DE3728487C2 - Verfahren zur pyrolytischen Behandlung von Abfall- oder Schadstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrolytischen Behand­ lung von Abfall- oder Schadstoffen, insbesondere ölverschmutztem Erdreich, bei dem die Stoffe in einer Schweltrommel unter Luft­ abschluß bei Temperaturen von 400° bis 800°C zersetzt, die gas­ förmigen Bestandteile (Schwelgase) abgezogen und vorzugsweise als Brenngas weiter verwertet werden, während die festen Be­ standteile (Feststoffe) aus der Schweltrommel getrennt ausge­ tragen werden.

Bei dem in der Patentanmeldung P 36 05 693.6 beschriebenen Verfahren der obengenannten Art werden die Schwelgase zur Be­ seitigung von Problemstoffen in eine Hochtemperatur-Brenn­ kammer geführt. Dort werden sie mit Sicherheit zersetzt und verbrannt, so daß höher molekulare Verbindungen sowie halo­ genierte Kohlenwasserstoffe aufgebrochen und auf unschädliche Grundsubstanzen zurückgeführt werden. Die Feststoffe bleiben bei der Schwelbehandlung weitgehend unberührt, und die metal­ lischen Schadstoffe werden darüber hinaus durch den Schwelvor­ gang in eine hinreichend auslaugbeständige Form übergeführt.

Die Erfindung geht demgegenüber von der Aufgabe aus, das Ver­ fahren der vorstehend genannten Art so zu führen, daß auch die Feststoffe keine Schadstoffe mehr enthalten. Damit soll jede Möglichkeit ausgeschlossen werden, daß die Feststoffe unter ungünstigen Umständen durch Auslaugung Schadstoffe abgeben können.

Gemäß der Erfindung werden bei dem Verfahren der obengenannten Art die Feststoffe aus der Trommel ohne Abkühlung in eine Kammer überführt, in der sie mit einem Spülgas von mindestens Schwel­ temperatur beaufschlagt werden.

Bei der Erfindung wird der feste Schwelrückstand unmittelbar nach dem Schwelprozeß mit Spülgas gereinigt. Dies geschieht vorzugsweise im Gegenstrom, wobei flüchtige organische Produkte praktisch vollständig beseitigt werden. Der Spülgasstrom, der je nach der Schweltemperatur 600 bis 1000°C heiß ist und damit heißer als der Pyrolyserückstand, hat als Effekt eine Stripp­ wirkung für die am Rückstand anhaftend flüchtigen organischen Produkte. Er kann darüber eine oxidative Heißvergasung von Koh­ lenstoff bewirken, wenn es sich um eine reduzierende Atmosphäre handelt. Eine solche kann mit heißem Rauchgas erzeugt werden, das noch einen üblichen Restsauerstoffgehalt von 6 bis 12 Vol. % aufweist. Daraus entsteht nach Durchströmen des Pyrolyse­ rückstandes (Feststoff) ein Wärmeüberschuß, der das im Rauchgas vorhandene CO₂ zu CO reduziert. Die Gasspülung der Feststoffe kann aber auch in einer separaten, d.h. von der Schweltrommel absperrbaren Kammer im Gleichstrom vorgenommen werden, wo eine intensive Einwirkung pro Feststoffvolumen erreicht wird.

Das mit der erfindungsgemäßen Behandlung der Feststoffe er­ zielte Gas wird vorteilhaft dem Schwelgas am Schweltrommel­ austritt zugemischt. Es kann dann zusammen mit dem Schwelgas verwertet werden. Der Reststoff, d.h. ein praktisch minerali­ siertes Endprodukt, gelangt in eine Schleuse und wird mit dieser schubweise ausgetragen.

