DE3900268A1 - Kontinuierliches verfahren und einrichtung zum zerstoeren von dioxinen und furanen in damit belasteten materialien - Google Patents
Kontinuierliches verfahren und einrichtung zum zerstoeren von dioxinen und furanen in damit belasteten materialienInfo
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Description
Die polychlorierten Dibenzo-p-dioxine (PCDD)
und die Dibenzofurane (PCDF) sind durch Kondensations-
und Substitutionsreaktionen gebildete Verbindungsklassen
aromatischer Kohlen-Wasserstoffe,
wobei die Phenylringe durch zwei bzw. ein Sauerstoffatom
verbrückt sind.
Die unterschiedliche Anzahl der Chloratome und ihre
verschiedenen Stellungen im Phenylmolekül ergeben insgesamt
75 verschiedene Aufbaustrukturen für das PCDD
und 135 für das PCDF.
1.2.1 Beispiele für das Vorkommen von Chlor
1.2.1.1 In Brennstoffen aus Abfallmaterialien
- - Ammoniumchlorid in Bindemitteln (z. B. Leim in der Spanplattenindustrie)
- - Einwirkung oxydivierender Chlorverbindungen (Chlorkalk, Hypochlorite) beim Bleichen von Textilien und in der Papierherstellung
- - Natriumchlorid in der organischen Müllfraktion
- - Chlorverbindungen in Holzschutzmittel
1.2.1.2 In festen Brennstoffen (Kohle/Holz)
- - Mineralische und metallische Chlorverbindungen je nach Abbauort/Standort
- - Belastung und Umwelteinflüsse (Holzrinde)
1.2.2 Primärmaßnahmen zur Vermeidung der Bildung
von PCDD und PCDF - Stand der Technik
Das Bildungspotential für die Entstehung von
PCDD und PCDF kann durch folgende Maßnahmen herabgesetzt
werden:
1.2.2.1
- - Hohe Feuerungstemperatur
- - Gestaltung des Feuerraumes und der Verbrennungseinrichtung mit dem Ziel einer guten Durchmischung der Verbrennungsprodukte mit der Verbrennungsluft
- - Lange Verweilzeit im Bereich hoher Temperatur und Turbulenz
- Diese Maßnahmen reduzieren das Bildungspotential für PCDD und PCDF dahingehend, daß der unvermeidliche Restgehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen auf ein realisierbar niedriges Niveau gebracht wird.
1.2.2.2 Maßnahmen zur Neutralisation der Chlorbestandteile
im Rauchgas durch Zugabe von Additiven auf Calzium-
Basis in die Rauchgase.
Da einerseits die obere Reaktionstemperatur
für die Neutralisation von Chlor zu Calziumchlorid
niedriger liegt als die obere Temperaturgrenze für
Synthese von Dioxinen und Furanen, andererseits die
vollständige Neutralisation aller Chlorbestandteile
technisch nicht realisiert werden kann, verbleibt
hier ein unvermeidliches Restpotential für die
Bildung von PCDD und PCDF.
1.2.3 Bildung von PCDD und PCDF
1.2.3.1 Stoffliche Voraussetzungen
Die Synthese von polychlorierten Dibenzodioxinen und
Dibenzofuranen setzt die Anwesenheit folgender Stoffe
voraus:
- - Chlor
- - Sauerstoff
- - Organischer Kohlenstoff
- - Flug- und Filterasche als Katalysator des Syntheseprozesses
Diese stofflichen Voraussetzungen sind in Anlagen
gegeben, die mit Brennstoffen, wie unter 1.2.2
beispielhaft genannt, betrieben werden.
1.2.3.2 Temperaturvoraussetzungen
Die obere Temperaturgrenze für die Bildung von
PCDD und PCDF ist durch die Adsorptionstemperaturgrenze
für die Anlagerung der Phenylringe an
der Oberfläche der Aschenpartikel gegeben. Diese
Temperaturgrenze liegt bei ±400°C.
Die untere Grenztemperatur ist durch das Chlorierungslimit
von 100-120°C gegeben.
Diese temperaturorientierten Voraussetzungen für
die Bildung von PCDD und PCDF sind in jeder Verbrennungsanlage
durch den Wärmetausch der Rauchgase
an das Heizmedium und die Abkühlung der
Flug/Filterasche auf Umgebungslufttemperatur dadurch
gegeben, daß die obere Temperaturgrenze für die Bildung
von PCDD und PCDF unterschritten und damit der
Syntheseprozeß eingeleitet wird.
