DE3878840T2 - Abfallverbrennungsverfahren mit niedriger NOx-Produktion. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Sicherstellung eines geringen NOx-Gehaltes von Verbrennungsprodukten und befaßt sich insbesondere mit einem Verbrennungsverfahren für gefährliche Abfälle, das einen niedrigen NOx-Gehalt der entwickelten Gase sicherstellt.
• Viele Verbrennungsprozesse erzeugen Abgase, die einen unannehmbaren NOx-Gehalt aufweisen. Somit sind stickoxide eine der Hauptverunreinigungen die von Verbrennungsprozessen emittiert werden. Bei jedem verbrennungsprozeß haben die hohen Temperaturen am Brenner die Bildung einiger Stickoxide zur Folge. Diese Verbindungen werden in Schornsteingasen hauptsächlich als Stickstoffmonoxid (NO) mit geringeren Mengen von stickstoffdioxid (NO&sub2;) und lediglich Spuren anderer Oxide gefunden. Da Stickstoffmonoxid (NO) fortfährt, in der Luft bei gewöhnlichen Temperaturen zu Stickstoffdioxid (NO&sub2;) zu oxidieren, gibt es keine Möglichkeit, die Mengen eines jeden dieser Oxide in Abgasen zu einem gegebenen Zeitpunkt getrennt genau vorherzusagen. Daher wird die Gesamtmenge von Stickstoffmonoxid (NO) plus Stickstoffdioxid (NO&sub2;) in einer Probe bestimmt und als "Stickoxide" (NOx) "bezeichnet".
• Stickstoffoxid-Emissionen aus Kamingasen erzeugen über atmosphärische Reaktionen "Smog", der die Augen reizt und sauren Regen verursacht. Aus diesen Gründen wird der Gehalt von Stickstoffoxiden, die in Gasen, welche in die Atmosphäre abgelassen werden, vorhanden sind, durch verschiedene Staats- und Bundes-Behörden streng begrenzt. Um die gesetzlichen Bestimmungen für NOx-Emissionen zu erfüllen, wurden mehrere Verfahren zur NOx-Steuerung bzw.-Kontrolle verwendet. Diese Verfahren können in zwei Gruppen eingeteilt werden, nämlich in die Gruppe der Anlagen-Modifikationen oder die Gruppe der Injektionsverfahren. Die Injektionsverfahren umfassen die Injektion entweder von Wasser oder Dampf, um die Temperatur abzusenken, da die Menge von NOx, das gebildet wird, im allgemeinen mit zunehmender Temperatur anwächst, oder die Injektion von Ammoniak, um das NOx selektiv zu reduzieren. Die Injektion von Wasser oder Wasserdampf beeinflußt jedoch in nachteiliger Weise den Gesamt- Brennstoffwirkungsgrad des Verfahrens. Ein Verfahren, das die Injektion von Ammoniak in die Verbrennungsprodukte umfaßt, ist beispielsweise in dem US-Patent 4,164,546 für Welty beschrieben. Beispiele von Verfahren, bei denen Ammoniakinjektion und ein reduzierender Katalysator Verwendung finden, sind in den US-Patenten 4,106,286 für Sakari et al und 4,572,110 für Haeflich beschrieben. Selektive Reduktionsverfahren, bei denen Ammoniakinjektion Verwendung findet, sind teuer und etwas schwierig zu steuern. Daher ist diesen Verfahren das Problem inhärent, daß die Ammoniakinjektion sorgfältig gesteuert werden muß, um nicht zu viel zu injizieren und möglicherweise dadurch ein Emissionsproblem zu erzeugen, daß eine übermäßige Menge von Ammoniak emittiert wird. Außerdem muß die Temperatur, die für die Reduktion der Stickstoffoxide erforderlich ist, sorgfältig gesteuert werden, um die erforderlichen Reaktionsraten zu erzielen.
