DE4219614A1 - Verfahren zum Entfernen umweltschädlicher Stoffe von Rohren, Blechen usw. und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen um­ weltschädlicher Stoffe, wie insbesondere Metalle und Kohlenwasserstoffgemische aus Oberflächen von beispiels­ weise Rohren, Blechen und Profilen mittels Heißgasbe­ handlung sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Bei vielen industriellen Prozessen läßt sich die Abla­ gerung von umweltschädlichen Stoffen, insbesondere auf metallenen Oberflächen nicht vermeiden. So setzen sich vornehmlich in Rohrleitungen zum Transport von bei­ spielsweise Erdöl oder Erdgas oberhalb und unterhalb der Erdoberfläche umweltschädliche Stoffe wie beispielsweise Quecksilber oder andere Metalle oder Verbindungen von Kohlenwasserstoffen ab, die sich an Oberflächen ablagern oder in Korrosionsschichten einlagern und die besondere Probleme bei der Entfernung bzw. bei der Entsorgung darstellen.

Wenn eine Rohrleitung für viele Jahre für den Transport von Erdgas verwendet worden ist, so haben sich an der inneren Rohrleitungsoberfläche unter anderem Quecksilber­ reste in einem solchen Maße angelagert, daß die Rohre nicht ohne eine besondere Behandlung zu verschrotten sind.

Um derartige Oberflächen von umweltschädlichen Stoffen zu entsorgen oder zu reinigen, ist es möglich, dies bei­ spielsweise über Sandstrahlung, Beizen oder mit Rohr­ molchen zu erreichen. Solche Verfahren sind wegen man­ gelnder Zugänglichkeit zu den Oberflächen und wegen eines unbefriedigenden Wirkungsgrades vornehmlich für die Be­ handlung und Reinigung langer Rohrleitungen nicht an­ wendbar. Darüber hinaus muß das anfallende Stoffgemisch unterschiedlichster Konzentrationen in kostenaufwendiger Weise auf Deponien gelagert werden, ehe die so behan­ delten Rohre, Bleche und Profile einer neuen Verwendung, beispielsweise der Verschrottung zugeführt werden.

Zum Entfernen von umweltschädlichen Stoffen, beispiels­ weise aus den Oberflächen von Rohrleitungen sowie aber grundsätzlich zum Behandeln kontaminierter Oberflächen von beispielsweise Blechen und auch Profilen jeder Art, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens zu schaffen, mit dem es möglich ist, die konta­ minierten Oberflächen auf einfache Weise und in einem derartigen Umfang zu behandeln, daß neben einer Wieder­ verwendung vornehmlich eine umweltverträgliche Entsorgung derartiger Stoffe möglich ist, und daß die gelösten um­ weltschädlichen Stoffe in einer Konzentration anfallen, die eine Wiederverwendung ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe ist darin zu sehen, daß die von umweltschädlichen Stoffen zu reinigenden Gegenstände in einer indirekt beheizten Ofenkammer über ein direkt zu­ geführtes und vorerhitztes Kreislaufgas soweit erhitzt werden, daß verflüssigte Bestandteile am unteren Ende der Ofenkammer abgezogen und die in die Dampfphase über­ gehenden Bestandteile mit dem Kreislaufgas am oberen Ende der Ofenkammer über eine Gasleitung einer Gasreinigung und -trennung zugeführt werden, und daß das gereinigte und wieder aufgeheizte Kreislaufgas in geschlossenem Kreislauf der Ofenkammer wieder zugeführt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, beispielsweise auf einem auswechselbaren Rost, eine mit einer verschließbaren Öffnung versehene Ofenkammer vor­ gesehen ist, die über eine sie umgebende Heizkammer in­ direkt beheizbar und über eine Gasleitung mit einem vor­ erhitzten Kreislaufgas direkt beschickbar ausgebildet ist, und daß die Ofenkammer am unteren Ende mit einer Schleuse und einer Auffanganordnung und unterhalb der durch einen Deckel verschließbaren Öffnung mit einer Gasleitung versehen ist und die zur Ofenkammer führende Gasleitung und die von der Ofenkammer wegführende Gas­ leitung einen geschlossenen Kreislauf bilden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Materialien wie Rohre, Bleche, Stahlprofile, Armaturen usw. in einer Ofenkammer so angeordnet, daß das vorerhitzte und in­ direkt aufgeheizte Kreislaufgas die gesamten Oberflächen bestreichen, die zur Verdampfung erforderliche Temperatur bringen kann.