1.2.4 Maßnahmen zur Zerstörung von Dioxinen und Furanen
in der Filterasche - Stand der Technik
1.2.4.1 Verfahren nach Hagenmaier
Das unter dem "Verfahren nach Hagenmaier"
bekannte Konzept zur Zerstörung von Dioxinen und
Furanen in der Filterasche nach Verbrennungsanlagen
wird als Niedertemperaturverfahren im Temperaturbereich
von 300-400°C dargestellt.
Die Verweilzeit der belasteten Asche in diesem Temperaturbereich
wird mit ca. 1 h vorgegeben.
Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist, die Notwendigkeit
des Luftabschlusses während und nach der
thermischen Behandlung und der anschließenden Abkühlung
der Asche auf Umgebungstemperatur, um eine Neubildung
von PCDD und PCDF zu verhindern.
Diese Notwendigkeit erklärt sich damit, daß bei
400°C zwar die Sauerstoffbrücke, nicht jedoch die
Phenylring-Struktur zerstört wird. Die Abkühlung unter
400°C führt damit bei Anwesenheit von Sauerstoff zur
erneuten Bildung von PCDD und PCDF.
Es muß bezweifelt werden, ob das Vorhandensein von
Sauerstoff während der Abkühlungsphase praktisch/technisch
ausgeschlossen werden kann.
Darüberhinaus bleibt durch das weitere Vorhandensein
chlorierter Kohlewasserstoffe ein Bildungspotential
für PCDD und PCDF bestehen. Das Verfahren ist nach eigener
Darstellung sensibel in Bezug auf Schwankungen
der Aschen-Eintrittstemperatur.
1.2.4.2 Verfahren nach Vogg
Das unter dem Verfahren nach "Vogg" bekannte Konzept
zur Zerstörung von Dioxinen und Furanen in der Filterasche
nach Müllverbrennungsanlagen empfiehlt eine thermische
Behandlungstemperatur von 400-600°C, wobei
eine nahezu vollständige Zerstörung der Dioxine und
Furane bei mehrstündiger Behandlungsdauer in Aussicht
gestellt wird.
Daß keine vollständige Zerstörung von PCDD und PCDF
erreicht oder in Aussicht gestellt wird erklärt sich
mit dem unter 1.2.4.1 beschriebenen Nachteilen des Verfahrens
nach "Hagenmaier", insbesondere mit der Tatsache,
daß auch bei 600°C zwar die Sauerstoffbrücke,
nicht jedoch die Phenylring-Struktur zerstört ist.
Das Verfahren nach "Vogg" zerstört damit primär die
Dioxin/Furanstruktur, nicht jedoch das Potential für
deren Nachbildung.
Darüberhinaus ist das Verfahren nach Vogg als "offenes
Verfahren" bekannt, mit dem Nachteil der Unkontrollierbarkeit
des Verfahrensablaufs in Bezug auf die Sicherstellung
der Qualität des Verfahrensergebnisses. Negative
Einflüsse aus der Umgebung des Verfahrensprozesses
sind nicht ausgeschlossen.
Voraussetzung für die thermische Behandlung nach diesem
Verfahren ist die Verfestigung der Asche durch Bindemittel
mit entsprechend hohen verfahrenstechnischen
Betriebs- und Unterhaltungskosten.
1.2.4.3 Verfahren zur Zerstörung von Dioxinen und Furanen durch
Erhitzung von pelletisierter Flug/Filterasche
Das von M. Manderbach veröffentlichte Verfahren beruht
auf der Vorstellung der Ergebnisse verschiedener Testreihen
zur thermischen Zerstörung von mit PCDD und PCDF
belasteten Flug/Filterasche einer Dampfkesselanlage mit
brennbaren Abfällen aus Supermärkten als Brennstoffbasis.
Dieses Verfahren ist auch als "Wiederverfeuerung
von Flugasche-Pellets" bekannt, wobei die Fly/Filterasche
mechanisch verfestigt (pelletisiert) und anschließend
der Rostfeuerung des Kessels mit dem Ziel der
Wiederverfeuerung zugeführt wird.
Bei einer Temperatur im Rostbereich von +800°C und
einer Verweilzeit von +2 Stunden konnte die vollständige
Zerstörung der Dioxine und Furane in den Pellets
nachgewiesen werden.
(Test-Datum: Juni 1986/Tabelle 5, Seite 453)
(Test-Datum: Juni 1986/Tabelle 5, Seite 453)
Diese Ergebnisse bestätigen im wesentlichen die vorherigen
Hypothesen, daß Dioxine und Furane bei hohen Temperaturen
(± 1200°C) zerstört werden.