• Anlagenmodifikationen umfassen Änderungen am Brenner oder der Brennkammer, um die Bildung von NOx zu vermindern. Obwohl diese Verfahren die NOx-Menge vermindern, hat jede ihre besonderen Nachteile. Ein selektives katalytisches Reduktions-System wird zur Zeit von einigen Behörden für die beste zur Verfügung stehende Steuerungstechnologie zur Verminderung des NOx gehalten. Zur Zeit verfügbare selektive katalytische Reduktionssysteme, die für die Reduktion von NOx verwendet werden, verwenden eine Ammoniakinjektion in den Abgasstrom zur Reaktion mit dem NOx in Gegenwart eines Katalysators, um Stickstoff und Wasserdampf zu erzeugen. Solche Systeme haben typischerweise einen Wirkungsgrad von 80 bis 90 %, wenn sich der Gasstrom auf einer Temperatur innerhalb eines Temperaturbereiches von näherungsweise 315ºC bis 371ºC (600ºF bis 700ºF) befindet. Der NOx-Reduktions-Wirkungsgrad des Systems ist in signifikanter Weise niedriger, wenn sich die Temperatur außerhalb des erwähnten Temperaturbereiches befindet, und der Katalysator kann bei höheren Temperaturen beschädigt werden. Wie der Anmelder Bell in der US-Patentschrift 4,405,587 für Mc Gill und andere, bei der er Mitpatentinhaber ist, festgestellt hat, können Stickstoffoxide durch eine in diesem Patent beschriebene Reaktion in einer reduzierenden Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb von 1093ºC (2000ºF) reduziert werden.
• Eine wichtige Quelle von NOx-Emissionen ist die Veraschung bzw. Verbrennung von gefährlichen Abfällen. Diese Verbrennung kann in Verbrennungsanlagen durchgeführt werden, in denen der Abfall in einer primären Verbrennungszone verbrannt wird, worauf eine sekundäre Verbrennungszone folgt. Ubermäßige NOx-Emissionen, die von einer solchen Verbrennung stammen, stellen ein ernstes Umweltproblem dar, und es wurden zu ihrer Unterdrückung verschiedene Anstrengungen, wie z.B. die oben beschriebenen Techniken, mit unterschiedlichen Ergebnissen unternommen. GB-A-2 077 135 beschreibt die Verwendung eines Katalysators in einem Verbrennungsprozeß für herkömmlichen Brennstoff. Dieser Prozeß kann jedoch nicht für gefährliche Abfälle verwendet werden, weil der Katalysator beschädigt würde.
• Ein Verbrennungsverfahren mit geringer NOx-Erzeugung ist aus US-A-4 395 223 bekannt und umfaßt:
• a) Verbrennen eines Brennstoffs in Anwesenheit von Luft in einer ersten Verbrennungszone zur Erzeugung eines ersten Gasstroms, wobei die Luft bezüglich des verbrennbaren Materials, das in dieser Zone verbrannt wird, mit stöchiometrischem Überschuß zugeführt wird,
• b) Zuführen von zusätzlichem Brennstoff zu dem ersten Gasstrom, um auf diese Weise einen brennbaren Gasstrom zu erzeugen, in dem sich das brennbare Material bezüglich des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs in stöchiometrischem Überschuß befindet, und Verbrennen des brennbaren Gasstroms in einer zweiten Verbrennungszone in einer reduzierenden Atmosphäre, wodurch ein zweiter Gasstrom entsteht, in dem sich das verbrennbare Material bezüglich des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs in stöchiometrischem Überschuß befindet,
• c) Verwendung eines Teils der Wärmeenergie des zweiten Gasstroms, um Wasser in Dampf überzuführen,
• d) Hinzufügen von Luft zum zweiten Gasstrom, um einen dritten Gasstrom zu erzeugen, in dem sich der Sauerstoff bezüglich des zur Verfügung stehenden brennbaren Materials in stöchiometrischem überschuß befindet,
• e) Hindurchführen des sich ergebenden dritten Gasstroms durch eine oxidierende Verbrennungskammer, um einen oxidierten gasartigen Strom zu erzeugen,
• f) Entfernen von Wärme aus dem oxidierten Strom und
• g) Ablüften des sich ergebenden abgekühlten Stroms.
• Dieses Verfahren verwendet jedoch ebenfalls herkömmlichen Brennstoff wie z.B. Ol, Kerosin oder LPG.
• Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das die Veraschung bzw. Verbrennung von gefährlichem Abfall umfaßt und eine wirksame Verminderung des NO in den Verbrennungsemissionen mit sich bringt.
