DE4210926A1 - Mobile Schwelanlage zur Bodensanierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwelanlage zur Sanierung von organotoxischem Erdreich, besonders ölkontaminierter oder teerbelasteter Erde durch Schwelung bei 400° bis 650°C in einem Schwelreaktor, Abkühlung und Rückverbringung der gereinigten Erde, wobei dem Schwelreaktor ein Klassiersieb und eine Zerkleinerungseinrichtung vorgeschaltet sind.

Sowohl durch Unglücksfälle wie auch durch Langzeitbe­ nutzung ohne Sicherungsmaßnahmen sind teilweise erhebliche Flächen bzw. Landschaftsbereiche überall in der Welt verun­ reinigt worden. Es hat sich als ausgesprochen problematisch herausgestellt, diese Erde wieder so zu reinigen, daß sie anschließend wieder agraökonomisch genutzt werden kann. Bekannt sind mikrobakterielle Verfahren, wodurch naturnah eine Umwandlung der vor allem organischen Stoffe möglich gemacht werden soll. Diese Verfahren stellen einmal ein Zeitproblem dar, zum anderen aber gibt es auch organische Stoffe, die sehr resistent sind und von Mikroben nicht aufge­ schlossen werden können. Führt man biologische Prozesse noch insitu durch, dann ist mit Sicherheit eine ungenügende Kontrolle über den Erfolg des Verfahrens zu befürchten. Außerdem ist bei mikrobakteriellen Verfahren noch zu beach­ ten, daß diese weitestgehend noch im Entwicklungsstadium stehen und besonders für meist synthetische Stoffe und Stoffe hoher organischer Konzentrationen wenig zugänglich sind wie z. B. für Teerstoffe.

Eine ebenfalls bekannte Technik stellt die Schwelung des Erdreiches dar, mit denen organische Verunreinigungen thermisch beseitigt werden sollen. Wird das Erdreich damit direkt beaufschlagt, so entstehen Oxidationsfolgeprodukte, die wiederum zur oxyden und migrirfähigen Hydroxyden führen können. Schwierig ist es darüber hinaus, die Verschlackung des zu sanierenden Erdreiches zu vermeiden, wodurch mögliche Bodenstrukturen unzulässig verändert werden. Eine genaue Führung des Schwelprozesses ist daher unbedingt notwendig. Derartige bekannte Schwelanlagen erfordern erhebliche Investitionen, weshalb sie sich nur bei entsprechender Größenordnung rechnen lassen. Dies erfordert, daß die Anlagen fest installiert werden müssen, so daß das Erdreich häufig über große Entfernungen herangeschafft wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine für das umweltfreundliche Aufarbeiten von organotoxischem Erdreich geeignete, mobil ausgerüstete Schwelanlage zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Schwelreaktor eine die Schwelgase aufnehmende Brennkammer ein Abhitzewärmetauscher und ein kombinierter Quencher und Wascher für die Rauchgasreinigung zugeordnet sind, daß der Schwelreaktor eine zuschaltbare Stützfeuerung aufweist und daß die Anlagenteile mit allen Anschlüssen jeweils in einem Container untergebracht sind.

Eine derartige Schwelanlage ist mobil, da sie in den einzelnen Containern angeordnet ohne weiteres von einem Standort zum anderen gebracht werden kann. Damit reichen auch verhältnismäßig einfache Fundamente oder ggfs. kann sogar ganz darauf verzichtet werden, um eine solche Schwel­ anlage aufzurüsten. Da sie in den einzelnen Containern mit Anschlüssen angeordnet sind, kann die Gesamtanlage verhält­ nismäßig schnell installiert und betriebsfertig gemacht werden. Darüber hinaus können in einer derartigen Anlage die organischen Materialien aufgespalten werden und zwar entsprechend ihrem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis in ein Schwelgas auf der einen Seite und Kohlenstoff (Pyrolyse­ koks) auf der anderen Seite. In wie weit diese Spaltreaktion abläuft und welche Spaltprodukte entstehen, ist abhängig von der Reaktionstemperatur, der Verweilzeit und dem Be­ triebsdruck. Um die Aufspaltung zu gewährleisten und orga­ nische Verunreinigungen zu verhindern, wird mit einer Temperatur von 400° bis 650°C gearbeitet, wobei der Rück­ stand vorteilhaft inetisiert wird, also ohne Probleme später abgelagert werden kann. Zu verarbeiten sind ölgetränkte, teerbelastete erdmineralische Materialien, z. B. Erde von Kokereistandorten, Gaswerken, Mineralölstandorten, Tankstel­ len, Industriestandorten, kommunaler Erdaushub, Bausanie­ rungsrückstände sowie ölgetränkte, mineralische Betriebs­ stoffe aber auch belastete Aktivkohle und Gießereisand. Durch die Stützfeuerung ist sichergestellt, daß der Schwel­ reaktor zwar im wesentlichen mit durch den Prozeß zur Ver­ fügung gestellter Abwärme betrieben werden kann, doch ohne daß die Gefahr besteht, daß bei zu geringen organischen Prozentanteilen im Erdreich der Prozeß zum Erliegen kommt. Die Ausnutzung der organischen Bestandteile und ihre gleich­ zeitige Vernichtung erfolgt in der Brennkammer, wobei im Abhitzewärmetauscher und in der entsprechend ausgebildeten Brennkammer die Luft so weit aufgeheizt wird, daß sie dann mit rd. 700°C dem Schwelreaktor zugeführt wird. In der kombinierten Rauchgasreinigung werden die Rauchgase so weit gereinigt, daß sie anschließend durch den Abgaskamin in die Atmosphäre entlassen werden können.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in jeden Container eine den Grundwasserschutz gewährleistende Wanne integriert ist. Diese Ausbildung er­ leichtert die Aufstellung der Schwelanlage, da ansonsten besondere Umweltschutzmaßnahmen erforderlich wären, die man nun durch die entsprechende Ausbildung der Container einsparen kann.

