DK149317B - Fremgangsmaade til destruktion af sundheds- og miljoefarligt affald samt ovnanlaeg til udfoerelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i 149317

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til uskadeliggørelse af sundheds- og miljøfarligt affald under samtidig fremstilling af cementklinker i et ovnanlæg.

5 Den moderne teknik har frembragt produkter, uden hvilke man i dag ville have svært ved at klare sig, men samtidig har den moderne teknik givet anledning til et problem, som er vanskeligt at overvinde. Problemet består i det sundheds- og miljøfarlige affald, der er en uundgåelig følge af de tekniske 10 fremskridt.

Destruktion af det miljøfarlige affald har givet anledning til mange problemer. Det er kendt, at det miljøfarlige affald i en vis udstrækning kan destrueres ved hjælp af for-15 brænding i f.eks. pyrolyseovne med efterfølgende brændings kammer. Efter en sådan forbrænding forekommer der stadig rester af miljøfarlige stoffer i røggasserne, f.eks. rester af halogenerede hydrocarboner, men også uorganiske stoffer, f.eks. hydrogenchlorid, svovldioxid, nitrøse gasser og lig-20 nende. Destruktion af miljøfarlige stoffer er desuden ener gikrævende, da en udnyttelse af den ved forbrændingen dannede varme, f.eks. i en dampkedel, teknisk set er på det nærmeste umulig. Blandt andet vil virkningsgraden blive meget lav. Afgangsgasserne er som ovenfor antyckt ofte ag-25 gressive, og støvindholdet i afgangsgasserne fører til, at kedelrørene i eksemplet med dampkedlen får en belægning, hvilket medfører, at kedlens virkningsgrad bliver lavere end det ellers ville være muligt, samtidig med at rengøringsbehovet bliver større og driftsafbrydelserne dermed bliver 30 hyppigere.

Med henblik· på udnyttelse af det miljøfarlige affalds varme-indhold har man forsøgt at kombinere destruktion af sådant affald med fremstilling af portlandcementklinker ved ind-35 føring af affald i finfordelt form i roterovnen. En sådan fremgangsmåde, der kendes fra DK-patentskrift nr. 137.870, er dog ikke uden problemer.

149317 2

Blandt andet er vameindholdet i affald meget forskelligt, hvorfor en sådan fremgangsmåde kræver dels en vidtgående finfordeling af affaldet, dels en omfattende homogenisering af affaldet.

Endog efter en sådan homogenisering resterer der betydelige 5 ulemper ud fra et teknisk synspunkt, da brænding af cement klinker kræver en meget ensartet temperatur. Cementklinker fremstillet i en ovn, som delvis anvendes til destruktion af miljøfarligt affald, kommer til at indeholde relativt store mængder af f.eks. tungmetaller, men også even-10 tuelt andre stoffer, der kan have en meget negativ indvirk ning på personer, der håndterer cement fremstillet af sådanne cementklinker. Yderligere kan kvaliteten af en sådan cement påvirkes i negativ retning af stoffer, der befinder sig i affaldet.

15

Den i dansk patentskrift nr. 137.870 beskrevne ovn er en vådovn, eftersom det specifikke brændselsforbrug angives at være 1610 kilokal/kg cementklinker (6740 kilojoule/kg). Et ovnanlæg som det i nævnte danske patentskrift beskrevne er ikke længere 20 tidssvarende, idet brændselsforbruget for tilbageværende våd ovne på ansøgningstidspunktet for patentet var fra 1100 kilokal/ kg cementklinker til højst 1400 kilokal/kg cementklinker (fra 4600 kJ/kg til 5900 kJ/kg). Da man i dag kun brænder cement i såkaldte tørovne, er brændselsforbruget i dag fra 730 kilo-25 kal/kg cementklinker til 860 kilokal/kg cementklinker (fra 3050 kJ/kg til 3600 kJ/kg). De i patentskriftet nævnte fordele ved brændselsbesparelsen er således gjort uaktuelle som følge af den løbende tekniske udvikling. 1 2 3 4 5 6 I de således kendte lange vådovne med det ekstremt høje brænd 2 selsforbrug (mere end det dobbelte af det i dag nødvendige) 3 kan eksempelvis papir forbrændes, men dette er ikke tilfældet 4 i moderne, korte ovne, herunder sådanne af vådovnstypen.

