenden Rückständen befreiten Feststoffteilchen werden in den Wirbelschichtofen 1 über den Bandförderer 6 und den Gehäuseförderer 7 geleitet.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung erlaubt die zufrie­ denstellende Abtrennung der Feststoffteilchen durch Ablösen des klebenden Materials davon und die Zurückführung der Feststoffteilchen in das Fließbett mit einer hohen Regene­ rierungsrate. Zusätzlich zu diesen Vorteilen kann die Vor­ richtung eine kleine Größe aufweisen, da sie nur einen Wassertank benötigt.

In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der ein Vibrationssieb mit einer Wasser­ waschdüse am oberen Ende und einem Wassertank an seinem Bo­ den mit einer Vorrichtung zum Umrühren der Feststoffteilchen verbunden ist über eine Einrichtung, mit der die Feststoffteilchen transportiert werden und weiterhin ist das obige Vibrationssieb mit dem Wirbelschichtofen über eine andere Einrichtung für den Transport der Feststoffteilchen verbunden.

Gemäß Fig. 6 werden die Feststoffteilchen, die aus dem Wirbelschicht­ ofen 1 entnommen werden, über ein Überlaufrohr 11 in einen Wassertank 2 geleitet, der einen Rührer 3 a umfaßt, um das klebende Material abzulösen. Der Wassertank 2 ist mit Wasser gefüllt. Der in Wasser lösliche Anteil des klebenden Materials wird mit Wasser extrahiert, und dann wird der un­ lösliche Anteil mechanisch abgelöst. Das heißt, daß die Hauptkomponente des klebenden Materials, Na₂SO₄, die in Wasser löslich ist, mit Wasser extrahiert wird und daß die Feststoffteilchen, die das klebende Material, dessen Adhäsi­ on so geschwächt ist, enthalten und als unlösliches Mate­ rial (hauptsächlich Verbindungen von V, Fe und Ni) als Hauptkomponente enthalten, mit dem Rührer 3 a gerührt werden, um auf sie eine mechanische Kraft auszuüben, so daß das kleben­ de Material von den Feststoffteilchen abgetrennt wird. Klin­ ker, der in dem Fließbettofen 1 gebildet wird, wird als Aus­ schuß bzw. Abfall über einen Klinkerauslaß 15 entnommen. Die Feststoffteilchen und die davon abgetrennten, klebenden Rückstände werden zu einem Vibrationssieb 16 über einen Schnecken­ förderer 4 geleitet. Durch den Einfluß des Siebs 17 auf das Vibrationssieb 16 und durch das von der Waschdüse 18 ver­ sprühte Wasser werden die Feststoffteilchen und das klebende Material voneinander getrennt. Die Feststoffteilchen, deren Teil­ chengröße unter die geeignete Teilchengröße durch Zerklei­ nern während des Ablösens verringert worden ist, werden ebenfalls entfernt. In diesem Fall können gute Ergebnisse erhalten werden, wenn das Sieb 17 so ausgebildet ist, daß es mittels einer Vorrichtung, wie einem nichtgezeigten Kurbelmechanis­ mus, eine vertikale, kreisförmige Bewegung ausübt. Die Fest­ stoffteilchen mit geeigneter Teilchengröße, die von dem klebenden Material befreit sind, werden in einen Wirbelschicht­ ofen 1 mit dem Gehäusebeförderer 7 befördert. Andererseits kommen der in Wasser lösliche Anteil des klebenden Materials und der unlösliche Anteil, der abgelöst wurde, zu dem Wassertank 19, der am Boden des Vibrationssiebes 16 vorge­ sehen ist. Der unlösliche Anteil, der am Boden des Wasser­ tanks ausfällt, wird entnommen, durch eine Aufschlämmungs­ pumpe 9 unter Druck gesetzt und dann in einen Verbrennungs­ ofen 10 geleitet, wo er zusammen mit der Verbrennungsasche, die von einem Staubkollektor 20 gesammelt wurde, verbrannt wird. Wasser im Wassertank 19 wird durch die Zirkulatiospumpe 14 zur Wasserwaschdüse 18 und zum Wassertank 2 zirkuliert.

Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung erlaubt das Verbrennen der EP-Asche wirksam, ohne daß der Betrieb des Wirbelschichtofens unterbrochen werden muß. Zusätzlich ist sie wirtschaftlich vorteilhaft, da Feststoffteilchen gespart und die Kosten für ihre Erneuerung verringert werden können.