Die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt von der Art der Feststoffe sowie von der Art des Spülgases ab. Damit das Spülgas genügend Zeit zur Einwirkung hat, sollten die Feststoffe im Gasstrom mindestens mehrere Minuten verweilen. Bei Versuchen wurden Behandlungszeiten von etwa einer halben Stunde als ausreichend festgestellt. Bei einer Einwirkungszeit von 1 Stunde waren keinerlei schädliche Rückstände mehr zu finden, d.h. der Schadstoffgehalt lag unter der Nachweis­ grenze.

Neben den vorstehend erwähnten Rauchgasen als Spülgas können auch Inertgase, insbesondere Stickstoff als Spülgas verwendet werden. Für eine chemische Behandlung eignen sich auch Spül­ gase, die mindestens überwiegend Kohlendioxid und Sauerstoff umfassen.

Eine zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung besonders geeignete Einrichtung umfaßt einen mit der Schweltrommel ver­ bundenen Behälter, der einen hochtemperaturbeständigen Mantel aufweist. An dem unteren Ende des Mantels ist ein Durchlaß für Spülgas vorgesehen. Das Innere des Mantels ist mit einer dar­ unterliegenden Schleuse für den Austrag fester Reststoffe ver­ bunden. Der Durchlaß kann in Form eines porösen Keramikkörpers ausgebildet sein. Es kann sich aber auch um einen Metallkörper mit durch Maschinenbearbeitung hergestellten Löchern handeln.

Die Schleuse ist vorteilhaft gekühlt, damit ihre Wirkung sichergestellt ist und zugleich der mineralisierte Schwelrück­ stand vorgekühlt wird. Ferner ist es günstig, wenn der Behälter mit dem Mantel einen Ringraum bildet, der von dem Spülgas über die Höhe des Behälters durchströmt wird. Hierbei sorgt das Spülgas vor dem Durchströmen des Schwelrückstandes für eine Aufheizung des Behälters selbst, mit der die für die Gasreini­ gung erwünschte hohe Ausgangstemperatur aufrechterhalten wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 in einem Übersichtsplan eine Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aus der

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab Einzelheiten in einem Aus­ schnitt darstellt.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Hochtemperatur-Brennkammer bezeich­ net und durch ihren strichpunktierten dargestellten äußeren Umriß angedeutet. Die Brennkammer arbeitet mit Temperaturen von mindestens 1200°C. Die Betriebswerte der Temperatur liegen üblicherweise bei 1400°C. Dazu wird die Brennkammer 1 über die Abfalleitung 2 mit insbesondere flüssigem Abfall hohen Heiz­ wertes beschickt. Der Abfall ist z.B. Abfallöl oder Abfallfett. Es kann sich ferner um Lösungsmittel oder um Kunststoff han­ deln. Die Schmelzkammer kann aber auch, mindestens zusätzlich, mit anderen Abfallstoffen hohen Heizwertes, z.B. mit Papier beschickt werden.

An die Schmelzkammer 1 schließt sich ein kurzer Rauchgaskanal 4 an, der in einen Strahlungskessel 5 führt. Der Strahlungskessel arbeitet als Dampferzeuger, wobei mit Temperaturen im Bereich von 1400 bis etwa 1000°C im Rauchgasraum Dampf mit Temperaturen von 270°C/27 bar erzeugt werden kann. Dieser Dampf könnte zum Antrieb einer Dampfturbine dienen, die nicht weiter dargestellt ist.

Aus dem Strahlungskessel 5 werden die Rauchgase mit einem in den Kessel integrierten Kanal 7 in den Konvektionskessel 10 geführt. Dort werden die Rauchgase in einem Temperaturbereich von etwa 1000°C bis zu 350°C wiederum zur Dampferzeugung aus­ genutzt. Die Dampftemperatur beträgt hier z.B. 270°C. Aus einem Abzweig 8 werden die Rauchgase zur Beheizung einer Schweltrommel 21 ausgekoppelt.

