DE3623015A1 - Verfahren zur verhinderung der bildung von organischen schadstoffen bei verbrennungsprozessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung von organischen Schadstoffen bei Verbrennungsprozes­ sen, wobei dem Verbrennungsraum ein Bereich abnehmender Temperaturen für die die organische Schadstoffbildung ermög­ lichenden Verbrennungsabgase nachgeordnet ist.

Der Betrieb von z. B. Abfallverbrennungsanlagen wird z. Z. dadurch erschwert, daß bei der Verbrennung organische Schadstoffe entstehen, die teilweise hoch toxisch sind. Die bekanntesten Stoffklassen dieser Schadstoffe sind Dioxine und Furane, unter denen das sog. Seveso-Dioxin, das 2, 3, 7, 8 TCDD, eine extreme Giftigkeit aufweist. Diese Substanzen treten vorzugsweise an Flugstaub angelagert auf und führen auf diese Weise zu einem zweifachen Problem:

• 1) Sie werden auch bei sehr effektiven Entstaubungsmaßnahmen im sog. Reingasstaub am Kamin der Verbrennungsanlage als Restkonzentrationen in die Umwelt freigesetzt.
• 2) In den Entstaubungsaggregaten (Zyklon, E-Filter, Gewebe­ filter) wird Flugstaub mit diesen anhaftenden organischen Schadstoffen ausgetragen mit dem Ergebnis, daß der Ab­ transport nach der Gefahrgutverordnung Straße deutlich erschwert wird und daß die Art und Weise einer ungefähr­ lichen Endlagerung dieser Produkte umstritten und bis heute nicht eindeutig geregelt ist.

Absenkungen solcher Schadstoffe, insbesondere der Dioxin- und Furangehalte in Flugaschen aus Abfallverbrennungsanlagen werden z. Z. dadurch versucht, daß höhere Turbulenzen in der Verbrennungszone geschaffen werden mit dem Ziel, einen bes­ seren Ausbrand des Rohgases zu erreichen. Das Vorgehen bei diesen Maßnahmen geschieht rein empirisch, da über die tat­ sächlichen Bildungsmechanismen der Dioxine und Furane bei der Abfallverbrennung klare Hinweise immer noch fehlen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das e. g. Verfahren derart auszugestalten, daß die Entste­ hung der organischen Schadstoffe verhindert bzw. zumindest auf unbedenkliche Werte vermindert wird.

Die Lösung ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 beschrieben.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Durch gezielt vorgenommene Überlegungen und Experimente konnte mittels thermischer Behandlung von Flugaschen in Laborversuchen ermittelt werden, daß in Luftatmosphäre bei vorzugsweise 300°C aus (noch) nicht genau identifizierten Vorläuferverbindungen in Flugasche Dioxine und Furane zu­ sätzlich gebildet werden können. Der Prozeß läuft in Analo­ gie zum Deacon-Prozeß als Oxychlorierung ab, mit vorzugs­ weise Cu(II)-Chlorid als Katalysator und Alkalichloriden als Chlorspender, die in den Verbrennungsabgasen vorhanden sind. Diese Ermittlungen legen als Ort der Dioxinentstehung nicht den Verbrennungsraum, sondern den Abhitzekessel nahe, in dessen letztem Teil die erwähnten optimalen Bildungstempera­ turen vorherrschen und somit die oben beschriebenen Sekun­ därreaktionen ablaufen können. Beprobungen in einem Kessel bestätigen diese Annahme: Proben im Hochtemperaturteil des Kessels sind dioxinfrei, während Probenmaterial am Kessel­ ausgang die in Flugasche (am E-Filter) üblichen Konzentra­ tionen aufweist.

Die überraschend gefundene Erkenntnis über eine vorzugsweise am Kesselausgang stattfindende Dioxinbildungsreaktion führte zur Erfindung, nämlich dieser Bildung der organischen Schad­ stoffe bereits am Ort des Entstehens gezielt entgegenzuwir­ ken. Wie bereits beschrieben, spielen Kupferionen eine kata­ lytisch wichtige Rolle. Es gelang erfindungsgemäß diese Wirkung zu inhibieren, z. B. durch Vergiftung des Katalysa­ tors, womit eine Möglichkeit geschaffen ist, der Dioxinbil­ dung entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck wurde eine Zudosie­ rung von Ammoniak zum Verbrennungsabgas und dessen inhibie­ rende Wirkung durchgeführt.

Die Ergebnisse der Versuche und ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens sind in nachfolgender Tabelle und in der Figur darge­ stellt.

Tabelle

Wie aus dieser Tabelle zu entnehmen ist, bilden sich bei Ammoniakzugabe nur noch 15% der Dioxinmenge, verglichen zur Reaktion ohne Ammoniak. Damit bietet sich eine einfache Möglichkeit zur Unterdrückung der Dioxinbildung auch in großtechnischen Anlagen an, in dem man in den Economiser des Kessels, der Temperaturen von ca. 250° bis 400°C aufweist, Ammoniak einspeist.

Die Figur zeigt schematisch einen solchen Economiser 1, durch den die Rauch- bzw. Verbrennungsabgase 2 - aus dem Verbrennungsraum kommend - hindurchströmen. Gekühlt werden die Verbrennungsabgase 2 mittels einer Schaltung eines Spei­ sewasservorwärmers 3 mit z. B. drei Stufen. In Strömungs­ richtung der Verbrennungsabgase 2 wird über Zuleitungen 4 fein verteilt bzw. versprüht, Ammoniak in den Verbrennungs­ abgasstrom 2 eingeführt. Die Verteilung des Ammoniakinhibi­ tors 5 erfolgt dabei möglichst homogen in den Economiser in Temperaturbereichen von vorzugsweise 240° bis 400°C.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verhinderung der Bildung von organischen Schadstoffen bei Verbrennungsprozessen, wobei dem Ver­ brennungsraum ein Bereich abnehmender Temperaturen für die die organische Schadstoffbildung ermöglichenden Ver­ brennungsabgase nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Verbrennungsabgasen (2) ein Inhibitor (5) zudo­ siert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Schadstoffe Dioxine und/oder Furane sind, die bei Temperaturen im Bereich von ca. 250°C bis 400°C durch Oxychlorierung gebildet werden, wobei Metallchlo­ ride in den Verbrennungsgasen (2) sowohl als Katalysator und/oder auch als Chlorspender auftreten, und daß als Inhibitor (5) Ammoniak zudosiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak (5) vorzugsweise in den Economiser (1) eingespeist wird.