DE60314119T2

DE60314119T2 - Verfahren und anlage zur reinigung von quecksilber enthaltenden abgasen

Info

Publication number: DE60314119T2
Application number: DE60314119T
Authority: DE
Inventors: Fabrice Gourmelon; Bernard Siret
Original assignee: LAB SAS
Current assignee: LAB SAS
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: ES2283801T3; EP1497013B1; AU2003249154A1; DE60314119D1; PT1497013E; FR2838983A1; DK1497013T3; EP1497013A1; FR2838983B1; WO2003090907A1; ATE363334T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Reinigung von Rauch, der Quecksilber enthält.
Sie bezieht sich insbesondere auf Verfahren der Müllverbrennung und/oder der Verbrennung von festen oder flüssigen Brennstoffen, und vor allem auf das Waschen von festen Rückständen, die von solchen Verfahren erzeugt werden, wenn eine nasse Waschvorrichtung zur Rauchreinigung verwendet wird.
Bei der Verbrennung von Haushaltsmüll wird beispielsweise je Tonne Abfall etwa 250 kg Schlacke, 20 kg Flugasche und Kesselstaub und 5.500 Nm³ Rauch erzeugt. Die Menge an Rückständen und an Gas hängt natürlich von der verwendeten Art des Brennstoffs und von dem relativen Anteil an Schlacke im Verhältnis zur Flugasche der Verbrennungsart ab. Die Schlacken können nach dem Waschen oder der Reifung zum Beispiel häufig als Material für Straßenfundamente oder als Baumaterial wieder verwendet werden.
Flugasche sowie Kesselstaub umfassen dagegen häufig eine große Fraktion an Metallen oder löslicher Verbindungen und ergeben bei Auslaugungstests zu hohe Werte an Metall, insbesondere an Schwermetall. Es ist daher notwendig, sie zu behandeln, bevor eine Valorisation oder sogar eine endgültige Lagerung in Betracht gezogen wird.
Verschiedene Verfahren wurden vorgeschlagen, um eine solche Behandlung durchzuführen.
Es wurde zum Beispiel vorgeschlagen, das Abziehen der Säure eines Waschers zu verwenden, um die Flugasche durch forcierte Auslaugung in saurer Phase zu behandeln. Die US-Patentschrift 4,617,180 schlägt vor, die abgezogenen Flüssigkeiten eines Kondensationswaschers zu verwenden, um diese forcierte Auslaugung zu realisieren und die so behandelte Asche in den Verbrennungsofen zurückzuführen.
Der Nachteil solcher Verfahren, neben einer recht komplexen Gesamtanordnung, liegt in der Notwenigkeit, saure Flüssigkeiten zu verwenden, die ziemlich mit gelösten Schwermetallen und Spurenelementen belastet sind, die bei der Reinigung der Gase eingefangen wurden. Es ist daher nicht möglich, ohne recht großen Verbrauch an neuem Wasser, gute Auslaugungseigenschaften des behandelten Rückstands zu erhalten.
Es wurde mit EP-A-0 381 601 auch vorgeschlagen, eine geringere Menge an Wasser intelligent zu verwenden, indem die Rückstände mit einer Waschflüssigkeit in einem Rührtank in Kontakt gebracht, indem diese Rückstände dann unter Verwendung einer Spülflüssigkeit dehydriert und gefiltert werden.
Diese Technik ermöglicht es zwar, Feststoffe zu erhalten, die sehr gute Auslaugungseigenschaften haben, verhindert deswegen aber nicht eine teilweise Wiederaufnahme des Quecksilbers, das von dem Säurewascher abgefangen wurde, während der Waschphase. Außerdem können die so erhaltenen behandelten Rückstände, selbst wenn sie im Hinblick auf die Auslaugung zufrieden stellend sind, rein theoretisch so viel Quecksilber umfassen, dass ihre Wiederverwendung problematisch wird.
Die Erfindung schlägt vor, vor allem diesem Nachteil abzuhelfen.