Aus dem Konvektionskessel 10 führt eine Rauchgasleitung 12 in eine Rauchgasreinigungsanlage 13. Darin wird in bekannter Weise, insbesondere durch Auswaschen, eine Reinigung der Rauch­ gase vorgenommen, die es gestattet, die mit der Leitung 14 austretenden, gereinigten Gase mit einem Saugzug 15 über einen Kamin 16 ins Freie abzugeben. Soweit bei der Reinigung toxische Flüssigkeiten, z.B. Säuren, entstehen, können diese wiederum der Brennkammer 1 zugeführt werden.

Die oben geschilderte Verbrennungseinrichtung kann auch durch eine eigens für den Schwelvorgang ausgebildete Zusatzeinrich­ tung ersetzt sein, z.B. in Form einer mobilen Anlage.

Von der Verzweigung 8 wird ein weiterer Teil des Rauchgases über eine Leitung 18 mit Temperaturen von 1000°C oder mehr zur Beheizung in eine Schwelkammer 20 geführt, die in Form einer liegenden Schweltrommel 21 ausgeführt ist. Im Inneren 22 der Schweltrommel 21 herrscht eine Temperatur von beispiels­ weise 600°C. Bei dieser Temperatur werden ölkontaminiertes Erdreich, ölhaltige Filterstoffe oder andere Problemstoffe verschwelt, die mit einer Aufgabeeinrichtung 24 zugeführt und über eine Schnecke 25 mit einem Elektromotor 26 in die Schwel­ trommel 21 eingetragen werden. Der Durchsatz beträgt z.B. 5 t/h bei einer Durchlaufzeit von etwa einer Stunde. Die Kör­ nung des Schwelgutes beträgt z.B. maximal 20 mm.

Das bei der Verschwelung anfallende Schwelgas wird durch einen Auslaß 28 in eine beheizbare Schwelgasleitung 29 mit einem Gebläse 30 abgegeben. Das Gebläse fördert das Schwel­ gas in die Brennkammer 1. Damit wird sichergestellt, daß bei den hohen Temperaturen von mehr als 1200°C alle schädlichen Bestandteile des Schwelgases, insbesondere halogenierte Koh­ lenwasserstoffe, in unschädliche Bestandteile aufgespalten werden.

Das Rauchgas der Leitung 18 durchströmt die Schweltrommel 21 entgegen der Förderrichtung durch Heizkanäle, die durch Rohre 32 angedeutet sind. Am beschickungsseitigen Ende der Trommel 21 ist ein Anschluß 33 vorgesehen, durch den das "abgearbeitete" Rauchgas von einem Rauchgasgebläse 34 abgezogen und über die Rauchgasleitung 35 in den Konvektionskessel 10 gefördert wird.

Am unteren Ende der Schweltrommel 21 ist ein Auslaß 37 für Feststoffe vorgesehen, der über einen Reaktor 38 mit einer nachgeschalteten doppeltürigen Schleuse mit den Schleusentoren 39 und 40 gespeist wird. Der Reaktor 38 ist in Fig. 2 näher dargestellt.

Der Auslaß 37 führt in ein Wasserbecken 42, und zwar unter den Wasserspiegel 43, um das Austreten von Gasen und das Eintreten von Luft zu verhindern sowie den Schwelrückstand zu befeuchten. Am Boden des Wasserbeckens 42 ist eine Fördereinrichtung 45, z.B. ein Laufband, vorgesehen. Damit wird der dekontaminierte Reststoff für den Abtransport ausgetragen, der beim Ausführungs­ beispiel durch einen Lastkraftwagen 46 angedeutet ist. Für den Fall, daß mit der Schwelkammer 20 kontaminiertes Erdreich be­ handelt wird, kann das dekontaminierte Erdreich, das bei 47 angedeutet ist, zur Rückverfüllung an einen Sanierungsstandort befördert werden.

Der Reaktor 38 umfaßt einen Behälter 50 mit einem äußeren Me­ tallmantel 51. Dieser umschließt einen inneren Keramikmantel 52, dessen Durchmesser etwa halb so groß ist wie der Durchmesser des Behälters 50. Ebenso groß ist der Durchmesser eines Einlauf­ schachtes 53, der mit der Schweltrommel 21 direkt verbunden ist.

