DE3216771C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines mit giftigen Bestandteilen, insbesondere organischen Stoffen, verunreinigten Bodens der im Oberbegriff des An­ spruches 1 näher definierten Art.

Die Reinigung eines mit Giftstoffen beladenen Bodens ist von großer Bedeutung geworden, seitdem entdeckt worden ist, daß sich vielerorts Deponien abgeladener Chemikalien befin­ den, die zu umwelthygienischen Problemen veranlassen. Die Nachteile manifestieren sich vor allem in letzter Zeit in­ folge des Durchrostens von Behältern, in denen diese Chemi­ kalien enthalten sind. Oft werden die Verunreinigungen durch organische Stoffe, wie Benzol, Toluol, Naphthalin, verschie­ dene Phenole und chlorierte Kohlenwasserstoffe verursacht. Jedoch auch mehr oder weniger flüchtige anorganische Stoffe und Verbindungen derselben können vorhanden sein. Es ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Erde in einer Schmutzverarbeitungsanlage behandelt wird. Die Erde wird dann in einer Menge von z.B. 10% dem zu verbrennenden Schmutz zugegeben. Deshalb muß die verunreinigte Erde zu der Anlage befördert (und gegebenenfalls zurückgeführt) werden.

Außerdem muß im Bereich der Anlage für Einrichtungen für die vorübergehende Lagerung der verunreinigten Erde gesorgt wer­ den, was selbstverständlich wiederum umwelthygienische Pro­ bleme und erhebliche Kosten mit sich bringt.

Es ist eine Anlage zum Abbrennen ölverseuchter Erde bekannt (DE-PS 12 47 532), bei der die auszubrennende Erde mit einem Kratzkettenförderer durch eine erste Ausbrennkammer geleitet wird, die mit den Abgasen einer zweiten Brennkammer indirekt beheizt wird. Dem Ölbrenner der zweiten Brennkammer wird kalte Verbrennungsluft aus der Umgebung zugeführt. Er kann zusätzlich mit den Öldämpfen betrieben werden, die in der ersten Ausbrennkammer bei der Erhitzung der zu behandelnden Erde entstehen und die dort abgesaugt werden.

Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Wärmeübertragungs­ leistung verhältnismäßig gering, da man aus der Umgebung an­ gesaugte, nicht vorgewärmte Luft als Brennerluft verwendet und die in der zweiten Brennkammer erwärmte Luft zusammen mit den Abgasen durch den Kamin abgeführt wird, nachdem sie die Heizkörper in der ersten Ausbrennkammer durchströmt hat. Ferner ist zur Förderung der zu behandelnden Erde durch die Ausbrennkammer mit dem Kettenkratzförderer eine hohe Antriebs­ leistung erforderlich. Das aus der erwärmten Erdmasse ab­ getrennte Öl-Dampf/Luft-Gemisch ist explosiv. Da bei der bekannten Vorrichtung keine Vorkehrungen getroffen sind, die Konzentration dieses Öl-Dampf/Luft-Gemisches unter der Entzündungsgrenze zu halten, ist die Unfallgefahr sehr hoch. Da die zweite Brennkammer zum Erzeugen der Vorwärmgase nur klein ist, treten dort hohe Gasgeschwindigkeiten auf. Die als zusätzlicher Brennstoff zugeführten, aus der behandelten Erdmasse abgetrennten Öl-Dampf-Gemische haben deshalb dort keine ausreichende Verweilzeit und sind noch nicht vollstän­ dig verbrannt, wenn sie in die Heizkörper und von dort in den Kamin gelangen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zur Be­ handlung eines mit giftigen Bestandteilen beladenen Bodens die Abgase aus einer Hauptbrennkammer und einer Nachverbren­ nungskammer so zu führen, daß ihre Abwärme nahezu vollständig zur Vorwärmung der zu verbrennenden verunreinigten Erde aus­ genutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Verwendung eines schräg angeordneten, drehbaren Trommel­ ofens als erste Kammer hat den Vorteil, daß die zu behandeln­ de Erdmasse allein durch die Wirkung der Schwerkraft durch die erste Kammer transportiert wird, wodurch eine hohe Durch­ satzleistung möglich wird. Da die Erdmassen nicht nur in­ direkt durch heiße Abgase aus dem Nachverbrennungsraum, son­ dern auch direkt von einem Brenner erhitzt werden, wird eine gute Wärmeübertragung erreicht. Da die freiwerdenden Öldämpfe sofort mit den Abgasen des Brenners der ersten Kammer ge­ mischt werden, bleibt ihre Konzentration immer unter der Explosionsgrenze.

