DE3630097A1

DE3630097A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung, vergasung oder entgasung von abwaessern oder waessrigen schlaemmen

Info

Publication number: DE3630097A1
Application number: DE19863630097
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Grad Moskau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1988-03-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens zur Verbrennung, Vergasung oder Entgasung von Abwässern oder wäßrigen Schlämmen, die brenn bare Stoffe enthalten oder denen brennbare Stoffe zugegeben wer den, wobei die Abwässer oder die wäßrigen Schlämme in einen Reaktor eingespeist, vorzugsweise eingedüst, und mit einem gas förmigen Medium bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 1500 ... 300°C, in Kontakt gebracht werden.

Bei bekannten Verfahren zur Verbrennung, Vergasung oder Entga sung von Abwässern oder wäßrigen Schlämmen, bei denen eine Trocknung dieser Medien vor der Verbrennung, Vergasung oder Ent gasung innerhalb des Reaktors angestrebt wird, erfolgt die Trocknung der Abwässer oder der wäßrigen Schlämme durch eine innige Vermischung bei möglichst hoher Turbulenz und erzwungener Rückströmung mit den heißen Reaktionsgasen, also ausschließlich mit direkter Wärmezufuhr. Diese Verfahren sind mit dem großen Nachteil behaftet, daß die tatsächliche Reaktionstemperatur, beispielsweise 1200°C, erheblich über der erforderlichen Reak tionstemperatur, beispielsweise 850°C, liegen muß, um den vorgesehenen Trocknungseffekt überhaupt erreichen zu können. Durch diese Betriebsweise wird die Ascheerweichungstemperatur in der Reaktionszone erheblich überschritten, wodurch feste Ablage rungen von erstarrender Schlacke an der Reaktorauskleidung und in nachgeschalteten Apparaten, wie z.B. Rauchgaskühlern, gebil det werden. Ein zusätzlicher großer Nachteil liegt darin, daß leichterflüchtige Bestandteile der Abwässer oder der wäßrigen Schlämme während des Mischungsvorganges mit den heißen Rauchga sen bereits zusammen mit diesen den Reaktor verlassen, ohne die eigentliche Reaktionszone passiert oder überhaupt berührt zu haben. Dadurch gelangen beispielsweise schädliche Kohlenwasser stoffe, Dioxine oder Furane in die Umwelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen Betriebsunterbrechungen durch Schlackeablagerungen, Um weltbeeinträchtigungen durch ungenügend thermisch behandelte Schadstoffe sowie weitere Nachteile von bekannten Verfahren und Vorrichtungen vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die eingespei sten Abwässer oder wäßrigen Schlämme vor dem Kontakt mit dem gasförmigen Medium eine im Reaktor befindliche Trocknungszone mit indirekter Wärmezufuhr durchlaufen.

Vorteilhafterweise wird hierbei die Heizfläche der Trocknungs zone mit dem bei der Verbrennung, Vergasung oder Entgasung ge bildeten Gasprodukt beaufschlagt. Es ist auch denkbar, dieser Heizfläche elektrisch oder über ein anderes Wärmeträgermedium Wärme zuzufuhren.

Zur Verstärkung der Trocknungswirkung kann ein zusätzlicher, vorzugsweise erhitzter Gasstrom im Gleich- oder Gegenstrom zu den eingespeisten Abwässern oder wäßrigen Schlämmen in die Trocknungszone eingeleitet werden. Somit erfahren die zu trock nenden Abwässer oder wäßrigen Schlämme außer einer indirekten zusätzlich noch eine direkte Wärmezufuhr, wodurch der Trock nungseffekt in der Trocknungszone erheblich verstärkt wird.

Besitzt ein im Gegenstrom zu den Abwässern oder wäßrigen Schläm men in die Trocknungszone eingeleiteter Gasstrom eine hohe Ge schwindigkeit, so entsteht in der durch den Trocknungseinsatz räumlich begrenzten Trocknungszone zusätzlich ein Turbulenz bzw. Rückströmungseffekt, der bereits in der Trocknungszone eine innige Vermischung der eingespeisten Medien bewirkt.

