DE3735061A1

DE3735061A1 - Verfahren zur beseitigung von abfaellen durch verbrennen mit sauerstoff

Info

Publication number: DE3735061A1
Application number: DE19873735061
Authority: DE
Inventors: Georg Prof Dr Ing Menges; Reinhard Dr Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1989-04-27

Description

Verfahren zur Beseitigung von Abfällen durch Verbrennen mit Sauerstoff

In der Industrie, in Haushalten und beim Wiederaufarbeiten von Sekundärstoffen fallen Materialien an, die einen verhältnismäßig hohen Heizwert haben und deren Verbrennung sich zurVolumenreduktion anbietet. Bei der Verbrennung können auch häufig Probleme des Grundwassers beseitigt oder Sondermülldeponien entlastet werden.

Es sind verschiedene Verfahren zur Verbrennung von Müll und anderen Abfällen bekannt, so daß diese hier nicht näher beschrieben werden müssen. Bei diesen Prozessen wird mit Luft verbrannt.

Bei allen Verbrennungsprozessen treten Abgase auf, in denen neben schädlichem Staub auch schädliche Gase enthalten sind. So entsteht z. B. aus der Verbrennung von PVC Salzsäure und bei chlorierten bzw. fluorierten Kohlenwasserstoffen können gefährliche chemische Verbindungen auftreten, wenn bei der Verbrennung nicht besondere Bedingungen eingehalten werden.

Bei Verbrennung mit Luft ist häufig ein größerer Luftüberschuß zur restlosen Verbrennung erforderlich. Entsprechend groß und teuer sind die nachgeschalteten Abgasreinigungsanlagen.

Wenn auch die Konzentration an Schadstoffen in derartig gereinigten Abgasen niedrig ist, so sind doch wegen der großen Volumenströme auch die Massenströme der schädlichen Stoffe verhältnismäßig groß.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Verbrennung mit sauerstoffangereicherter Verbrennungsluft zu fahren, so z. B. für die Verbrennung von Müll vom Shreddern von Autos von Wilhelm C. Dries-Recycling Berlin 1979, S. 1447.

Eine drastische Verringerung der Abgasmengen tritt jedoch erst ein, wenn eine Verbrennungsluft mit wenigstens 50% Sauerstoff, am besten jedoch reiner Sauerstoff mit 99% O₂ zum Verbrennen genommen wird.

Diese sehr große Reduktion der Abgasmenge sei am Beispiel der Ölverbrennung deutlich gemacht. Bei der Verbrennung von 1 kg Heizöl EL entstehen bei einer Luftüberschußzahl von 1,2 ca. 13 Nm³ Rauchgase, dagegen beim Verbrennen mit Sauerstoff nur ca. 3,2 Nm³, d. h. eine Reduktion auf 1/4. Entsprechend verringern sich Größe und Kraftbedarf der Gasreinigungsanlagen.

Es hat sich nun gezeigt, daß beim Verbrennen von Kunststoffen, wie Polypropylen, PVC od. dgl., wie sie beim Aufarbeiten von alten Autobatterien nach dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 36 17 410.6, das in großtechnischem Maßstab seit längerer Zeit betrieben wird, zum Einsatz kommen, eine vollständige und rußfreie Verbrennung mit Sauerstoff möglich ist, wenn gewisse Verweilzeiten im Verbrennungsofen eingehalten werden.

Die Verbrennung mit Sauerstoff bedeutet außerdem, daß wesentlich höhere Flammentemperaturen erreicht werden, bei denen Kohlenwasserstoffverbindungen nicht mehr beständig sind.

Ein Problem stellen die bei der Verbrennung bestimmter Kunststoffe möglicherweise entstehende Salzsäure, Flußsäure, Schwefelsäure od. dgl. dar.

Aus metallurgischen Prozessen ist bekannt, daß Metalloxide ein hervorragendes Mittel sind, derartige Säuren zu binden. Das ist insbesondere der Fall, wenn diese Oxyde beim Verbrennungsprozeß entstehen. So fällt z. B. bei der Autobatterie-Verarbeitung ein Flugstaub mit bis zu 10% Cl in Form von Bleichlorid an. Aber auch andere Metalloxyde, wie Zinkoxyd sind dafür sehr gut geeignet. Sind nicht ausreichend Metalloxide vorhanden oder können auf andere Weise in den Gasstrom eingebracht werden, so ist eine Bindung der Chloride und Fluoride auch an in den Gasstrom eingebrachten Alkali- oder Erdalkali-Verbindungen möglich. Dabei sollte ein möglichst langer Kontakt zwischen Gas und Staub angestrebt werden, was sich z. B. durch Staubrückführung im Filter bewirken läßt.

Die beim Verbrennen freiwerdende Wärme kann in einem Abhitzekessel in Dampf umgewandelt werden. Abhitzekessel für staubhaltige Gase sind bekannt, bei den zum Kleben neigenden Chlor- bzw. Fluor-haltigen Flugstäuben müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden.