Da die zweite Kammer ein genügend großer Nachverbrennungsraum ist, dem alle aus dem Boden entfernten Gase und Dämpfe zu­ geführt werden, werden diese hierin vollständig verbrannt, da sie dort genügend lange verweilen und ausbrennen können. Hierbei liefern die der zweiten Kammer oder dem Nachverbren­ nungsraum zugeführten Gase, die aus dem Trommelofen kommen, bis zu 50% des Brennstoffes für den in der zweiten Kammer angeordneten Ölbrenner. Besonders günstig ist es auch, daß sowohl der Brenner im Trommelofen als auch der Brenner in der zweiten Kammer über einen Wärmeaustauscher vorgewärmte Verbrennungsluft erhalten, wodurch die Energieleistung der Anlage zum Ausbrennen eines mit Giftstoffen beladenen Bodens noch erheblich vergrößert wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Bodenreinigungsanlage nach der Erfindung in einer Draufsicht und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die als Brenntrommel ausgebildete erste Kammer der Anlage nach Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung wird die mit Schadstoffen beladene, giftige Erde mit einer Lade­ schaufel in einen Aufgabetrichter 101 aufgegeben und gelangt von diesem über das Förderband 102 in ein Sieb 103, wo grobe Bestandteile, wie große Steine od.dgl., abgesiebt und über ein Band 104 abgefördert werden. Die durchgesiebte Erde wird über das Förderband 106 in den Puffertrichter 107 gefördert. Neben diesem Puffertrichter 107 steht ein Dosiertrichter 108, mit dem der verunreinigten Erde von Verunreinigungen freie Erde zugegeben werden kann, falls der Verunreinigungsgrad der giftigen Erde zu hoch ist. Hierdurch wird bei der nach­ folgenden Behandlung im Ausbrennofen die Explosionsgefahr verringert und sichergestellt, daß die Sauerstoffmenge, die dem Nachverbrennungsraum 112 zugeführt wird, für eine vollständige Verbrennung der abgeschiedenen Schadstoffe ausreicht.

Die in dem Puffertrichter 107 und dem Dosiertrichter 108 auf­ gegebene Erde gelangt dann über das Förderband 109 und eine Einführschnecke 110 in eine erste Ausbrennkammer 111, die von einem drehbaren Trommelofen gebildet wird, dessen Längsachse von der Zuführschnecke 110 aus schräg nach unten geneigt ist. Der Trommelofen 111 besteht aus einem an die Förderschnecke 110 anschließenden, vorderen ersten Teil 111 a und aus einem hinteren zweiten Teil 111 b. In dem ersten Teil 111 a des Trommelofens 111 wird die eingefüllte Erde durch indirekten Wärmeaustausch mit den heißen Gasen aus der zweiten Kammer 112 vorgewärmt, die eine Nachverbrennungskammer ist. Dies wird weiter unten anhand der Fig. 2 näher beschrieben.

In dem zweiten Teil 111 b des Trommelofens wird die Erde un­ mittelbar von der Flamme eines Brenners 113 weitererhitzt, der an der hinteren Stirnwand des Trommelofens angeordnet ist und dem über eine Leitung 131 vorgewärmte Verbrennungs­ luft zugeführt wird.

Durch die Erhitzung verdampfen die in der Erde enthaltenen Schadstoffe und die hierdurch gereinigte und erwärmte Erde verläßt den Trommelofen 111 durch ein Schleusensystem 114, von wo aus sie über einen warmgehaltenen Steigförderer 115 in einen kontinuierlich arbeitenden Zwangsmischer 116 ge­ leitet wird. Hier wird die Erde durch Einspritzen von Was­ ser abgekühlt. Durch die Zugabe von Wasser wird zugleich verhindert, daß die Erde staubt, wenn sie auf den Boden geschüttet oder auf einen Lastkraftwagen geladen wird.

