DE3800881A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von rauchgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Reinigung von Rauchgasen von Verbrennungsanlagen für Hausmüll und Sonderabfälle.

Insbesondere bei der Verbrennung von Haus- und Sonderabfällen können die in den nachgeschalteten Abscheidesystemen, also Staubfilteranlagen wie Zyklone, Elektrofilter, usw. und Naß­ wäscher anfallenden Flugstäube wegen ihres Gehaltes an lös­ lichen Schwermetallen, an Dioxinen und Furanen nicht weiter verwendet werden. Es ist daher üblich, solche Flugstäube in Sonderdeponien zu lagern. Dieses Verfahren ist einfach, aber auf die Dauer wegen der großen Mengen an Material recht pro­ blematisch.

Durch die DE-PS 36 14 814 ist bereits ein Verfahren zur Behand­ lung solcher Flugstäube bekanntgeworden, bei dem die in Zyklo­ nen und Elektrofiltern trocken abgeschiedenen Flugstäube mit dem sauren Waschwasser der dem trockenen Abscheidesystem nach­ geschalteten nassen Rauchgasreinigung ausgelaugt werden. Dabei gehen die Schwermetalle in Lösung. Der so ausgelaugte Flugstaub kann dann, nachdem er einer thermischen Behandlung zur Dioxin­ zersetzung unterworfen worden ist, weiter verwertet werden. Das in der Rauchgasreinigung anfallende, durch die ausgewaschenen Sulfate und Chloride saure Wasser wird bei diesem unter dem Namen 3-R-Verfahren bekannten Prozeß einer Schwermetallfällung unterzogen. Der Schwermetallschlamm, der nur noch wenige Pro­ zente der ursprünglich abgeschiedenen Staubmenge umfaßt, kann entweder endgelagert oder zu den Reinmetallen aufgearbeitet werden. Mit diesem Verfahren können Flugstäube auch aus der Hausmüll- und Sonderabfallverbrennung sicher gehandhabt werden. Selbst wenn man auf die Aufarbeitung der Schwermetalle zu den Reinmetallen verzichtet, haben die dann in Sonderdeponien abzulagernden Reststoffe nur noch ein Volumen, das wenige Pro­ zente des ursprünglichen Volumens ausmacht. Diesen Vorteilen steht der erhebliche technische Aufwand für die Schwermetall­ fällung und für die Dioxinzersetzung in der ausgelaugten Flug­ asche gegenüber.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den technischen Aufwand für die Behandlung von Flugstäuben bei der Verbrennung von Hausmüll oder Sonderabfällen zu verringern, ohne indessen die Menge der in Sonderdeponien abzulagernden Reststoffe zu vergrößern.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 14 zu entnehmen.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der größte Teil der von den Rauch­ gasen mitgeführten Feststoffe durch trockene Staubfilterung abgeschieden und eingeschmolzen wird, wird der größte Teil der Schwermetalle mit verhältnismäßig geringem Aufwand in der sich bildenden Schlacke unlöslich eingeschlossen. Dabei kann das Schlackegranulat für bestimmte Bauzwecke weiter verwendet wer­ den. Zugleich werden bei den beim Einschmelzen des Flugstaubes vorherrschenden hohen Temperaturen - die meist über 1100°C liegen - alle Dioxine in unschädliche Substanzen zersetzt. Weil beim Einschmelzen einer mit Schwermetallen beladenen Flugasche Teile dieser Schwermetalle unvermeidlicherweise wieder ver­ dampfen, würde eine allmähliche unerwünschte Aufkonzentration der Schwermetalle im Rauchgas der Schmelzkammer stattfinden. Diese Aufkonzentration von Schwermetallen im Rauchgas wird nun dadurch begrenzt, daß der Wirkungsgrad der trockenen Staubfil­ terung ebenfalls begrenzt ist, so daß ein ständiger Schlupf durch den Staubfilter hindurch und in die nachgeschaltete Rauchgaswaschanlage stattfindet. Dort wird der restliche Flug­ staub aufgefangen und als ausgelaugter Schlamm abgefiltert. Gegebenenfalls kann die Aufkonzentration der Schwermetalle durch Veränderung des Abscheidegrades des Staubfilters auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Durch diese Vorgehens­ weise wird die Menge der ausgelaugten Feststoffe und damit auch der Aufwand für deren Weiterbehandlung minimiert.

