DE2952703C2 - Verfahren zum Unschädlichmachen von gesundheitsschädlichen und umweltgefährdenden Abfällen sowie Ofensystem zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die moderne Technik hat Produkte hervorgebracht ohne die man heute schwer auskommen kann, die aber gleichzeitig Probleme durch gesundheitsschädliche und umweltgefährdende Abfälle verursachen.

Die Beseitigung dieser Abfälle ist häufig sehr problematisch. 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, nitrosen Gasen und ähnlichen. Die Beseitigung der schädlichen Stoffe ist außerdem mit einem großen Energieaufwand verbunden, cu eine

ίο Ausnutzung der bei der 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

is \bgasen 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.

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. Ein solches Verfahren ist jedoch nicht einwandfrei. Unter anderem ist der Wärmeinhalt in den Abfällen sehr unterschiedlich und erfordert deshaib bei diesem Verfahren eine sehr weitgehende gleichmäßige Verteilung und eine umfassende Homogenisierung der Abfälle.

Auch nach einer solchen Homogenisierung verbleiben in technischer Hinsicht bedeutende Nachteile, da das Brennen von Zementklinker eine sehr gleichmäßige Temperatur erfordert. Zementklinker, der in einem Ofen hergestellt wird, der teilweise für die Destruktion 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.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren geschaffen

werden, gesundheitsschädlichen und/oder umweltgefährdenden Abfall zu destruieren, wobei die Nachteile der obengenannten Methoden vermieden werden sollen.

Die Destruktion solcher Abfälle geschieht gemäß der Erfindung in verschiedenen Etappen. In einem Destruktionsofen verbrennt der Abfall unter Zusatz von schlackenbildenden Stoffen, z. B. 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. Bei der Verbrennung bilden sich Abgase, die zusammen mit der vom Klinkerkühler kommenden Sekundärluft in die Brennzone des Ofens geführt werden. Die Temperatur in der Brennzone ist sehr hoch, variiert jedoch in den unterschiedlichen Abschnitten.

Die Durchschnittstemperatur liegt bei etwa 1800" C. Diese Temperatur reicht aus, um eventuelle Reste οι ganischer Natur aufzuspalten. 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, kühlerem 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 anorganischen Stoffe gelangt mit den Rauchgasen aus dem Ofensystem heraus, zu welchem der Staubfilter hinzugerechnet werden muß. ι ο

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht· und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung näher beschrieben.

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 Destruktionsofen 2 über das Kühlsystem 3 des Drehrohrofens 1 anschließt Das Material, welches wärmebehandelt werden soll, z. B. Zementrohmehl, wird in den oberen Teil 4 des Drehrohrofens 1 eingeführt, und zwar entw;der In Form eines wasserhaltigen Schlammes oder über Zyklone in Form eines trockenen oder fast trockenen Pulvers. 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 Farbe oder ähnlichem aber auch mit dem Verpackungsmaterial für den umweltgefährdenden Abfall, wie Blechfässer, Glas u. ä. 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 Primärluft 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. Die Abgase des Destruktionsolens 2 werden durch eine relativ kurze Anschlußleitung 7 in den Drehrohrofen 1 so 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 •jmweltgefährdenen Abfällen durch Verbrennung bilden sich oft anorganische Stoffe, wie z. B. Chlorwasserstoff, welche ätzend und/oder auf andere Art gesundheitsschädlich und umweltgefährdend sind. 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 μ 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 Materialströme aufgeteilt, wobei der eine Teil durch den Drehrohrofen transportiert und gebrannt wird, wie z. B. zu Portlandzementklinker, und der andere Teil den Ofen in Form eines sehr feinverteilten 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, lit in der Praxis vernachlässigbar.

Um gefährliche Abfälle vollständig zu destillieren, 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 is»- unterschreiten. Um die Brenntemperatur zu erhöhe/, und damit die Destruktion wirkungsvoller zu machen, wii d 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.

Die bei der Destruktionsverbrennung entstehenden Abgase mit einer Temperatur von über 1000⁰C 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 ßrennione 5 des Drehrohrofens liegt die Gastemperatur bei etwa 1800⁰C, die ausreicht, um eventuelle Reste noch vorhandener destruktionsfähiger gefährlicher Stoffe zu beseitigen.

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.