• Die Erfindung löst das Problem der Verbrennung von gefährlichem Abfall mit geringer NOx-Emission durch die Einführung der folgenden Schritte:
• a) Zuführen von zu verbrennendem bzw. zu veraschendem gefährlichem Abfall zur ersten Verbrennungszone,
• b) Entfernen aller saueren Materialien aus dem zweiten Gasstrom mit Hilfe eines basischen Adsorbers,
• c) Abtrennen aller Feststoffe vom zweiten Gasstrom und
• d) Oxidieren des dritten Gasstroms in der Oxidations-Verbrennungskammer mit Hilfe eines Katalysators.
• Darüber hinaus schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die eine zweistufige Verbrennungsanlage umfaßt, welche eine erste Verbrennungszone mit einer sekundären Verbrennungszone definiert, sowie mit Einrichtungen zum Zuführen von Brennstoff zur sekundären Verbrennungszone zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre, Einrichtungen zur Erzeugung von Dampf aus Wasser unter Verwendung eines Teils der Wärmeenergie des aus der sekundären Verbrennungszone ausströmenden Mediums, eine Einrichtung zum Hinzufügen von Luft stromabwärts der sekundären Verbrennungszone, eine oxidierende Reaktionskammer zur Aufnahme des mit Luft angereicherten Mediums, das aus der Einrichtung zum Hinzufügen von Luft herausströmt, Wärmerückgewinnungs-Einrichtungen stromabwärts der oxidierenden Reaktionskammer zum Abführen von Wärme aus dem aus dieser Kammer herausströmenden Medium und eine Ausströmeinrichtung zur Abgabe des abgekühlten Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbrennungszone Einrichtungen umfaßt, die dazu dienen, ihr gefährliche Abfälle zuzuführen, sowie durch Einrichtungen zum Zusetzen eines basischen Adsorptionsmittels zu dem aus der sekundären Verbrennungszone ausströmenden Medium, einen Feststoffabscheider unmittelbar stromabwärts der Einrichtung zum Zufügen eines basischen Adsorptionsmittels und unmittelbar stromaufwärts der Einrichtung zum Hinzufügen von Luft, sowie einen Katalysator, der in der oxidierenden Reaktionskammer angeordnet ist.
• Im folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungsfigur beschrieben, die einen schematischen Strömungsplan eines Verbrennungssystems für gefährlichen Abfall zeigt, das die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung verwendet.
• In der Zeichnungsfigur ist eine anschauliche Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die eine Verbrennungsanlage für gefährliche Abfälle umfaßt. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 200 eine Verbrennungsanlage für gefährlichen Abfall, die eine erste bzw. primäre Verbrennungskammer 202 und eine zweite bzw. sekundäre Verbrennungskammer 204 umfaßt. Abfall, der verbrannt werden soll, wird durch die Beshickungsöffnung 206 zugeführt, während Brennstoff, beispielsweise Gas, insbesondere Erdgas, durch die Leitung 208 und Verbrennungsluft durch die Leitung 210 zugeführt werden. Die primäre Verbrennungskammer hat geeigneterweise die Form eines Drehofens zur Anpassung an feste gefährliche bfallstoffe, doch können auch flüssige und gasförmige Abfallstoffe verarbeitet werden. Wenn flüssige Abfälle zugeführt werden, werden sie geeigneterweise zerstäubt, um eine wirksame Verbrennung sicherzustellen. Die Primärverbrennung des Abfalls findet in der primären Verbrennungskammer oder Verennungszone 202 statt. Die Verbrennung erfolgt im allgemeinen bei einer Temperatur von 816ºC bis 1093ºC (1500ºF bis 2000ºF) . Sollten sich in dem in der primären Verbren nungszone 202 verbrannten Abfall Asche