DE3427941C2

DE3427941C2 - Verfahren zur Reinigung von Rauchgas

Info

Publication number: DE3427941C2
Application number: DE19843427941
Authority: DE
Inventors: Hubert Prof Dr Vogg; Hartmut Dr Braun; Gabriele Jindra
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1984-07-28
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2004-07-29
Also published as: DE3427941A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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

In Rauchgasreinigungsanlagen werden häufig mehrere Grundverfahren zu einem Gesamtverahren kombiniert. Eines der gebräuchlichsten Müllverbrennungsverfahren sieht rauchgasseitig die Abgasreinigung von Stäuben durch Elektro- oder Gewebefilter und auch die Teilentfernung der Schadgase HCl, SO₂, HF in der Abluft durch saure oder alkalische Behandlungsmethoden vor oder hinter der Filteranlage vor (Abfallwirtschaft an der TU Berlin, Bd. 7, S. 1-41). Gasförmig vorliegende Schwermetalle, z. B. Hg, lassen sich verläßlich bisher nur durch Naßverfahren nach den Filtern entfernen.

Ein außerordentlicher Nachteil der üblichen Verfahren ist die Tatsache, daß je verbrauchte Tonne Müll ca. 30 kg stark halogenhaltige Flugstäube anfallen, in denen Schwermetallstoffe teilweise leicht mobilisierbar vorliegen. Eine Verwertung der Stäube aus der Rauchgasentstaubung findet deshalb in zunehmendem Maße nicht mehr statt, man glaubt vielmehr, die Flugstäube nur noch unter besonderen Vorschriftsmaßregeln auf Deponien ablagern zu können. Die sichere Entfernung der Schwermetallschadstoffe aus dem Ökosystem ist vor allem unter Langzeitaspekten 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 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 Schwermetallschadstoffe in möglichst kompakter Form aus dem Rauchgasreinigungsprozeß entfernt werden können, wobei diese Rückstände einer Wiederverwertung zuführbar sein sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben.

Die weiteren Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach zum Schutze der Umwelt darauf geachtet, daß sowohl die gasförmigen Schadstoffe wie HCl, SO₂, NO_x, der Flugstaub, die gasförmig anfallenden Metalle und insbesondere das Hg sowie die in den Flugstäuben und in der Schlacke der Verbrennungsanlage auftretenden löslichen Schwermetallschadstoffe eliminiert werden, derart, daß nur immobile Anteile verbleiben, die mit der Verbrennungsschlacke so vereinigt sind, daß eine Langzeitimmobilität und damit eine unbedenkliche Wiederverwendung bzw. Entsorgung gesichert ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, das im sauren Kondensat/Waschwasser gelöst vorhandene Quecksilber durch Reaktion mit den abgeschiedenen Filterstäuben aus der Fluidphase quantitativ abzuscheiden und in unlöslicher Form, d. h. immobil in die Flugasche einzubinden, und das Quecksilber nach thermischer Nachbehandlung der gelaugten Flugasche zu desorbieren und zurückzugewinnen. Das wesentliche Neue 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 eigentlichen Schwermetallschadstoffe und hier insbesondere das Hg und Cd, die dem Prozeß gezielt entzogen werden, reduzieren. Im Falle der Rückgewinnung von Quecksilber, Blei, Cadmium, z. B. aus den anfallenden Sulfiden, ist nunmehr sogar eine völlig rückstandslose Beseitigung möglich. Wie mit der Salzfracht verfahren wird, ist standortabhängig. Normalerweise kann sie bedenkenlos in einen Vorfluter abgegeben werden, da sie von den Schwermetallen 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 eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

In der Figur ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen 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 Wärmetauscheranlage 4 abgezogen und anderweitig verwendet. Die Rauchgase werden nach dieser Wärmegewinnung wahlweise 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 Schadgaskomponenten SO₂, NO_x wird anschließend einer alkalischen Wäsche 7 unterzogen und das Reingas dem Kamin 8 zugeführt.

Das Waschkondensat des Kondensationsprozesses 6 wird zum teilweisen Lösen der Schwermetalle aus der Flugasche 9 mit dieser Flugasche 9 in einem Lösereaktor 10 zusammengeführt. Hier kann ein mechanischer Vermischungsvorgang vorgesehen sein; das saure Waschkondensat (HCl-haltig) reagiert mit der alkalischen Flugasche, wobei ein End-pH von ca. 3 eingestellt wird. Hierbei wird das vorhandene Hg vollständig in die Flugasche eingebunden.

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 den aus der Flugasche 9 entfernten Schwermetallen zusammensetzt. Der feste Rückstand 11 enthält aber weiterhin das Hg.

Bei manchen Flugaschen 9 genügt bereits ein Teil der anfallenden Menge, um das Hg vollständig einzubinden. Der feste Rückstand 11 der Fest-Flüssig-Trennung wird zum Zwecke der Rückgewinnung von Hg einer gesonderten thermischen Behandlung 27 bei z. B. Rauchgastemperatur unterworfen, wobei das Hg desorbiert und in 28 gesammelt wird. Der feste Rückstand aus der Sonderbehandlung 27 kann daraufhin der Verbrennungsanlage 2 oder der Schlacke 3 direkt zugeführt werden.

Die saure Lösung 12 wird der Schwermetallfällung 13, vorzugsweise einer Sulfidfällung, unterzogen. Nach erneuter 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) vereinigt 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 Wiederverwendung 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 schwachsaure Behandlung der Schlacke 3 vor, die bei einem pH- Wert von ca. 4 durchgeführt werden kann. Für die Nachbehandlung eignet sich in vorteilhafter Weise das Bad 21, in dem die Schlacke 3 nach dem Verlassen der Verbrennungsanlage 2 in der Regel gelöscht bzw. abgekühlt wird. Das Bad 21 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 befreite (geklärte) Lösung 19 wird in einen Vorfluter 20 zur Entsorgung der löslichen Chlorid- bzw. Sulfatfracht, die jedoch von Schwermetallschadstoffen gereinigt ist, abgegeben.

Beispiele zur Hg-Adsorption

Verhältnis Flugasche/Waschkondensat
= 37,6 kg/1000 l = 100%.

% Flugasche
ppm Hg im Filtrat
0
7,8
5	5,1
10	2,4
15	0,97
20	0,45
25	<0,1

Beispiele zur thermischen Hg-Desorption

Temp., °C
% Desorption
50
0
200	2
250	86
300	98

Claims

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

a) die hauptsächlichen Feststoffanteile in einer Trennanlage entfernt werden,
b) das die Trennanlage verlassende Rauchgas einer Kondensations/ 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 Schadstoffkomponenten 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 Schwermetallfällung unterzogen wird, und dann
g) die Schwermetalle nach einer erneuten Fest-Flüssig-Trennung in kompakter Form zur Verfügung stehen
gemäß Hauptpatent DE 33 20 466 dadurch gekennzeichnet, daß
h) durch thermische Nachbehandlung (27) der gelaugten Flugasche (9) das Quecksilber desorbiert und zurückgewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche (9) anschließend mit der Schlacke (3) vereinigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von Quecksilber befreite Flugasche (9) erneut der Verbrennungsanlage (2) zugeführt wird.