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~ Verfahren zur Beseitigung von gesundheitsschäd-
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lichen und umweltgefährdenden Abfällen sowie Ofensystem zur Durchführung
dieses Verfahrens " Die moderne Technik hat Produkte hervorgebracht ohne die man
heute schwer auskommen kann, die aber gleichzeitig Probleme durch gesundheitsschädliche
und umweltgefährdende Abfälle verursachen.
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Die Beseitigung dieser Abfälle ist häufig sehr problematisch.
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Es ist bekannt, gesundheitsschädliche und umweltgefährdende Abfälle
durch Verbrennung in z.B. Pyrolyseöfen mit nachfolgenden Brennkammern in gewissem
Maße zu beseitigen. Nach einer solchen Verbrennung kommen Jedoch immer noch Reste
von schädlichen Stoffen in den Rauchgasen vor, so z.B. Rest von halogenhaltigen
Kohlenwasserstoffen, aber auch von anorganischen Stoffen, wie z.B. Chlorwasserstoff,
Schwefeldioxid, nitrösen Gasen und ähnlichen. Die Beseitigung der schädlichen Stoffe
ist außerdem mit einem großen Energieaufwand verbunden, da eine Ausnutzung der bei
ir Verbrennung abgegebenen Wärme, z.B. in einem Dampfkessel, technisch gesehen fast
unmöglich ist. Unter anderem wird der Wirkungsgrad sehr niedrig. Die Abgase sind,
wie aus Obigem hervorgeht, oft aggressiv und der Staubgehalt in den Abgasen führt
dazu, daß die Rohre im Dampfkessel einen Belag bekommen, wodurch der Wirkungsgrad
des Kessels noch weiter erniedrigt und gleichzeitig häufiges Reinigen mit den damit
verbundenen Betriebsunterbrechungen erforderlich wird.
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Mit dem Ziel, den Wärmeinhalt von umweltgefährdenden Abfällen bei
gleichzeitiger Beseitigung derselben auszunutzen, hat man versucht, bei der Herstellung
von Portlandzementklinker die Abfälle in feinverteilter Form in den Drehrohrofen
einzuführen.
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Ein solches Verfahren ist Jedoch nicht einwandfrei. U.a. ist der Wärmeinhalt
in den Abfällen sehr unterschiedlich und erfordert deshalb bei diesem Verfahren
eine sehr weitgehende gleichmäßige Verteilung und eine umfassende Homogenisierung
der Abfälle.
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Auch nach einer solchen Homogenisierung verbleiben in technisch Hinsicht
bedeutende Nachteile, da das Brennen von Zementklinker eine sehr gleichmäßige Temperatur
erfordert. Zementklinker, der in einem Ofen hergestellt wird, der teilweise für
die Destruktlow von umweltgefährdendem Abfall verwendet wird, enthält relativ hohe
Gehalte an z.B. Schwermetallen und möglicherweise auch anderen Stoffen, die einen
sehr negativen Einfluß auf die Personen haben können, welche mit einem Zement arbeiten
müssen, der aus solchem Zementklinker hergestellt ist. Außerdem kann die Qualität
eines solchen Zementes in Richtung auf die im Abfall befindlichen Stoffe negativ
beeinflußt werden.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, gesundheitsschädlichen
und/oder umweltgefährdenden Abfall zu destruieren, wobei die Nachteile der oben
genannten Methogen vermieden werden sollen.
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Die Destruktion solcher Abfälle geschieht gemäß der Erfindung in verschiedenen
Etappen. In einem Destruktionsofen verbrennt der Abfall unter Zusatz von schlackenbildenden
Stoffen, z.B.
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Erde, die durch öl verunreinigt ist oder die zur Vermeidung von Ölschäden
angewendet worden ist und das Verpackungsmaterial, in welchem die schädlichen Abfälle
verwahrt worden sind usw.
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Bei der Verbrennung bilden sich Abgase, die zusammen mit der vom Klinkerkühler
kommenden Sekundärluft in die Brennzone des
geführt werden. Die
Temperatur in der Brennzone ist sehr hoch, variiert Jedoch in den unterschiedlichen
Abschnitten. Die Durchschnittstemperatur liegt bei etwa 18000C. Diese Temperatur
reicht aus, um eventuelle Reste organischer Natur aufzuspalten.