Der geringstmögliche Aufwand läßt sich erreichen, wenn in Wei­ terbildung der Erfindung der in der sauren Rauchgaswäsche abge­ schlämmte Feststoff lediglich entwässert und sodann in einer Sonderdeponie abgelagert wird.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der in der sauren Rauchgaswäsche abgeschlämmte Feststoff aber auch eingeschmolzen werden. Hierbei läßt sich dieser Feststoff zu­ sammen mit den durch die trockene Staubfilterung abgeschiedenen Feststoffen vermischen.

Für die weitere Entsorgung ist es erforderlich, das saure Ab­ schlämmwasser nach der Filterung mit einem Fällungsmittel zu versetzen und einer Schwermetallfällung zu unterziehen. Hier­ durch wird weitgehend schwermetallfreies Abwasser und Schwer­ metallschlamm erzeugt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können die ausge­ fällten Schwermetallschlämme zur Abtrennung von Quecksilberver­ bindungen einer thermischen Behandlung unterzogen werden. Hier­ durch wird erreicht, daß die Quecksilberverbindungen an kühle­ ren Stellen des Behandlungsvolumens ausfallen und getrennt auf­ gefangen werden können.

Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in Weiterbildung der Erfindung die thermische Behandlung zur gleichzeitigen Zersetzung der Dioxine und Furane unter Luft­ abschluß erfolgt. Unter diesen Voraussetzungen ist eine Zer­ setzung dieser Schadstoffe zu ungefährlichen Substanzen be­ reits bei Temperaturen möglich, die unter 500°C liegen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

Die Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Verbrennung von Hausmüll bzw. Sonderabfällen.

Die dargestellte Verbrennungsanlage 1 umfaßt eine als Schmelz­ kammer 2 ausgebildete Hochtemperaturbrennkammer, mit einer Brennstoffzuführungsleitung 3, einer über einen Verdichter 4 geführte Frischluftleitung 5, einer Abzugsleitung 6 für die schmelzflüssige Asche mit einem angeschlossenen Naßentschlacker 7, einer Rauchgasleitung 8 und in der Rauchgasleitung in Serie geschalteten Staubfilteranlage 9, Rauchgaswaschanlage 10, DeNOx- Anlage 11 und Kamin 12. Von der Staubfilteranlage 9 führt eine Staubabzugsleitung 13 in eine Zumischstation 14 für Flußmittel und von dort in die Ascheschmelzkammer 2 zurück. In der Zu­ mischstation 14 mündet eine mit einem Flußmittelbehälter 15 verbundene Zuführleitung 16. Die Rauchgaswaschanlage 10 ist über eine Abschlämmleitung an eine Filtervorrichtung 17 für die ausgewaschenen Feststoffe angeschlossen. Die Abzugsleitung 18 für die abgefilterten Feststoffe mündet in die Staubabzugs­ leitung 13 des Staubfilters 9. Die Abzugsleitung 19 für das Filtrat führt von der Filtervorrichtung 17 in eine Anlage 20 zur Schwermetallausfällung. Die Anlage zur Schwermetallausfäl­ lung ist mit einer Zugabeöffnung 21 für Fällungsmittel verse­ hen. An dieser Anlage 20 zur Schwermetallausfällung ist eine Anlage 22 zur thermischen Aufheizung der abgetrennten Schwer­ metalle angeschlossen.