Eine weitere zweckmäßige Ausführung sieht vor, daß der Schwelreaktor als Schweltrommel ausgebildet ist, die axial verlaufende, von vorgewärmter Luft durchströmte Heiz­ rohre aufweist. Eine solche Schweltrommel baut vorteilhaft klein und kann deshalb einem entsprechenden Container zuge­ ordnet und entsprechend transportiert und installiert werden. Die Führung der Luft durch die Heizrohre der Schweltrommel gewährleisten eine umweltfreundliche Verschwelung, wobei die dabei freigesetzten Gase wie schon erwähnt anschließend einer Brennkammer, dem Abhitzewärmetauscher und der Rauchgas­ reinigung zugeführt werden, um einmal wärmetechnisch ausge­ nutzt und zum anderen gereinigt zu werden.

Die Erfindung sieht vor, daß der Feststoffeintrag und die Luftzuführung an den gegenüberliegenden Trommelenden angeordnet sind, so daß eine Führung des Feststoffes und der Luft im Gegenstrom erfolgt, was eine günstige Ausnutzung der von der Heizluft mitgebrachten Wärme gewährleistet.

Das kontaminierte Erdreich wird gleichmäßig und sicher in die Schweltrommel eingetragen, da ihr eine beheizte Zellenradschleuse und ein beheizter Schneckenförderer als Feststoffeintrag zugeordnet sind. Anbackungen werden so vermieden und bereits eine Vorerwärmung des kontaminierten Erdreiches erreicht, so daß der Schwelprozeß in der Schwel­ trommel auch über eine realativ kurze Strecke sicher ablaufen kann.

Die Reststoffe einerseits und das Rauchgas andererseits verlassen die Schweltrommel auf der dem Feststoffeintrag gegenüberliegenden Seite. Um hier die Baugrößen beibehalten zu können, sieht die Erfindung vor, daß an die leicht geneigt angeordnete Schweltrommel ein Austragsgehäuse mit einem Staubabscheider und einem eine Zusatzheizung aufweisenden Feinreiniger und einer Wasservorlage angeschlossen ist, der einem gesonderten Container zugeordnet ist. Dieses Aus­ tragsgehäuse kann somit den Bedürfnissen entsprechend groß ausgebildet werden, ohne die eigentliche Schweltrommel platz­ mäßig zu belasten. Dabei wird der mit dem Rauchgas abströmen­ de Staub im Staubabscheider abgefangen und mit dem gereinig­ ten Erdreich zusammen ausgetragen, das dann in der Wasservor­ lage abgekühlt wird, um der weiteren Nutzung dann zugeführt zu werden. Über die Zusatzheizung ist eine optimale Fein­ reinigung möglich, da auf diese Art und Weise auch verblei­ bende Restgehalte an Kohlenwasserstoffen aus dem Staub bzw. dem geschwelten Gut ausgetrieben werden. Das dabei anfallende Gas wird gemeinsam mit dem Schwelgas weitergeleitet. Der gereinigte Schwelreststoff kann an den Abtragungsort gebracht und rückverfüllt werden.

Die freigesetzten und von Staub befreiten Schwelgase werden mit etwa 600°C das Austragsgehäuse verlassen. Um sicherzustellen, daß sich in der Leitung keine Reststoffe absetzen, sieht die Erfindung vor, daß Austragsgehäuse und Brennkammer über eine beheizte Schwelgasleitung miteinander verbunden sind.