Zu diesem Zweck ist ihre Aufgabe ein Verfahren zur Rauchreinigung, bei dem mindestens ein Teil des Staubs, der anfänglich in diesem Rauch vorhanden ist, separiert wird, der so entstaubte Rauch in Richtung eines Säurewaschers gelenkt wird, in dem er mit einer Säurewaschflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, und der separierte Staub einer forcierten Auslaugung mittels dieser Säurewaschflüssigkeit unterzogen wird, stromabwärts des Säurewaschers, dadurch gekennzeichnet, dass der entstaubte Rauch, bevor er in den Säurewascher einströmt, bei einer Temperatur zwischen 50 und 80°C befeuchtet wird, mittels einer Suspension eines pulverigen Produkts, das in der Lage ist, das Quecksilber zu adsorbieren, das eine Konzentration zwischen 0,5 und 5 g/l aufweist, so dass zwischen 50 und 100%, bevorzugt zwischen 65 und 99% des anfänglich im entstaubten Rauch vorhandenen Quecksilbers entfernt wird.
Gemäß anderer Merkmale der Erfindung:

– wird das pulverige Produkt ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Aktivkohle, Braunkohlenkoks, aus der Raffinerie stammende Koks, Zeolithe oder Silicate mit großer spezifischer Oberfläche;
– erfolgt das Befeuchten mindestens zum Teil durch ein frisches pulveriges Produkt;
– strömt der aus dem Säurewascher extrahierte Rauch in einen alkalischen Wascher ein, in dem eine alkalische Waschflüssigkeit zirkuliert, die das pulverige Produkt enthält, und das Befeuchten mindestens zum Teil mittels des Abziehens der alkalischen Waschflüssigkeit erfolgt;
– wird der Staub einer vorherigen Befeuchtung unterzogen, bevor er der forcierten Auslaugung unterzogen wird;
– wird der separierte Rauch mit Staub gemischt, der unter einem Kessel gesammelt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Rauchreinigungsanlage, umfassend Separationsmittel für mindestens einen Teil des anfänglich im Rauch vorhandenen Staubs, einen Säurewascher, vorgesehen stromabwärts der Separationsmittel und ausgestattet mit Zirkulationsmitteln einer Säurewaschflüssigkeit, sowie Mitteln zur forcierten Auslaugung des separierten Staubs durch die Separationsmittel, vorgesehen stromabwärts des Säurewaschers, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Mittel zum Befeuchten von entstaubtem Rauch bei einer Temperatur zwischen 50 und 80°C umfasst, eingefügt zwischen die Separationsmittel und dem Säurewascher, wobei diese Mittel zum Befeuchten Versorgungsmittel für ein pulverigen Produkt aufweisen, das in der Lage ist, das Quecksilber zu adsorbieren, das eine Konzentration zwischen 0,5 und 5 g/l besitzt, sodass zwischen 50 und 100%, bevorzugt zwischen 65 und 99% Quecksilber entfernt wird, das im entstaubten Rauch enthalten ist.
Gemäß anderer Merkmale der Erfindung:

– werden die Versorgungsmittel für das pulverige Produkt mit einer Quelle des frischen pulverigen Produkts in Kommunikation gebracht.
– umfasst die Anlage außerdem einen alkalischen Wascher, der ausgestattet ist mit Zirkulationsmitteln einer alkalischen Waschflüssigkeit, die das pulverige Produkt enthält, und die Versorgungsmittel für das pulverige Produkt umfassen einen Abzug für diese alkalische Waschflüssigkeit, stromabwärts des alkalischen Waschers.

Die Erfindung wird verständlicher und die diesbezüglichen Einzelheiten werden deutlicher durch die Beschreibung, die über nicht beschränkende Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren der angefügten Tafeln erfolgt, worin:
1 eine schematische Ansicht ist, die ein Rauchreinigungsverfahren gemäß der Erfindung illustriert, und
2 eine schematische Ansicht analog zu 1 ist, die eine Ausführungsvariante der Erfindung illustriert.
Wie 1 zeigt, wird der zu reinigende Rauch, der aus der Verbrennung 101 kommt und durch einen nicht dargestellten Kessel auf zwischen 140° und 300°C abgekühlt wird, in einen Gas-Feststoff-Separator eingeführt, der mit der Bezugsnummer 1 bezeichnet ist, der vom Typ elektrostatischer Filter, Filter oder Zyklon sein kann. Es ist wichtig festzuhalten, dass, während der Passage durch den Kessel, die Feststoffe im Allgemeinen abgelagert werden, und üblicherweise Kesselstaub genannt werden.
Einrichtungen zur Energierückgewinnung können stromaufwärts des Staubseparators eingefügt werden, ohne Auswirkungen auf das Verfahren, das Aufgabe der Erfindung ist, zu haben.
