DE3324133C2

DE3324133C2 - Verfahren zur Reinigung von Rauchgas

Info

Publication number: DE3324133C2
Application number: DE3324133A
Authority: DE
Inventors: Hubert Prof Dr Vogg
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-07-05
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2003-07-06
Also published as: GB8412456D0; CH667219A5; SE8402332D0; FR2547210B1; CA1242567A; DK162194B; DK279484A; DE3324133A1; FR2547210A1; NL194069B; NL8401254A; GB2143747A; US4617180A; GB2143747B; NL194069C; DK279484D0; SE8402332L; DK162194C; SE457773B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und 3 des Hauptpatents 33 20 466.

In der Rauchgasreinigung werden die festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe aus dem Rauchgas abgeschie den mit dem Ziel, die Umweltbeeinträchtigung auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Prinzipiell erfolgt die Abtrennung von Schadstäuben aus den Gasen durch mecha nische und elektrische Verfahren sowie bei der Naßent staubung durch Absorption, Adsorption oder Chemisorption. Grundverfahren der Schadgasabscheidung sind die Absorp tion, die Adsorption, die Kondensation sowie chemische Reaktionsprozesse. Bei der Naßwäsche fallen Schlämme, Salze und Abwässer an.

In Rauchgasreinigungsanlagen werden häufig mehrere Grund verfahren zu einem Gesamtverfahren kombiniert. Eines der gebräuchlichsten Müllverbrennungsverfahren sieht rauch gasseitig die Abgasreinigung von Stäuben durch Elektro- oder Gewebefilter und auch die Teilentfernung der Schad gase HCl, SO₂, HF in der Abluft durch saure oder alka lische Behandlungsmethoden vor oder hinter der Filteran lage vor (Abfallwirtschaft an der TU Berlin, Bd. 7, S. 1-41). Gasförmig vorliegende Schwermetalle, z. B. Hg, oder organische Schadstoffe, z. B. chlorierte Dioxine, lassen sich verläßlich bisher nur durch Naßverfahren nach den Filtern entfernen.

Ein außerordentlicher Nachteil der üblichen Verfahren ist die Tatsache, daß je verbrannte Tonne Müll ca. 30 kg stark halogenhaltige Flugstäube anfallen, in denen Schwermetallstoffe teilweise leicht mobilisierbar vor liegen. Eine Verwertung der Stäube aus der Rauchgasent staubung findet deshalb in zunehmenden Maße nicht mehr statt, man glaubt vielmehr, die Flugstäube nur noch unter besonderen Vorschriftsmaßregeln auf Deponien ablagern zu können. Die sichere Entfernung der Schwermetallschad stoffe aus dem Ökosystem ist vor allem unter Langzeit aspekten dennoch nicht garantiert. Eine vorrangige Problematik in bezug auf die Schadstoffe Hg, Cd, Pb, Sb, Sn, Zn, u. a. in den Flugaschen bzw. im Schadgas und/ oder in der Schlacke von Müllverbrennungsanlagen bleibt bestehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu bieten, bei dem bei der Rauchgasreinigung gleichzeitig mit einer guten Abreinigung von HCl, SO₂, NO_x sowohl die gasförmigen Schwermetallschadstoffe als vor allem auch die in den Flugstäuben löslich vorliegenden Schwermetall schadstoffe in möglichst kompakter Form aus dem Rauchgasrei nigungsprozeß entfernt werden können, wobei diese Rückstände einer Wiederverwertung zuführbar sein sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben.

Der weitere Patentanspruch gibt eine besonders vorteil hafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach zum Schutze der Umwelt darauf geachtet, daß sowohl die gas förmigen Schadstoffe wie HCl, SO₂, NO_x, wie auch der Flugstaub sowie die gasförmig anfallenden Metalle, wie z. B. Hg, und die in den Flugstäuben sowie in der Schlacke der Verbrennungsanlage auftretenden lös lichen Schwermetallschadstoffe eliminiert werden, derart, daß nur immobile Anteile verbleiben, die mit der Verbren nungsschlacke so vereinigt sind, daß eine Lang zeitimmobilität und damit eine unbedenkliche Wiederver wendung bzw. Entsorgung gesichert ist. Das erfindungsge mäße Verfahren verwendet zwar ebenfalls naß chemische Rauchgasreinigungsprozesse, die aber so gestaltet sind, daß sie mit einem Minimum an Wasserverbrauch aus kommen und die Forderungen nach Reinigung der eigent lichen Gasphase, den Lösangriff an den Flugaschen und die Reinhaltung der Asche erfüllen.