Durch den Schwelprozeß wird nur ein geringer Teil der gesamten organischen Komponente in Schwelgas umgewandelt, das dann mit samt seiner Verunreinigung in einer anschließen­ den Brennkammer schadlos verbrannt wird. Dafür ist die Brenn­ kammer erfindungsgemäß mit einem axial angeordneten Gas­ brenner mit Grundflamme sowie einem koaxialen Schwelgas­ brenner und einer in mehreren Ebenen angeordneten Verbren­ nungsluftzufuhr ausgerüstet. Über den Stützbrenner wird eine Grundflamme sichergestellt, so daß je nach Heizwertange­ bot aus dem aufzuarbeitenden Gut der notwendige Verbrennungs­ aufwand ausgeglichen werden kann.

Um die notwendigen Verweilzeiten in der Brennkammer zu sichern und die Rauchgase weiter zu reinigen und wärme­ technisch auszunutzen, ist vorgesehen, daß die als senkrecht stehender Rundturm ausgeführte Brennkammer sich in einen Ausbrandraum erweiternd ausgebildet und über eine Schlacken­ wanne mit einem die der Schweltrommel zugeführten Heizluft aufheizenden Strahlungskühlturm verbunden ist. Im Strahlungs­ kühlturm wird über eine keramisch bedampfte Wand Strahlungs­ wärme an die dahinterliegenden Luftkühler abgegeben. Bestim­ mungsgemäß soll hier die Luft auf 750°C erwärmt werden, um dadurch die Heizvorlage für die Schweltrommel zu errei­ chen. Das Rauchgas selbst kühlt dabei von rd. 1200°C auf mindestens 900°C ab.

Eine gewisse Vorwärmung der im Strahlungskühlturm aufge­ heizten Heizluft erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß dem Strahlungskühlturm der die Rauchgase aufnehmende Abhitze­ wärmetauscher nachgeordnet ist, der von Luft in Gegenrichtung durchströmt ist, die anschließend den Strahlungskühlturm durchströmt. Brennkammer mit Schlackenwanne und Strahlungs­ kühlturm bilden eine Einheit, die als solche einem Container zugeordnet ist. Die zusammenhängenden Teile können somit ohne Probleme über ihre entsprechenden Außenleitungen mit den benachbarten Anlagenteilen verbunden werden bzw. ent­ sprechend auch demontiert werden, um eine solche Schwelanlage an einen anderen Standort zu verbringen.

Die Rauchgasreinigungseinheit stellt wiederum ein An­ lagenteil dar, das einem Container zugeordnet ist, wobei der Quencher den oberen Teil einer Kolonne der Rauchgasreini­ gung bildet, der über eine Falleitung mit dem im Ringraum ausgebildeten Wascher eine Baueinheit bildet, wobei der Wascher in eine Kalkmilch- und einer NaOH-Zone unterteilt ist. Eine solche Baueinheit bringt eine erhebliche Raumein­ sparung, ohne daß der Reinigungserfolg der Rauchgase dadurch beeinträchtigt wird. Die für diese Reinigung benötigten Chemikalien und die Regeleinheiten sind einem eigenen Con­ tainer zugeordnet, der weiter hinten erläutert ist.

Zur Sicherung der Funktionstüchtigkeit der Anlage ist eine Stützfeuerung vorgesehen, über die bereits berichtet wurde. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß eine Bypaß- Brennkammer als Stützfeuerung dient, die im zugehörigen Container angeordnet in die Heizluftleitung zwischen Strah­ lungskühlturm und Schweltrommel schaltbar ist. Bei der Installation der Schwelanlage wird dieser Container von vornherein so angeordnet und mit den übrigen Leitungen ver­ bunden, daß im Bedarfsfall ein Anspringen der Stützfeuerung in der Bypaß-Brennkammer möglich ist, wobei diese in der Regel durch Stadtgas oder Propan o. ä. beheizt werden kann.

Die insbesondere für die Rauchgasreinigung benötigten Teile aber auch die übrigen Aggregate können einem zentralen Container zugeordnet werden, wobei erfindungsgemäß vorge­ sehen ist, daß die benötigten Saugzuggebläse, Luftgebläse, Rauchgasabzugsgebläse, Rauchgasmischkammer, Umwälz- und Abzugspumpen sowie Chemikalienbehälter und Hydrozyklon mit Absetzwanne einem eigenen Container zugeordnet sind, der eine schallgedämmte Wandung aufweist. Erfindungsgemäß wird nämlich auf diese Art und Weise alles, "was Krach macht" in einem gesonderten Container untergebracht, der dann auch entsprechend ausgebildet werden kann, so daß eine Umweltbe­ einflussung auch in dieser Richtung nicht zu befürchten ist.