In den Fig. 7 und 8 sind andere erfindungsgemäße Vorrich­ tungen dargestellt, bei denen in dem Raum zwischen Pad­ delschäften, die am Boden des Gehäuses angeordent sind, und diesem Gehäuse ein Hindernis bzw. eine Unterbrechung für die Strömung der Feststoffteilchen, die behandelt werden, vorgesehen ist, um zu verhindern, daß die Feststoffteilchen in den obigen Raum überfließen. In den Fig. 7 und 8 ist in dem Raum 35 A über zwei Paddelschäften, die parallel angeordnet sind, ein Hin­ dernis 38 für die Strömung der behandelten Feststoffteilchen 34 vor­ gesehen. Dieses Hindernis 38 kann in Form eines hohlen Kastens sein, aber insbesondere muß seine Oberfläche 38 A, die in Richtung auf die Paddelschäfte liegt, gleichmäßig entfernt sein und in der gleichen Form geformt sein, wie die sich drehende Oberfläche der Paddelschäfte. Das heißt, die Oberfläche 38 A, die gegenüber den Paddelschäften liegt, ist in Wellenform, wie in Fig. 8 dargestellt, ausgebildet.

In der so gebauten Vorrichtung werden die behandelten Feststoffteilchen die von löslichem, klebendem Material, wie Na₂SO₄, durch Extraktion mit Wasser befreit ist, eingeleitet, oder wenn solche Vorbehandlung nicht erfolgt, werden Feststoffteilchen 34 und Wasser in das Gehäuse 35 durch die Zufuhr­ öffnung 36 eingeleitet. In einem Mörtelmischer, der aus zwei Paddelschäften besteht, die je aus einer Welle 31, Armen 32 und Flügeln 33 gebaut sind, werden die beiden Paddelschäfte durch einen Antrieb, wie einen nicht gezeig­ ten Motor, angetrieben, so daß sie sich in entgegenge­ setzten Richtungen drehen. Die oben beschriebenen Feststoffteilchen 34, die behandelt werden sollen, fließen in den Raum zwischen den beiden Paddelschäften, die sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, und werden allmählich unter Rühren durch die Paddelschäfte bis zu der Abgabeöffnung 37 durch den tunnelartigen Raum zwischen dem Gehäuse 35 und dem Hinder­ nis 38 bewegt. Im Verlaufe dieser Bewegung wird von den Feststoffteilchen 34, die das klebende Material enthalten, ihr löslicher Gehalt mit Wasser extrahiert, und sie können dann leicht mit mechanischer Kraft abgeschält werden, die stark genug ist, um diesen unlöslichen Gehalt abzuschälen. Dabei können etwa 70 bis 80% des unlöslichen Gehalts von den Feststoffteilchen abgetrennt werden.

Die Vorrichtung der Fig. 7 und 8 erlaubt, daß die Abschäl­ rate des unlöslichen Gehalts drastische auf 70 bis 80% er­ höht wird, verglichen mit einer üblichen Rate von 10 bis 30%, da das Behandlungsmedium nicht überfließt.

Weiterhin erlaubt der Einbau eines Hindernisses die leichte Erhöhung der Abschälrate. Die Vorrichtung ist daher wirt­ schaftlich.

In den Fig. 9 bis 12 ist eine andere erfindungsgemäße Vor­ richtung dargestellt, die eine Rührvorrichtung umfaßt, die so ausgebildet ist, daß eine Vielzahl von Armen für eine Aufwärts­ strömung, eine Vielzahl von Armen für eine Abwärtsströmung und eine Vielzahl von Zerklei­ nerungsarmen an einer Antriebswelle angebracht sind, die sich in einem Tank befindet, der die Behandlungsflüssigkeit enthält. Weiterhin sind eine Vielzahl von Düsen zum Aus­ spritzen der behandelten Flüssigkeiten, eine Blasenerzeu­ gungsvorrichtung sowie ein Überflußrohr vorgesehen. Diese Vorrichtung ist besonders geeignet, um klebendes Material, das (NH₄)₂SO₄ enthält, von Feststoffteilchen zu entfer­ nen.