Der Rückströmungseffekt kann wahlweise an den Umfang und/oder in das Zentrum der Trocknungszone gelegt werden, wenn der im Gegenstrom zu den Abwässern oder wäßrigen Schlämmen in die Trocknungszone eingeleitete Gasstrom im Zentrum in einem vollen Strahl und/oder einem Ringstrahl im Bereich der Wandung in die Trocknungszone eingeleitet wird. Eine Einspeisung des Gasstromes in das Zentrum der Trocknungszone kann dann von Vorteil sein, wenn eine hohe indirekte Wärmezufuhr an das Abwasser oder den wäßrigen Schlamm am Umfang der Trocknungszone erwünscht ist. Dagegen wird man eine Einspeisung des Gasstromes am Umfang der Trocknungszone bevorzugen, wenn Schlackeablagerungen an der Wärmeaustauschfläche des Trocknungseinsatzes vermieden werden sollen.

Das offene Ende des Trocknungseinsatzes mündet in die Reaktions zone, d.h. in die Zone mit der höchsten Temperatur im Reaktor. Damit an dieser Stelle eine möglichst schnelle Reaktion bei zu dem hoher Verweilzeit für das aus der Trocknungszone austretende Gemisch erzielt werden kann, wird in der Nähe der Austrittsöff nung des Trocknungseinsatzes ein weiterer, vorzugsweise erhitz ter Gasstrom tangential und mit hoher Geschwindigkeit in den Reaktor eingeleitet. Die Austrittsöffnung des Trocknungsein satzes ist somit von einer rotierenden kreisringförmigen Reak tionszone umgeben, durch die die bei der thermischen Behandlung in dem Trocknungseinsatz entstandenen leichterflüchtigen Be standteile der Abwässer oder der wäßrigen Schlämme, wie schäd liche Kohlenwasserstoffe, Dioxine oder Furane, zwangsweise hin durchgeleitet und vollständig vernichtet werden.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind im Innenraum des Reaktors ein oder mehrere Trocknungseinsätze an geordnet, die jeweils mit mindestens einer Beschickungseinrich tung für Abwässer oder wäßrigen Schlamm, vorzugsweise am ge schlossenen Ende, bestückt sind, wobei das offene Ende in den Innenraum des Reaktors mündet. Eine Vielzahl von Trocknungsein sätzen wird insbesondere dann eingesetzt werden, wenn der indi rekten Wärmezufuhr zur Trocknungszone eine besondere Bedeutung zukommt und somit eine große Wärmeaustauschfläche erforderlich ist.

Will man den Reaktor kompakt bauen oder bei dem gesamten Prozeß außer der Überhitzungswärme auch noch die Kondensationswärme des Reaktionsgases zurückgewinnen, so wird der Reaktor vorteilhaft als Druckbehälter, vorzugsweise für einen Überdruck von 3 bis 25 bar, ausgebildet und der gesamte Reaktionsprozeß bei diesem Überdruck betrieben.

Ein Anfahrbrenner in normaler Ausführung ist gegenüber aggressi ven Medien oder gegen Überdruck empfindlich. Daher ist es vor teilhaft, am Reaktor den Anfahrbrenner abklappbar oder abnehmbar anzuordnen, wobei die beim Abklappen oder Abnehmen des Anfahr brenners nach Erreichen der gewünschten Reaktortemperatur frei gelegte Öffnung durch ein anderes Element verschlossen wird. Somit erweist sich eine feststehende Anordnung eines Spezial brenners als überflüssig.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind sowohl für Verbrennungs bzw. Vergasungsbetrieb als auch für Entgasungsbetrieb geeignet. Im ersten Fall handelt es sich bei der Reaktionszone vorwiegend um die Hauptoxidationszone, im zweiten um die Hauptentgasungs zone. Grobe Asche bzw. grober Koks fallen bei vertikaler Anord nung des Reaktors nach unten in einen Asche- bzw. Koksabzug.

Flugasche bzw. Flugkoks werden mit dem Reaktionsgas aus dem Reaktor abgeführt.

Unter Reaktionsgas wird verstanden: Bei der Verbrennung das Rauchgas, bei der Vergasung das erzeugte Rohgas und bei der Ent gasung das erzeugte Schwelgas, auch wenn hierbei keine chemische Reaktion stattfindet.

Der Reaktor kann in jeder beliebigen Position, liegend oder auch um 180° gedreht (kopfstehend), angeordnet werden. Es ist dann lediglich der Abzug für die grobe Asche sinngemäß anzuordnen.