Die durch die Erhitzung der Erde im Trommelofen freigesetz­ ten Brüden werden durch eine Leitung 118 abgesaugt und einem Multizyklonabscheider 119 zugeführt, wo von den Brüden mit­ gerissene staubförmige Bestandteile abgeschieden und von mehreren, in Reihe hintereinandergeschalteten Förderschnecken 120 der gereinigten Erde im Steigförderer 115 zugeführt werden. Die Brüden aus dem Multizyklonabscheider 119 werden von einem Gebläse 121 in die Nachverbrennungskammer 112 ge­ leitet, wo sie mit Hilfe des in dieser Kammer angeordneten Brenners 132 auf eine hohe Temperatur von 800-900°C und darüber erhitzt werden. Vor ihrem Eintritt in die Nachver­ brennungskammer wird den Brüden über die Leitung 133 Ver­ brennungsluft zugesetzt, um in der Nachverbrennungskammer 112 einen vollständigen Ausbrand der in den Brüden enthalte­ nen, brennbaren giftigen Gase zu erreichen.

Die "reingebrannten" Gase von hoher Temperatur strömen dann aus der Nachverbrennungskammer 112 durch die Leitung 122 in den Trommelofen 111, wo sie etwa an derjenigen Stelle ein­ treten, wo der vordere erste Teil 111 a in den hinteren zwei­ ten Teil 111 b übergeht. Die Abgase aus dem Nachverbrennungs­ raum 112, die noch eine ziemlich hohe Temperatur von etwa 500°C haben, durchziehen dann einen den ersten Teil 111 a des Trommelofens 111 umgebenden ringförmigen Raum 143 sowie mehrere im ersten Teil 111 a des Trommelofens angeordnete Rohre 141 im Gegenstrom zu der den Trommelofen durchlaufen­ den Erde und gelangen dann über eine Ausgangsleitung 123 in einen rohrförmigen Wärmeaustauscher 124. Hier werden die Gase auf etwa 250-300°C abgekühlt und werden von einem Gebläse 125 in einen Venturi-Entstauber 126 und von dort durch den Schornstein 127 in die Atmosphäre ausgestoßen.

In den Entstauber 126 wird von einer Pumpe 134 durch eine Leitung 135 Wasser eingeführt, welches den im Entstauber gesammelten Staub über die Leitung 136 in den Ablagerungs­ kasten 129 ausschwemmt, in dem sich der Staub absetzt und als Schlamm herausgeschöpft werden kann.

In dem Wärmeaustauscher 124 wird die Verbrennungsluft für den Brenner 113 des Trommelofens 111, den Brenner 132 des Nachverbrennungsraumes 112 und die zum Ausbrennen der Brüden benötigte zusätzliche Verbrennungsluft vorgewärmt.

Beim Einspritzen von Wasser in den kontinuierlich laufenden Zwangsmischer 116 entwickelt sich viel Wasserdampf. Dieser Wasserdampf wird über die Leitung 137 abgesaugt und dem Ent­ stauber 126 zugeführt, in dem im Wasserdampf etwa noch vor­ handene Staubteilchen abgeschieden werden, bevor auch der Wasserdampf über den Schornstein 127 ins Freie gelangt.

Kalte Außenluft wird von einem Brenner-Luftgebläse 128 durch den Wärmeaustauscher 124 gedrückt, wo diese Luft als Verbrennungsluft für die Brenner 113 und 132 sowie als Verbrennungsluft für die zu verbrennenden giftigen Gase vorgewärmt wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird die zu reinigende Erde durch die Förderschnecke 110 in den vorderen, ersten Teil 111 a des geneigt angeordneten Trommelofens 111 eingeführt, wobei sie von den Feuergasen des Brenners 113 erwärmt wird, welche den Trommelofen im Gegenstrom zu der in den Trommel­ ofen eingeleiteten Erde durchströmen.