Das beschriebene Verfahren ist besonders für Anlagen zum Shreddern von Autos geeignet. Der beim Shreddern anfallende, brennbare Müll, der aus Kunststoffen, Textilien, Holz, Gummi u. a. besteht, könnte unmittelbar neben der Shredderanlage in einem geeigneten Ofen verbrannt werden. Dem brennbaren Müll werden von der nichtmagnetischen Fraktion an NE-Metallen kleiner 25 mm soviel zugegeben, daß ausreichend Metalloxide im Rauchgas zur Bindung etwaiger Säuren vorhanden sind, oder aber der, in der Gasreinigungsanlage abgeschiedene, Flugstaub wird in den Ofen zurückgeführt.

Metallhaltiger Flugstaub wird als Sekundärvorstoff für die Metallgewinnung an geeignete Verarbeiter verkauft.

Etwa anfallende feste Verbrennungsrückstände, wie z. B. Glas, können problemlos deponiert werden.

Der im Abhitzekessel anfallende Dampf reicht aus, um mittels einer Turbine den Shredder unmittelbar anzutreiben. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Generators und einer aufwendigen el. Schaltanlage.

Der anfallende Dampf kann auch zur Erzeugung el. Energie und diese zur Herstellung des in der Anlage erforderlichen Sauerstoffs verwendet werden.

Das neuartige Verfahren besteht aus folgenden, erfindungswesentlichen Verfahrensschritten:

1. Verbrennung der brennbaren Materialien in einem geeigneten Ofen, z. B. Drehrohrofen, mit Verbrennungsluft mit mindestens 50% Sauerstoff, vorzugsweise mit 99% Sauerstoff.
2. Gewinnung der Abwärme in einem Abhitzekessel und Verwendung des erzeugten Dampfs für betriebliche Zwecke, z. B. für den Antrieb eines Shredders.
3. Einschleusen von ausreichend NE-Metall-Oxiden oder Alkali oder Erdalkali- Verbindungen durch Verbrennen geeigneter Stoffe zusammen mit den brennbaren Stoffen und/oder Einschleusen entsprechender Verbindungen in den Gasstrom zur Bindung etwaiger Säuren oder anderer chemischer Verbindungen.
4. Abscheiden der Stäube in einer geeigneten Gasreinigungsanlage und Abgabe der Stäube zur Metallgewinnung bzw. Rückführung in die Anlage.
5. Ausschleusen nichtbrennbarer Rückstände als deponierfähige Schlacke aus dem Verbrennungsofen.

Das Verfahren sei an einer Auto-Shredder-Anlage mittlerer Größe erläutert:

Eine Shredderanlage erzeugt monatlich
1500-2000 t Shredderschrott
Das entspricht ca. 70% vom Vorlauf. @	In den restlichen 30% sind ca.	3% NE-Metalle
	27% Müll (Gummi, Kunststoffe, u. a.)
Der Müll hat einen Heizwert von	ca. 14 500 kJ/kg
Bei 1700 t/m Shredderschrott fallen 655 t/m Müll an entsprechend bei Einschichtbetrieb	4,1 t/h
Bei einer Verdampfungsziffer von 3 ergeben sich	12,3 t/h Dampf
Bei einem Dampfverbrauch von 7 kg/kwh kann eine el. Leistung von	1700 kw

zur Verfügung gestellt werden.

Diese Leistung entspricht etwa dem Kraftbedarf des Shredders.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung brennbarer Abfälle, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren Bestandteile mit einem Verbrennungsmedium, das über 50% Sauerstoff enthält, verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbrennung metallhaltige Stoffe mitverbrannt werden, deren Verbrennungsprodukte in der Lage sind, etwaige bei der Verbrennung entstehende Schadstoffe zu binden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgasstrom zur Bindung von Schadstoffen Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Abkühlung in einem Abhitzekessel in einem filternden Entstauber mit Staubrückführung oder in einer anderen geeigneten Anlage gereinigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 zum Betreiben von Auto-Shredderanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren und ein Teil oder alle NE-Metall haltigen Bestandteile der Autowracks, nach Abscheidung in der Shredderanlage, einer Anlage zugeführt werden, in der sie mit mindestens 50% Sauerstoff im Verbrennungsgas verbrannt, das Abgas nach Abkühlung in einem Abhitzekessel in einer geeigneten Gasreinigungsanlage, vorzugsweise einem filternden Abscheider, gereinigt werden und der Dampf des Abhitzekessels in der Shredderanlage, vorzugsweise direkt über eine Turbine zum Antrieb des Shredders, Verwendung findet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieinhalt der Verbrennungsabgase nach geeigneter Umwandlung zur Erzeugung des für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs Verwendung findet.