Der zu behandelnde Staub 103, der von diesem Separator gesammelt wird, wird in Richtung eines Tanks 6 gelenkt, wo er mit einer Säurelösung zum Waschen in Kontakt gebracht wird, die von einem Gaswascher 5 verwendet wird. Dieser Tank 6 kann in den Wascher 5 integriert oder von diesem separiert sein.
Der Rauch 102, der von seinem Staub befreit ist, aber noch Quecksilber in gasförmigem Zustand enthält, wird in einem Behälter 2 einer Befeuchtung, oder _"Quench" unterzogen, die den Rauch bis auf eine Temperatur so genannter adiabatischer Sättigung, auf zwischen 50 und 80°C abkühlen wird. Dieses Befeuchten erfolgt durch eine Suspension 105, die ein pulveriges Produkt mit einer Konzentration zwischen 0,5 und 5 g/l enthält, das wegen seiner Fähigkeiten zur Quecksilberadsorption gewählt wird, und bevorzugt ausgewählt ist aus Aktivkohle, Braunkohlenkoks, aus der Raffinerie stammendem Koks oder Zeolith.
Der nicht verdampfte Teil 104 der Suspension wird in den Tank 3 zurückgeführt. Die Versorgung mit dem frischen pulverigen Produkt 108 erfolgt in diesen Tank. Der Tank 3 kann ebenfalls mit Wasser, das in der Figur nicht dargestellt ist, versorgt werden.
Die resultierende Mischung 107 wird durch nicht dargestellte Pumpen aufgenommen und versorgt einen Separator 4, dessen Aufgabe es ist, durch einen Abzug 106, einen Teil des Feststoffs, der das Quecksilber abgefangen hat, das in dem Rauch 102 enthalten ist, zu entfernen. Der Rest 105 wird zum Befeuchten 2 zurückgeführt. Es kann eine zusätzliche Separation verwendet werden, die nicht in der Figur dargestellt ist, die dazu dient, den pulverigen Feststoff stärker von den Flüssigkeiten des Flusses 106 zu separieren.
Der Rauch 109, der vom größten Teil seines Quecksilbers befreit ist, aber noch immer saure Schadstoffe wie SO₂ und HCl enthält, wird in den Säurewascher 5 eingeführt und mit einer Waschflüssigkeit 114 in Kontakt gebracht, um dort gereinigt zu werden. Die Flüssigkeit 111. die aus diesem Waschvorgang des Rauchs resultiert, die insbesondere Chlorwasserstoff HCl abgefangen hat, wird in Richtung des Tanks 6 gelenkt, in dem der Vorgang des in Kontakt Bringens des gesammelten Staubs 103 mit diesen Flüssigkeiten erfolgt.
Daraus resultiert eine forcierte Auslaugung, die aus diesen Feststoffen Metalle wie Blei, Zink, Aluminium und Cadmium sowie lösliche Salze, extrahieren wird, die hier als nicht beschränkende Beispiele genannt werden. Es ist festzuhalten, dass ohne Verwendung des pulverigen Produkts 108, der Rauch 109 noch Quecksilber enthalten wird, das durch den Wascher 5 absorbiert werden und in 111 aufgelöst werden wird. Der Staub 103 und insbesondere die Flugasche haben eine ausgeprägte Affinität für Quecksilber, diese werden sich wieder mit Quecksilber aufladen, was im Gegensatz zum gesuchten Ziel steht.
Der Tank 6, in dem die forcierte Auslaugung des Staubs erfolgt, nimmt optional Wasser, Neutralisierungsreagenzien und einen Abzug 110 des Tanks eines nicht dargestellten alkalischen Waschers auf.
Der größte Teil 114 des Flusses 113, der aus diesem Tank stammt, wird zum Wascher zurückgeführt, stromabwärts eines Separators des Flusses 7, während eine Fraktion 115 einen Flüssigkeit-Feststoff-Separator 8 versorgt, der einen Fluss aus klaren Flüssigkeiten 116 liefert, aus denen der Abzug des Waschers besteht, und dass die Fraktion, die die gewaschenen Feststoffe 117 enthält, aus dem Verfahren abgeleitet wird. Somit befindet sich der Staub aus 103 in 117, gewaschen und befreit von der löslichen Fraktion und der Fraktion, aus der die Metalle ausgelaugt werden können.
Die behandelten Feststoffe können Gegenstand einer Stabilisierung sein, indem sie gefiltert und gespült werden, wie zum Beispiel in EP-A-0 381 061 beschrieben wurde. Der Rauch 112, der aus dem Säurewascher 5 kommt. wird in ein ergänzendes Rauchreinigungssystem eingeführt, das nicht dargestellt ist.
