DE69019735T2

DE69019735T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verunreinigtem erdreich.

Info

Publication number: DE69019735T2
Application number: DE69019735T
Authority: DE
Inventors: Robert Barcell
Original assignee: MURPHY RYAN Inc
Current assignee: MURPHY RYAN Inc
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2010-11-30
Also published as: ATE123130T1; EP0457889A4; US4974528A; EP0457889A1; DE69019735D1; AU630060B2; CA2046586A1; AU6913591A; EP0457889B1; WO1991009254A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von verunreinigtem Erdreich; sie betrifft insbesondere ein neuartiges und verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen organischen Verunreinigungen aus dem Erdreich. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus US-A-4 827 854 bekannt.

Hintergrund und Gebiet der Erfindung

In der Vergangenheit wurden Böden, die mit den leichteren Fraktionen von Erdölkohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Benzin, Dieselkraftstoff und leichten Brennstoffen, verunreinigt waren, nicht als schwerwiegendes Umweltproblem angesehen. Da sich diese Auffassung geändert hat, ist eine Reihe von Systemen entwickelt worden, um dieses Problem zu lösen. Jedoch weisen diese Systeme eine Reihe von Nachteilen auf, und zwar unter anderem: 1. Sie bewegen das Erdreich, reinigen es jedoch nicht wirklich; 2. Schwierige Umsetzung; 3. Begrenzter Wirkungsgrad; 4. Hohe Kosten; 5. Unmöglichkeit des Einsatzes bei eingeschränktem Raum; und 6. Verschmutzung von Wasser oder Luft bei der Reinigung des Erdreichs.
Daher wird vorgeschlagen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die leichteren Kohlenwasserstoffdestillate auf eine Weise aus Erdreich abgeschieden werden, mit der wirksame Wärmebehandlung zur vollständigen Reinigung des Erdreichs kostengünstig erreicht wird. Gleichzeitig ist es wünschenswert, daß die Vorrichtung kompakt und relativ kostengünstig ist, so daß sie an den Einsatz bei eingeschränktem Raum angepaßt werden kann, und daß das Verfahren zur Behandlung der Abgase ökologisch annehmbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neuartiges und verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung verunreinigter Böden und insbesondere zur Entfernung leichterer Fraktionen flüchtiger gefährlicher organischer Verunreinigungen in dem Erdreich bei relativ niedriger Temperatur unterhalb des Verdampfungspunktes höhersiedender organischer Verunreinigungen zu schaffen, und die effektive Rückführung und den Abbau derselben ohne Umweltverschmutzung zu erreichen, wobei das gesamte System zur Behandlung und Abscheidung des weiteren auf einem Lastkraftwagen angebracht oder auf andere Weise zu unterschiedlichen Einsatzorten transportiert werden kann, und die Konzentration der leichteren Fraktionen, die verdampft werden, auf einem ausreichend niedrigen Pegel gehalten werden kann, der den Einsatz eines Sackkammer- bzw. Gewebefiltersystems ermöglicht, ohne daß die Gefahr der Explosion besteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine neuartige und verbesserte, auf einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung zur Entfernung von Kohlenwasserstoffverunreinigungen aus Erdreich und anderem Abfallmaterial geschaffen worden, die einen als Einheit ausgebildeten Rad-Rahmen umfaßt, einen geneigten Drehofen, der an dem Rahmen angebracht ist und einen Einlaß am oberen Ende des Ofens sowie ein Auslaßende am unteren Ende des Ofens enthält, sowie eine Einrichtung zum Drehen des Ofens um seine Längsachse, eine Brenneranordnung, die im Auslaßende des Ofens angebracht ist und eine Zündeinrichtung zum Richten einer Gasflamme in das Innere des Ofens zum Einlaßende hin enthält, eine Einrichtung an dem Rahmen zum Einfüllen von Abfallstoffen in das Einlaßende des Ofens, so daß sie unter Drehung desselben durch den Ofen geleitet werden und durch die Gasflamme direkt über einen Zeitraum erhitzt werden, der ausreicht, um jegliche Kohlenwasserstoffbestandteile in den Abfallstoffen zu verflüchtigen, eine Gebläseeinrichtung an dem Rahmen, die einen Abgasstrom, der aus Verbrennungsgasen und verflüchtigten Kohlenwasserstoffen sowie Feinstoffen besteht, nach oben durch den Ofen erzeugt, der einen Auslaßkanal am Einlaßende des Ofens zum Ableiten des Abgasstroms enthält, eine Filtriereinrichtung an dem Rahmen zur Entfernung jeglicher Feinstoffe aus dem Abgasstrom nach seiner Ableitung aus dem Ofen, sowie eine katalytische Verbrennungsofeneinrichtung an dem Rahmen zur Aufnahme des Abgasstroms aus der Filtriereinrichtung und zur Erhöhung der Temperatur des in die katalytische Verbrennungsofeneinrichtung eingeleiteten Abgasstroms auf ein Niveau, das ausreicht, um jegliche nichtverbrannte oder teilweise verbrannte Kohlenwasserstoffbestandteile, die in dem Abgasstrom verblieben sind, zu verbrennen. Bei der bevorzugten Ausführung gehört zu der katalytischen Verbrennungsofeneinrichtung eine erste Temperaturüberwachungseinrichtung, die die Temperatur des Abgasstroms erfaßt, bevor er in die katalytische Verbrennungsofeneinrichtung eintritt, und eine zweite Temperaturüberwachungseinrichtung gehört zu der katalytischen Verbrennungsofeneinrichtung und erfaßt die Temperatur des Abgasstroms an einem Auslaßende der katalytischen Verbrennungsofeneinrichtung.