und/oder andere nicht brennbare Materialien befinden, die allgemein als "Schlacke" bezeichnet werden, so werden sie durch die Schwerkraft durch den Bodenauslaß 212 abgeführt. In der primären Verbrennungskammer findet die Verbrennung in einer sauerstoffreichen Atmosphäre statt, d.h., daß sich die Sauerstoffmenge in der zugeführten Luft in stöchiometrischen Überschuß bezüglich der verbrennbaren Materialien befindet, die durch den Brennstoff und den zu verbrennenden Abfall geliefert werden. Folglich hat das Austrittsgas aus der primären Verbrennungskammer oder Verbrennungszone 202 beim Eintritt in die sekundäre Verbrennungskammer oder Verbrennungszone 204 ebenfalls Sauerstoffüberschuß bezüglich irgendwelcher in ihm vorhandener brennbarer Materialien. In der sekundären Zone werden jedoch dem aus der Primärzone austretenden Gas zusätzlicher rennstoff und, gewünschtenfalls, zusätzlicher flüssiger oder gasförmiger Abfall in solchen Mengen hinzugefügt, daß sich dann das verbrennbare Material in Form des Abfalls und/oder Brennstoffs in stöchiometrischem Überschuß bezüglich des verfügbaren Sauerstoffs befindet, und zwar in einem Überschuß von 10 % bis 25 %, so daß die Verbrennung in der sekundären Verbrennungszone 204 unter reduzierenden Bedingungen, im allgemeinen bei ungefähr 1204ºC bis 1427ºC (2200ºF bis 2600ºF) stattfindet. Eine Verweilzeit von 0,5 s ist erforderlich. Es kann auch eine größere Verweilzeit beispielsweise von einer Sekunde oder mehr verwendet werden, doch bringt dies keinen zusatzlichen Nutzeffekt.
• Das heiße Austrittgas der sekundären Verbrennungszone 204 der Verbrennungsanlage wird einem Boiler 216 zugeführt, in dem die Wärme des Austrittsgases zur Erzeugung von Dampf verwendet wird, und die Temperatur des heißen Austrittsgases wird auf ungefähr 204ºC bis 288ºC (400ºF bis 550ºF), typischerweise auf ungefähr 232ºC (450ºF) vermindert. Um das stromab befindliche Katalysatorbett, das unten noch beschrieben wird, gegen Vergiftung und mögliche Desaktivierung zu schützen, ist es wichtig, daß das gesamte SO&sub2; und HCl und ähnliche säurebildende bzw. saure Substanzen aus dem Gas entfernt werden, bevor es den Katalysator erreicht. Das Entfernen von SO&sub2;, HCl und dergleichen aus dem Gas wird mit Hilfe eines basischen Adsorptionsmittels wie z.B. Natriumkarbonat, Natriumbikarbonat, Natriumhydroxid, Kalziumkarbonat und dergleichen entweder in trockener Form oder als wässrige Lösung oder Suspension oder andere Mittel erzielt, die durch den Einlaß 218 zugeführt werden. Die Beseitigung dieser korrodierenden Substanzen ist nicht nur für den Schutz des Katalysators sondern auch für einen Schutz gegen Beschädigung der stromab befindlichen Anlage selbst wichtig. Das aus der Verbrennungsanlage austretende Gas kann auch etwas Asche und andere Feststoffteilchen mit sich tragen. Diese Feststoffe werden in geeigneter Weise auf irgendeine übliche Art, d.h. zum Beispiel dadurch getrennt, daß das Gas durch einen Feststoffabscheider 220 geführt wird, wobei die abgeschiedene Asche und dergleichen durch die Abführleitung 222 abgezogen werden. An dieser Stelle weist der austretende Gasstrom noch immer einen Sauerstoffmangel hinsichtlich des stöchiometrischen Verhältnisses zwischen seinem Sauerstoffgehalt und seinem Gehalt an verbrennbarem Material, beispielsweiSe Brennstoff auf. Danach wird er in die Leitung 224 geführt. Das Gas hat jedoch einen niedrigen NOx-Gehalt, und die Behandlung des Gases, das durch das System strömt, hat eine Reduktion von jedem NOx, das gebildet wurde, oder eine