Es ist vorstellbar, daß die für die Durchführung des Verfahrens vorgesehene Ofenkammer nicht unbedingt eine vertikale Position einnehmen muß. Die Ofenkammer kann eine horizontale oder geneigte Position einnehmen, und auch die Querschnittsform ist nicht allein auf eine zylindrische Form abgestellt.

Darüber hinaus ist eine transportable Einheit zur Durch­ führung des Verfahrens denkbar, die es letztlich auch ermöglichen kann, das Kreislaufgas in Verbindung mit dem geschlossenen Kreislauf an unterirdisch verlegte Rohr­ leitungen oder -abschnitte anzuschließen, um vor Ort die zur Verdampfung erforderlichen Temperaturen zu erzielen.

Desweiteren können in den geschlossenen Kreislauf mehrere Ofenkammern integriert werden, so daß die verschiedenen Phasen des Verfahrens wie Aufheizen im Niedrig- und Hochtemperaturbereich sowie Entladen, Beladen und Ab­ kühlen taktweise durchgeführt werden können.

In der ersten Phase des Verfahrens, bei Temperaturen von 150-200°C, verflüssigt sich das beispielsweise vorhan­ dene Bitumen und wird unterhalb der Ofenkammer mittels einer Schleuse und einer Anordnung zum Auffangen von den zu reinigenden Gegenständen getrennt.

Das Kreislaufgas soll in der Ofenkammer mit Hilfe der indirekten Beheizung über Erdöl, Erdgas oder elektrische Energie auf eine gewünschte Temperatur von beispielsweise bis 750 bis 800°C, oder auch darüber, gebracht werden. Die Temperatur richtet sich danach, wann die zu entfer­ nenden umweltschädlichen Stoffe in die Dampfphase über­ gehen. Die Oberflächenbestandteile werden verflüssigt bzw. verdampft und werden in flüssiger Form ebenfalls über die Schleuse oder in der Dampfform über eine abführende Gasleitung als Rohgas oder ungereinigtes Kreislaufgas aus der Ofenkammer abgeführt.

Das die umweltschädlichen Stoffe in der Dampfphase transportierende verunreinigte Kreislaufgas wird einer Staubabscheidung in Form eines Staubsackes oder eines Zyklons und anschließend einer Trenneinrichtung zuge­ führt.

Die Trenneinrichtung besteht je nach Bedarf aus minde­ stens einem Kreislaufgaskühler, und einer oder mehreren Abscheideeinrichtungen sowie den entsprechenden Auffang­ behältern. Das auf diese Weise von den schädlichen Stof­ fen gereinigte Kreislaufgas wird in einem niedrigeren Temperaturbereich von beispielsweise 80°C und bei Bedarf unter Hinzufügen eines Zusatzgases einem Kreislaufgas­ verdichter zugeführt, in einem Wärmetauscher unter Nut­ zung der Abwärme vorerhitzt und wieder zur Ofenkammer geführt.

Die die Ofenkammer umgebende, zur indirekten Beheizung vorgesehene Heizkammer wird kontinuierlich über eine Brennereinrichtung beheizt, wobei das in der Heizkammer entstehende Abgas über eine Abgasleitung dem Wärme­ tauscher zur Aufheizung des Kreislaufgases oder direkt zum Abgaskamin geführt wird.

Das die umweltschädlichen Stoffe aufnehmende Kreislaufgas in der Ofenkammer wird durch Meßgeräte beispielsweise im Deckel ständig überwacht. Das Öffnen des Deckels und das Entleeren der Ofenkammer findet erst dann statt, wenn die Messungen anzeigen, daß keine schädlichen Konzentrationen mehr an die Umwelt abgegeben werden können. In dieser Prozeßphase bleibt die indirekte Beheizung der Ofenkammer kontinuierlich bestehen, während der geschlossene Kreis­ lauf des Kreislaufgases durch eine die Ofenkammer vom Kreislauf ausschließende Bypaßleitung kurzgeschlossen wird.