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In den Abgasen des Destruktionsofens befinden sich anorganische Stoffe,
wie Natrium, Chlor, Fluor, Schwefel usw., die durch den Drehofen transportiert werden,
Jedoch in dessen oberem, kühleres Ende ausgefällt und durch das zum Ofen kommende
feinverteilte reingemahlene Material absorbiert werden. Zu einem gewissen Teil können
solche Stoffe mit dem Materialstrom durch den Ofen wandern und in das vom Ofen kommende
Material, z.B. Zementklinker, eingehen. Der überwiegende Teil wird Jedoch durch
Staubpartikel absorbiert, welche mit den Rauchgasen den Ofen verlassen und dann
hinter dem Ofen in den dort vorhandenen Staubfiltern ausgefällt werden. Ein sehr
kleiner Teil der anorganisclm Stoffe gelangt mit den Rauchgasen aus dem Ofensystem
heraus, zu welchem der Staubfilter hinzugerechnet werden muß.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung nNwr beschrieben.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Ofensystems dargestellt,
bei dem sich an einen an sich bekannten Drehrohrofen 1, der für die Wärmebehandlung
von Kalk, Dolomit, Zementmehl und ähnlichem vorgesehen ist, ein Destruktioncofen
2 über das Kühlsystem 3 des Drehrohrofens 1 anschließt. Das Material,
welches
wärmebeh<#"elt werden soll, z.B. Zeaentrokmehl, wird in den oberen Teil 4 des
Drehrohrofens 1 eingeführt, und zwar entweder in Form eines wasserhaltigen Schlammes
oder über Zyklone in Form eines trockenen oder fast trockenen Pulvers.
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Durch die Rotation des Ofens 1 gelangt das Material langsam in die
Brennzone 5 des Ofens und zur Auslauföffnung. Das Material wird dann zum Kühler
3 des Ofens geführt, und dort wird der Klinker mit Luft gekühlt, welche gleichzeitig
erhitzt wird. Der an den Drehrohrofen 1 gekoppelte Destruktionsofen 2 wird mit festem,
pastösem und/oder flüssigem Abfall beschickt, und zwar zusammen mit schlackenbildenden
Stoffen, wie mit öl vermischter Erde oder ähnlichem aber auch mit dem Verpackungsmaterial
für den umweltgefährdenden Abfall, wie Blechfässer, Glas u.. Die Verbrennung geschieht
unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Abfalles, eventuell unter Zusatz eines anderen
gefährlichen Abfalles mit hohem Wärmewert und/oder anderer Brennstoffe. Die Verbrennungsluft
besteht teils aus der Prlmärluft 6, teils, zum größeren Teil, aus der Abluft aus
dem Kühler 3 des Drehrohrofens. Bei der Verbrennung schmelzen die schlackenbildenden
Stoffe, und die geschmolzene Schlacke absorbiert die in den umweltgefährdenen Abfällen
enthaltenen Schwermetalle und andere nicht brennbare Stoffe. Die Schlacke wird kontinuierlich
oder diskontinuierlich aus dem Destruktionsofen abgezogen und auf herkömmliche Art
in Wasser granuliert.
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Die Abgase des Destruktionsofens 2 werden durch eine relativ kurze
Anschlußleitung 7 in den Drehrohrofen 1 geführt, in welchem der gesundheitsschädliche
und umweltgefährdende Abfall, der im Destruktionsofen 2 noch nicht ganz unschädlich
gemacht wurde, weiter zerstört wird, ohne daß die sekundäre Verbrennung der schädlichen
Gase in nennenswertem Umfang das zu brennende Material im Drehrohrofen 1 beeinflußt
Bei der Destruktion von gesundheitsschädlichen und umweltgefährdenen Abfällen durch
Verbrennung bilden sich oft anorganische Stoffe, wie z.B. Chlorwasserstoff welche
ätzend und/oder auf andere Art gesundheitsschädlich und umweltgefährdend sind.
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Dadurch, daß der Destruktionsofen mit einem zur Behandlung von basischem
Material bei hoher Temperatur vorgesehenen Drehrohrofen kombiniert wird, werden
die ätzenden Stoffe durch den Kontakt mit dem im Drehrohrofen vorhandenen, relativ
feinverteilten Material aus den Rauchgasen durch Absorption und/oder chemische Reaktion
entfernt. Das in den Drehrohrofen 1 eingebrachte Material, wie z.B. Zementrohmehl,
wird in zwei Material atrdme aufgeteilt, wobei der eine Teil durch den Drehrohrofen
transportiert und gebrannt wird, wie z.B. zuPortlandzementsehr klinker, und der
andere Teil den Ofen in Form einesVfeinverteilten Staubes verläßt, der in elektrostatischen
Filtern 8 abgeschieden wird. In gewissem Grade können ätzende Stoffe mit dem Materialstrom
durch den Drehrohrofen 1 wandern und im Material in gebundener Form vorliegen, während
Jedoch der Hauptteil zusammen mit dem Staub in den elektrostatischen
Filtern
8 ausgefällt wird. Die Menge gefährlichen anorganischen Stoffe, die das Ofensystem
verläßt, ist in der Praxis vernachlässigbar.
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Um gefährliche Abfälle vollständig zu destruieren, ist eine Temperatur
von mindestens 15000C während einer Zeit von länger als 5 Sekunden erforderlich.
In einem Destruktionsofen ist zwar die Flammentemperatur hoch genug, aber die Temperaturen
können in gewissen Ofenabschnitten die Mindesttemperatur, die für eine vollständige
Destruktion erforderlich ist, unterschreiten.
