DE4339072A1

DE4339072A1 - Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber und Quecksilberverbindungen aus heißem, Schwefelverbindungen enthaltendem Abgas

Info

Publication number: DE4339072A1
Application number: DE19934339072
Authority: DE
Inventors: Theo Dipl Phys Risse; Gabriele Dipl Ing Boehm
Original assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Lentjes Bischoff GmbH
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-05-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber und Quecksilberverbindungen aus heißem, Schwefelverbindungen enthaltendem Abgas, insbesondere aus dem Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage, bei dem ein fein teiliges Adsorptionsmittelgemisch aus kohlenstoffhaltigem Adsorptionsmittel sowie einem zur Vermeidung von Kohlen stoffexplosionen zugesetzten Feststoff in das Abgas einge blasen wird und die schadstoffbeladenen Feststoffe in einer nachgeschalteten Filteranlage abgeschieden werden. Ein solches Verfahren wird in der Technik als Flugstromverfahren bezeichnet.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird als Adsorptionsmittel Aktivkohle eingesetzt, die mit Schwefel imprägniert ist (ULLMANNS Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, Seite 669). Der Schwefelgehalt in der Aktivkohle beträgt bis zu 20 Gew.-%. Bei der Behandlung von Rauchgasen wird die Aktivkohle zur Vermeidung von Kohlenstoffexplo sionen im Gemisch mit feinteiligem Kalkhydrat (Ca(OH)₂) eingesetzt, wobei der Kalkhydratanteil im Gemisch etwa 80 bis 85 Gew. -% beträgt. Schwefelimprägnierte Aktivkohle ist im Vergleich zu unbehandelter Aktivkohle ein sehr teures Produkt, welches im Rahmen der herrschenden Lehre in Kauf genommen wird, da unbehandelte Aktivkohle im Gemisch mit Kalkhydrat keine wirksame Quecksilberabscheidung aus heißen Rauchgasen ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das eingangs beschriebene Verfahren ein preiswertes Adsorptionsmittel gemisch anzugeben, welches eine wirksame Abtrennung von Quecksilber und Quecksilberverbindungen aus dem heißen Abgas ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Adsorptionsmittel Aktivkohle oder Herdofenkoks jeweils ohne Schwefelimprägnierung verwendet und im Adsorptionsmittel gemisch zusammen mit einem feinteiligen Feststoff eingesetzt wird, der gegenüber den im Abgas enthaltenen Schwefelver bindungen chemisch inert ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß im Abgas enthaltene Schwefelverbindungen zur Schwefeldotierung von Aktivkohle und/oder Herdofenkoks nutz bar sind und das kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel so aktivieren können, daß metallisches Quecksilber und Queck silberverbindungen adsorptiv gebunden werden. Die Erfindung beruht ferner auf der Erkenntnis, daß die beschriebenen Effekte nur eintreten, wenn keine störenden beachtlichen Nebenreaktionen mit dem zur Vermeidung von Kohlenstoff explosionen zugegebenem Feststoff ablaufen. Erfindungsgemäß wird daher für das Adsorptionsmittelgemisch ein Feststoff ausgewählt, der gegenüber den im Abgas enthaltenen Schwefel verbindungen chemisch inert ist. Chemisch inert meint, daß keine gegenüber der Adsorption an Aktivkohle bzw. Herd ofenkoks bevorzugten Reaktionen zwischen den Schwefelver bindungen und dem Feststoff auftreten und auch keine bevorzugte adsorptive Bindung der Schwefelverbindungen an dem zur Vermeidung von Kohlenstoffexplosionen zugesetzten Feststoff erfolgt. Es reicht aus, daß der Feststoff reak tionsträge ist und die Beladung des Feststoffes mit Schwefelverbindungen wesentlich kleiner ist als die Beladung des kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittels ebenfalls mit Schwefelverbindungen aus dem Abgas. Nach bevorzugter Aus führung der Erfindung enthält das Adsorptionsmittelgemisch Kalksteinmehl (CaCO₃)als Feststoff zur Verhinderung von Kohlenstoffexplosionen.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß das Abgas zunächst in einer Rauchgasentschwefelungsanlage behandelt wird, wobei durch eine Gaswäsche der Schwefelgehalt redu ziert und Quecksilberverbindungen ausgewaschen werden, und daß das Abgas anschließend mit dem Adsorptionsmittelgemisch beaufschlagt wird, wobei metallisches Quecksilber adsorptiv unter Ausnutzung des im Abgas enthaltenen Restschwefelge haltes entfernt wird. Vorzugsweise wird als Waschflüssigkeit für die Gaswäsche eine wäßrige Suspension aus Calcium hydroxid (Kalkmilch) eingesetzt. Durch die Gaswäsche werden Halogene, insbesondere Chlorverbindungen aus dem Abgas entfernt. Auch Quecksilberverbindungen, insbesondere Queck silberchlorid HgCl₂, können durch die Gaswäsche wirksam aus dem Abgas entfernt werden. Gleichzeitig erfolgt eine Ent schwefelung, die bei der Behandlung von Rauchgasen ebenfalls erforderlich ist. Der Betrieb der Rauchgasentschwefelungs anlage ist auf die anschließende adsorptive Abgasbehandlung zur Entfernung von metallischem Quecksilber so abzustimmen, daß der Restschwefelgehalt zur Aktivierung von Aktivkohle bzw. Herdofenkoks ausreicht. Überraschenderweise erweist sich ein SO₂-Restgehalt im Rauchgas in der Größenordnung von 10 bis 20 mg/Nm³ für die Aktivierung des kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittels (Aktivkohle, Herdofenkoks) als aus reichend.

