DE4127872C2 - Verfahren zur Hochtemperatur Konversion von Abfällen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochtemperatur-Konversion von Abfällen und ist besonders für die umweltfreundliche Beseitigung von krankenhausspezi­ fischen Abfällen geeignet.

In der Vergangenheit, und zum Teil auch gegenwärtig, wurden krankenhausspezi­ fische Abfälle in Verbrennungsanlagen, die dem Krankenhaus zugeordnet sind, verbrannt.

Wegen der erhöhten Anforderungen des Umweltschutzes an derartige Anlagen sind diese zum überwiegenden Teil stillgelegt worden.

Die Abfälle werden jetzt hauptsächlich in bestehenden, zentralen, großen Sonder­ müll-Verbrennungsanlagen beseitigt. Die Beförderung dieser Abfälle zu zentralen Stellen ist sowohl kostspieliger als auch gefährlicher als die Entsorgung am Krankenhaus selbst. Die Sondermüll-Verbrennungsanlagen emittieren Schadstoffe in kleinen Mengen und Kohlendioxid, das zum Treibhauseffekt beiträgt.

In der Druckschrift "Recycling International, E. Freitag Verlag für Umwelttech­ nik, Berlin, 1982, S. 956-961" sind über den Anfall von krankenhausspezifischem Abfall umfangreiche Untersuchungen beschrieben.

So wird mit einer Gesamtabfallmenge von 1,6-6,5 kg pro Bett und Tag gerech­ net. Davon sind 30% krankenhausspezifische Abfälle, der Rest hausmüllähnliche Abfälle. Man rechnet mit dem Ansteigen des Anteils von 30% auf 50% in den nächsten 10 Jahren.

In einer größeren Klinik machten im Jahr 1990 die Einwegartikel allein 170 t/a aus. Der Heizwert der krankenhausspezifischen Abfälle wird mit 19 000 kJ/kg angegeben. Ihr Kunststoffanteil beträgt ca. 20%.

Aus der EP 0 380 566 ist ein gattungsbildendes Verfahren zur Beseitigung von Abfällen durch Verbrennen mit Sauerstoff beschrieben.

Über eine Aufgabevorrichtung, die geeignet ist, kleine Behälter oder Säcke aus Kunststoff aufzugeben, werden die Abfälle in einen Reaktionsraum eingebracht und dort mit hochprozentigem Sauerstoff von über 90% O₂ bei Temperaturen über 1200°C zur Reaktion gebracht.

Der benötigte Sauerstoff wird entweder flüssig angeliefert und nach Verdampfung in den Reaktionsraum eingebracht, oder in einer Erzeugungsanlage gasförmig erzeugt und in den Reaktionsraum eingespeist.

Der Reaktionsraum ist mit einem Hilfsbrenner ausgerüstet, um die Reaktion in Gang zu setzen. Ist die Reaktionstemperatur erreicht, wird er außer Betrieb genommen.

Der Reaktionsraum kann eine stationäre oder bewegliche, z. B. ein Drehrohrofen, eine ausgemauerte oder indirekt mit einem Kühlmittel gekühlte Vorrichtung sein. Er verfügt über eine Einrichtung zum Austrag flüssiger Schlacke.

In die Schlacke werden alle anorganischen Schadstoffe unlöslich eingebunden. Falls erforderlich, werden zur Schlackenbildung geeignete Zuschlagstoffe dem Aufgabegut zugegeben.

Die heißen Abgase passieren nach Verlassen des Reaktionsraums einen Abhitze­ kessel, in dem der größte Teile der Wärmeenergie in Form von Dampf zurück­ gewonnen und eine Abkühlung der Gase soweit erreicht wird, daß die Gase in einem Gewebefilter entstaubt werden können. Die im Abhitzekessel und im Filter anfallenden Stäube werden in den Reaktionsraum zurückgeführt und dort in der Schlacke flüssig eingebunden.

Die den Krankenhäusern angegliederten Verbrennungsanlagen haben Durchsatz­ leistungen von 80-350 kg/h. Kleinanlagen mit 100-200 kg/h Durchsatzleistung sind üblich. Die Abgasmenge beträgt dabei 10 000 m³/h. Die hohe Abgasmenge beruht auf der Notwendigkeit, die Verbrennung mit einer Zusatzfeuerung und mit einer Nachverbrennung durchzuführen.

Das vorgeschlagene Verfahren ist dadurch charakterisiert, daß die Hochtemperatur Konversion durch Oxidation mit hochprozentigem Sauerstoff, über 90% O₂, durch­ geführt wird und die entstehenden Verbrennungsprodukte nicht in die Atmosphäre emittiert werden.

H₂O wird kondensiert, gereinigt und als Abwasser abgeführt.

CO₂ wird in flüssige oder feste Kohlensäure umgewandelt. Für flüssige oder feste Kohlensäure (Trockeneis) besteht in einem Klinikum eine Verwendungs­ möglichkeit.

Im Gegensatz zum Verfahren nach der EP 0 380 566 werden die Abgase beim anmeldungsgemäßen jedoch nicht in die Atmosphäre entlassen, sondern weiterbe­ handelt.

Bei einem Verfahren, das mit Luftsauerstoff arbeitet, ist die Kondensation des in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdampfs aus der Druckschrift "VGB Kraft­ werkstechnik 69 Heft 11 (1989) Seiten 1087-1097" bekannt.