Der Mantel 52 besteht aus einem oberen zylindrischen Teil 55 und einen daran unten anschließend, sich konisch verjüngenden Teil 56, der aus porösem Keramikmaterial besteht. Wie durch Pfeile 60 angedeutet ist, wird der poröse Teil 56 von einem Spülgas durchströmt, das durch einen Spülkreisanschluß 61 in den Behälter 51 geführt wird. Das Spülgas ist Rauchgas mit einer Temperatur von 600 bis 1000°C. Es durchströmt einen Ring­ raum 62 zwischen dem Mantel 51 und dem Mantel 52, der über die Höhe des Behälters 50 reicht. Das Spülgas könnte auch CO₂ und O₂ oder ein Inertgas sein, mit dem der aus der Schweltrommel aus­ getragene Feststoff, der bei 63 angedeutet ist, im Gegenstrom zu seiner Fallrichtung durchströmt wird.

Der Keramikteil 56 sitzt auf einer temperaturbeständigen Schie­ beplatte 64, die mit einer zweiten Platte 65 verspannt ist, wie in der Zeichnung angedeutet ist. Die mittlere Zunge der Platte 64 ist verschiebbar gestaltet, so daß sie zusammen mit der Platte 65 ein heißgehendes Verschlußorgan bildet, das ins­ gesamt mit 66 bezeichnet ist und dem Schleusentor 39 ent­ spricht.

An das Verschlußorgan 66 ist eine Schleuse 68 angeschlossen. Dabei handelt es sich im wesentlichen um einen zylindrischen Rohrteil 69, der mit einem Kühlmantel 70 umgeben ist. An­ schlüsse für ein Kühlmedium, insbesondere für Kühlwasser, sind mit 71 und 72 bezeichnet. Sie werden in Richtung der Pfeile 73 durchströmt.

Am unteren Ende der Schleusenkammer 68 ist ein unterer Schleusen­ verschluß 75 in Form einer Klappe 76 angebracht, die bei 77 gelenkig gelagert ist. Sie entspricht dem Schleusentor 40 und entläßt den mineralisierten Schwelrückstand in Richtung des Pfeiles 78. Dieser Schwelrückstand ist dann schadstofffrei und kann daher unbedenklich an beliebigen Stellen deponiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur pyrolytischen Behandlung von Abfall- oder Schadstoffen, insbesondere ölverschmutztem Erdreich, bei dem die Stoffe in einer Schweltrommel unter Luftabschluß bei Temperaturen von 400 bis 800°C zersetzt, die gasförmigen Bestandteile (Schwelgase) abgezogen und vorzugsweise als Brenngas weiter verwertet werden, während die festen Bestandteile (Feststoffe) aus der Schweltrommel getrennt ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe aus der Trommel ohne Abkühlung in eine Kammer überführt werden, in der sie mit einem Spülgas von mindestens Schweltemperatur beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe im Gegenstrom beaufschlagt im Gasstrom mindestens mehrere Minuten verweilen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe in einer separaten Kammer im Gleichstrom behandelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe mit heißem Rauchgas beaufschlagt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas, insbesondere Stickstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase nach der Feststoffbehandlung den Schwelgasen zugemischt werden.

7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Schweltrommel (22) verbundener Behälter (50) einen hochtemperaturbeständigen Mantel (52) aufweist, an dessen unteren Ende (56) ein Durchlaß für Spülgas vorgesehen ist, und daß das Innere des Mantels (52) mit einer darunter liegenden Schleuse (68) für den Austrag fester Reststoffe verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (56) in Form eines porösen Keramikkörpers ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (68) gekühlt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (50) mit dem Mantel (52) einen Ringraum (62) bildet, der von dem Spülgas über die Höhe des Behälters (50) durchströmt wird.