Die in der Gaswäsche ausgewaschenen Schadstoffe müssen isoliert werden. Das erfolgt nach bevorzugter Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß ein aus der Rauch gasentschwefelungsanlage abgezogener Sumpfstrom einer Neu tralisationsstufe zugeführt und anschließend mit dem Abgas in einem der Rauchgasentschwefelungsanlage vorgeschalteten Sprühtrockner eingedampft wird, wobei anfallende feinteilige Feststoffe in einem ebenfalls der Rauchgasentschwefelungs anlage vorgeschalteten Elektrofilter abgetrennt werden. Es resultiert eine im wesentlichen abwasserfreie Betriebsweise des Verfahrens.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, metal lisches Quecksilber oder Quecksilberverbindungen aus dem Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage abzutrennen. Es sind Restgehalte von weniger als 30 µg Hg/m³ erreichbar. Gleich zeitig ist eine Entschwefelung des Rauchgases möglich. Schließlich werden durch adsorptive Bindungen an Herdofen koks oder Aktivkohle Dioxine und Furane aus dem Abgas abge schieden, so daß das abgezogene Reingas allen Anforderungen genügt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zur Reinigung des Rauchgases einer Müllverbrennungsanlage. Zur Anlage gehören als Hauptkomponenten ein Sprühtrockner 1, ein Elektrofilter 2, eine Rauchgasentschwefelungsanlage 3 mit einem ersten Waschturm 4 zur Vorwäsche des Rauchgases und einem zweiten Waschturm 5 für die Hauptwäsche sowie eine Filteranlage 6. Der Rauchgasentschwefelungsanlage 3 sind Zusatzeinrichtungen für die Waschflüssigkeitsführung und Waschflüssigkeitsbehandlung zugeordnet. Die Zusatzeinrich tungen umfassen eine Station 7 zum Ansetzen der Wasch flüssigkeit, Schwerkraftabscheider 8, Neutralisationsbecken 9 und Kammerfilterpresse 10. Rauchgasseitig sind als Hilfs einrichtungen ferner ein Gebläse 11, eine Wärmetauscher 12 zur Wärmerückgewinnung sowie eine Adsorptionsmittel-Dosier station 13 vorgesehen.

Das Rauchgas 14 aus der Müllverbrennungsanlage enthält als Schadstoffe u. a. Schwefel- und Quecksilberverbindungen sowie metallisches Quecksilber. In der Rauchgasentschwefe lungsanlage 3 wird durch Gaswäsche mit einer wäßrigen Suspension 15 aus Calciumhydroxid der Schwefelgehalt redu ziert und es werden Quecksilberverbindungen, insbesondere Quecksilberchlorid HgCl₂, ausgewaschen. Anschließend wird das Abgas 16 mit einem feinteiligen Abdsorptionsmittel gemisch 17 aus kohlenstoffhaltigem Adsorptionsmittel sowie einem zur Vermeidung von Kohlenstoffexplosionen zugesetzten Feststoff beaufschlagt. Dosierung und Einblasen des Adsorp tionsmittelgemisches 17 erfolgt mit Hilfe der Adsorptions mitteldosierstation 13. Als Adsorptionsmittel wird vorzugs weise Aktivkohle ohne Schwefelimprägnierung verwendet. Auch Herdofenkoks ohne Schwefelimprägnierung ist einsetzbar. Das Adsorptionsmittel wird dann im Gemisch 17 zusammen mit einem feinteiligen Feststoff eingesetzt, der gegenüber den im Abgas 16 enthaltenen Schwefelverbindungen chemisch inert ist. Vorzugsweise wird mit Kalksteinmehl gearbeitet. Der im Abgas 16 enthaltene Restschwefelgehalt aktiviert die Aktiv kohle bzw. den Herdofenkoks für die adsorptive Bindung von metallischem Quecksilber. Unter Ausnutzung des im Abgas 16 enthaltenen Restschwefelgehaltes wird das metallische Quecksilber aus dem Abgasstrom adsorptiv entfernt. Gleich zeitig werden aus dem Abgasstrom auch Dioxine und Furane gebunden. In der nachgeschalteten Filteranlage 6 werden die schadstoffbeladenen Feststoffe 18 wieder abgeschieden.

