DE4113217A1

DE4113217A1 - Vorrichtung und verfahren zur entstaubung von kondensierbaren heissgasen bzw. heissgasen mit kondensierbaren gasanteilen

Info

Publication number: DE4113217A1
Application number: DE4113217A
Authority: DE
Inventors: Kurt Kugler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-10-29

Description

Stand der Technik

Die Problematik der Heißgasentstaubung von Gasen mit kondensierbaren Anteilen, vor allem hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, ist besonders bei Abfallpyrolyseprozessen ausgeprägt.

Bei der Abfallpyrolysetechnik hat sich im letzten Jahrzehnt in mehreren großtechnischen Anlagen der indirekt beheizte Drehrohrofen bewährt und durchgesetzt. Ein Nachteil dieser Schweler ist, daß durch den unvermeidbaren Mahleffekt, ähnlich wie in Kugelmühlen, die verbleibenden Kohlenstoffgerüste und auch ein nennenswerter Teil der anorganischen Abfallanteile, zu einem sehr feinen Staub aufgeschlossen werden. Ein wesentlicher Teil dieser Stäube wird mit dem heißen, energiehaltigen Pyrolysegas ausgetragen und führt zu Problemen in den nachfolgenden Aggregaten.

Die Schwelgastemperaturen liegen, je nach Abfallstoff und Schwelerfabrikat, zwischen 400 und 700°C. Im Schwelgas = Pyrolysegas sind, je nach verschweltem Abfall und gefahrener Temperatur, eine erhebliche Menge an hochsiedenden Kohlenwasserstoffen=Teerfraktion enthalten, deren Kondensationspunkt < 400°C beginnt.

Für die Pyrolysegasentstaubung werden allgemein Zyklone eingesetzt. Wegen den unvermeidbar stark schwankenden Pyrolysegasmengen und der sehr feinen Stäube, ein wesentlicher Teil der Stäube besteht aus Kohlenstoff, werden jedoch mit Zyklonen keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Der nicht abgeschiedene Staub führt in den nachfolgenden Aggregaten zu vielen nur schwer zu beherrschenden Problemen. Diese Probleme sind u. a.:

- Bei den nach der 17. BIMSchV geforderten Temperaturen von < 1200°C werden Stäube teigig und flüssig und erzeugen starke Ansätze in der Brennkammer. Solche An sätze können die Rauchgasabzugsfüchse zusetzen, so daß die Feuerführung sehr stark beeinträchtigt wird.
- Die vorbeschriebene Problematik verlagert sich bis in den Kessel. Nur Spezialkessel mit speziellen Reinigungs einrichtungen und erhöhtem Reinigungsaufwand können eingesetzt werden.
- Bei Beheizung des Schwelers mit rückgeführten Rauchgasen entstehen in den Rauchgaszuführ- und Verteilungskanälen gleiche Probleme wie in der Brennkammer.
- Bildung von Dioxinen in der Rauchgasabkühlphase nach der de-novo-Synthese durch katalytisch wirkende Stäube.
- Bei den hohen Temperaturen Verdampfung von staubförmig vorliegenden Salzen und Schwermetallen, die bei Kondensation sehr feine, nur schwer abscheidbare Stäube erzeugen.

Um diese Probleme in den Griff zu bekommen wird versucht, Metallfilter oder Keramikfilterkerzen einzusetzen, die ähnlich wie Schlauchfilter in ein Zentralgehäuse eingebaut sind und durch periodisch im Gegenstrom eingeblasene Gase=Abpulsung abgereinigt werden, und die ähnlich gute Ergebnisse wie Schlauchfilter erzielen.

In einer großtechnischen Drehrohrofen-Pyrolyseanlage zur Dekontaminierung von belastetem Erdreich ist ein solcher Filter mit Keramikfilterkerzen im Einsatz. Anhand dieser Anlage werden nachfolgend der Stand der Technik der Heißgasentstaubung für Gase mit hochsiedenden Kohlenwasserstoffen und die dabei entstehenden Probleme erläutert.