Unterdrückung der Bildung von NOx bewirkt, ohne daß Ammoniak oder eine ähnliche Behandlung angewendet wurden, wie sie nach dem stand der Technik weit verbreitet sind. Um jedoch das Wärmepotential des Gases und des gesamten Brennstoffes, den es enthalten kann, maximal auszunützen, wird zu dem Strom in der Leitung 224 Luft hinzugefügt und der sich ergebende gasförmige Strom wird zu einer Gasbehandlungseinheit 226 geleitet, in der der Gas strom über einen oxidierenden Katalysator geleitet wird. Luft wird in einer Menge relativ zum Strom in der Leitung 224 so hinzugefügt, daß der sich ergebende Strom Sauerstoff im stöchiometrischen Überschuß bezüglich der Menge enthält, die erforderlich ist, um sämtlichen Brennstoff oder anderes verbrennbare Material zu verbrennen, das in dem Strom vorhanden sein kann, z.B. in einem Überschuß von 10 % bis 50 %. Somit werden Produkte, die etwa die Boiler-Ausgangstemperatur von beispielsweise 232ºC (450ºF) besitzen, mit Luft gemischt und über einen oxidierenden Katalysator geleitet.
• Für diesen Zweck können entweder Edelmetall-Oxidationskatalysatoren wie z.B. Platin oder Palladium oder Grundmetalloxide wie z.B. Kupferoxid, Chromoxid, Manganoxid oder dergleichen verwendet werden. Bei den Edelmetall-Oxidations- Katalysatoren, beispielsweise Platin- oder Palladium-Katalysatoren sind in besonders geeigneter Weise die Edelmetalle im Null-Valenz-Zustand auf einem Träger, wie z.B. Aluminium, Silizium, Kieselguhr oder einer Metall-Legierung oder dergleichen abgeschieden Auch bei den Metalloxid-Katalysatoren sind die Metalloxide in besonders vorteilhafter Weise auf Träger dieser Art aufgebracht. Die Herstellung derartiger Katalysatoren ist den Fachleuten bekannt. Das Katalysatorvolumen wird in Abhängigkeit von dem Speziellen verwendeten Katalysator unterschiedlich sein. Gewöhnlicherweise sind die Menge an Katalysator und die Strömungsrate derart, daß die Ratirngeschwindigkeit typischerweise im Bereich von 30.000 bis 50.000 hr&supmin;¹ liegt.
• Die Daten zeigen, daß durch die kombinierten Reduktions-Oxidations-Vorgänge gemäß der Erfindung NOx-Werte im Bereich von 1:10&sup9; erreicht werden können. Der oxidierte gasförmige Ausfluß der Einheit 226 gelangt in eine Leitung 227, die zu einem Abgasvorwärmer oder einem Niederdruck- Abwärmeboiler oder dergleichen führt, der mit dem Bezugszeichen 228 bezeichnet ist, und der Wärmegehalt des oxidierten gasförmigen Ausstoßes wird im maximalen, wirtschaftlich durchführbaren Ausmaß extrahiert. Wie man der Zeichnung entnimmt, wird das dem Boiler zugeführte Wasser, das zunächst in indirektem Wärmeaustausch durch den Abgasvorwärmer 228 geführt wird, durch Wärmeaustausch mit dem Gas erhitzt und über die Leitung 229 dem Boiler 216 zugeführt. Das abgekühlte Gas, das sich auf einer Temperatur von ungefähr 149ºC bis 204ºC (300ºF bis 400ºF) befindet wird dann durch eine Auslaßleitung 230 in einen Schornstein 232 abgeführt und mit der Sicherheit in die Atmosphäre abgegeben, daß das Abgas die vorgeschriebenen NOx-Emissions-Werte erfüllt. Es wird einen NOx-Gehalt von weniger als 50 ppm aufweisen.
• Es versteht sich von selbst, daß in der vorausgehenden Beschreibung der Zeichnung mit der Bezugnahme auf eine Verbrennungsanlage, einen Boiler, einen Abwärme-Boiler, einen Abgas-Vorwärmer, eine Gasbehandlungseinheit und dergleichen die Verwendung von Standardgeräten bzw. Anlagen gemeint ist, die dem Fachmann ohne weiteres bekannt sind. Die Gasbehandlungseinheit kann beispielsweise irgendein für einen Gasdurchfluß geeigneter Behälter sein, der einen oxidierenden Katalysator enthält.