Das wesentlich Neue an der Erfindung besteht also darin, daß Verfahrensgrundlagen vorgegeben werden, die aus 1 Tonne Müll nicht wie bisher ca. 30 kg auf Deponien nur schwer zu entsorgende Flugascherückstände produzieren, sondern diese Menge auf ca. 1 kg, nämlich die eigent lichen Schwermetallschadstoffe, die dem Prozeß gezielt entzogen werden, reduzieren. Im Falle der Rückgewinnung von Quecksilber, Blei, Cadmium, z. B. aus den anfallenden Sulfiden, ist sogar eine völlig rückstandslose Beseiti gung möglich. Wie mit der Salzfracht verfahren wird, ist standortabhängig. Normalerweise kann sie bedenkenlos in einen Vorfluter abgegeben werden, da sie von den Schwer metallen befreit ist. Steht ein geeigneter Vorfluter nicht zur Verfügung, wird eine vorteilhafte andere Entsorgungsvariante, die sowohl Flugasche als auch die Salzfracht beinhaltet, z. B. durch Bituminierung, vorgegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Aus führungsbeispiele mittels der Fig. 1 und 2 näher er läutert.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Der Müll 1 wird in die Verbrennungsanlage 2 gegeben und verbrannt. Hierbei entsteht Wärme mit dem Rauchgas und Schlacke 3. Ein Teil der Wärme wird aus dem Rauchgas in einer Wärme tauscheranlage 4 abgezogen und anderweitig verwendet. Die Rauchgase werden nach dieser Wärmegewinnung wahl weise einer trockenen Vorreinigung mittels eines Zyklons oder eines Elektrofilters 5 bei ca. 180°C unterzogen, wobei, wie schon bei der Wärmegewinnung, darauf zu achten ist, daß keine Taupunktunterschreitung für ein Gas, Wasserdampf oder dergleichen erfolgt.

An die Trockenreinigung 5 schließt sich für die durch die Filter oder das Zyklon hindurchgetretenen Gase und Dämpfe ein Kondensations/Waschprozeß 6 an, bei dem der Wasserdampf bei gleichzeitiger Abreinigung von HCl und Hg anfällt. Das verbleibende Restrauchgas mit den Schad gaskomponenten SO₂, NO_x wird anschließend einer alka lischen Wäsche 7 unterzogen und das Reingas dem Kamin 8 zugeführt.

Das Waschkondensat des Kondensationsprozesses 6 wird zum teilweisen Lösen der Schwermetalle aus der Flug asche 9 mit dieser Flugasche 9 in einem Lösereaktor 10 zusammengeführt. Hier kann ein mechanischer Vermischungs vorgang vorgesehen sein; das saure Waschkondensat (HCl-haltig) reagiert mit der alkalischen Flugasche, wo bei ein End-pH von ca. 3 eingestellt wird.

Diesem Lösereaktor 10 schließt sich eine Fest-Flüssig- Trennung (z. B. Sedimentation oder Zentrifuge) an. Es resultiert ein fester Rückstand 11 und eine Lösung 12, die sich im wesentlichen aus dem Waschkondensat (vor allem HCl und Hg) und den aus der Flugasche 9 entfernten Schwermetallen zusammensetzt. Der feste Rückstand 11 wird in vorteilhafter Weise der Verbrennungsanlage 2 wieder zugeführt, damit eine Hochtemperatureinbindung in die Schlacke 3 stattfindet.

Die saure Lösung 12 wird einer Schwermetallfällung 13, vorzugsweise einer Sulfidfällung, unterzogen. Nach er neuter Fest-Flüssig-Trennung resultieren in kompakter Form 14, die Schwermetalle, die für ein eventuelles Recycling 16 zur Verfügung stehen, sowie eine immer noch saure Lösung 15, die mit der alkalischen Wäsche 7 zwecks Neutralisation (Neutralisationsanlage 17) ver einigt wird.

Der bei der Neutralisation 17 gebildete Klärschlamm 18 wird vorzugsweise ebenfalls wieder der Verbrennungsanlage 2 zugeführt und dort durch Hochtemperatur in die Schlacke 3 eingebunden. Diese Schlacke 3 steht der Wiederverwen dung 21, z. B. für den Straßenbau, zur Verfügung.