Das Verfahren zum Abscheiden von Verunreinigungen aus Erdreich oder anderen Abfallstoffen umfaßt die Schritte des Transports des Erdreichs durch einen Trockner mit einem Brennraum darin, des Einwirkens einer Gasflamme auf das Erdreich in dem Brennraum, um bestimmte der Verunreinigungen in dem Erdreich zu verflüchtigen, des Erzeugens des Stroms der verflüchtigten Verunreinigungen in Form von aus dem Brennraum austretenden Abgasen, um so einen Unterdruck in dem Brennraum zu erzeugen, und des Ansaugens von Außenluft in die Abgase, des Herausfilterns von Feststoffen aus den Abgasen, wenn sie aus dem Trockner abgelassen werden, und des Transports der Feststoffe in einen Abfallmaterialsammelbereich, des Vorwärmens der Abgase, um ihre Temperatur nach dem Herausfiltern der Feststoffe daraus zu erhöhen, und des anschließenden Verbrennens der Abgase auf einem Temperaturpegel, der über dem des Trockners und unter 927ºC (1700ºF) liegt, um jegliche in den Abgasen verbliebene, nichtverbrannte Verunreinigungen zu verbrennen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführung einer auf einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;
Fig. 3 ist eine Hinteransicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine weitere Hinteransicht des Einlaßendes des Trocknerabschnitts entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;
Fig. 5 ist eine Hinteransicht des dem in Fig. 4 dargestellten entgegengesetzten Endes des Trockners; und
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des bevorzugten Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Ausführlich auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 6 bezugnehmend ist zu sehen, daß die bevorzugte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Trockner bzw. Ofen 10 umfaßt, der um eine geneigte Achse drehbar angebracht ist und Gravitationsströmung von verunreinigtem Erdreich von einer Beschickungseinrichtung 11 am oberen Einlaßende 12 nach unten durch einen Verbrennungsbereich 13 an das untere Auslaßende 14 angrenzend bewirkt. Das Erdreich bzw. verbleibende Verbindungen oder Abfallstoffe werden am unteren Ende 14 über Leitung 15 in einen Abfallsammelbereich 16 abgeleitet. Ein Schiebetor 17 ist am Einlaßende 12 angeordnet und reguliert den Zustrom frischer Luft aus der Atmosphäre in den Abgasstrom aus dem Verbrennungsbereich 13.
Ein nach unten gerichteter Strom vom Erdreich durch den Ofen 10 wird teilweise durch in dem Ofen angeordnete Schaufeln reguliert, die ihn auf herkömmliche Weise so stark wie möglich den Verbrennungsgasen aussetzen. Ein Brennersystem 18 erstreckt sich durch das untere Ende 14 des Ofens 10 und enthält ein Verbrennungsluftgebläse 20, das Luft in das Brennersystem 18 leitet, so daß sie mit einem Propanbrennstoff vermischt und als Dampf über eine Brenndüse in den Verbrennungsbereich abgegeben wird. Die Temperatur des Erdreichs in dem Verbrennungsbereich wird vorteilhafterweise im Bereich zwischen 177ºC (350ºF) und 343ºC (650º) gehalten, um die niedrigersiedenden Kohlenwasserstoffe in dem Erdreich weitgehend zu verbrennen bzw. zu verdampfen.
Die in dem Verbrennungsbereich 13 erzeugten Verbrennungsgase vermischen sich mit den verflüchtigten Kohlenwasserstoffen und werden als Abgasstrom im Gegenstrom zur Bewegung des Erdreichs nach oben durch den Ofen 10 abgesaugt und treten unter dem Einfluß der Ansaugseite eines Prozeßluftgebläses 22 am Einlaßende 12 aus. Diese Abgase werden über Leitung 23 und Sackkammer 24 an die Ansaugseite des Gebläses 22 abgegeben. In der Sackkammer 24 werden jegliche Feinstoffe aus den Gasen entfernt und am unteren Ende der Sackkammer gesammelt, von wo aus sie durch eine Schnecke 26 zu einem Ende der Sackkammer transportiert werden, um über Leitung 28 zum Abfallsammelbereich 16 abgeführt zu werden.