Zum Abreinigen = Abpulsen wird in dieser großtechnischen Anlage Stickstoff eingesetzt. Eine Aufheizung dieses Stickstoffs auf Temperaturen über dem Kondensationspunkt der Teerfraktion - hier wäre eine Aufheizung auf < 400°C, unter Einbeziehung eines Sicherheitszuschlages eine Temperatur von 500°C erforderlich - ist nicht möglich, da bei den genannten Temperaturen die Steuerventile zerstört würden.

Durch das relativ kalte Abpulsgas wird bei jedem Abpulsvorgang an den Filterflächen kurzzeitig der Kondensationspunkt unterschritten, und damit wird schrittweise die Filterwirksamkeit, durch die unvermeidbaren Verklebungen aus einem Gemisch von Teer mit Staub, abgebaut.

Der Anlagenbetreiber behilft sich, indem er periodisch Luft auf die Filterkerzen bläst und dadurch, der Luftsauerstoff reagiert mit dem Teer und dem energiehaltigen Pyrolysegas, die Teerverklebungen abbrennt.

Die Lufteinblasung ist steuerbar, jedoch nicht die entstehenden Temperaturen an den Filterelementen. Überschreitungen der Erweichungs- und Schmelztemperatur der Stäube sind unvermeidbar, so daß versinternde und schmelzende Stäube entstehen, die die Filterwirksamkeit schrittweise abbauen. Lokale Überhitzungen und der chemische Angriff schmelzender Salze führen außerdem zum Zerfall des porigen Keramikfiltermaterials. Abreinigungsergebnisse, Betriebsführungsaufwand, Sicherheit und Lebensdauer sind damit nicht zufriedenstellend.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung ist vereinfacht in beiliegender Skizze dargestellt. Sie betrifft ein Abpulssystem für Heißgasfilter mit Filtereinsätzen (4) aus temperaturbeständigen Geweben oder Keramikkörpern. Erfindungsgemäß kann das Abpulsgas (6) beliebig hoch, praktisch sinnvoll bis auf 500°C, aufgeheizt werden, so daß eine Kondensation, bei Pyrolysegasen vor allem eine Kondensation der Teerfraktion, sicher vermieden wird. Das System wird dabei so konzepiert, daß die Steuerventile (1) des Abpulsgases (6) im kalten Bereich, vor dem Abpulsgaserhitzer (2), bei Umgebungstemperatur, plaziert werden. Das Abpulsgas (6) wird in Rohrschlangen durch einen Wärmetauscher (2), der vorzugsweise aus einem heißen Wärmeträgersalzbad besteht, geleitet und dabei in sekundenschnelle aufgeheizt. Für Wärmeträgersalzanwendungen bis 550°C sind nieder legierte Stähle ausreichend. Anstatt eines Wärmeträgersalzbades sind auch andere Heizquellen, z. B. Keramikstrahlwände, möglich. Der anfallende Staub (7) wird über ein Standardaustragssystem einer Behandlung zugeführt.

Vorteile der Erfindung

- Durch die Aufheizung des Abpulsgases auf Temperaturen oberhalb des Kondensationspunktes sind Verklebungen der Filtereinsätze durch Kondensate nicht mehr möglich.
- Der Entstaubungswirkungsgrad wird dadurch deutlich verbessert und die staubbedingten Betriebsstörungen in den nachfolgenden Aggregaten vermieden.
- Die Standzeit=Lebenszeit der Filtereinsätze und die Verfügbarkeit der Anlage wird dadurch deutlich verlängert.
- Die weitere Handhabung der entstaubten Gase bzw. energiehaltigen Pyrolysegase wird durch die Heißgasentstaubung stark vereinfacht. Statt eines Spezialkessels kann z. B. ein preiswerterer Standardkessel gewählt werden.
- Ein Heißgasfilter ist bei Pyrolysegasen preiswerter als eine entsprechende Staubabscheidung nach einer Pyrolysegasverbrennung, da das Pyrolysegasvolumen erheblich geringer ist als ein entstehendes Rauchgas aus einer entsprechenden Verbrennung des Pyrolysegases.
- Bei Pyrolyseanlagen wird durch die Staubabscheidung vor der Verbrennung der Pyrolysegase auch der katalytisch wirkende Staub abgeschieden, so daß in der Rauchgasabkühlphase, am Kesselende, eine Dioxinbildung nach der "de novo-Synthese" verhindert bzw. stark reduziert wird.
- Durch die Aufheizung vergrößert sich entsprechend das Volumen des Abpulsgases und entsprechend reduziert sich der Verbrauch und dadurch wird, bezogen auf den Normzustand, weniger Abpulsgas benötigt. Bei der Pyrolyse hat das neben der Abpulsgaseinsparung einen weiteren Vorteil: Die Prozeßgasver dünnung und damit die Heizgasabsenkung werden geringer.
- Eine Schwelerbeheizung mit Rauchgasen aus der Pyrolysegasver brennung wird weniger störanfällig.