In Fig. 9 werden die Feststoffteilchen, an denen solche Substan­ zen, wie Ammoniumsulfat, haften, in den Tank 44 zum Rüh­ ren und Waschen aus dem Wirbelbett des Wirbelschichtofens 1 durch ein Überflußrohr 11 geleitet. Wasser oder eine Wasserlösung mit niedriger Konzentration befindet sich als Behandlungsflüssigkeit in diesem Tank 44. Eine angetriebene Welle 50, die durch den Antriebsmotor M angetrieben wird, ist durch den Tank 44 hindurchgeleitet. Eine Vielzahl von Seitenarmen 50 a ist in radialer Richtung an dieser Welle und in einer Vielzahl von Stufen (in drei Stufen in der Figur) angebracht. Am Ende der sich aus­ streckenden Arme in der obersten Stufe ist eine Rührschau­ fel 48 u in einem Winkel von α₁ zu der Horizontalen vorge­ sehen, so daß das Gemisch aus Wasser und Feststoffteilchen durch Drehung der Welle eine Aufwärtsbewegung verliehen bekommt. In der Zwischenstufe ist ein Rührblatt 48 m in ei­ nem Neigungswinkel α₂, der kleiner ist als α₁, vorgesehen, so daß eine schwache Aufwärtsströmung erzeugt wird, wodurch der Tank in obere und untere Zonen geteilt wird. An den sich nach außen erstreckenden Armen ist in der untersten Stufe ein Rührblatt 48 l in einem Winkel von minus β, bezogen auf die Horizontale, vorgesehen, so daß dem Gemisch aus Wasser und Feststoffteilchen durch Drehung der Welle 50 eine Abwärtsbewegung verliehen wird. Eine Vielzahl von Zer­ kleinerungsarmen 51 ist radial an der Welle 50 nahe am Tank­ boden angebracht, so daß die Feststoffteilchen, die sich im Boden angesammelt haben, geschlagen und gerührt werden, wobei das haftende Material ausreichend entfernt wird.

Am Boden des Tanks 44 ist eine Vielzahl von Düsen 45 zum Einspritzen der Behandlungsflüssigkeit vorgesehen. Der Auf­ wärtsstrom der Flüssigkeit von einem Behandlungsflüssigkeitsrohr 46 und der Abwärtsstrom von Rührblatt 48 l erhöhen die Rührwirkung. Eine Luftkammer 53 wird durch eine perforier­ te Platte 52 am Boden an der Bodenplatte erzeugt. Diese Kammer erlaubt, daß sich in der Behandlungsflüssigkeit zahlreiche feine Blasen bilden und daß sich feine Blasen an der porösen Hülle festsetzen, die durch eine restliche, harte Komponente gebildet wird, die zurückbleibt, nachdem sich das Ammoniumsulfat in den rauhen bzw. zerfurchten Teilchen aufgelöst hat, und dadurch wird das klebende Material, wie Ammoniumsulfat, von dem Sand vollständig entfernt. Die Teilchen steigen mit erhöhtem Auftrieb und treten in die Rotationssphäre der Rührschaufel 48 u der obersten Stufe ein. Feine Teilchen, die in der Behandlungsflüssigkeit suspen­ diert sind, werden durch die feinen Blasen gesammelt und fließen von dem Überlaufrohr 49 in Blasen ab. Ein Ablenk­ blech 54 dient als Barriere und bewirkt, daß die Blasen mit absteigendem Einfluß der Rührschaufel 48 u überfließen. Die behandelten Feststoffteilchen werden mit einer geringen Menge an Flüssigkeit durch das Auslaßrohr 55 entfernt und als rege­ nerierte Feststoffteilchen verwendet, nachdem die Flüssig­ keit davon abgetrennt wurde. Die Rührblätter bzw. -schau­ feln 48 u und 48 m, die mit den sich ausstreckenden Armen 50 a verbunden sind, bilden Aufströmungs-Formarme, und die Rührblätter 48 l, die mit den sich erstreckenden Armen 50 a verbunden sind, bilden Abwärtsströmungs-Formungsarme. Die blasenerzeugende Vorrichtung besteht aus der Luftkammer 53, die durch die Bodenplatte des Tanks und die perforierte Platte 52 erzeugt wird, und dem Luftbeschickungsrohr 56.

Die Rührblätter 48 m der Zwischenstufe besitzen die Wirkung, den Tank in Aufwärtsstrom- und Abwärtsstromzonen zu teilen. Diese Vorrichtung besitzt viele Vorteile, d. h. beispiels­ weise kann die Behandlung der EP-Asche kontinuierlich durchgeführt werden. Das Schäumen der Blasen bewirkt die Trennung der nichtbehandelten Teilchen und der behandelten Teilchen, und die feinen Teilchen werden mit Blasen ent­ fernt. Dadurch wird die Leistung bei der Entfernung des klebenden Materials von den Feststoffteilchen erhöht.