Das Hauptprozeßluftgebläse 22 saugt die Abgase aus der Sackkammer 24 über Leitung 27 ab und führt sie über Leitung 30 ab, die zu einem Vorwärmbrenner 31 am Einlaßende eines katalytischen Verbrennungsofens 32 führt. Normalerweise ist die Temperatur der vom Einlaßende des Ofens zurückgeführten Abgase nach der Ableitung aus dem Verbrennungsbereich 13 in den Bereich zwischen 107ºC (225ºF) und 191ºC (375ºF) gefallen. Es ist daher erforderlich, die Temperatur dieser Gase mit dem Vorwärmbrenner 31 auf nicht weniger als 316ºC (600ºF) zu erhöhen, wobei diese Temperatur zwischen dem Vorwärmbrenner und dem Katalysatorbett überwacht wird. Ein verstellbarer Drosselschieber 34 ist in der Leitung 30 angeordnet und steuert die Durchflußmenge der Gase durch Leitung 30 insbesondere beim Anlauf. Eine An-/Aus-Drossel 35 ist in der Leitung 30 direkt oberhalb des Einlasses zu dem Verbrennungsofen 32 angeordnet; und da der Verbrennungsofen erst in Betrieb gesetzt wird, wenn die Gase beim Anlaufen die Temperatur erreicht haben, bleibt auch die An-/Aus-Drossel 35 während der Anfangsstadien des Anlaufs in der Aus-Stellung, jedoch ist eine weitere Drossel 36 geöffnet und ermöglicht das Ablassen von Abgasen an die Atmosphäre. Ein Löschluftgebläse 33 steht mit der Leitung 30 in Verbindung, um bei Bedarf zusätzliche Luft zuzuführen, die mit den in den katalytischen Verbrennungsofen strömenden Abgasen vermischt wird. Eine weitere verstellbare Drossel 40 ist in Leitung 30' angeordnet und reguliert die Menge der zu dem Verbrennungsbereich 13 zurückgeführten Abgase.
Eine Hauptsteuertafel CP mißt die Temperatur in der Leitung 23 sowie in der Strömungsleitung 15, und weist eine Verbindungsleitung 38 zu einer Zusatzsteuertafel CP&sub1; für den Verbrennungsofen 32 auf. Die Steuertafeln stehen, kurz gesagt, in Korrelation zueinander und steuern das Brennstoff-/Luft-Verhältnis und insbesondere die Strömungsmenge von Luft in den Verbrennungsbereich, um die Verdampfung der Kohlenwasserstoffe aus dem Erdreich zu optimieren, gleichzeitig jedoch zu gewährleisten, daß die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in den Abgasen einen vorgegebenen Wert bzw. Grenzwert nicht übersteigt. Dadurch ist es möglich, die Gase durch Sackkammer 24 zu leiten, um jegliche Feststoffe bzw. Feinstoffe als vorbereitende Maßnahme für die weitere Verbrennung jeglicher nichtverbrannter Kohlenwasserstoffe herauszufiltern.
Beim Austritt aus der Sackkammer 24 können, obwohl die Abgase durchsichtig und farblos sind, dennoch unterschiedliche Mengen nichtverbrannter oder teilweise verbrannter Kohlenwasserstoffe in den Gasen enthalten sein, die nicht direkt an die Atmosphäre abgegeben werden können. Dementsprechend ist es gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, eine Form eines Brennofens einzusetzen, die die nichtverbrannten oder teilweise verbrannten Bestandteile in den Gasen vollständig abbaut, und dies am vorteilhaftesten bei der niedrigstmöglichen Temperatur. Zu diesem Zweck werden mit dem katalytischen Verbrennungsofen 32 wirkungsvoll Gase behandelt, die auf nicht weniger als 360ºC (600ºF) erwärmt worden sind, und ihre Temperatur auf nicht mehr als 649ºC (1200ºF) erhöht. Eine bevorzugte Form eines katalytischen Verbrennungsofens ist das Modell CKM-300 CATOX Reactor, bei dem Gase in den Verbrennungsofen geleitet und durch ein Katalysatorbett transportiert werden, mit dem Verunreinigungen in den Gasen im wesentlichen vollständig oxidiert werden, bevor sie an die Atmosphäre abgelassen werden. Automatische Temperaturgrenzschalter am Einlaß- und am Auslaßende gewährleisten den vollständigen Abbau der Kohlenwasserstoffe beim Vorhandensein von Sauerstoff. Ein alternatives Verfahren zur Verbrennung besteht im Einsatz eines thermischen Verbrennungsofens, wie beispielsweise eines Modells Flame Bath 3.6-D-5. Normalerweise führt der thermische Verbrennungsofen die gleiche chemische Reaktion aus wie der katalytische Verbrennungsofen, dies jedoch bei einer weitaus höheren Temperatur im Bereich von 704ºC (1300ºF) bis 927ºC (1700ºF). Der katalytische Verbrennungsofen wird vorgezogen, da er erheblich weniger Brennstoff verbraucht, um das gleiche gewünschte Endergebnis zu erreichen, weniger kostenaufwendig zu betreiben ist, und weniger der Gase erzeugt, die zu einem "Treibhauseffekt" führen können. Des weiteren bietet sich der katalytische Verbrennungsofen zum Einsatz als Teil einer kompakten, auf einem LKW angebrachten Einheit an, wie sie im folgenden beschrieben wird, die sich leicht zu unterschiedlichen Einsatzorten transportieren läßt. Thermoelemente T&sub1; und T&sub2; sind am Einlaß- bzw. Auslaßende des Verbrennungsofens 32 vorhanden, um die Einlaß- und die Auslaßtemperatur der Gase zu überwachen. Es gibt drei Steuerungsebenen, mit denen die Temperatur gesteuert werden kann, und zwar: 1. Veringerung der Kohlenwasserstoffkonzentration in den Abgasen entweder durch Einsatz des Löschluftgebläses 33, indem die Menge der in den Verbrennungsbereich 13 zurückgeführten Abgase erhöht wird, oder indem das Schiebetor 17 geöffnet wird; 2. Abschalten des Trocknerbrenners 18; oder 3. Abschalten des gesamten Systems.