Claims

1. Vorrichtung für die Abreinigung von Heißgasfiltern durch pulsweises Einblasen von Gasen (6) im Gegenstrom, bei dem die Filtereinsätze (4) aus temperaturbeständigen Geweben oder Keramikkörpern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Temperatur des Abpulsgases (6) über den Kondensations punkt des kondensierbaren Gases (5) bzw. der kondensierbaren Gasbestandteile angehoben wird,
- durch die Temperaturaufheizung des Abpulsgases Kondensa tionen und daraus sich ergebende Verklebungen der Filter flächen mit Kondensat und Staub, vermieden werden.

2. Verfahren und Vorrichtung für die Entstaubung von energiehaltigen Heißgasen (5), wie z. B. Pyrolysegasen, nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß

- durch die Staubabscheidung vor der Verbrennung der energiehaltigen Gase auch die katalytisch wirkenden Stäube abgeschieden werden und damit die Dioxinbildung in der Abkühlphase - am Kesselende - nach der "de novo-Synthese" verhindert bzw. stark reduziert wird,
- durch die Staubabscheidung vor der Verbrennung der energiehaltigen Gase - auch bei Verbrennungstemperaturen < 1200°C, die z. B. laut 17. BIMSchV bei der Verbrennung von Halogen-Kohlenwasserstoffen zu gewährleisten sind - vernachlässigbar wenig teigige und flüssige Stäube anfallen, so daß anstatt eines Spezialkessels eine Standardausführung eingesetzt werden kann,
- durch die Staubabscheidung bei niedrigen Temperaturen vor der Verbrennung - Pyrolysegastemperaturen liegen allgemein zwischen 400 und 700°C - deutlich weniger Salze und Schwermetalle dampfförmig anfallen und die staubförmig anfallenden Salze und Schwermetalle im wesentlichen vor der Verbrennung abgeschieden werden und dadurch für den Kessel und die nachgeschaltete Rauchgasreinigung eine einfachere Technik gewählt werden kann.
- durch die Abpulsgasaufheizung und die damit verbundene Volumenvergrößerung die erforderliche Abpulsgasmenge (6), bezogen auf den Normalzustand, verringert wird und damit die Prozeßgasabmagerung, mit entsprechender Heizwertreduzierung, verkleinert wird, was letztlich zu Energieeinsparung beiträgt.

3. Vorrichtung für die Abreinigung von Heißgasfiltern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Steuerventile (1) für das Abpulsgas (6) in dem kalten Bereich, vor der Aufheizung (2) des Abpulsgases (6), plaziert werden,
- durch die Plazierung der Steuerventile (1) des Abpulsgases (6) im kalten Bereich die Abpulsgase (6) beliebig hoch aufgeheizt werden können.

4. Vorrichtung für die Abreinigung von Heißgasfiltern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Abpulsgase (6) vornehmlich über Rohrschlangen in einem Salzbad in sekundenschnelle auf Temperaturen < 500°C aufge heizt werden können,
- die Abpulsgase (6) anstatt über Rohrschlangen in einem Salzbad über Rohrschlangen in einem elektrisch- oder gas beheizten Strahlwandsystem aufgeheizt werden.