Beim Betrieb der Verbrennungsanlage 1 werden die Brennstoffe, wie etwa getrockneter und zerkleinerter oder pellitierter Hausmüll oder entsprechende Sonderabfälle, über die Brenn­ stoffleitung 3 in die Schmelzkammer 2 eingeführt und mit über die Leitung 5 zugeführter verdichteter Luft verbrannt. Die entstehenden Rauchgase strömen über die Rauchgasleitung 8 in die Staubfilteranlage 9, wo der größte Teil, jedoch nicht die gesamte Menge der in den Rauchgasen mitgeführten Feststoffe, im wesentlichen Flugasche, aufgefangen werden. Diese aufgefangenen Feststoffe werden über die Staubabzugs­ leitung 13 über eine Zumischstation 14 für Flußmittel in die Schmelzkammer 2 zurückgeführt. Als Flußmittel eignen sich bei­ spielsweise Kalziumoxid und Glasstaub, die aus dem Flußmittel­ behälter 15 zudosiert werden können. Das Flugasche-Flußmittel­ gemisch wird bei den hohen Temperaturen der Schmelzkammer auf­ geschmolzen, fließt an den Wänden der Schmelzkammer herab und gelangt über die Abzugsleitung 6 in den Naßentschlacker 7, wo es sich zu grobem Granulat verfestigt. Bei der Schmelztempera­ tur der Flugasche, die meist über 1100°C liegt, werden alle Dioxine und Furane in unschädliche Stoffe zersetzt. Daher ent­ hält das sich im Naßentschlacker bildende grobe Granulat allen­ falls noch Schwermetalle. Diese sind jedoch im Granulat sicher und unlöslich umschlossen. Dieses Granulat ist daher zu Zwecken des Straßenbaus und ähnliche Anwendungen einsetzbar.

Weil bei Verbrennungsanlagen mit Schmelzkammerfeuerungen immer ein Teil der Schwermetalle verdampft bevor diese in der Schlacke eingeschlossen werden können, würde bei einem solchen Kreislauf allmählich eine Aufkonzentration der Schwermetalle im Rauchgas erfolgen. Diese Aufkonzentration wird durch die Zulassung eines Schlupfes durch die Staubfilteranlage 9 hindurch begrenzt. Die­ ser Schlupf führt zu einer Belastung der nachgeschalteten Rauch­ gaswaschanlage 10 mit diesen Schadstoffen. Die Rauchgaswäsche erfolgt mit Wasser. Dieses ist wegen der Schwefeldioxidanteile und Halogenide in einem Rauchgas stets sauer. Daher führt es nicht nur zur Abscheidung des restlichen Flugstaubes in der Rauchgas-Waschanlage 10, sondern zugleich auch zu einer Aus­ laugung des abgeschiedenen Flugstaubes. Dabei gehen die Schwer­ metalle und Quecksilberverbindungen in Lösung. Der zurückblei­ bende ausgelaugte Schlamm kann abfiltriert, getrocknet und zu­ sammen mit dem über die Staubfilteranlage 9 abgezogenen Flug­ staub über die Zumischstation 14 in die Schmelzkammer 2 zurück­ geführt und dort eingeschmolzen werden.

Die der Filtervorrichtung 17 entströmende flüssige Phase wird über die nachgeschaltete Anlage 20 zur Schwermetallausfällung unter gleichzeitiger Zugabe eines Fällungsmittels, wie z.B. Kalziumhydroxid oder Natronlauge sowie Natriumsulfid oder TMT 15, abgeschieden. Diese beiden letztgenannten Stoffe haben die Eigenschaft, daß auch das Quecksilber mit abgeschieden wird. Während das nunmehr von den Schwermetallen befreite Abwasser ausgeschleust wird, kann der Schwermetallschlamm zur Zerstörung der Dioxine in einem geschlossenen Behältnis 22 thermisch aufge­ heizt werden. Diese Aufheizung erfolgt im Ausführungsbeispiel unter Luftabschluß bei über 300°C. Dabei ist es möglich, die Quecksilberverbindung über eine Kühlfalle (nicht dargestellt) separat aufzufangen. Diese verbleibenden Schwermetallverbindun­ gen lassen sich nun entweder in einer Sonderdeponie lagern, oder zu der reinen Metallen aufarbeiten. Auch bei der weniger aufwendigen Lagerung in einer Sonderdeponie hat das Verfahren den Vorteil, daß die zu lagernden Mengen nur wenige Prozente der ursprünglich anfallenden Staubmengen betragen. Sie sind auch geringer als jene bei Anwendung des Verfahrens gemäß der DE-PS 36 14 814 anfallenden, dem Vorfluter zuzuführende Mengen.