In Figur 1 bis 5 ist eine bevorzugte Vorrichtung 42 zur Behandlung von verunreinigtem Erdreich dargestellt, wobei die gesamte Vorrichtung auf einem als Einheit ausgebildeten Rad- Rahmen bzw. einer Anhängerpritsche angebracht ist, die mit T gekennzeichnet ist und mit dem Boden in Kontakt befindliche Räder W am hinteren Ende des Anhängers aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle S gelagert und auf herkömmliche Weise an dem Rahmen T aufgehängt sind. Ein vorderes Ende der LKW-Pritsche T weist einen Standardhaken H auf, und geeignete Füße sind, obwohl nicht dargestellt, an den Ecken angebracht, um die Pritsche T waagerecht abzustützen, wenn die Vorrichtung 42 in Betrieb ist. Die Beschickungseinrichtung 11, Trockner 10 und Verbrennungsofen 32 sind, allgemein gesprochen, an einer Seite der Pritsche T hintereinander angeordnet, und die Sackkammer 24 erstreckt sich an der gegenüberliegenden Seite nahe an und parallel zum Trockner 10. Der Trockner 10 ist an einem schrägen Untersatz 44 in einem im allgemeinen rechteckigen, offenen Rahmen 46 angebracht, der fest in einem eingelassenen Abschnitt an einer Seite des Hauptrahmens T so angebracht ist, daß der Trockner 10 teilweise unterhalb des Hauptrahmens T aufgehängt ist, und der Rahmen wird durch Winkelverstrebungen 47 und 48 verstärkt, die sich vom oberen Ende des Rahmens 46 nach vorn bzw. nach hinten abwärts erstrecken und auf der Oberseite des Hauptrahmens T aufsitzen. Dadurch ist der Trockner so geneigt, daß sich das Einlaßende 12 leicht oberhalb des Niveaus des Rahmens T befindet, und sich das Auslaßende 14 unterhalb des Niveaus des Einlaßendes 12 befindet, wobei seine Mittellinie im wesentlichen mit dem Hauptrahmen T fluchtend ist. Der Trockner 10 ist mit einem vorderen und einem hinteren beabstandeten Umfangslager 49 drehbar an dem Untersatz 44 gelagert, und ein Kettenzahnrad 50 verläuft in Umfangsrichtung um den Trockner herum und wird durch einen Motor gedreht, der nicht dargestellt ist, der jedoch antreibend mit dem Kettenzahnrad 50 verbunden ist.
Die Beschickungseinrichtung 11 ist am vorderen Rand der LKW- Pritsche angebracht und enthält einen Trichter bzw. Behälter 52 mit einem oberen geneigten Gitter 53 am oberen Ende des Trichters 52, das die Größe der über den Trichter auf eine horizontale Fördereinrichtung 54 aufzutragenden Materialien beschränkt. Das Gitter 53 ist vorzugsweise zu einer Seite der Pritsche T auf der Trocknerseite nach unten geneigt, so daß sich jegliche Materialien, die das Gitter 53 nicht passieren, an der Bodenfläche auf einer Seite der Pritsche T ansammeln können. Die Fördereinrichtung 54 ist motorgetrieben und befördert die Materialien in einer Rückwärtsrichtung durch den Einlaß 55 am vorderen Einlaßende 12, wie dies am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist. Das Erdreich wird dann durch den sich drehenden Trockner 10 nach unten in Richtung des Verbrennungsbereiches 13 transportiert und zwar vorzugsweise mit Hilfe von nicht dargestellten spiralförmigen Schaufeln an der Innenseite des Trockners. Die Schaufeln sind an sich bekannt und dienen dazu, Fallbewegung zu bewirken und die Größe der Erdreichmaterialien weiter zu verringern, wenn sie sich in den Verbrennungsbereich 13 hinein bewegen. Im Verbrennungsbereich 13 ist die Schaufelform leicht abgewandelt, so daß die Vorwärtsbewegung des Erdreichs verzögert wird und vollständiges Einwirken der durch den Hauptprozeßbrenner 18 erzeugten Flamme gewährleistet ist, um die Kohlenwasserstoffe in dem Erdreich möglichst vollständig zu verbrennen. Beispielsweise können im allgemeinen paddelförmige Schaufeln an der Innenwand des Trockners in dem Verbrennungsbereich 13 angebracht sein, die das Erdreich besser aufnehmen und es vor der Abgabe in den Abfallsammelbereich 16 über Steilförderer E in flachen schalenförmigen Kammern halten.