Aus dem Vorwäscher 4 der Rauchgasentschwefelungsanlage 3 wird als Sumpfprodukt eine Suspension abgezogen, neutrali siert und mit Hilfe des Schwerkraftabscheiders 8 eingedickt. Der aus dem Schwerkraftabscheider 8 abgezogene Feststoff strom 19 wird mit Hilfe der Kammerfilterpresse 10 ent wässert. Das Sumpfprodukt aus dem Hauptwäscher wird einer Neutralisationsstufe 9 zugeführt und anschließend mit dem aus der Müllverbrennungsanlage kommenden Rauchgas 14 in dem der Rauchgasentschwefelungsanlage 3 vorgeschalteten Sprüh trockner 1 eingedampft. Feinteilig anfallende Feststoffe werden aus dem Rauchgas 14 in der ebenfalls der Rauchgasent schwefelungsanlage 3 vorgeschalteten Elektrofilter 2 abge trennt. Der Figur entnimmt man, daß auch die Klarläufe 20, 21 aus dem Schwerkraftabscheider 8 sowie der Kammerfilter presse 10 in die Anlage zurückgeführt und mit Hilfe des Sprühtrockners 1 eingedampft werden. Es resultiert eine praktisch abwasserfreie Betriebsweise.

Das aus der Müllverbrennungsanlage abgezogene Rauchgas hat im Ausführungsbeispiel einen Quecksilbergehalt von 600 µg Hg/m³. Durch das beschriebene Verfahren wird die Queck silberkonzentration im Rauchgas auf unter 30 µg Hg/m³ re duziert. Gleichzeitig erfolgt eine Entschwefelung des Rauch gases auf einen SO₂ Restgehalt auf weniger als 10 mg/m³. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Kornverteilung von Aktivkohle und Kalksteinmehl für die Verwendung als Adsorptionsmittel gemisch. Das Mischungsverhältnis von Adsorptionsmittel und Kalksteinmehl im Adsorptionsmittelgemisch beträgt etwa 1 : 5 bis 1 : 10.

Tabelle

Korngrößenverteilung

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber und Quecksilber verbindungen aus heißem, Schwefelverbindungen enthaltendem Abgas, insbesondere aus dem Rauchgas einer Müllverbrennungs anlage, bei dem
ein feinteiliges Adsorptionsmittelgemisch aus kohlenstoffhaltigem Adsorptionsmittel sowie einem zur Vermeidung von Kohlenstoffexplosionen zuge setzten Feststoff in das Abgas eingeblasen wird und
die schadstoffbeladenen Feststoffe in einer nach geschalteten Filteranlage abgeschieden werden,
dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionsmittel Aktivkohle oder Herdofenkoks jeweils ohne Schwefelimprägnierung verwendet und im Adsorptionsmittel gemisch zusammen mit einem feinteiligen Feststoff eingesetzt wird, der gegenüber den im Abgas enthaltenen Schwefelver bindungen chemisch inert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittelgemisch Kalksteinmehl als Feststoff zur Verhinderung von Kohlenstoffexplosionen enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas zunächst in einer Rauchgasentschwefe lungsanlage behandelt wird, wobei durch eine Gaswäsche der Schwefelgehalt reduziert und Quecksilberverbindungen aus gewaschen werden, und daß das Abgas anschließend mit dem Adsorptionsmittelgemisch beaufschlagt wird, wobei metal lisches Quecksilber absorptiv unter Ausnutzung des im Abgas enthaltenen Restschwefelgehaltes entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit für die Gaswäsche eine wäßrige Suspension aus Calciumhydroxid eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der Rauchgasentschwefelungsanlage abgezogener Sumpfstrom einer Neutralisationsstufe zugeführt und an schließend mit dem Abgas in einem der Rauchgasentschwefe lungsanlage vorgeschalteten Sprühtrockner eingedampft wird, wobei anfallende feinteilige Feststoffe in einem ebenfalls der Rauchgasentschwefelungsanlage vorgeschalteten Elektro filter abgetrennt werden.