5

Allerede ved tilsætning af 5% papir- og plastaffald i en mo- 6 derne vådovn (med et brændselsforbrug på 1200 kilokal/kg ce mentklinker = 5025 kJ/kg) havner det i en desintegratorkværn findelte materiale bag ved ovnens brændingszone og dermed i lavtemperaturzonen.

149317 3

Pra tysk offentliggørelsesskrift nr. 1.508.510 kendes en såkaldt kalcineringsbrsnder til en Lepolovn. I denne sker forvarmningen under kalcineringsprocessen, hvor temperaturen i laget ikke overstiger 850°C som følge af materialets endoterme reaktion 5 (kalcinering). Ved processen sker der ingen destruktion, eftersom opvarmningen foregår i røggasstrømmen efter brændingszonen, således at dennes mulighed for at destruere skadelige stoffer ikke kommer til udnyttelse.

10 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at destruktionen af affaldet i et første trin sker i en til ovnanlægget hørende destruktionsovn under udnyttelse af affaldets varmeindhold, eventuelt suppleret med miljøfarligt affald med højt varmeindhold og/eller andet brændsel og under samtidig 15 tilsætning af slaggedannende stoffer til adsorption af i af faldet tilstedeværende stoffer, der ikke kan destrueres gennem forbrænding, såsom tungmetaller, hvorved der til forøgelse af forbrændingstemperaturen og effektivisering af destruktionen som forbrændingsluft hovedsagelig anvendes varm afgangs-20 luft fra en køler til luftkøling af materiale, der er produ ceret i en til destruktionsovnen koblet roterovn, og at afgangsgasserne fra destruktionsovnen føres til roterovnen og blandes med fra roterovnens køler kommende varm sekundærluft og kold primærluft før indføringen i roterovnens brændings·-25 zone, hvori i afgangsgasserne fra destruktionsovnen eventuelt tilstedeværende ikke helt dekomponerede eller i destruktionsovnen dannede uorganiske stoffer adsorberes og/eller reagerer kemisk med i roterovnen tilstedeværende finfordelt basisk materiale, samtidig med at roterovnen udnyttes til fremstil-30 ling af materiale, hvortil roterovnen er beregnet.

Herved elimineres ulemperne ved de ovenfor omtalte metoder.

Destruktion af sundheds- og miljøfarligt affald sker ifølge opfindelsen 35 i forskellige trin. I en destruktionsovn forbrændes affaldet under tilsat- 149317 4 ning af slaggedannende stoffer, f.eks. jord, som er blevet forurenet af olie, eller som er blevet anvendt til at forhindre eksempelvis olieskader, emballage, hvori det miljøfarlige affald har været opbevaret, og lignende. Ved forbræn-5 dingen dannes afgangsgasser, som sammen med fra materiale køleren kommende sekundær luft føres til roterovnens brændingszone. Temperaturen i brændings zonen er meget høj, men varierer i en vis udstrækning i forskellige afsnit. Gennemsnitstemperaturen ligger ved ca. 1800°C, hvilket er mere 10 end tilstrækkeligt til dekomponering af eventuelle rester af organisk natur. I afgangsgasserne fra destruktionsovnen tilstedeværende stoffer af uorganisk natur, såsom natrium, chlor, fluor, svovl, osv., vil blive transporteret gennem roterovnen, men udfældes i dens øvre, koldere del og adsor-15 beres af til ovnen kommende finformalet materiale. I et vist omfang kan sådanne stoffer følge med materialet gennem ovnen og indgå i de fra ovnen kommende produkter, f.eks. cementklinker, men den overvejende del adsorberes formentlig af støvpartikler, der følger med røggasserne ud af ov-20 nen til udfældning i det efter ovnen placerede støvfilter.

Meget lidt af de uorganiske stoffer følger måske med røggasserne ud af ovnsystemet, hvortil støvfilteret må regnes.

Opfindelsen angår tillige et ovnanlsg til udførelse af frem-25 gangsmåden ifølge krav 1, hvilket ovnanlæg er ejendoxmneligt ved det i krav 2's kendetegnende del anførte.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende med henvisning til tegningen.