Der Vorteil der Erfindung ist nicht nur in einer praktischen und vollständigen Reinigung von teilweise unzugänglichen Gegenständen zu sehen, die mit kontami­ nierten Oberflächen versehen sind, sondern vielmehr darin, daß diese Stoffe durch einen geschlossenen Kreis­ lauf mit Hilfe eines Kreislaufgases von den Gegenständen entfernt, transportiert getrennt und so aufgefangen wer­ den, daß vornehmlich in der empfindlichen Dampfphase kein Kontakt mit der Umwelt stattfindet.

Darüber hinaus können mit Hilfe dieses Verfahrens die umweltschädlichen Stoffe in einer derart hohen Kon­ zentration gewonnen werden, daß sie einer gewerblichen Wiederverwendung zugeführt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Verfah­ rensschema in einer Zeichnung wiedergegeben und wird im folgenden näher erläutert.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einer Ofenkammer 1, die über eine Heizkammer 5 indirekt aufgeheizt und über eine Gasleitung 6′′′ mit einem vorerhitzten Kreislaufgas, beispielsweise Luft direkt beschickt wird.

Die Ofenkammer 1 besteht in dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel aus einer zylindrischen Stahlummantelung, an die sich im unteren Bereich ein trichterförmiger Ab­ schnitt 7 und daran wieder ein zylindrischer Abschnitt 15 anschließen. Die gesamte Stahlummantelung ist mit einer feuerfesten Auskleidung versehen. Innerhalb der Ofen­ kammer 1 oberhalb des trichterförmigen Abschnitts 7, in dem das vorerhitzte Kreislaufgas zugeführt wird, ist ein auswechselbares Rost 2 oder ein Lochblech vorgesehen, auf dem die zu reinigenden Gegenstände 4, beispielsweise ne­ beneinander aufgestellte Rohre, angeordnet sind. Unter­ halb des zylindrischen Abschnitts 15 ist eine Schleuse 8 und eine Anordnung 9 zum Auffangen flüssiger Bestand­ teile, wie Bitumen oder Metalle mit niedrigem Schmelz­ punkt vorgesehen.

Die Öffnung 3 der Ofenkammer 1 ist über einen Deckel 13 mittels eines umlaufenden Flansches 11 und einer umlau­ fenden Dichtung 12 dicht verschließbar, wobei der Deckel 13 für die Befüllung oder Entleerung der Ofenkammer 1 über eine schwenkbare Hubeinrichtung 14 von der Ofen­ kammer 1 zu entfernen ist.

Die Heizkammer 5 ist nach außen mit einer isolierenden Auskleidung versehen. Zur Aufheizung der Heizkammer 5 ist eine Brennereinrichtung 16 vorgesehen, die in schemati­ sierter Form einen Gasbrenner 17, eine Brennluftzuführung 25 und eine Gas- oder Ölleitung 27 aufweist. Am oberen Ende der Heizkammer 5 ist eine Abgasleitung 10 vorgesehen, die sich in eine Abgasleitung 10′ in Richtung auf den Abgaskamin 18 und eine Abgasleitung 10′′ teilt, über welche der Wärmetauscher 29 zur Vorerhitzung des Kreislaufgases beaufschlagt wird.

Es erweist sich als selbstverständlich, daß alle Lei­ tungen mit Klappen, Schiebern und den erforderlichen Meßgeräten ausgerüstet sind, um den Prozeß ordnungsgemäß steuern zu können. In dem Deckel 13 der Ofenkammer 1 ist eine entsprechende Meßgeräteanordnung 32 vorgesehen, über welche die Konzentrationen des Rohgases sowie Druck und Temperatur ständig gemessen und kontrolliert werden können.

Das die umweltschädlichen Stoffe in ihrer Dampfphase aufnehmende vorerhitzte und durch die indirekte Beheizung auf beispielsweise 750°C gebrachte Kreislaufgas wird als Rohgas oder ungereinigtes Kreislaufgas über die Gas­ leitung 6 am oberen Ende der Ofenkammer 1 abgeführt und einer Entstaubungseinrichtung 19 mit einem entsprechenden Auffangbehälter 20 sowie anschließend einer Trennein­ richtung 21 zugeführt. Die Trenneinrichtung 21 besteht im wesentlichen aus einem das Rohgas abkühlenden Kreis­ laufgaskühler 22, einer oder mehreren Abscheideeinrich­ tungen 23 und den entsprechenden Auffanggefäßen 24.