Die zur Reinigung anstehenden Standorte verfügen häufig auch über Teerreste o. ä. Rückstände, wobei über diese Teer­ rückstände eine gezielte Stützfeuerung bzw. Unterstützung des Schwelprozesses dadurch möglich ist, daß erfindungsgemäß eine gesonderte Teerrückstandseinbringung vorgesehen ist, die über einen beheizten Vorlagebehälter und über beheizte Leitungen mit dem Feststoffeintrag verbunden ist. Je nach Zusammensetzung des zu reinigenden Erdreiches kann so gezielt Teerrückstand zugemischt werden, wobei dieser jeweils trans­ portfreundlich vorgehalten wird, wozu der beheizte Vorlage­ behälter und die beheizte Leitung dient. Die notwendige Durchmischung wird dabei erreicht, indem der Vorlagebehälter mit einem Rührwerk ausgerüstet ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Schwelanlage geschaffen ist, die umweltfreundlich arbeitet, die autark arbeitet, weil sie die Zwischenprodukte ebenfalls den Schwelprozeß unterstützend verwertet werden und zwar so neutral, daß die Umwelt nichtbelastende Endpro­ dukte enstehen. Die Abwärme wird mehrfach ausgenutzt, so daß der Schwelreaktor mit der aus der Verarbeitung des Erd­ reiches und der Rückstandsprodukte gewonnenen Energie betrie­ ben werden kann. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß die einzelnen Komponenten gesonderten Containern zugeordnet werden, so daß die gesamte Schwelanlage mobil ist und auch kleineren Standorten zugeführt werden kann, um am Ort das kontaminierte Erdreich aufzuarbeiten und dort auch gleich wieder abzulagern. Aufgrund der schonenden Schwelung bei 400° bis 650°C kommt es zu schädlichen Veränderungen im Erdreich nicht, so daß dieses in aller Regel ggfs. nach entsprechender Nachbehandlung agraökonomisch genutzt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verfahrensschema der Gesamtschwelanlage,

Fig. 2 die Schweltrommel mit Anschlüssen,

Fig. 3 das Austragsgehäuse mit Anschlüssen,

Fig. 4 die Brennkammer mit Anschlüssen,

Fig. 5 den Abhitzewärmetauscher mit Anschlüssen,

Fig. 6 die Rauchgasreinigung mit Anschlüssen,

Fig. 7 die Regeleinrichtungen mit Pumpaggregaten u.ä., die wie alle anderen Anlagenteile einem Container zugeordnet sind,

Fig. 8 die Stützfeuerung mit Anschlüssen und

Fig. 9 ein Schema einer Teerrückstandseinbringung mit entsprechender Bearbeitung des teer­ haltigen Produktes.

Das Wirkprinzip des mit der in Fig. 1 angedeuteten Schwelanlage (1) zum Verwirklichen des Verfahrens baut auf dem Schwelprozeß oder auch der Pyrolyse, Entgasung bzw. trockenen Destillation auf. Hierbei werden organische Materialien aufgespalten, entsprechend ihrem Kohlenstoff-/ Wasserstoff-Verhältnis in ein Schwelgas auf der einen Seite und Kohlenstoff (Pyrolysekoks) auf der anderen Seite. Die Spaltreaktion und die Spaltprodukte, die entstehen, sind abhängig von der Reaktionstemperatur, der Verweilzeit und dem Betriebsdruck. In dem Schwelreaktor (2) wird mit Reak­ tionstemperaturen von mindestens 400° bis 650°C gearbeitet, um die organischen Verunreinigungen auszutreiben bzw. aufzu­ spalten und damit eine Inertisierung des Rückstandes zu erreichen.

Bei den zu behandelnden Stoffen handelt es sich im wesentlichen um ölgetränkte, teerbelastete erdmineralische Materialien sowie auch ölgetränkte, mineralische Betriebs­ stoffe aber auch belasteter Aktivkohle und Gießereisand sowie ähnliches. Das Schwelgut wird zunächst einmal vor­ konditioniert auf verarbeitbare, geeignete Bodenkonsistenz sowie Stückigkeit, wozu das Klassiersieb (3 ) und ein hier nicht gezeigtes Zerkleinerungsgerät dient. Über das Klassier­ sieb (3) gelangt nur das unter 15 mm beispielsweise anfallen­ de Aufgabegut das Förderband (4), über das das Aufgabegut dem Aufgabebunker (5) zugeführt wird.

Über den mit Schubboden (6) ausgerüsteten Aufgabebunker gelangt das Schwelgut in das Eintragssystem des hier als Schweltrommel (8) ausgebildeten Schwelreaktors (2).