30

Tegningen viser skematisk en udførelsesform for et ovnanlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Til en i og for sig kendt roterovn 1, der er beregnet til 35 varmebehandling af kalk, dolcmit, cementråmel eller lignende, kobles en destruktionsovn 2 via roterovnens 1 kølesystem 3. Materialet, scm skal varmebehandles, f.eks. cementråmel, indføres i roterovnens øvre del 4, enten i form af et vandholdigt slam eller via cykloner i form af et tørt 149317 5 eller næsten tørt pulver. Som følge af ovnens rotation og hældning vil materialet blive ført ned mod ovnens brændingszone 5 og udløbsåbning. Materialet føres til ovnens køler 3, hvor klinkerne køles med luft, som derved opvarmes. Den til 5 roterovnen 1 koblede destruktionsovn 2 fødes med fast, pasta- agtigt og/eller flydende affald sammen med slaggedannende stoffer, såsom olieblandet jord og lignende, men også emballage for det miljøfarlige affald, såsom blikbeholdere, glas og lignende. Forbrændingen sker under udnyttelse af det mil-10 jøfarlige affalds varmeindhold, eventuelt kompletteret med andet miljøfarligt affald med højt varmeindhold og/eller andet brændsel. Forbrændingsluften består dels af primærluft 6, dels for størstedelens vedkommende af afgangsluft fra roterovnens køler 3. Ved forbrændingen smeltes de slaggedannen-15 de stoffer, og den smeltede slagge absorberer de i det mil jøfarlige affald tilstedeværende tungmetaller og andre ikke brændbare stoffer. Slaggen aftappes kontinuerligt eller diskontinuerligt fra destruktionsovnen og granuleres på sædvanlig måde i vand.

20

Afgangsgasserne fra destruktionsovnen 2 føres gennem en relativ kort tilslutningsledning 7 til roterovnen 1, hvori de sundheds- og miljøfarlige stoffer, som ikke er blevet fuldstændig dekomponeret i destruktionsovnen 2, uskadeliggøres, 25 uden at denne sekundære forbrænding af miljøskadelige gas ser i nævneværdig grad påvirker brændingen af materialet i roterovnen 1.

Ved destruktion af sundheds- og miljøfarligt affald ved hjælp 30 af forbrænding dannes ofte uorganiske stoffer, f.eks. hydro= genchlorid, der er ætsende og/eller på anden måde sundheds-og miljøfarlige. Som følge af, at destruktionsovnen er blevet koblet sammen med en roterovn til behandling af basisk materiale ved høj temperatur, vil disse ætsende stoffer ved 35 kontakt med i roterovnen tilstedeværende finfordelt reaktivt materiale blive fjernet fra røggasserne gennem adsorption 149317 6 og/eller kemisk reaktion. I en roterovn 1 vil det i ovnen indkommende materiale, f.eks. cementråmel, blive opdelt i to materialestrømme, hvoraf den ene transporteres gennem roterovnen og gennemgår en brænding, i det foreliggende eksempel 5 til portlandcementklinker. Den anden materialestrøm forlader ovnen i form af meget fint støv, som fraskilles i et elektrostatisk filter 8. For en vis dels vedkommende kan ætsende stoffer følge med materialestrømmen gennem roterovnen og foreligge i bundet form i det færdige materiale, medens hoved-10 delen formentlig sammen med støvet udfældes i det elektrosta tiske filter 8. Den mængde miljøfarlige uorganiske stoffer, som forlader ovnsystemet, må anses for at være praktisk taget negligerbar.

15 Por at destruktionen af miljøfarligt affald kan blive fuld stændig, skal temperaturen nå op på mindst 1500°C i et tidsrum, der overstiger 5 sekunder. I en destruktionsovn er flammetemperaturen'ganske vist høj, men temperaturen kan i visse ovnafsnit komme til at ligge under den laveste tempe-20 ratur, som kræves til en fuldstændig destruktion. For at hæve brændingstemperaturen og dermed at gøre destruktionen mere effektiv, tages en del af den i roterovnens køler 3 benyttede luft ind i destruktionsovnen 2 som forbrændingsluft sammen med en mindre andel kold luft. For at give den 25 forvarmede luft en passende temperatur, kan kølerafgangs luf ten udtages på to eller flere steder tæt ved køleren 3.

For i det størst mulige omfang at sikre en fuldstændig forbrænding, skal forbrændingen foregå med et vist luftoverskud .