Auf Grund des "offenen Verfahrensablaufs dieses Konzeptes
können jedoch schädliche Einflüsse der Umgebung im
Hinblick auf eine dauerhafte und sichere Qualität der
Verfahrensergebnisse nicht vermieden werden.
Darüberhinaus ist das Verfahren durch extrem hohe
Wartungs- und Betriebskosten belastet.
2. Erfindung eines kontinuierlich arbeitenden
Verfahrens und einer Einrichtung zur Zerstörung von
Dioxinen und Furanen in damit belasteten Materialien
im mittleren Temperaturbereich von 600-700°C.
2.1.1 Behandlung der belasteten Materialien auf ein bevorzugtes
Temperaturniveau von 625-675°C mit dem Ergebnis
der vollständigen und sicheren Zerstörung der
Dioxine und Furane und deren Entstehungspotential
während einer kontrollierten Verweilzeit von ±2 Stunden
durch:
- - Zerstörung der Sauerstoffbrücke während des Aufheizungsprozesses bei ±400°C und
- - vollständige Zerstörung der chlorierten Phenylstrukturen im bevorzugten Temperaturbereich von 625-675°C.
Die Erfindung stellt damit die vollständige Zerstörung
der Dioxine und Furane sicher und gewährleistet,
daß bei der Abkühlung der Materialien auf
Umgebungslufttemperatur bei Anwesenheit von Luftsauerstoff
keine Neubildung von PCDD und PCDF entstehen
kann.
2.2.1 Das zu behandelnde Material gelangt über eine
Einfallöffnung, die durch eine kontinuierlich
arbeitende Verschlußeinrichtung verschlossen
ist, in die aufgeheizte, zur Zerstörung oben genannter
Stoffe, vorgesehene Einrichtung.
Das Material wird zwangsgefördert von der Einfallöffnung
zur Ausfallöffnung transportiert. Die Ausfallöffnung
ist wie die Einfallöffnung durch ein
kontinuierlich arbeitendes Verschlußsystem abgesperrt.
Durch die Isolierung und die kontinuierlich arbeitende
Verschlußeinrichtung am Einfall- und Ausfall wird der
Wärmeverlust auf ein Minimum reduziert. Ebenso wird
durch extrem langsame Umfangs- bzw. Fördergeschwindigkeiten
der Betrieb der Anlage praktisch verschleißfrei
ablaufen.
Für den Transport können praktisch alle mechanischen
Transporteinrichtungen eingesetzt werden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung mehr
oder weniger schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
beschrieben.
In einem Schneckentrog (1) ist ein sich um die eigene
Achse drehende Transportschnecke (2) eingebaut. Die
Abdichtung der rotierenden Schnecke (2) im Schneckentrog
(1) erfolgt über separate Dichtungen (3). Die Schneckenwelle
(2) ist ein- oder zweiseitig mittels Lagereinheiten
(4) gelagert. Der Antrieb erfolgt über einen regelbaren
Getriebemotor (5). Um den Schneckentrog (1) ist eine
Heizeinrichtung (6) angeordnet, die wiederum mit einer
ca. 250 mm dicken Isolierung (7) umgeben ist. Entstehende
Dämpfe können über eine Abluftöffnung (8) abgeführt
werden. Die Materialzuführung erfolgt über die Einfallöffnung
(9) und wird mittels der Transportschnecke
(2) dem Ausfallstutzen (10), der ebenfalls über eine
Zellenradschleuse (11) verschlossen ist, zugeführt.
2.2.2 Die Einrichtung läßt sich in jede vorhandene Anlage,
die mit festen Brennstoffen betrieben wird, integrieren.
2.2.3 Die Einrichtung zeichnet sich durch relativ niedrige
Investitionskosten, Betriebs- und Wartungskosten aus.
Sie fördert die Einführung in die Praxis durch ihre
wirtschaftliche Vertretbarkeit, auch für kleinere
Unternehmen, und schließt damit aus, daß technische
Möglichkeiten zur Beseitigung von mit Dioxinen und
Furanen belasteten Materialien durch Fragen der wirtschaftlichen
Vertretbarkeit blockiert werden können.