Der Hauptprozeßbrenner 18 ist so aufgebaut, daß er die leichteren Fraktionen der Kohlenwasserstoffe in dem Erdreich gründlich verbrennt, und zu diesem Zweck sollte er in der Lage sein, das Erdreich auf einen Temperaturbereich in der Größenordnung von 175ºC (350ºF) bis 343ºC (650ºC) zu erhitzen. Ein Typ Brenner, der eingesetzt werden kann, ist ein Propanbrenner Modell CR4-9-30, der die Verdampfung und Vermischung eines Propanbrennstoffes mit durch das Verbrennungsluftgebläse, das in den Brenner 18 integriert ist, zugeführter Verbrennungsluft bewirkt. Der Brenner an sich ist mit der Mittelöffnung in dem Auslaßende 14 fluchtend und steht in den Verbrennungsbereich 13 vor, und ist normalerweise in der Lage, die Temperatur der Flamme in einem geschlossen Raum, wie beispielsweise dem Verbrennungsbereich 13, auf den Bereich von 1816ºC (3300ºF) zu erhöhen. Jedoch kann, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß ein Teil der Abgase von der Auslaßseite der Sackkammer über Leitung 30' in den Verbrennungsbereich 13 zur Vermischung mit dem Abgasstrom abgeleitet werden, um die Kohlenwasserstoffkonzentration unter einem vorgegebenen Pegel zu halten.
Die Temperatursteuerung wird des weiteren durch das Einleiten von frischer Luft aus der Atmosphäre über ein Schiebetor 17 erleichtert, das, wie in Fig. 5 dargestellt, in dem Ablaßkanal 23 am Einlaßende 12 angebracht ist. Das Schiebetor 17 kann variabel gesteuert werden, um so die Menge der in den Abgasstrom 13 angesaugten Luft im Verhältnis zu dem Unterdruckzustand, der durch das Prozeßgebläse 22 erzeugt wird, zu steuern. Das Prozeßgebläse 22 ist, wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist, an dem Rahmen 46 in Richtung des hinteren Endes angebracht, und die Leitung 30 verläuft zusammen mit dazugehörenden Drosseln abwärts und nach hinten in den Vorwärmbrenner 31 hinein, der direkt vor dem katalytischen Verbrennungsofen 32 an der LKW-Pritsche angebracht ist. Gehäuse für die Steuertafeln CP und CP&sub1; sind am hinteren Ende der Pritsche T so angebracht, daß sie für die Bedienungsperson leicht zugänglich sind. Über dem Trockner 10 sind an dem Rahmen 46, wie dargestellt, ein Löschluftgebläse 33 sowie ein Verbrennungsluftgebläse 60 für den Vorwärmbrenner 31 angebracht. Um andere Teile darstellen zu können, sind in der Draufsicht in Fig. 2 weder das Verbrennungsluftgebläse 60 noch seine Verbindung mit dem Vorwärmbrenner 31 dargestellt.
Die Verbrennungsgase werden zusammen mit jeglichen verdampften Fraktionen, die in dem Verbrennungsbereich 13 erzeugt werden, durch das Innere des Trockners 10 aufwärts und nach vorn angesaugt und über den Kanal 23 am Einlaßende 12 des Trockners in das Einlaßende der Sackkammer 24 transportiert, die neben dem Trockner 10 auf dem Rahmen T angeordnet ist. Dementsprechend erstreckt sich der Kanal 23 quer zur Länge des Trockners 10 und der Sackkammer 24, so daß die Abgase vor dem Passieren der Sackkammer 24 über eine sehr kurze Strecke strömen. Eine geeignete Form des Filters 24 ist eine Pulsostrahl-Sackkammer mit einer Kapazität von 1,416 m³s&supmin;¹ (3000 scfm). Wenn die Abgase aus dem Trockner 10 austreten, sind sie gegenüber dem Verbrennungsbereich 13 leicht abgekühlt und liegen in einem Bereich in der Größenordnung von 107ºC (225ºF) bis 191ºC (375ºF). Sie ist von dem Typ, der obere Anhebe- bzw. Kontrollklappen 63 und 64 aufweist, sowie eine Schnecke, die mit 26 dargestellt ist und sich über die Unterseite der Sackkammer erstreckt und die Feinstoffe aus den Filtersäcken auffängt und sie über Leitung 28 in den Abfallsammelbereich 16 transportiert, wie dies bereits beschrieben wurde. Die Abgase werden über die Sackkammer 24 und Auslaßleitung 27 zur Einlaßseite des Gebläses 22 angesaugt. Ein Luftkompressor 65 und ein Propanverdampfer 66 sind unmittelbar vor der Sackkammer an der LKW-Pritsche angebracht, und ein Generator 68 ist hinter der Sackkammer an der LKW-Pritsche angebracht, wobei der Generator dazu dient, alle elektrischen Einrichtungen und Schaltelemente zu betreiben.