30

De ved destruktionsforbrændingen dannede afgangsgasser, som har en temperatur over 1000°C, føres gennem en relativ kort ledning 7 til roterovnens forvogn 9 på en sådan måde, at afgangsgasseme mere eller mindre fuldstændigt blandes med 35 fra køleren 3 kommende sekundærluft. I roterovnens brændings zone 5 ligger gastemperaturen ved ca. 1800°C, hvilket er tilstrækkeligt til, at en dekomponering af eventuelt tilbage- 149317 7 værende og ved forbrænding destru'erbare miljøfarlige stoffer vil finde sted.

5 Brændingszonen 5 i en roterovn 1 har en længde på ca. 30 m, hvilket indebærer, at mængden af udekomponerede miljøfarlige stoffer i afgangsgasserne fra roterovnen 1 i praksis kan negligeres.

10 Som nævnt i det foregående er miljøfarligt affald meget in- homogent. Affaldet kan siges at bestå af en del med høj var-meværdi og en del, der kan betegnes som ballast, dvs. som ved forbrændingen udelukkende forbruger varme. Den del af affaldet, som kan siges at udgøre brændsel, varierer inden for vide grænser, hvorfor hjælpefyring med særskilt brændsel kræves eller kan være nødvendig. Det til hjælpefyring benyttede brændsel kan bestå af fast eller flydende miljøfarligt affald med højt varmeindhold og/eller andet brændsel. Reguleringen af hjælpefyringen foregår ved hjælp af måling af 2q afgangsgastemperaturen mellem destruktionsovnen 2 og roter ovnen 1. I tilfælde af faldende afgangsgastemperatur skal hjælpefyring finde sted.

Brændslets luftbehov er næsten proportionalt med dets varme-25 indhold, og en sænkning af varmeindholdet i tilført affald vil medføre, at luftoverskudet forøges, hvilket på sin side medfører, at afgangsgastemperaturen vil blive lavere ved konstant lufttilførsel. Dette indebærer, at afgangsgastemperaturen kan siges at udgøre et mål for brændslets varme-30 indhold, og den muliggør derved en relativ enkel regulering af tilførselen af ekstra brændsel til destruktionsovnen 2.

Destruktion af miljøfarligt affald ifølge opfindelsen kan siges at foregå i tre trin. Ved hjælp af forbrænding i en 35 separat til en roterovn koblet destruktionsovn 2 un der samtidig tilførsel af slaggedannende tilsætninger, vil hovedmængden af affaldets komponenter, der kan destrueres

Claims (3)

149317 ved hj®lp af forbrænding, i hovedsagen blive uskadeliggjort uden for produktionsanlægget, samtidig med at de stoffer, der ikke kan destrueres ved hjælp af forbrænding, uskadeliggøres ved hjælp af absorption i dannet slagge. I et andet 5 trin uskadeliggøres eventuelle tilbageværende miljøskadelige stoffer, ved at afgangsgasserne fra destruktionsovnen 2 føres ind i · roterovnens brændingszone 5 med den meget høje temperatur, og endelig vil de ved forbrændingen af affaldet frigjorte eller dannede ætsende og/eller på anden 10 måde miljøskadelige stoffer på det nærmeste blive fuldstæn digt fjernet fra roterovnens afgangsgasser ved hjælp af adsorption eller på anden måde som følge af den intime kontakt med relativt basisk materiale i meget finfordelt form.

15 Ved hjælp af udvaskning af det i støvfilteret udskilte støv kan sådanne stoffer genvindes til genanvendelse. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen til destruktion af affald, .som fra sundheds- eller miljøsynspunkter er farligt, mulig-20 gør en meget vidtgående destruktion af affaldet, samtidig med at overskudsvarmen ved destruktionen udnyttes til fremstilling af et nyttigt produkt. Patentkrav. 25 --------------------

1. Fremgangsmåde til uskadeliggørelse af sundheds- og miljøfarligt affald under samtidig fremstilling af cementklinker i et ovnanlsg, kendetegnet ved, at destruktionen af af-30 faldet i et første trin sker i en til ownanlægget hørende destruk tionsovn (2) under udnyttelse af affaldets varmeindhold, eventuelt suppleret med miljøfarligt affald med højt varmeindhold og/eller andet brændsel og under samtidig tilsætning af slaggedannende stoffer til adsorption af i affaldet til-35 stedeværende stoffer, der ikke kan destrueres gennem for brænding, såsom tungmetaller, hvorved der til forøgelse af forbrændingstemperaturen og effektivisering af destruktionen