Es ist auch möglich, auf die Abfiltration des ausgelaugten Flug­ staubanteils in der Filtervorrichtung 17 zu verzichten. In die­ sem Fall würde der ausgelaugte Flugstaub zusammen mit den aus­ gefällten Schwermetallen aus dem Abschlämmwasser abgetrennt werden.

Claims (20)

1. Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen von Verbrennungs­ anlagen für Hausmüll und Sonderabfälle, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der größte Teil der von den Rauchgasen mitgeführten Feststoffe durch trockene Staubfilte­ rung (9) abgetrennt und die restlichen Feststoffe in einer nachgeschalteten sauren Rauchgaswäsche (10) abgeschieden wer­ den, wobei die Feststoffe der trockenen Staubfilterung einge­ schmolzen und die in der Rauchgaswäsche abgeschlämmten Fest­ stoffe ausgelaugt und filtriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in der Rauchgaswäsche abgeschlämmte Feststoff entwässert und in einer Sonderdeponie abgelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in der Rauchgaswäsche abgeschlämmte Feststoff ebenfalls eingeschmolzen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das filtrierte Abschlämmwasser mit einem Fällungsmittel versetzt und einer Schwermetallfällung unterzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ausgefällten Schwermetallschlämme zur Abtrennung von Quecksilberverbindungen thermisch behandelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in der Rauchgaswäsche abgeschlämmte Feststoff zur Abtrennung der Quecksilberverbindungen thermisch behandelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgeschiedenen bzw. abgetrennten Feststoffe vor dem Einschmelzen pellitiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgeschiedenen bzw. abgetrennten Feststoffe vor dem Einschmelzen mit Flußmitteln (15) vermischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Flußmittel Kalziumoxid verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Flußmittel Silikate wie z.B. Alt­ glas verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fällungsmittel zur gleichzeitigen Quecksilberabscheidung Natriumsulfid verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fällungsmittel zur gleichzeitigen Quecksilberabscheidung handelsübliches TMT 15 verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die thermische Behandlung zur gleichzeitigen Zersetzung der Dioxine unter Luftabschluß er­ folgt.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Brennkammer (2) zum Kamin führenden Rauchgasleitung (8) hintereinander eine Staubfilteranlage (9) und eine Rauchgas­ waschanlage (10) angeordnet sind, die Staubabzugsleitung (13) der Staubfilteranlage (9) an eine Ascheschmelzkammer und die Rauchgaswaschanlage an eine Abschlämmvorrichtung (17) für den Flugstaub angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Staubabzugsleitung über eine Zu­ mischstation (14) für ein Flußmittel in die Ascheschmelzkammer (2) geführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Pelletiervorrichtung in der Staub­ abzugsleitung (13) zwischen der Zumischstation (14) und der Schmelzkammer (2) eingebaut ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkammer als Ascheschmelzkammer (2) betrieben wird und die in der Staubfilteranlage (9) abge­ schiedenen Feststoffe in diese Schmelzkammer zurückgeführt wer­ den.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschlämmvorrichtung (17) feststoff­ austragsseitig an die Schmelzkammer (2) und filtratseitig an ei­ ne Schwermetallausfällanlage (20) angeschlossen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwermetallausfällanlage (20) zur Quecksilberabtrennung feststoffseitig an eine thermische Auf­ heizanlage (22) angeschlossen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermische Aufheizanlage (22) zur gleichzeitigen Zersetzung der Dioxine und Furane einerseits und zur Quecksilberabtrennung andererseits unter Luftabschluß be­ treibbar ist.