Auch die Verwertung von Kohlenoxiden aus Vergasungsprozessen mit Luftsauer­ stoff ist bekannt; Jüntgen, H.- van Heek, K.H., Kohlevergasung Jahrgang 1981 Seiten 120-128 und 166.

Die Verwertung von CO₂ aus Abgasen, die aus der Verbrennung mit hochprozen­ tigem Sauerstoff stammen ist somit beim Stand der Technik nicht beschrieben.

Wegen des fehlenden Stickstoffballastes bestehen die Abgase hauptsächlich aus CO₂ und H₂O. Nach der verhältnismäßig einfachen Kondensation des H₂O-Dampfes erhält man ein hochprozentiges CO₂-Gas. Deshalb muß zur Gewinnung des CO₂ nicht erst der bekannte Schritt zur Aufkonzentrierung des CO₂, zum Beispiel durch Zugabe von NaOH, Bildung von Na₂CO₃, und anschließender Zersetzung, gegangen werden, sondern das CO₂-Gas kann, nach Reinigung, unmittelbar konden­ siert werden.

Die Abgase, hauptsächlich bestehend aus CO₂ und H₂O, werden unter 100°C abgekühlt, um den in dem Gas enthaltenen Wasserdampf zu kondensieren. Die Abkühlung kann durch direkte Wassereinspritzung oder indirekt mit einem Kühl­ mittel erfolgen.

Das nach der Wasserdampfkondensation nunmehr hauptsächlich CO₂ enthaltende Gas wird einer weiteren Reinigung, z. B. nach dem Rectisol-Verfahren, unter­ zogen, um die für die spätere Verwendung der flüssigen oder festen Kohlensäure störenden Verunreinigungen zu entfernen.

Anschließend wird das Kohlendioxid nach bekannten Verfahren entweder ver­ flüssigt oder in Trockeneis umgewandelt, wobei auch beide Möglichkeiten nebeneinander zur Anwendung kommen können (Kältetechnik 11 (1959) Heft 5 Seiten 130-133).

Aufgabe der Erfindung soll es sein, Abfälle, insbesondere krankenhausspezifische Abfälle, dadurch besonders umweltfreundlich thermisch zu entsorgen, daß ein Verfahren zur Anwendung kommt, bei dem die hauptsächlich aus CO₂ und H₂O bestehenden Verbrennungsabgase nicht emittiert werden. Es soll mit diesem Verfahren auch die Möglichkeit geschaffen werden, eine derartige Anlage einem Krankenhaus unmittelbar zuzuordnen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merk­ male gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Verfahren wird nachstehend an einem Beispiel für eine Anlage mit einer Leistung von 100 kg/h krankenhausspezifischer Abfälle erläutert.

Die Abfälle enthalten ca.
20% Kunststoffe
50% sonstiges Brennbares,
10% Feuchtigkeit,
20% Asche bei einem Heizwert von 19 000 kJ/kg.

Es werden zur Hochtemperatur-Konversion von 100 kg/h Abfällen bei einer Tem­ peratur von ca. 1500°C 95 m³/h O₂ benötigt. Das dabei entstehende Abgas von 150 m³/h enthält 130 kg/h CO₂, 62 kg/h H₂O und eine Wärmemenge von 1,6 · 196 kJ/h.

Im Abhitzekessel werden 480 kg/h Dampf von 16 bar und daraus 69 kW elektr. Energie erzeugt.

Die im Abgas nach dem Abhitzekessel abzuführende Wärmemenge, einschl. der Kondensationswärme des Wasserdampfs, beträgt 1,9 · 10⁵ kJ/h. Es können 120 kg/h flüssiges oder festes Kohlendioxid erzeugt werden.

Das neuartige Verfahren bietet folgende Vorteile:

• 1. Durch Oxidation mit hochprozentigem Sauerstoff werden Temperaturen über 1200°C ohne Zusatzbrennstoff erreicht. Dadurch werden alle möglichen orga­ nischen, toxischen Inhaltsstoffe der Abfälle vollständig zerstört.
• 2. Emissionen in die Atmosphäre werden stark reduziert.
• 3. Verwertbarkeit des Kohlendioxids und Reduzierung des Treibhauseffektes.
• 4. Rückstände werden als Schlacke flüssig ausgetragen und enthalten anorganische Stoffe in unlöslicher Form.

Das Verfahren besteht aus der sinnvollen Kombination an sich bekannter und er­ probter Verfahren, so daß keine langwierige Entwicklungsarbeit erforderlich ist.

Das Verfahren ist so umweltfreundlich, daß es einem Krankenhaus unmittelbar zugeordnet werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Hochtemperaturkonversion von Abfällen, bei dem die Abfälle mit hochprozentigem Sauerstoff vollständig verbrannt und das dabei ent­ stehende Abgas nach dem Abhitzekessel durch Filtration gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der im Abgas befindliche Wasserdampf kon­ densiert, eine weitere Reinigung des Abgases durchgeführt und das ver­ bleibende Kohlendioxid verflüssigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die weitere Reinigung des Abgases das Rectisol-Verfahren verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid in Trockeneis umgewandelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle krankenhausspezifische Abfälle sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine für das Verfahren erforderliche Anlage einem Krankenhaus unmittelbar zu­ geordnet ist.