• Die Minimierung der Entstehung von Stickstoffoxiden bei der Verbrennung gemäß der Erfindung bietet mehrere Vorteile bezüglich des bisherigen Standes der Technik. Dieses Verfahren erfordert nicht, daß ein möglicherweise sehr unangenehmes Gas, wie z.B. Ammoniak in das System injiziert werden muß; die Reaktionsbedingungen machen es nicht erforderlich, eine eng gesteuerte Temperatur für die Reduktion der auftretenden stickoxide aufrechtzuerhalten. Die Betriebsbedingungen sind mit herkömmlichen Verbrennungsbedingungen kompatibel und es können größere Wirksamkeiten bei der Verminderung bzw. Reduktion von NOx erzielt werden.
• Das folgende Beispiel dient dazu, die Eigenschaften der Erfindung noch vollständiger darzustellen.
• Bei einem typischen Vorgang wird die primäre Verbrennungszone einer Veraschungsanlage mit festem oder flüssigem gefährlichem Abfall, Hilfsbrennstoff und Luft beschickt, um eine verbrennbare Mischung zu erzeugen, die bei einer Temperatur im Bereich von 816ºC bis 1093ºC (1500ºF bis 2000ºF) verbrannt wird, um einen Strom von verbrennungsprodukten zu erzeugen. Der Austrittsstrom aus der primären Verbrennungszone mit einer Temperatur von ungefähr 816ºC bis 1093ºC (1500ºF bis 2000ºF) enthält ungefähr 4 % Sauerstoff. Es wird Hilfsbrennstoff oder zusätzlicher flüssiger Abfall mit Umgebungstemperatur in diesen Strom injiziert, so daß der sich ergebende Strom einen Brennstoffgehalt in der Weise erhält, daß der Gehalt an brennbarem Material einen 10%igen stöchiometrischen Überschuß bezüglich des vorhandenen Sauerstoffes besitzt. Der sich ergebende Strom wird dann in einer sekundären Verbrennungszone bei einer Temperatur von ungefähr 1093ºc bis 1427ºC (2000ºF bis 2400ºF) verbrannt und, da das verbrennbare Material im Überschuß vorhanden ist, findet die Verbrennung in einer reduzierenden Atmosphäre statt. Die in den Verbrennungsprodukten vorhandene Wärme wird zumindest teilweise durch einen Wärmeaustausch mit Wasser in Dampf konvertiert, d.h. in Boiler-Röhren, und der sich ergebende gasförmige Strom, der natürlich an Sauerstoff verarmt ist, besitzt eine Temperatur von ungefähr 232ºC (450ºF). Diesem Sauerstoffarmen Strom wird dann eine wässrige Lösung aus Natriumkarbonat oder einem ähnlichen basischen Reagens zugesetzt, das ausreicht, um mit den sauren Komponenten des Stroms zu reagieren, die durch SO&sub2; und HCl dargestellt werden, und der Strom wird durch einen Feststoffabscheider geleitet, um feste Bestandteile abzutrennen. Dann wird dem Strom Luft mit Umgebungstemperatur in einer solchen Menge zugesetzt, daß der resultierende Strom einen Sauerstoffge halt aufweist, der einen 10%igen bis 50%igen stöchiometrischen Überschuß bezüglich des gesamten brennbaren Materials aufweist, das in dem sauerstoffverarmten Strom vorhanden ist, dem die Luft zugesetzt wird. Der sich ergebende sauerstoffreiche Strom wird dann mit einer Raumgeschwindigkeit von 30.000 bis 50.000 hr&supmin;¹ durch ein Bett geführt, das ein Edelmetall, beispielsweise Platin oder Palladium enthält, das sich auf einem Aluminiumträger befindet. An dieser Stelle hat der gasförmige Strom, der dem Verfahren unterworfen wird, eine Temperatur von ungefähr 232ºC (450ºF) . Diese Temperatur wächst über das Katalysatorbett hinweg auf ungefähr 427ºC (800ºF) an. Danach wird die Wärme durch einen geeigneten Wärmeaustausch entzogen so daß der schließlich erreichte an die Luft abgegebene Strom eine Temperatur von ungefähr 204ºC (400ºF) und einen NOx-Gehalt von weniger als 50 ppm besitzt.