2 illustriert eine Ausführungsvariante der Erfindung. In dieser 2 werden die die Elemente, die in 1 mit den Bezugsnummern 1 bis 8 bezeichnet sind, mit den gleichen Bezugsnummern plus 10 bezeichnet, während die Elemente, die in 1 mit den Bezugsnummern 101 bis 117 bezeichnet werden, hier mit den gleichen Bezugsnummern plus 100 bezeichnet werden.
Der Rauch, der aus dem Säurewascher 15 kommt, wird in einen alkalischen Wascher 19 eingeführt, um dort von Gasen, wie etwa SO₂ sowie von Schadstoffen, wie etwa Dioxinen, Furanen und dem restlichen Quecksilber befreit zu werden, wie in EP-A-0 585 316 beschrieben wurde. Dieser Wascher wird mit einer Waschflüssigkeit 224 versorgt, die eine Suspension des gleichen pulverigen Produkts enthält, wie diejenige, die beim Befeuchten 12 verwendet wird. Stromabwärts des Waschers werden die flüssigen Abflüsse 221 in Richtung des Tanks 20 gelenkt, der in den Wascher 19 integriert oder von diesem separiert sein kann.
Dieser Tank nimmt eine zusätzliche Menge dieses pulverigen Produkts 222 sowie, auf eine Weise, die nicht in der Figur dargestellt ist, Neutralisierungsreagenzien und/oder Wasser auf. Das pulverige Reagens wird verwendet, um Schadstoffe, wie etwa Dioxine oder Furane sowie das restliche Quecksilber aus dem Rauch zu entfernen.
Der größte Teil des herauskommenden Flusse 223 wird zum Wascher stromabwärts eines Separators des Flusses 21 recycelt, während eine Fraktion 219 einen Feststoff-Flüssigkeit-Separator 22 versorgt, der ein Absetzgefäß, ein Filter oder ein Hydrozyklon sein kann. Die klare Fraktion 220, aus der die Abzugsflüssigkeit des Waschers 19 besteht, wird in den Tank 16 des Säurewaschers 15 wieder eingeführt, wie dargestellt, oder auch als Variante zu einer Wasserbehandlung wieder eingeführt, während die Fraktion, die den pulverigen Feststoff enthält, mindestens zum Teil über Fluss 218 zum Befeuchtungstank 13 zurückgeführt wird.
Die Gase 225, die aus dem Wascher kommen, werden zu einem Kamin geschickt, oder werden Gegenstand einer ergänzenden Behandlung, die hier nicht erwähnt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt.
Somit kann der durch den Staubseparator 1 oder 11 gefangene Staub einer vorherigen Befeuchtung unterzogen werden, bevor er mit dem sauren Wasser des Waschers in Tank 6 oder 16 in Kontakt gebracht wird.
In einer anderen Variante kann der mit diesem Separator gefangene Staub mit Staub gemischt werden, der unter einem Kessel abgefangen wird, der nicht dargestellt ist. In diesem Fall kann er auch einer vorherigen Befeuchtung unterzogen werden, bevor er mit dem sauren Wasser des Waschers in Kontakt gebracht wird.
Schließlich kann der Behälter 2 oder 12, in dem das Befeuchten erfolgt, in den Säurewascher 5 oder 15 integriert sein.
Das pulverige Produkt kann auch ins Innere der Leitung 102 oder 202 eingeführt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann dieses Produkt in trockenem Zustand oder direkt in Form einer Suspension eingeführt werden.
Die Erfindung ermöglicht es, die vorher genannten Aufgaben zu realisieren.
Somit nutzt die Erfindung, die darauf gerichtet ist, eine Lösung für die Nachteile der bekannten Verfahren bereitzustellen, intelligent ein pulveriges Produkt, das in der Lage ist, Quecksilber zu adsorbieren, in ein einem Befeuchtungsschritt. Ein solches pulveriges Produkt fixiert somit das Quecksilber und beschränkt daher die Verfügbarkeit während des Schritts der Wäsche der Asche stark, wodurch die Quecksilberkonzentration in dem festen behandelten Produkt reduziert wird.
Die Variante der Erfindung, in der das verwendete pulverige Produkt mindestens zum Teil aus dem Abzug eines alkalischen Waschers stammt, ist im Hinblick auf die Gesamtintegration des Verfahrens ganz besonders vorteilhaft.