Neben der Schweltrommel (8) besteht die Schwelanlage (1) insgesamt vor allem aus den Teilanlagenaustragsgehäuse (9), Brennkammer (10), Abhitzewärmetauscher (11), Rauchgas­ reinigung (12) mit Quencher (13) und Wascher (14) sowie der Stützfeuerung (15).

Wie die nachfolgenden Fig. 2 bis 9 zeigen, sind all diese Anlagenteile getrennten eigenen Containern (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) zugeordnet. Hinzu kommt noch ein Con­ tainer (24) für eine Teerrückstandseinbringung.

Die zur Schweltrommelbeheizung erforderliche Wärme stammt aus entsprechend auf 750°C vorgewärmter Luft. Diese durchströmt die in der Schweltrommel (8) axial eingebauten Heizrohre (26) und gibt ihre Wärme über die Rohrwandung an das Schwelgut ab. Mit rd. 350°C verläßt die wärmemäßig abgearbeitete Luft das Rohrsystem der Schweltrommel (8) und steht für eine weitere Wärmebenutzung z. B. über ein Wärmeträgerölsystem (25) zur Verfügung. Die Schweltrommel (8) selbst ist für eine Temperatur von 850°C ausgelegt, um den Betrieb der Anlage je nach den Erfordernissen aus dem Schwelgut, auch bei noch weiter erhöhtem Temperaturniveau verantwortbar zu fahren.

In Gegenrichtung zur strömenden Heizluft wandert das Schwelgut durch die leicht geneigte Schweltrommel (8). Dabei werden durch Verdampfung und chemische Reaktion die Feuchte sowie organische Stoffe in die Gasphase überführt. Die sich daraus entwickelnden 600°C heißen Schwelgase gelangen zusam­ men mit dem Schwelrückstand in das Austragsgehäuse (9) und weiter in die beheizte Schwelgasleitung (41). Die Beheizung der Schwelgasleitung verhindert ein Auskondensieren schwer­ flüchtiger Bestandteile.

Fig. 2 verdeutlicht, daß Schwelgut und Heizluft im Gegenstrom geführt werden und zwar das Schwelgut über den Feststoffeintrag (27) am Trommelende (28) in Richtung Trommelende (31), wozu eine Zellenradschleuse (29) und ein Schneckenförderer (30) vorgesehen sind, die Heizluft dagegen über die Luftzuführung (32) und dann durch die Heizrohre (26) bis zum Trommelende (28). Entsprechendes verdeutlicht Fig. 2.

Auf das Austragsgehäuse (9) ist bereits hingewiesen worden. Innerhalb dieses Austragsgehäuses ist ein Staubab­ scheider (34) vorgesehen, über den die ausgetretenen Rauch­ gase gereinigt werden. Über ein Saugzuggebläse am Ende der Anlage, d. h. vor Eintritt des Rauchgases in den Kamin (64), der in Fig. 1 wiedergegeben ist, ist in der ganzen Schwelan­ lage (1) ein Unterdruck angelegt, der auch das Schwelgas bestimmungsgemäß veranlaßt, in die Brennkammer (10) zur Verbrennung bei rd. 1000°C zu strömen. Nach der Abhitzever­ wertung im Abhitzewärmetauscher (11) werden die Rauchgase in der Rauchgasreinigung (12) von Schadstoffen befreit und über den Abgaskamin (64) in die Atmosphäre entlassen.

Dem Austragsgehäuse (9) ist ein Feinreiniger (35) nach­ geschaltet, in dem durch die Begasung, z. B. mit heißem Rauch­ gas, noch geringste Restgehalte an Kohlenwasserstoffen vom Schwelrückstand ausgetrieben werden. Dabei anfallendes Gas wird gemeinsam mit dem Schwelgas weitergeleitet. Statt des heißen Rauchgases kann auch eine Beeinflussung durch eine Zusatzheizung (36) erfolgen, die auch in Fig. 1 dargestellt ist.

Der verbleibende Schwelreststoff wird über das Austrags­ gehäuse (9) über eine Wasservorlage (39) nach Passieren der Kühlschleuse (37) und des Plattenschiebers (38) ausge­ schleust und dabei abgekühlt, angefeuchtet und schließlich zwischengelagert. Der so gereinigte Schwelreststoff kann dann am Abtragungsort rückverfüllt werden. Er ist in beson­ derer Weise wiederverwertungsfähig.