Claims (12)

1. Verfahren zum Regenerieren von Feststoffteilchen, die bei der Verbrennung von Asche aus den Abgasen von mit Schweröl betriebenen Kraft- bzw. Elektrizitätswerken in einem Wirbelschichtofen eingesetzt werden und wobei sich bei der Verbrennung der Asche ein Rückstand aus wasserlöslichen und unlöslichen Anteilen an den Feststoffteilchen ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierungsbedürftigen Feststoffteilchen aus dem Wirbel­ schichtofen in eine wäßrige Waschflüssigkeit eingetragen und gerührt werden, wobei die Temperatur der Flüssigkeit über 30°C liegt, anschließend die Feststoffteilchen von der Lösung und den unlöslichen Anteilen des Rückstands abgetrennt und in den Wirbelschichtofen zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des löslichen Anteils der anhaftenden Rückstände in der Waschflüssigkeit unter 30%, vorzugsweise unter 15%, gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Waschflüssigkeit durch Zufuhr von heißen Feststoff­ teilchen aus dem Wirbelschichtofen eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Behandlung der Feststoffteilchen aus dem Wirbelschichtofen mit der Waschflüssigkeit diese und/oder die Feststoffteilchen mit Hilfe eines heißen Gases einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wodurch getrocknete Feststoffteilchen und/oder getrocknete, unlösliche Anteile der anhaftenden Rückstände erzielt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die am Boden eines Tanks ausgefällte Aufschlämmung aus von den Feststoffteilchen entfernten unlöslichen Anteilen der Rückstände aus dem Tank abgezogen und in einem Nachver­ brennungsofen verbrannt wird.

6. Vorrichtung zum Regenerieren von mit klebrigen, wasserlösliche Anteile enthaltenden Verbrennungsrückständen aus der Verbrennung von Ölfeuerungsaschen behafteten Feststoffteilchen eines Wirbelschicht­ ofens, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tank (2, 35, 44) für aus dem Wirbelschichtofen ausgetragene, regenerierungsbedürftige Feststoffteilchen, wobei in den Tank eine wäßrige Waschflüssigkeit einbringbar ist, mit deren Hilfe die löslichen Anteile der an den Feststoffteilchen anhaftenden Rückstände lösbar sind, durch eine im Tank vorgesehene Schlag- Rühreinrichtung (3, 31 bis 33, 48 l, 48 m, 48 u, 50, 51), mit deren Hilfe die Waschflüssigkeit und die darin eingebrachten Feststoffteilchen samt deren anhaftenden, unlöslichen Anteilen der Rückstände umrührbar ist, durch eine Abscheideeinrichtung (16 bis 19), mit deren Hilfe die von den Feststoffteilchen abgetrennten, unlöslichen Anteile der Rückstände aus der Waschflüssigkeit entfernbar sind und durch eine Fördereinrichtung (6, 7), mit deren Hilfe die regenerierten Feststoffteilchen in den Wirbelschichtofen (1) zurückführbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideeinrichtung ein im Tank vorgesehenes Überlaufwehr (8) aufweist und daß die sich jenseits dieses Überlaufwehres absetzende Aufschlämmung aus den nicht löslichen Bestandteilen der von den Feststoffteilchen entfernten Rückstände mit Hilfe einer Pumpe (9) aus dem in Strömungsrichtung jenseits des Überlaufwehres gelegenen Teil des Tanks abziebar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vibrationssieb (16) vorgesehen ist, welchem mit einem Schnecken­ förderer (4) mit abgetrennten, unlöslichen Bestandteilen der Rück­ stände vermischte, bereits gereinigte Feststoffteilchen zuführbar sind, und daß die in dem Vibrationssieb (16) zurückgebliebenen, regenerierten Feststoffteilchen mit Hilfe einer Fördereinrichtung (7) dem Wirbelschichtofen (1) zuführbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den löslichen Anteilen der anhaftenden Rückstände befreiten Feststoff­ teilchen mit einem Kettenförderer (4) aus dem Tank austragbar sind und daß am dem Tankboden zugeordneten Ende des Kettenförderers auf den Förderer gerichtete Düsen (13) vorgesehen sind, aus welchen Waschflüssigkeit aufgebbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich des Kettenförderers (4) oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche eine Wascheinrichtung vorgesehen ist, der Waschflüssigkeit über die Leitung (23) zuführbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Vibrationssiebes (16) eine Wascheinrichtung (18) vorgesehen ist, mit deren Hilfe den auf dem Sieb (17) dieser Einrichtung zurückge­ haltenen Feststoffteilchen Waschflüssigkeit zuführbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlag-Rührvorrichtung ein Gehäuse (35) mit einer Eintrags- und einer Austragsöffnung (36 bzw. 37) aufweist, daß in dem Gehäuse zueinander parallele Wellen (31) angeordnet sind, an welchen sich in Radialrichtung erstreckende Rührarme (32, 33) befestigt sind, und daß mindestens ein Hindernis (38) in dem Gehäuse (35) vorgesehen ist.