Das von den umweltschädlichen Stoffen gereinigte Kreislaufgas wird in der Gasleitung 6′ unter Zuführung von Frisch- oder Zusatzgas durch die Gasleitung 6′′ einem Kreislaufgasventilator 28 zugeführt. Das von dem Kreis­ laufgasventilator 28 kommende Kreislaufgas wird in der Gasleitung 6′′′ einem Wärmetauscher 29 zur Vorerhitzung und anschließend der Ofenkammer 1 zugeführt. Das Kreis­ laufgas wird in einem geschlossenen Kreislauf trans­ portiert.

Die zum Wärmetauscher 29 führende und die vom Wärme­ tauscher 29 wegführende Gasleitung 6′′′ ist, wie allge­ mein üblich, beispielsweise zu Reparaturzwecken durch eine Bypaßleitung 30 verbunden.

Wie bereits erwähnt, wird zur Erhitzung des Kreislauf­ gases im Wärmetauscher 29 das aus der Heizkammer 5 über die Abgasleitung 10′′ transportierte Abgas verwendet. Anschließend wird das vom Wärmetauscher 29 kommende Abgas über die Leitung 10′′′ dem Abgaskamin 18 zugeführt.

Zwischen der zur Ofenkammer 1 führenden Gasleitung 6′′′, die das vorerhitzte Kreislaufgas transportiert, und der von der Ofenkammer 1 kommenden, das Rohgas oder das un­ gereinigte Kreislaufgas transportierenden Gasleitung 6 ist eine mit den entsprechenden, nicht näher dar­ gestellten Schalt- und Absperrelementen versehene By­ paßleitung 31 angeordnet, die den Kreislauf unter Aus­ schaltung der Ofenkammer verkürzt und geschlossen hält, wenn die Ofenkammer 1 be- oder entladen wird. In dieser Phase kann die indirekte Beheizung der Ofenkammer 1 durch die Heizkammer 5 kontinuierlich weitergefahren.

Bezugszeichenliste

 1 Ofenkammer
 2 Rost
 3 Öffnung
 4 Gegenstand
 5 Heizkammer
 6 Gasleitung
 7 trichterförmiger Abschnitt
 8 Schleuse
 9 Auffangbehälter
10 Abgasleitung
11 Flansch
12 Dichtung
13 Deckel
14 Hubeinrichtung
15 zylindrischer Abschnitt
16 Brennereinrichtung
 6′ Abgasleitung
17 Gasbrenner
18 Abgaskamin
19 Staubabscheider
20 Auffangbehälter
21 Trenneinrichtung
22 Kreislaufgaskühler
23 Abscheider
24 Auffanggefäß
 6′′ Gasleitung
25 Brennluftzuführung
26 Absperrklappe
 6′′′ Gasleitung
27 Gas/Ölleitung
28 Kreislaufgasventilator
29 Wärmetauscher
30 Bypaßleitung
31 Bypaßleitung
32 Meßgerät

Claims (17)

1. Verfahren zum Entfernen umweltschädlicher Stoffe, wie insbesondere Metalle und Kohlenwasserstoffge­ mische aus Oberflächen von beispielsweise Rohren, Blechen und Profilen mittels Heißgasbehandlung, da­ durch gekennzeichnet, daß die von umweltschädlichen Stoffen zu reinigenden Gegenstände in einer indirekt beheizten Ofenkammer über ein direkt zugeführtes und vorerhitztes Kreislaufgas soweit erhitzt werden, daß verflüssigte Bestandteile am unteren Ende der Ofen­ kammer abgezogen und die in die Dampfphase überge­ henden Bestandteile am oberen Ende der Ofenkammer mit dem Kreislaufgas über eine Gasleitung einer Gasreinigung und -trennung zugeführt werden, und daß das gereinigte und wieder aufgeheizte Kreislaufgas in geschlossenem Kreislauf der Ofenkammer wieder zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der indirekten Beheizung der Ofen­ kammer zur Aufheizung des in die Ofenkammer einge­ führten Kreislaufgases verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen in der Ofenkammer in Abhän­ gigkeit der für die Flüssig- und/oder Dampfphase erforderlichen Temperaturen der von den Oberflächen zu entfernenden Bestandteile bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Beheizung der Ofenkammer kon­ tinuierlich stattfindet, und der durch die Ofenkam­ mer führende geschlossene Kreislauf des Kreis­ laufgases während der Leerungs- und Befüllphase der Ofenkammer durch eine die Ofenkammer ausschließende Bypaßleitung geführt wird.