In Funktion wird der Generator 68 angelassen und läuft warm. Der Propanverdampfer 66 für den Vorwärmbrenner 31 und der Brenner 18 werden angelassen, und der Auslaßdruck in dem Verbrennungsbereich 13 wird geprüft. Für eine Propanverdampfereinheit sollte dieser Druck im allgemeinen wenigstens 827 kPa (120 psi) betragen. Der katalytische Verbrennungsofen 32 wird dann angelassen, und beim Anlaufen wird das Schiebetor 17 geöffnet, und der Einlaß zum katalytischen Verbrennungsofen von Brenner 31 wird geschlossen. Der katalytische Vorwärmezyklus wird zusammen mit dem Luftkompressor 65 und dem Gebläse 22 in Gang gesetzt, wobei sich die Drossel 35 zunächst in einer geschlossenen Stellung befindet und eine Anlaufdrossel die offene Stellung einnimmt, um eventuelle Gase an die Atmosphäre abzulassen. Die Drossel 34 wird dann in eine Automatiksteuerstellung gebracht, so daß sie sich automatisch öffnet, wenn der Vorwärmzyklus abgeschlossen ist. Der Brenner 18 wird angelassen, und anschließend werden der Ofenmotorantrieb und der Antrieb der Sackkammerschnecke in Gang gesetzt. Der Ofen wird durch den Brenner 18 auf 149ºC (300ºF) vorgewärmt, und anschließend wird das zu behandelnde Erdreich in den Trichterabschnitt 11 eingefüllt. Wenn das Material in den Ofen eintritt, wird die Brennerstellung erhöht, um eine minimale Temperatur von 135ºC (275ºF) am Sackkammereinlaß aufrechtzuerhalten. Wenn das Material aus dem Ofen 10 ausgelassen wird, wird der Brenner so gesteuert, daß die erforderliche Auslaßtemperatur aufrechterhalten wird, d.h., daß er zwischen 177ºC (350ºF) und 343ºC (650ºF) arbeitet. Wenn die Materialauslaßtemperatur über einen Zeitraum von 5 bis 10 Minuten stabil bleibt, kann die Materialtransportgeschwindigkeit durch den Ofen erhöht werden.
Normalerweise kann das Abfallmaterial bzw. das Erdreich mit einer Geschwindigkeit von 10,16 bis 20,32 Mg (10 bis 20 Tonnen) pro Stunde durch den Trockner transportiert werden, wobei dies weitgehend vom Feuchtigkeitsgehalt und den in dem Erdreich enthaltenen Verunreinigungen abhängt. Andere in Betracht zu ziehende Faktoren sind der Luftdruck und die Art des behandelten Erdreichs. Wenn die Temperatur erreicht ist, wird die Drossel 36 geschlossen, und die Drossel 35 wird geöffnet, um die Abgase in den Vorwärmbrennerabschnitt 31 abzulassen, wobei ein ausgewählter Teil der Gase über den Kanal 30' wieder in den Verbrennungsbereich 13 angesaugt wird. Wenn das Hauptprozeßgebläse 22 beispielsweise 1,416 m³s&supmin;¹ (3000 cfm) über die Sackkammer 24 aus dem Verbrennungsbereich ansaugt, werden ungefähr 0,236 m³s&supmin;¹ (500 cfm) über die Leitung 30' angesaugt bzw. zurückgeführt und mit den Verbrennungsgasen vermischt, wobei des weiteren davon ausgegangen wird, daß das Verbrennungsluftgebläse für den Brenner 18 eine Auslaßgeschwindigkeit von 0,708 m³s&supmin;¹ (1500 cfm) aufweist. Das Gleichgewicht der Luft, das erforderlich ist, um die Temperatur aus dem Trockner 10 zu steuern, wird durch die Einstellung des Schiebetors 17 am Kanal 23 bestimmt, und Frischluft wird anschließend aufgrund des durch das Gebläse 22 bei nach oben gerichtetem Ansaugen über das Einlaßende des Ofens erzeugten Unterdrucks durch das Tor 17 angesaugt.
Ausschlaggebend für den reibungslosen Betrieb des Systems ist die Begrenzung der Konzentration von Kohlenwasserstoffen in dem Abgasstrom auf weniger als 25% der unteren Explosionsgrenze, wobei die Konzentration in direktem Verhältnis zur Auslaßtemperatur des Verbrennungsofens 32 steht. Diese Temperatur wird durch Messung am Auslaß des katalytischen Verbrennungsofens 32 bestimmt. Wenn die Auslaßtemperatur 621ºC (1150ºF) überschreiten sollte, werden die Drosseln 34 und 35 so gesteuert, daß der prozentuale Anteil des Gasstroms erhöht wird, der zu dem Verbrennungsbereich 13 zurückgeführt wird; oder das Schiebetor 17 kann weiter geöffnet werden, um das Brennstoff-/Luft-Verhältnis in dem Abgasstrom und somit die Temperatur der erzeugten Gase zu verringern. Die Einlaßtemperatur wird zwischen dem Vorwärmbrenner und dem Katalysatorbett überwacht, um zu gewährleisten, daß die Temperatur bei 360ºC (600ºF) liegt.