Durch den Schwelprozeß wird Schwelgas freigesetzt, das mit samt seiner Verunreinigungen in der anschließenden Brennkammer (10) schadlos verbrannt wird. Dafür ist die Brennkammer mit einem ausreichend bemessenen Gasbrenner (42) ausgestattet, der eine Grundflamme sicherstellt und je nach Heizwertangebot aus dem aufzuarbeitenden Gut den Verbrennungsaufwand ausgleicht. Der Brenner ist zentral in der senkrechtstehenden Brennkammer (10) angeordnet und weist neben dem axialen Gasbrenner (42) den koaxialen Schwel­ gasbrenner (43) auf. Die Zufuhr der Verbrennungsluft erfolgt für Primärluft im Bereich der Verbrennungsluftzufuhr (44) für die Sekundärluft koaxial im Bereich der Verbrennungsluft­ zufuhr (45) und für die Terzierluft ebenfalls koaxial im Bereich der Verbrennungsluftzufuhr (46). Die Brennkammer (10) ist so konzipiert, daß Temperaturen um 1200°C in der Brennkammer und im anschließenden Ausbrandraum (47), aus­ reichend lange Verweilzeiten der Rauchgase erzielt und die Vermischung und Turbulenz genügend intensiv gehalten wird. Die Brennkammer ist als Rundturm ausgeführt und ungekühlt.

Die Brenner entsprechen in ihrer sicherheitstechnischen Ausrüstung den gesetzlichen Vorschriften. Die Brenner können nicht in Betrieb genommen werden oder schalten automatisch ab, wenn die Vorschriften nicht erfüllt sind, d. h. bei unge­ nügender Verbrennungsgüte erfolgt die Abschaltung über Flam­ menwächter, bei ungenügendem Brennstoffdruck des Primär­ stoffes sowie bei ungenügender Verbrennungsluftmenge über die Sicherheitsschaltung.

Das Schwelgas wird tangential in den Brennerkopf einge­ führt und zunächst mit einem zentralen Luftstrom nahe stechiometrisch verbrannt, wobei eine Stufe tiefer durch Zumischung von Sekundärluft im Bereich (45) die überstechio­ metrische Nachverbrennung erfolgt. Der sich anschließende Ausbrandraum (47) dient dem vollständigen Ausbrand der Rauch­ gase. Das Volumen des Ausbrandraumes (47) ist so groß, daß bei bestimmungsgemäßem Feuerungsbetrieb der Brennkammer (10) eine Verweilzeit von <1 sec. in diesem Raum gewährlei­ stet ist. Die im Schwelgas mitgeführten Feststoffe werden im Brenn- und Nachbrennraum aufgeschmolzen, an der tiefsten Stelle gesammelt und über einen Schlackenabzug hinter der Schlackenwanne (48) abgezogen.

Die Rauchgase gelangen dann über die Schlackenwanne (48) in den Strahlungskühlturm (49). Dort wird über eine keramisch bedampfte Wand Strahlungswärme an den dahinter­ liegenden Luftkühler abgegeben. Bestimmungsgemäß soll hier die in der Heizluftleitung (50) geführte Heizluft auf 750°C erwärmt werden, um dadurch die Heizvorlage für die Schwel­ trommel zu erreichen. Das Rauchgas kühlt dabei von 1200° auf mindestens 900°C herunter. Als Außenisolierung für den Strahlungskühlturm (49) dient gepreßte Steinwolle und eine Blechverkleidung.

Der Wärmeinhalt des Rauchgases aus der Brennkammer (10) wird über den Strahlungskühlturm (49) und anschließend über den Abhitzewärmetauscher (11) bis auf eine Austritts­ temperatur von 200°C nutzbringend abgegeben. Die Rauchgase werden dabei vom Rauchgaseintritt (52) zum Rauchgasaustritt (53) geführt. Im Gegenzug dazu wird Luft über den Abhitze­ wärmetauscher (11) geleitet, die auf zunächst 600°C bis zum Verlassen des Abhitzewärmetauschers aufgewärmt wird, um dann anschließend im Strahlungsteil des Strahlungskühl­ turms (49) auf die endgültige Temperatur von 750°C gebracht zu werden. Ist dies nicht möglich, dann kann die Luft über eine anschließende fremdbeheizte Brennkammer auf die ge­ wünschte Endtemperatur erhitzt werden.

Der Abhitzewärmetauscher (11) ist so gestaltet, daß auf der Rauchgasseite eine geringstmögliche Verschmutzung entsteht und eine solche letztlich wieder einfach abzureini­ gen ist. Die Kesselstäube werden in Trichtern (54) unter dem Abhitzewärmetauscher (11) gesammelt und über Schleusen (55) in entsprechende Kleinsilos (56) abgeführt.

Die Wärmetauscherrohre sind auf der Luftseite mit Rippenrohren versehen, während rauchgasseitig die Glattseiten der Innenrohre mediumberührend sind. Zur Absicherung des Prozesses ist entweder das Rauchgas im Strahlungsteil entsprechend herunterzukühlen und/oder durch Kaltrauchgas­ zumischung so weit abzukühlen, daß keine schmelzklebrigen Flugstäube mehr verkrustend beim Wärmetauscherdurchgang auf diesen einwirken können.