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Um die Brenntemrperatur zu erhöhen und damit die Destruktion wirkungsvoller
zu machen, wird ein Teil der im Kühler 3 des Drehrohrofens 1 angewendeten Luft in
den Destruktionsofen 2 geleitet. Die vorgewärmte Luft kann damit als Verbrennungsluft
zusammen mit einem geringeren Teil kälterer Luft als Primärluft verwendet werden.
Um der vorgewärmten Luft eine geeignete Temperatur zu geben, kann die Kühlerabluft
an zwei oder mehreren verschiedenen Stellen am Kühler 3 entnommen werden. Um möglichst
sicherzustellen, daß eine vollständige Verbrennung stattfindet, muß die Verbrennung
mit einem gewissen Luftüberschuß vorgenommen werden.
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Die bei der Destruktionsverbrennung entstehenden Abgase mit einer
Temperatur von über 1000 0C werden durch eine relativ kurze Leitung 7 in den Ofenkopf
9 des Drehrohrofens geführt, und zwar in der Weise, daß die Abgase sich mit der
vom Kühler 3 kommenden Sekundärluft vollständig vermischen. In der Brennzone
5
des Drehrohrofens liegt die Gastemperatur bei etwa 18000C, die ausreicht, um eventuelle
Reste noch vorhandener destruktionsfähiger gefährlicher Stoffe zu beseitigen.
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Die Brennzone 5 in dem Drehrohrofen 1 hat eine Länge von etwa 20 Metern,
und bewirkt, daß die Menge der noch nicht zerteilten gefährlichen Stoffe in den
Abgasen des Drehrohrofens 1 vernachlässigbar sind.
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Wie bereits erwähnt, sind die gesundheitsschädlichen und/oder umweltgefährdenden
Abfälle sehr inhomogen. Die Abfälle bestehen zum einen Teil aus Stoffen mit hohem
Verbrennungswert und zum anderen Teil aus Stoffen, die als wärmetechnischer Ballast
bezeichnet werden können, der während der Verbrennung lediglich Wärme verbraucht.
DerJenige Teil der Abfälle, der als Brennstoff bezeichnet werden kann, variiert
in weiten Grenzen, weshalb eine Stützfeuerung mit besonderen Brennstoffen ererforderlich
wird bzw. erforderlich werden kann. Die für die Stützfeuerung verwendeten Brennstoffe
können zum Teil aus festen oder flüssigen gefährlichen Abfällen mit hohem Wärmewert
und/ oder anderem Brennstoff bestehen. Die Regelung der 9Utzfeuerung geschieht durch
Messung der Abgastemperatur zwischen dem Destruktionsofen 2 und dem Drehrohrofen
1. Bei fallender Abgastemperatur muß eine Stützfeuerung vorgenommen werden.
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Der Luftbedarf des Brennstoffes ist nahezu proportional mit dessen
Wärmeinhalt, und ein Senken des Wreinhaltes des zugeführten Abfalles führt dazu,
da sich der Luftüberschuß erhöht, was wiederum dazu führt, daß die Abgastemperatur
bei konstanteer Luftzufuhr niedriger wird. Das bedeutet, daß die Abgastemperatur
ein Maß für den Wärmeinhalt des Brennstoffes darstellt und damit eine einfache Regelung
des Prozesses durch Zuführung zusätzlicher Brennstoffe zum Destruktionsofen 2 möglich
wird.
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Die Destruktion von gefährlichen Abfällen geschieht in drei Stufen.
Durch die Verbrennung in einem besonderen mit einem Drehrohrofen gekoppelten Destruktionsofen
2 bei gleichzeitiger Zufuhr von schlackenbildenden Zusätzen wird der Hauptteil der
zu destruierenden Stoffe, die nicht durch die Verbrennung zerstört werden, durch
Absorption in der Schlacke unschädlich gemacht. In einer anderen Stufe werden die
ventuell restlichen schädlichen Stoffe durch die Abgase des Destruktionsofens 2
in die hochtemperierte Brennzone des Drehrohrofens 5 geleitet und unschädlich gemacht.
Schließlich werden die verbrannten Stoffe, die aus dem Abfall frei geworden sind,
und die sich bildenden aggressiven und/oder auf andere Art schädlichen Stoffe im
Prinzip vollständig in den Abgasen des Drehrohrofens durch Absorption oder durch
andere Art durch innigen Kontakt mit den reaktiven basischen Materialien in feinverteilter
Form gebunden.
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Durch Auslaugen der in den Staub filtern Pbgeschiedenen Stäube können
solche Stoffe wiedergewonnen werden.
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Auf die oben beschriebene Weise lassen sich also Abfälle beseitigen,
die aus Gesundheits- oder Umweltschutzgesichtspunkten schädlich sind, wobei eine
weitgehende Destruktion der Abfälle unter gleichzeitiger Ausnutzung der Uberschußwärme
für die Herstellung eines nUtzlichen Produktes erfolgen kann.
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