Es versteht sich daher, daß verschiedene Abwandlungen und Veränderungen am Aufbau und der Anordnung der Bauteile sowie hinsichtlich der Abfolge von Schritten, die das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bilden, vorgenommen werden können, ohne vom Umfang derselben abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Erdreich oder anderem Abfallstoff, bei dem das Erdreich durch einen Trockner (10) mit einem Brennraum (13) darin zur Verflüchtigung bestimmter der Verunreinigungen im Erdreich zur Bildung von Abgasen, die aus dem Trockner (10) abgelassen werden, vorgerückt wird, wobei Außenluft in die Abgase gesaugt wird und jegliche Feststoffe in den Abgasen abfiltriert und in einen Abfallmaterialsammelbereich (16) transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdreich im Brennraum (13) einer Gasflamme ausgesetzt wird, um bestimmte der Verunreinigungen im Erdreich zu verflüchtigen, daß die Strömung der erzeugten Abgase aus dem Brennraum (13) bewirkt wird, um dadurch einen Unterdruck im Brennraum (13) zu erzeugen, daß die Abgase zur Erhöhung ihrer Temperatur nach dem Abfiltrieren der Feststoffe daraus vorgewärmt werden, und daß anschließend die Abgase auf einem höheren Temperaturniveau als im Trockner (10) und unter 927ºC (1700ºF) verbrannt werden, um jegliche nicht verbrannte, in den Abgasen verbliebene Verunreinigungen zu verbrennen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der einstellbaren Steuerung der in die Abgase als Reaktion auf die erzeugten Unterdruckzustände eingeführten Außenluftmenge enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Rückführung eines Teils der Abgase in den Brennraum (13) nach dem Filtrierungsschritt enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verunreinigungen leichtere Fraktionen von Erdölkohlenwasserstoffen sind und das den Schritt der Regulierung der Erdreichtemperatur in dem Brennraum auf einen Bereich von 177ºC (350ºF) bis 343ºC (650ºF) enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das den Schritt der Regulierung der Temperatur der Abgase auf den Bereich von 107ºC (225ºF) bis 191ºC (375ºF) enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, das den Schritt der Erhöhung der Temperatur der Abgase nach dem Abfiltrieren von Feststoffen daraus auf den Bereich von 316ºC (600ºF) bis 649ºC (1200ºF) zur Oxidierung jeglicher nicht verbrannter Kohlenwasserstoffe darin enthält.

7. Verfahren zur Entfernung leichterer Kohlenwasserstofffraktionen aus dem Erdreich, bei dem das Erdreich nach unten durch einen drehbaren, geneigten Trockner (10) mit einem Brennraum (13) am unteren Ende davon zur Verflüchtigung bestimmter der Verunreinigungen im Erdreich zur Bildung von Abgasen, die aus dem Trockner abgelassen werden, vorgerückt wird, wobei jegliche Feststoffe in den Abgasen abfiltriert und in einen Abfallmaterialsammelbereich (16) transportiert werden, gekennzeichnet durch Richten eines Verbrennungsgases in den Raum (13) und Zünden desselben zur Erzeugung einer Gasflamme, um dadurch die Kohlenwasserstofffraktionen im Erdreich zu verflüchtigen, Bewirkung der Strömung von Abgasen aus dem Brennraum (13), bestehend aus den verflüchtigten Kohlenwasserstoffen, teilweise verbrannten Kohlenwasserstoffen, dem verbrauchten Verbrennungsgas, Dampf und Feinanteilen in Gegenstrombeziehung zur Bewegung des Erdreichs durch den Trockner (10), Vorwärmung der Abgase zur Erhöhung ihrer Temperatur nach dem Abfiltrieren der Feststoffe daraus und katalytische Verbrennung der Abgase nach der Filtrierung zur Verbrennung jeglicher nicht verbrannter oder teilweise verbrannter Kohlenwasserstoffe.

8. Verfahren nach Anspruch 7, das den Schritt der Bewirkung der Strömung von Abgasen aus dem Brennraum (13) zur Herstellung eines Unterdruckzustands in dem Brennraum (13) und der einstellbaren Steuerung der Einführung von Frischluft in die Abgase vor Abfiltrierung der Feststoffe daraus, um die Kohlenwasserstoffkonzentration in den Abgasen zu regulieren, enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 7, das den Schritt der Rückführung eines Teils der Abgase nach dem Filtrierungsschritt in den Brennraum (13) zur Regulierung der Kohlenwasserstoffkonzentration in der Abgasströmung enthält.