Die Rauchgasreinigung (12) ist zwecks Raumeinsparung eine Kombination von Quencher (13) und Wäscher (14) in einer Kolonne. Nach dem Quencher (13) wird der Reststaubgehalt <100 mg/³ sein. Der abgeschiedene Flugstaub sinkt als Schlamm in den Kolonnensumpf ab und wird über einen Hydro­ zyklon aus der Wasserphase zusammen mit Gips ausgebracht.

Die Rauchgase werden zunächst über die Falleitung (58) an den Fuß des Wäschers (14) geführt, um dann aufsteigend in die Absorptionszone der Waschkolonne, bestehend aus einem mit Waschböden ausgerüsteten Ringraum (59) geleitet zu werden. Dieser Ringraum ist in zwei Zonen, nämlich in die Kalkmilchzone (60) und die NaOH-Zone (61) aufgeteilt. Im unteren Bereich erfolgt die Kalkmilchbeeinflussung mit der Hauptabscheidung, während im oberen Bereich die Rauchgase mit NaOH-Lauge zur Feinreinigung gewaschen werden. Hier werden die restlichen, gasförmigen Schadstoffe im Rauchgas chemisch umgewandelt und ausgewaschen. Die für die Aus­ waschung erforderliche Absorptionslösung wird im Kreislauf gefahren und pH-Wertzahl-abhängig zudosiert. Die Wasch­ flüssigkeiten werden genau überprüft und konstant gehalten. Evtl. mitaustretende kleine Tropfen der Waschflüssigkeit werden zwar vom Rauchgasstrom mitgerissen, können aber am Gasaustritt über den Tropfenscheider (62) niedergeschlagen und zurückgewonnen werden. Das gereinigte, d. h. weitestgehend schadstoffreie Rauchgas wird wassergesättigt mit einer Temperatur von 60 bis 70°C dem Abgaskamin (64) zugeleitet. Diesem Rauchgas wird die nicht benötigte Abluft zugemischt, was insbesondere dann der Fall ist, wenn das Energieangebot des zu reinigenden Erdreiches hoch ist.

Ebenso wie die weiter oben beschriebenen Anlagenteile sind auch die zur Riegelung nötigen Aggregate einem eigenen Container, hier (22), zugeordnet. In diesem Container (22) befindet sich das Saugzuggebläse (66), das Luftgebläse (67), das Rauchgasabzugsgebläse (68) sowie die Rauchgasmischkammer (69). Außerdem sind hier die Umwälzpumpe (70), die Abzugs­ pumpe (71), die Chemikalienbehälter (72 und 73) sowie der Hydrozyklon und die Absetzwanne (75) installiert, wobei sie ohne Probleme und schnell dem jeweils zugeordneten An­ lageteil angeschlossen werden können. Die Wandung (76) des Containers (22) ist schallisoliert ausgebildet, so daß eine Beeinträchtigung der Umwelt nicht eintritt. Dieser Container (22) ist in Fig. 7 schematisch dargestellt, während der die Rauchgasreinigung (12) aufnehmende Container (21) in Fig. 6 wiedergegeben ist.

Fig. 8 zeigt den Container (23) mit der Stützfeuerung (15), wobei hier deutlich wird, daß über die Heizluftleitung (80) Heißluft einer Bypaß-Brennkammer (79) zugeführt wird, die über eine Flamme die Heißluft zusätzlich erhitzt. Dieser Brenner wird über die Gasleitung (78) gespeist.

Da die Organikgehalte in den Böden oftmals sehr gering sind, können diese über entsprechende Teerrückstandszugaben in die Schweltrommel (8) ausgeglichen werden. Hierbei kann so viel Teerrückstand beigegeben werden, so lange eine Ver­ klebung der Heizflächen nicht auftritt und so lange wie der Restkohlenstoffgehalt im Ablagerungsprodukt <10% ist.

Die Zudosierung des Teerrückstandes kann über den Schneckenförderer (30) erfolgen, wobei es zweckmäßig er­ scheint, den Teerrückstand vorher auf rd. 130°C vorzuwärmen, was in der Teerrückstandseinbringung (81) im entsprechend beheizten Vorlagebehälter (82) erfolgt, der mit einem Rühr­ werk (86) ausgerüstet ist. Schon der Gitterrost (83) ist beheizt, um dieses klebrige Material sicher verarbeiten zu können.

Das entsprechend im Vorlagebehälter (82) auf rd. 130°C vorgeheizte Material wird dann über beheizte Leitungen (84) in den Schneckenförderer (30) gegeben. Diese Anordnung sichert auch das Aufschmelzen evtl. im Produkt enthaltener Teerstücke, so daß wirklich ein homogenisierter Teerbrei entsteht, der über geeignete Förderpumpen durch die beheizte Leitung (84) transportiert wird.