Enthält die Schlacke 3 trotz geeigneter Voraussetzungen bei der Temperaturbehandlung noch nicht eingebundene Schwermetallanteile, die ausgewaschen werden könnten, so erfolgt eine Nachbehandlung. Sie sieht eine schwach saure Behandlung der Schlacke 3 vor, die bei einem pH- Wert von ca. 4 durchgeführt werden kann. Für die Nach behandlung eignet sich in vorteilhafter Weise das Bad 27, in dem die Schlacke 3 nach dem Verlassen der Ver brennungsanlage 2 in der Regel gelöscht bzw. abgekühlt wird. Das Bad 27 besteht aus Wasser. Es ist jedoch auch denkbar, die Schlacke 3 mit einem schwachsauren Nebel zu besprühen und die anfallende Löschbrühe zu sammeln und von Schwermetallen zu befreien.

Die bei der Neutralisation 17 vom Klärschlamm 18 be freite (geklärte) Lösung 19 wird in einen Vorfluter 20 zur Entsorgung der löslichen Chlorid- bzw. Sulfat fracht, die jedoch von Schwermetallschadstoffen ge reinigt ist, abgegeben.

Wenn ein solcher Entsorgungsschritt der Salzfracht 19 in einen Vorfluter 20 aus technischen oder gesetzlichen Gründen nicht zur Verfügung steht, kann erfindungsgemäß eine völlig andere Variante der Entsorgung gemäß des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 2 gewählt werden. Hierbei wird das Waschkondensat aus dem Kondensations prozeß 6 zur Fixierung der Schwermetalle, vor allem des enthaltenen Hg, mit einem Fällreagenz, z. B. Sulfid 22 versetzt und zwecks Neutralisation 23 mit der alka lischen Wäsche 7 vereinigt. Die entstehende Suspension wird abweichend vom 1. Ausführungsbeispiel einer Ver dampfungskristallisation 24 unterworfen. Die kristallinen Abfälle werden, evtl. gemeinsam mit der Flugasche 9, in einer inerten Matrix fixiert, z. B. wie in der Kerntechnik üblich, durch Einbituminierung 25. Danach wird auf einer Deponie 26 entsorgt.

Im folgenden sind Ergebnisse aufgeführt:

1. Zum Kondesationsprozeß 6
An einer großtechnischen Verbrennungsanlage wurden 1,12 m³ Abgas nach dem Elektrofilter abgesaugt und daraus bei Raumtemperatur 140 cm³ H₂O kondensiert. Die aus kondensierte HCl-Menge betrug 1004 mg/m³ Abgas, das sind 95% des gesamt vorhandenen HCl. Mit dem H₂O und HCl kondensierten auch 98 µg Hg/m³ Abgas, das sind 78% des gesamt vorhandenen Hg.
2. Zum Elutionsverhalten von Flugaschen im Löse reaktor 10.
Verhältnis Lösungsmittel H₂O/Flugasche 100 : 1 Temperatur 20°C

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, das bei der Verbren nung von Abfallstoffen entsteht und sowohl Feststoffe als auch Schadgase und Schwermetalle in Gasform enthält, bei dem

a) Die hauptsächlichen Feststoffanteile in einer Trennan lage entfernt werden,
b) das die Trennanlage verlassende Rauchgas einer Kondensa tions/Waschanlage zugeführt wird, in der der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf, das HCl und die Schwermetalle in Dampfform abgeschieden werden,
c) das verbleibende Restrauchgas mit den Schadstoffkompo nenten SO₂ und NO_x anschließend einer alkalischen Wäsche (7) unterzogen wird,
d) das saure Waschkondensat des Kondensationsprozesses (6) zum Herauslösen der Schwermetalle aus der Flugasche (9) mit der Flugasche (9) zusammengeführt wird, dann
e) dieses Gemisch einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, worauf
f) die daraus resultierende saure Lösung (12) einer Schwer metallfällung unterzogen wird, und dann
g) die Schwermetalle nach einer erneuten Fest-Flüssig-Tren nung in kompakter Form zur Verfügung stehen und
h) alle sonstigen Rückstände in den Verbrennungsraum zurückge führt und durch einen Hochtemperaturprozeß dort in die Schlacke eingebunden werden,

gemäß Hauptpatent DE 33 20 466, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rest von nicht in die Schlacke (3) eingebundenen Schwermetallanteilen durch eine schwachsaure Nachbehand lung aus der Schlacke (3) isoliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwachsaure Nachbehandlung gleichzeitig mit dem Löschvor gang der Schlacke (3) in einem Bad erfolgt.