Für die Ausbildung der Trocknungseinsätze sind viele geometri sche Formen, beispielsweise such quadratische, kreisringförmige oder andere, denkbar.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Über eine Zerstäuberlanze 2 wird Abwasser oder wäßriger Schlamm durch einen Trocknungseinsatz 3 hindurch in den Innenraum eines stehenden ausgemauerten Reaktors 1 eingedüst. Im Gegenstrom hierzu wird über eine Zuleitung 4 ein stark erhitztes Trock nungsgas strahlförmig in die Trocknungszone 5 des Trocknungsein satzes 3 mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise 6 ... 30 m/s, eingeleitet. In die Reaktionszone 6 des Reaktors 1 wird über eine Zuleitung 7 ein weiterer, stark erhitzter Gasstrom eben falls mit hoher Geschwindigkeit tangential eingeführt. Das Re aktionsgas streicht am Außenmantel des Trocknungseinsatzes 3 vorbei und verläßt, zusammen mit der Flugasche oder dem Flug koks, über eine Ableitung 8 den Reaktor. Grobasche und Grobkoks werden über eine Leitung 9 abgeführt.

Eine Brennstofflanze 10 für Zünd- und/oder Zusatzbrennstoff sorgt für die Aufrechterhaltung der Feuerung. Ein (nicht ge zeichneter) Anfahrbrenner 11 ist an dem Reaktor abschwenkbar oder abnehmbar angeordnet, wobei eine (nicht gezeichnete) Öff nung 12 am Reaktor nach Erreichen der Betriebstemperatur ver schlossen wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens sind nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie sind auf alle Anwendungsfälle übertragbar, wo Abwässer oder wäßrige Schlämme, gleich welcher Herkunft, einer thermischen Behandlung, insbesondere einer Verbrennung, Vergasung oder Entgasung unter zogen werden.

Legende 1 Reaktor
2 Zerstäuberlanze
3 Trocknungseinsatz
4 Zuleitung für Trocknungsgas
5 Trocknungszone
6 Reaktionszone
7 Zuleitung für erhitztes Gas
8 Ableitung für Reaktionsgas
9 Leitung für Grobasche bzw. Grobkoks
10 Brennstofflanze
11 Anfahrbrenner
12 Öffnung am Reaktor

Claims

1. Verfahren zur Verbrennung, Vergasung oder Entgasung von Ab wässern oder wäßrigen Schlämmen, die brennbare Stoffe ent halten oder denen brennbare Stoffe zugegeben werden, wobei die Abwässer oder die wäßrigen Schlämme in einen Reaktor eingespeist, vorzugsweise eingedüst, und mit einem gasförmi gen Medium bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 1500 ... 300°C, in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die eingespeisten Abwässer oder wäßrigen Schlämme vor dem Kontakt mit dem gasförmigen Medium eine im Reaktor befind liche Trocknungszone mit indirekter Wärmezufuhr durchlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche der Trocknungszone mit dem bei der Verbrennung, Vergasung oder Entgasung gebildeten Gasprodukt beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein zusätzlicher, vorzugsweise erhitzter Gas strom im Gleich- oder Gegenstrom zu den eingespeisten Ab wässern oder wäßrigen Schlämmen in die Trocknungszone ein geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Gasstrom im Gegenstrom zu den Abwässern oder wäßrigen Schlämmen mit hoher Geschwindigkeit in die Trock nungszone eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Gasstrom als Zentralstrahl und/oder als Ring strahl in die Trocknungszone eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Nähe der Austrittsöffnung des Trock nungseinsatzes ein vorzugsweise erhitzter Gasstrom tangential und mit hoher Geschwindigkeit in den Reaktor eingeleitet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Reaktors ein oder mehrere Trocknungseinsätze angeordnet sind, die jeweils mit mindestens einer Beschickungseinrich tung für Abwasser oder wäßrigen Schlamm bestückt sind, wobei das offene Ende des Trocknungseinsatzes in den Innenraum des Reaktors mündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor als Druckbehälter, vorzugsweise für einen Überdruck von 3 bis 25 bar, ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß am Reaktor ein Anfahrbrenner abklappbar oder abnehmbar angeordnet ist, wobei die beim Abklappen oder Abnehmen des Anfahrbrenners freigelegte Öffnung durch ein anderes Element verschließbar ausgebildet ist.