Die bei der Beheizung abdampfenden Teer-Öl-Anteile sowie Wasserresten sollten über das benachbarte Kondensa­ tionssystem (85) niedergeschlagen und aufgefangen werden.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (15)

1. Schwelanlage zur Sanierung von organotoxischem Erd­ reich, insbesondere ölkontaminierter oder teerbelasteter Erde durch Schwelung bei 400° bis 650°C in einem Schwel­ reaktor, Abkühlung und Rückverbringung der gereinigten Erde, wobei dem Schwelreaktor ein Klassiersieb und eine Zerkleine­ rungseinrichtung vorgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwelreaktor (2) eine die Schwelgase aufnehmende Brennkammer (10), ein Abhitzewärmetauscher (11) und ein kombinierter Quencher (13) und Wascher (14) für die Rauch­ gasreinigung (12) zugeordnet sind, daß der Schwelreaktor eine zuschaltbare Stützfeuerung (15) aufweist und daß die Anlagenteile (2 bzw. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) mit allen Anschlüssen jeweils in einem Container (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) untergebracht sind.

2. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Container (17 bis 23) eine den Grundwasser­ schutz gewährleistende Wanne integriert ist.

3. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelreaktor (2) als Schweltrommel (8) ausgebildet ist, die axial verlaufende, von vorgewärmter Luft durch­ strömte Heizrohre (26) aufweist.

4. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffeintrag (27) und die Luftzuführung (32) an den gegenüberliegenden Trommelenden (28, 31) angeordnet sind.

5. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweltrommel (8) eine beheizte Zellenradschleuse (29) und ein beheizter Schneckenförderer (30) als Feststoff­ eintrag (27) zugeordnet sind.

6. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die leicht geneigt angeordnete Schweltrommel (8) ein Austragsgehäuse (9) mit einem Staubabscheider (34) und einem eine Zusatzheizung (36) aufweisenden Feinreiniger (35) und einer Wasservorlage (39) angeschlossen ist, das einem gesonderten Container (18) zugeordnet ist.

7. Schwelanlage nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Austragsgehäuse (9) und Brennkammer (10) über eine be­ heizte Schwelgasleitung (41) miteinander verbunden sind.

8. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) mit einem axial angeordneten Gas­ brenner (42) mit Grundflamme sowie einem koaxialen Schwel­ gasbrenner (43) und einer in mehreren Ebenen angeordneten Verbrennungsluftzufuhr (44, 45, 46) ausgerüstet ist.

9. Schwelanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als senkrecht stehender Rundturm ausgeführte Brenn­ kammer (10) sich in einen Ausbrandraum (47) erweiternd ausge­ bildet und über eine Schlackenwanne (48) mit einem die der Schweltrommel (8) zugeführten Heizluft aufheizenden Strah­ lungskühlturm (49) verbunden ist.

10. Schwelanlage nach Anspruch 1, Anspruch 8 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlungskühlturm (49) der die Rauchgase aufnehmende Abhitzewärmetauscher (11) nachgeordnet ist, der von Luft in Gegenrichtung durchströmt ist, die anschließend den Strah­ lungskühlturm durchströmt.

11. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quencher (13) den oberen Teil einer Kolonne der Rauchgasreinigung (12) bildet, der über eine Falleitung (58) mit dem im Ringraum (59) ausgebildeten Wascher (14) eine Baueinheit bildet und daß der Wascher in eine Kalkmilch- (60) und eine NaOH-Zone (61) unterteilt ist.

12. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bypass-Brennkammer (79) als Stützfeuerung (15) dient, die in zugehörigen Container (23) angeordnet, in die Heizluftleitung (50) zwischen Strahlungskühlturm (49) und Schweltrommel (8) schaltbar ist.

13. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benötigten Saugzuggebläse (66), Luftgebläse (67), Rauchgasabzugsgebläse (68), Rauchgasmischkammer (69), Um­ wälz- und Abzugspumpen (70, 71) sowie Chemikalienbehälter (72, 73) und Hydrozyklon (74) mit Absetzwanne (75) einem eigenen Container (22) zugeordnet sind, der eine schallge­ dämmte Wandung (76) aufweist.

14. Schwelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesonderte Teerrückstandseinbringung (81) vorge­ sehen ist, die über einen beheizten Vorlagebehälter (82) und über beheizte Leitungen (84) mit dem Feststoffeintrag (27) verbunden ist.

15. Schwelanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagebehälter (82) mit einem Rührwerk (86) ausge­ rüstet ist.