Claims (9)
1. Verfahren zur Zerstörung von Dioxinen und Furanen in den
damit belasteten Materialien dadurch gekennzeichnet,
daß das mit Dioxinen und Furanen belastete
Material kontinuierlich die geschlossene Einrichtung in einem
Temperaturbereich von 600-700°C, während einer Verweilzeit
von ±2 Stunden, durchläuft, wobei die Rückbildung von
Dioxinen und Furanen nach der Abkühlung mit Sicherheit
ausgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerstörung der Dioxine und Furane mit Sicherheit in
einem bevorzugten Temperaturbereich von 625-675°C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Abkühlung der Materialien auf
Umgebungslufttemperatur in An- oder Abwesenheit von Luftsauerstoff
mit Sicherheit keine Neubildung von Dioxinen
und Furanen entsteht.
4. Einrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung über
Fremdenergie, z. B. Elektro, Dampf oder Sonstige auf
600-700°C aufgeheizt und isoliert ist.
5. Einrichtung zum Verfahren nach den Ansprüchen 1-4 dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur über einen
Temperaturregler vorgewählt und überwacht ist.
6. Einrichtung zum Verfahren nach den Ansprüchen 1-5 dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung am Ein- und
Auslauf kontinuierlich arbeitende Verschlußeinstellungen, z. B.
Zellenradschleusen, Doppelpendelkappen oder ähnliche Einrichtungen
besitzt.
7. Einrichtungen zum Verfahren nach den Ansprüchen 1-6 dadurch
gekennzeichnet, daß die Anlage unabhängig von
äußeren Einflüssen betrieben wird.
8. Einrichtung zum Verfahren nach den Ansprüchen 1-7 dadurch
gekennzeichnet, daß die Verweilzeit über eine
Zeitschaltuhr vorgewählt, oder durch die Födergeschwindigkeit
vorbestimmt wird.
9. Einrichtung zum Verfahren nach den Ansprüchen 1-8
gekennzeichnet, daß für den Transport des belasteten
Materials eine mechanische Transporteinrichtung
benutzt wird.
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| DE3900268A Granted DE3900268A1 (de) | 1988-01-23 | 1989-01-07 | Kontinuierliches verfahren und einrichtung zum zerstoeren von dioxinen und furanen in damit belasteten materialien |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3900268A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0448866A1 (de) * | 1990-03-26 | 1991-10-02 | Mitsui Engineering and Shipbuilding Co, Ltd. | Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen |
| EP0558063A2 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd | Verfahren zum thermischen Abbau von Dioxinen bei niedriger Temperatur |
| US5434337A (en) * | 1992-04-06 | 1995-07-18 | Thermoselect Ag | Process for destroying toxic substances occurring during the elimination of organic refuse components |
| US6376737B1 (en) * | 1996-05-27 | 2002-04-23 | Ohei Developmental Industries Co., Inc. | Process for decomposing chlorofluorocarbon and system for decomposition thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10058640A1 (de) * | 2000-11-25 | 2002-06-06 | Ald Vacuum Techn Ag | Verfahren zur thermischen Dekontamination von mit PCB, PCDF, PCDD, Furanen und/oder einer Mischung dieser Verbindungen kontaminierten Teilen |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3703984A1 (de) * | 1987-02-10 | 1988-08-18 | Stuttgart Tech Werke | Einrichtung zur zerstoerung von halogenierten aromaten, wie chlorierte dibenzodioxine, chlorierte dibenzofurane oder dgl., in flugaschen aus abfallverbrennungsanlagen |
-
1989
- 1989-01-07 DE DE3900268A patent/DE3900268A1/de active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3703984A1 (de) * | 1987-02-10 | 1988-08-18 | Stuttgart Tech Werke | Einrichtung zur zerstoerung von halogenierten aromaten, wie chlorierte dibenzodioxine, chlorierte dibenzofurane oder dgl., in flugaschen aus abfallverbrennungsanlagen |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
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| Karl J. Thomè - Kozmiensky, Müllverbrennung und Umwelt, EF-Verlag für Energie- und Um- welttechnik, Berlin 1987, S. 441-459 * |
| Wirtschaftswoche, Nr. 30, 17.07.1987 * |
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| EP0558063A3 (en) * | 1992-02-28 | 1993-11-24 | Sumitomo Heavy Industries | Process for thermal decomposition of dioxins at low temperature |
| US5434337A (en) * | 1992-04-06 | 1995-07-18 | Thermoselect Ag | Process for destroying toxic substances occurring during the elimination of organic refuse components |
| US6376737B1 (en) * | 1996-05-27 | 2002-04-23 | Ohei Developmental Industries Co., Inc. | Process for decomposing chlorofluorocarbon and system for decomposition thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3900268C2 (de) | 1989-11-16 |
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