In dieser Hinsicht ist festzuhalten, dass sicherlich daran gedacht werden könnte, einen solchen Abzug in dem Tank 6 oder 16 zu verwenden, der zum Beispiel bereits in EP-A-0 381 601 beschrieben wurde. Die Flugasche würde dann jedoch gemischt mit den pulverigen Produkten, die das Quecksilber adsorbiert haben, vorhanden sein, und insgesamt enthielte das daraus resultierende feste Produkt noch immer eine nicht akzeptable Menge an Quecksilber.

Claims

Verfahren zur Rauchreinigung, bei dem mindestens ein Teil des Staubs, der anfänglich in diesem Rauch vorhanden ist, (in 1; 11) separiert wird; der so entstaubte Rauch in Richtung (durch 102; 202) eines Säurewaschers (5; 15) gelenkt wird, in dem er mit einer Säurewaschflüssigkeit (114; 214) in Kontakt gebracht wird, und der separierte Staub einer forcierten Auslaugung (in 6; 16) mittels dieser Säurewaschflüssigkeit unterzogen wird, stromabwärts des Säurewaschers, dadurch gekennzeichnet, dass der entstaubte Rauch, bevor er in den Säurewascher (5; 15) einströmt, bei einer Temperatur zwischen 50 und 80°C befeuchtet (in 2; 12) wird, mittels einer Suspension (105; 205) eines pulverigen Produkts, das in der Lage ist, das Quecksilber zu adsorbieren, das eine Konzentration zwischen 0,5 und 6 g/l aufweist, sodass zwischen 50 und 100%, bevorzugt zwischen 65 und 99% des anfänglich im entstaubten Rauch vorhandenen Quecksilbers entfernt wird.
Verfahren zur Rauchreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverige Produkt ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Aktivkohle, Braunkohlenkoks, aus der Raffinerie stammende Koks, Zeolithe oder Silicate mit großer spezifischer Oberfläche.
Verfahren zur Rauchreinigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befeuchten mindestens zum Teil durch frisches pulveriges Produkt (108) erfolgt.
Verfahren zur Rauchreinigung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch (durch 212) aus dem Säurewascher (15) extrahiert, in einen alkalischen Wascher (19) einströmt, in dem eine alkalische Waschflüssigkeit (224) zirkuliert, die das pulverige Produkt enthält, und dadurch, dass das Befeuchten mindestens zum Teil mittels des Abziehens (219) der alkalischen Waschflüssigkeit erfolgt.
Verfahren zur Rauchreinigung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Staub einer vorherigen Befeuchtung unterzogen wird, bevor er der forcierten Auslaugung (in 6; 106) unterzogen wird.
Verfahren zur Rauchreinigung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der (in 1; 11) separierte Staub (103; 203) mit Staub gemischt wird, der unter einem Kessel gesammelt wird.
Rauchreinigungsanlage, umfassend Separationsmittel (1; 11) für mindestens einen Teil des anfänglich im Rauch vorhandenen Staubs, einen Säurewascher (5; 15), vorgesehen stromabwärts der Separationsmittel und ausgestattet mit Zirkulationsmitteln (114; 214) einer Säurewaschflüssigkeit, sowie Mitteln zur forcierten Auslaugung (6; 16) des separierten Staubs durch die Separationsmittel, vorgesehen stromabwärts des Säurewaschers, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Mittel (2; 12) zum Befeuchten von entstaubtem Rauch bei einer Temperatur zwischen 50 und 80°C umfasst, eingefügt zwischen die Separationsmittel und dem Säurewascher, wobei diese Mittel zum Befeuchten Versorgungsmittel (108; 218) für ein pulverigen Produkt aufweisen, das in der Lage ist, das Quecksilber zu adsorbieren, das eine Konzentration zwischen 0,5 und 5 g/l besitzt, sodass zwischen 50 und 100%, bevorzugt zwischen 65 und 99% Quecksilber entfernt wird, das im entstaubten Rauch enthalten ist.
Rauchreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel für das pulverige Produkt mit einer Quelle (108) des frischen pulverigen Produkts in Kommunikation gebracht werden.
Rauchreinigungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem einen alkalischen Wascher (19) umfasst, ausgestattet mit Zirkulationsmitteln (224) einer alkalischen Waschflüssigkeit, die das pulverige Produkt enthält, und dadurch, dass die Versorgungsmittel für das pulverförmige Produkt einen Abzug (219) für diese alkalische Waschflüssigkeit, stromabwärts des alkalischen Waschers (19) umfassen.