Claims (10)

1. Verbrennungsverfahren mit geringer NOx-Erzeugung, das folgende Schritte umfaßt:

a) Verbrennen eines Brennstoffs (208) in Anwesenheit von Luft (210) in einer ersten Verbrennungszone (202) zur Erzeugung eines ersten Gasstroms, wobei die Luft bezüglich des verbrennbaren Materials, das in dieser Zone verbrannt wird, mit stöchiometrischem Überschuß zugeführt wird,

b) Zuführen von zusätzlichem Brennstoff zu dem ersten Gasstrom, um auf diese Weise einen brennbaren Gasstrom zu erzeugen, in dem sich das brennbare Material bezüglich des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs in stöchiometrischem Überschuß befindet, und Verbrennen des brennbaren GasstromS in einer zweiten Verbrennungszone (204) in einer reduzierenden Atmo-Sphäre, wodurch ein zweiter Gasstrom (224) entsteht, in dem sich das verbrennbare Material bezüglich des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs in stöchiometrischem Überschuß befindet,

c) verwendung eines Teils der Wärmeenergie des zweiten Gasstroms um Wasser in Dampf überzuführen,

d) Hinzufügen von Luft zum zweiten Gasstrom, um einen dritten Gasstrom zu erzeugen, in dem sich der Sauerstoff bezüglich des zur Verfügung stehenden brennbaren Materials in stöchiometrischem Überschuß befindet,

e) Hindurchführen des sich ergebenden dritten Gasstroms durch eine oxidierende Verbrennungskammer (226) , um einen oxidierten Gasstrom (227) zu erzeugen,

f) Entnehmen von Wärme aus dem oxidierten Strom und

g) Ablüften des sich ergebenden abgekühlten Stroms, gekennzeichnet durch die Schritte

h) Zuführen von zu verbrennendein gefährlichen Abfall zur ersten Verbrennungszone,

j) Entfernen aller sauren Materialien aus dem zweiten Gasstrom mit Hilfe eines basischen Adsorbers,

k) Abtrennen aller Feststoffe vom zweiten Gasstrom und

l) Oxidieren des dritten Gasstroms in der Oxidationsmit Hilfe eines Katalysators.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gefährliche Abfall in der ersten Verbrennungszone bei einer Temperatur von 816ºC bis 1093ºC (1500ºF bis 2000ºF) verbrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der brennbare Gasstrom in der zweiten Verbrennungszone bei einer Temperatur von 1093ºC bis 1427ºC (2000ºF bis 2400ºF) verbrannt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der zweite Gasstrom bei der Umwandlung von Wasser in Dampf auf eine Temperatur von ungefähr 240ºC (450ºF) abgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Raumgeschwindigkeit des sich ergebenden Stroms, der über den oxidierenden Katalysator hinweg strömt, ungefähr 30000 bis 50000 hr&supmin;¹ beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Luft dem zweiten Gasstrom in einer solchen Menge hinzugefügt wird, daß sich ein stöchiometrischer Überschuß des in dem sich ergebenden Strom vorhandenen sauerstoffs von 10 % bis 50 % ergibt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das abgekühlte Gas, das an die Atmosphäre abgegeben wird, sich auf einer Temperatur von ungefähr 149ºC bis 204ºC (300ºF bis 400ºF) befindet.

8. Vorrichtung zum Verbrennen von gefährlichein Abfall, die eine zweistufige Verbrennungsanlage (200) umfaßt, welche eine erste Verbrennungszone (202) mit einer sekundären Verbrennungszone (204) definiert, sowie mit Einrichtungen zum Zuführen von Brennstoff zur sekundären Verennungszone zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre, Einrichtungen (216) zur Erzeugung von Dampf aus Wasser unter Verwendung eines Teils der Wärmeenergie des aus der sekundären Verbrennungszone (204) ausströmenden Mediums, eine Einrichtung zum Hinzufügen von Luft stromabwärts der sekundären Verbrennungszone (204), eine oxidierende Reaktionskammer (226) zur Aufnahme des mit Luft angereicherten Mediums, das aus der Einrichtung zum Hinzufügen von Luft herausströmt, Wärmerückgewinnungs-Einrichtungen (228) stromabwärts der oxidierenden Reaktionskammer (226) zum Abführen von Wärme aus dem aus dieser Kammer herausstromenden Medium und eine Ausströmeinrichtung (232) zur Abgabe des abgekühlten Abgases, dadurch gekennzeichnet daß die erste Verbrennungszone (202) Einrichtungen umfaßt, die dazu dienen, ihr gefährliche Abfälle zuzuführen, sowie durch Einrichtungen (218) zum Zusetzen eines basischen Adsorptionsmittels zu dem aus der sekundären Verbrennungszone (204) ausströmenden Medium, einen Feststoffabscheider (220) unmittelbar stromabwärts der Einrichtung (218) zum Zufügen eines basischen Adsorptionsmittels und unmittelbar stromaufwärts der Einrichtungen (204) zum Hinzufügen von Luft, sowie einen Katalysator, der in der oxidierenden Reaktionskammer (226) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtung zum Abführen von Wärme ein Abgasvorwärmer ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Ausströmeinrichtung ein Schornstein ist.