Die Abgase aus dem Nachverbrennungsraum 112 gelangen durch die Leitung 122 in einen den Trommelofen umgebenden Ver­ teilerkasten 138, der durch Öffnungen 142 in der Umfangs­ wand des Trommelofens mit einem in diesem angeordneten, ringförmigen Verteilerraum 145 in Verbindung steht. An diesen Verteilerraum sind die im Inneren des Trommelofens über dessen Innenumfang verteilt angeordneten Rohre 141 angeschlossen, die am vorderen Ende des ersten Teiles 111 a des Trommelofens 111 in einen zweiten ringförmigen Vertei­ lerraum 146 münden, der im Inneren des Trommelofens ange­ ordnet ist, die Einführschnecke 110 mit Abstand umgibt und durch Öffnungen in der Umfangswand 140 der Trommel mit ei­ nem vorderen Verteilerkasten 144 in Verbindung steht, der die Umfangswand 140 des Trommelofens 111 umgibt. An diesen vorderen Verteilerkasten 144 ist die oben bereits erwähnte Ausgangsleitung 123 angeschlossen, welche die zur Vorwär­ mung dienenden Abgase in den Wärmetauscher 124 zum Vorwär­ men der Verbrennungsluft leitet.

Man erkennt aus Fig. 2, daß die Umfangswand 140 des vorde­ ren, ersten Teils 111 a des Trommelofens 111 von einer Außen­ wand 139 umgeben wird, die zusammen mit der Umfangswand 140 des Trommelofens 111 den weiter oben erwähnten ringförmigen Raum 143 bildet, der mit den Verteilerkästen 138 und 144 in Verbindung steht und von den heißen Abgasen aus dem Nachver­ brennungsraum zur Vorwärmung des vorderen Teiles 111 a des Trommelofens 111 durchströmt wird. Der hintere, ringförmige Verteilerraum 145 bildet im Trommelofen einen rohrförmigen Durchlaß 147, durch den die Feuergase des Brenners 113 aus dem hinteren Teil 111 b in den vorderen Teil 111 a des Trommel­ ofens gelangen können. Außerdem wird der ringförmige Vertei­ lerraum 145 in der Nähe des Innenumfanges des Ofens von schräg verlaufenden Kanälen 148 durchsetzt, durch welche die Erde aus dem vorderen Teil 111 a in den hinteren Teil 111 b des Trommelofens gelangen kann, wenn sich dieser um seine Längsachse dreht.

Die aus dem hinteren Teil 111 b kommenden Abgase des Brenners und die aus der Erde verdampften Brüden werden durch den die Einführschnecke 110 umgebenden ringförmigen Kanal 149 in die Abgasleitung 118 geführt, die, wie weiter oben beschrieben, an den Zyklonabscheider 119 angeschlossen ist.

Man erkennt, daß es auch möglich ist, den Trommelofen 111 auf seiner ganzen Länge so auszubilden, wie dies in Fig. 2 nur für den vorderen Teil 111 a des Trommelofens dargestellt ist.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Behandlung eines mit giftigen Bestand­ teilen, insbesondere organischen Stoffen, verunreinigten Bodens, welche Vorrichtung umfaßt:

• - eine erste Kammer, versehen mit einem Kanal­ system zum indirekten Erwärmen der in dieser Kammer vorhandenen Erdmasse, und Mittel zum Fördern der zu behandelnden Erdmasse durch die­ se erste Kammer;
• - eine mit einem Brenner versehene zweite Kammer, die an die erste Kammer über einen Kanal ange­ schlossen ist, durch welchen der zweiten Kammer das gasförmige, in der ersten Kammer entstandene Verbrennungsprodukt zur Nachverbrennung zugeführt wird, und wobei der Ausgang der zweiten Kammer an das Kanalsystem der ersten Kammer angeschlos­ sen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (111) aus einem schräg angeordneten, dreh­ baren Trommelofen besteht, der mit einem Brenner (113) zur direkten Erwärmung der in diesem Trommelofen vorhan­ denen Erdmasse versehen und wenigstens in einem Teil (llla) doppelwandig ausgebildet ist und einen im Querschnitt ringförmigen Raum (143) aufweist, dessen Eingang (122) an den Ausgang der zweiten Kammer (112) angeschlossen ist, und dessen Ausgang (123) an einen Wärmeaustauscher (124) zum Vorwärmen der der ersten Kammer (111) und der zwei­ ten Kammer (112) zugeführten Brennerluft angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Trommelofen (111) eine Reihe von Rohren (141) parallel zur Achse der Trom­ mel angebracht ist, welche Rohre (141) an den Eingang (122) und den Ausgang (123) des ringförmigen Raums (143) angeschlossen sind und zusammen mit diesem das Kanal­ system zur indirekten Erwärmung der Erdmasse in dem Trom­ melofen bilden.