5. Vorrichtung zum Entfernen umweltschädlicher Stoffe aus Oberflächen mittels Heißgasbehandlung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen (4), beispielsweise auf einem auswechselbaren Rost (2), eine mit einer verschließbaren Öffnung (3) versehene Ofenkammer (1) vorgesehen ist, die über eine sie umgebende Heiz­ kammer (5) indirekt beheizbar und über eine Gas­ leitung (6′′′) mit einem vorerhitzten Kreislaufgas direkt beschickbar ausgebildet ist, wobei die Ofen­ kammer (1) beispielsweise am unteren Ende mit einer Schleuse (8) und einer Auffanganordnung (9) und am oberen Ende unterhalb der durch einen Deckel (13) verschließbaren Öffnung (3) mit einer Gasleitung (6) versehen ist, und die zur Ofenkammer (1) führende Gasleitung (6′′′) und die von der Ofenkammer (1) wegführende Gasleitung (6) einen geschlossenen Kreislauf bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Öffnung (3) der Ofenkammer (1) über ei­ nen umlaufenden Flansch (11) und eine Dichtung (12) verschließende Deckel (13) über eine beispielsweise schwenkbare Hubeinrichtung (14) heb- und senkbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer (1) und die die Ofenkammer (1) umgebende Heizkammer (5) zylindrisch ausgebildet sind, und daß die Ofenkammer (1) unterhalb des Rostes (2) einen trichterartigen Abschnitt (7) und daran anschließend einen weiteren zylindrisch ge­ formten Abschnitt (15) geringeren Durchmessers auf­ weist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (5) im unteren Bereich mit min­ destens einer über beispielsweise Erdgas oder Erdöl beschickbaren Brennereinrichtung (16) und im oberen Bereich mit einer Abgasleitung (10, 10′′) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das über einen Wärmetauscher (29) vorerhitzte Kreislaufgas der Ofenkammer (1) innerhalb des trichterförmigen Abschnitts (7) zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ofenkammer (1) unterhalb der Öffnung (3) eine das ungereinigte Kreislaufgas transportierende Gasleitung (6) vorgesehen ist, die in geschlossenem Kreislauf (6, 6′, 6′′′) über einen Staubabscheider (19)′ eine Trenneinrichtung (21) mit Kreislaufgas­ kühler (22), Abscheider (23) und Auffanggefäß (24) und einen eine Wiedererhitzung durchführenden Wärme­ tauscher (29) in die Ofenkammer (1) führt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschlossenen Kreislauf der das Kreislaufgas transportierenden Gasleitungen (6, 6′, 6′′′) zur Ergänzung des Gasbedarfs eine weitere Gasleitung (6′′) integriert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung des in der Gasleitung (6′′′) transportierten Kreislaufgases ein mit dem Abgas aus der Heizkammer (5) beaufschlagbarer Wärmetauscher (29) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die zum Wärmetauscher (29) führende und vom Wärmetauscher (29) kommende Gasleitung (6′′′) über eine den Wärmetauscher (29) überbrückende Bypaß­ leitung (30) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Abgasleitung (10′′′) vom Wärmetauscher (29) zum Abgaskamin (18) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Ofenkammer (1) führende geschlossene Kreislauf (6, 6′, 6′′′) des Kreislaufgases über eine die Ofen­ kammer (1) aus dem Kreislauf ausschließende Bypaß­ leitung (31) kurzschließbar ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekt beheizte Ofenkammer (1) in Verbindung mit dem, einen geschlossenen Kreislauf bildenden Kreislaufgas als eine fahrbare Einheit ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschlossenen Kreislauf des Kreislauf­ gases mehrere indirekt beheizbare Ofenkammern (1) integrierbar sind.