10. Vorrichtung (42) zur Entfernung von Kohlenwasserstoffverunreinigungen aus dem Erdreich und anderem Abfallmaterial, bei dem ein geneigter Drehofen (10) folgendes enthält: einen Einlaß (12) an einem oberen Ende des Ofens (10) und ein Auslaßende (14) an einem unteren Ende des Ofens (10), Mittel (44, 49, 50) zum Drehen des Ofens (10) um seine Längsachse, ein Mittel (11) zum Laden des Abfallstoffs in das Einlaßende (12) des Ofens (10) zum Vorrücken entlang dem Ofen (10) unter desser Drehung zur Verflüchtigung jeglicher Kohlenwasserstoffbestandteile in dem Abfallstoff und ein Gebläsemittel (22) zur Bewirkung einer Abgasströmung aus den Verbrennungsgasen und verflüchtigten Kohlenwasserstoffen und Feinstoffen nach oben durch den Ofen (10), einen Auslaßkanal (23) am Einlaßende (12) des Ofens (10) zur Entfernung der Abgasströmung und ein Filtriermittel (24) zur Entfernung jeglicher Feinstoffe aus der Abgasströmung nach ihrer Entfernung aus dem Ofen (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an einem Fahrzeug montiert ist und ein als Einheit ausgebildeter Rad-Rahmen (T) zur Stützung des geneigten Drehofens (10), des Lademittels, des Gebläsemittels und des Filtriermittels, einer in dem Auslaßende (14) des Ofens (10) montierten Brenneranordnung (18) mit Zündmitteln zum Richten einer Gasflamme in den Ofen (10) zum Einlaßende (12) hin, wodurch der Abfallstoff direkt von der Gasflamme für eine Zeitspanne erwärmt wird, die zur Verflüchtigung jeglicher Kohlenwasserstoffbestandteile in dem Abfallstoff ausreicht, eines katalytischen Verbrennungsofenmittels (32) an dem Rahmen (T) zur Aufnahme der Abgasströmung aus dem Filtriermittel und Erhöhung der Temperatur der Abgasströmung, die in das katalytische Verbrennungsofenmittel in ausreichendem Maße eingeführt wurde, daß jegliche nicht verbrannten oder teilweise verbrannten, in der Abgasströmung verbliebenen Kohlenwasserstoffbestandteile verbrannt werden, und eines dem katalytischen Verbrennungsofenmittel (32) zugeordneten ersten Temperaturüberwachungsmittel (T&sub1;) zur Erfassung der Temperatur der Abgasströmung vor ihrem Durchtritt in das katalytische Verbrennungsofenmittel (32) und eines dem katalytischen Verbrennungsofenmittel (32) zugeordneten zweiten Temperaturüberwachungsmittel (T&sub2;) zur Erfassung der Temperatur der Abgasströmung an einem Ablaßende des katalytischen Verbrennungsofenmittels (32) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die ein Mittel (30') zur Rückführung eines Teils der Abgasströmung aus dem Filtriermittel (24) in das Innere des Ofens (10) und ein Zusatzluftsteuerungsmittel (17) am Rahmen (T) enthält, das mit dem Ablaßkanal (23) zur Steuerung der Einführung von Luft in die Abgasströmung unabhängig von dem Zündmittel in Verbindung steht, um dadurch die Konzentration der Kohlenwasserstoffbestandteile in der Abgasströmung zu regulieren.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Zusatzluftsteuerungsmittel (17) ein Schiebetor (17) enthält, das sich so bewegen läßt, daß die Menge der in die Abgasströmung von dem Gebläsemittel aus der Atmosphäre eingeleiteten Luft reguliert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das katalytische Verbrennungsofenmittel (32) einen Vorwärmbrenner (31) zur Erhöhung der Temperatur der Abgasströmung auf einem Temperaturniveau über 316ºC (600ºF) enthält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Filtriermittel von einer Sackkammer (24) definiert ist und die Sackkammer (24) und der Ofen (10) in nebeneinanderliegender Beziehung an dem Rahmen (T) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der als Einheit ausgebildete Rad-Rahmen (T) länglich ist und die Sackkammer (24) und der Ofen (10) in ausgesparten Teilen des Rahmens (T) zur Verlängerung parallel zur Länge des Rahmens (T) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Ofen (10) folgendes aufweist: ein Einlaßende (12) neben einem in Vorwärtsrichtung gelegenen Ende des Rahmens (T), eine am in Vorwärtsrichtung gelegenen Ende des Rahmens (T) montierte Fördereinrichtung (54) zum Vorrücken vom Erdreich in das Einlaßende (12) und das Lademittel (11) mit einem über der Fördereinrichtung (54) montierten Beschickungstrichter (11) zur Schwerkraftströmung des Erdreichs auf die Fördereinrichtung (54).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Beschickungstrichter (11) ein oberes geneigtes Gitter (53) aufweist, um die Größe des durch die Beschickungseinrichtung (11) auf die Fördereinrichtung (54) laufenden Erdreichs zu begrenzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, die Mittel zur Entfernung eines festen Gemenges aus dem Ofen (10) und zur Sammlung desselben in einem Abfallsammelbereich (16) enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Brenneranordnung (18) eine Propanquelle und ein Verbrennungsluftgebläse zur Vermischung von Luft mit Propan und Einführung durch eine Brennerdüse an dem unteren Auslaßende (14) des Ofens (10) enthält.