Wie bereits erwähnt, sind die gssundheitsschädlichen 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 bezeichne', werden können, der während der Verbrennung lediglich Wfirm.. verbraucht. Derjenige Teil der Abfälle, der als Brennstoff bezeichnet werden kann, variiert in weiten Grenzen, weshalb e.fie Stützfeuerung mit besonderen Brennstoffen erforderlich 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 Stützfeuerung geschieht durch Messung der Ahg&Jtemperatur zwischen dem Destruktionsofen 2 und dem Drehrohrofen 1. Bei fallender Abgastemperatur muß eine Stützfeuerung vorgenommen werden.

Der Luftbedarf de:s Brennstoffes ist nahezu proportional mit dessen Wärmeinhalt, und ein Senken des Wärmeinhaltes des zueeführten Abfalles führt dazu, daß

sich der Luftüberschuß erhöht, was wiederum dazu führt, daß die Abgastemperatur bei konstanter 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.

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 eventuell 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

ί Abgasen des Drehrohrofens durch Absorption oder durch andere Art durch innigen Kontakt mit den reaktiven basischen Materialien in feinverteilter Form gebunden.

Durch Auslaugen der in den Staubfiltern abgeschiedenen Stäube können solche Stoffe wiedergewonnen werden.

Auf die oben beschriebene Weise lassen sich also Abfälle beseitigen, die aus Gesundheits- oder Umweltschutzgesichtspiinkten schädlich sind, wobei eine

r. weitgehende Destruktion der Abfälle unter gleichzeitiger Ausnutzung der Uberschußwärme für die Herstellung eines nützlichen Produktes erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Unschädlichmachen von gesundheitsschädlichen und umweltgefährdenden Abfällen durch Verbrennung in einem Ofensystem, gekennzeichnet durch eine Destruktion der Abfälle in einer ersten Stufe in einem zu dem Ofensystem gehörenden Destruktionsofen (2) unter Ausnutzung des in den Abfällen vorhandenen Wärmeinhaltes, eventuell unter Zusatz von gefährlichem Abfall mit hohem Wärmeinhalt und/oder anderem Brennstoff bei gleichzeitigem Zusatz von schlackenbildenden Stoffen für die Adsorption von nicht durch die Verbrennung destruierbarer im Abfall vorhandener Stoffe, wie Schwermetalle, wobei zur Erhöhung der Verbrennungstemperatur und Intensivierung der Destruktion als hauptsächliche Verbrennungsluft die warme Abluft eines Kühlers (3) verwendet wird, der zur Luftkühlung des Materials eines mit dem Destruktionsofen (2) gekoppelten Drehrohrofens (1) vorgesehen ist, und wobei die Abgase des Destruktionsofens (2) abgeleitet und mit der vom Kühler (3) des Drehrohrofens (1) kommenden heißen Sekundärluft vor deren Eintritt in die Brennzone (5) des Drehrohrofens (1) vermischt werden, in welchem die in den Abgasen des Destruktionsofens (2) gebildeten anorganischen Stoffe adsorbiert werden und/oder mit dem im Drehrohrofen (1) vorhandenen feinverteilten basischen Material chemisch reagieren, und zwar unter gleichzeitiger Ausnutzung des Drehrohrofens (1) für die Produktion von Material, für welches der Drehrohrofen (1) vorgesehen ist.

Z Ofensystem für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Drehrohrofen, der an einen zur Kühlung eines im Drehrohrofen produzierten hauptsächlich basischen Materials dienenden Kühler angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (1) mit einem Destruktionsofen (2) kombiniert ist, wobei letzterer an den Kühler (3) zur Ausnutzung der in diesem erwärmten Abfluß als hauptsächliche Verbrennungsluft angeschlossen ist und teilweise über eine kurze Anschlußleitung (7) mit dem Ofenkopf (9) des Drehrohrofens (1) verbunden ist, so daß die Abgase des Destruktionsofens (2) dem Drehrohrofen (1) zugeführt werden können.

3. Ofensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft vom Kühler (3) des Drehrohrofens (1) an zwei oder mehreren Stellen in Längsrichtung des Kühlers (3) entnehmbar ist, um die dem Destruktionsofen (2) zugeführte Verbrennungsluft zu steuern.

4. Ofensystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Destruktionsofen (2) ein so genannter Rollofen ist.