EP0349891B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Dekontamination von Feststoffen bzw. Schüttgut und Beseitigung der Schadstoffe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device by means of which inorganic materials which are contaminated by organic pollutants, e.g. chlorinated dioxins and furans, polychlorinated biphenyls or chlorinated hydrocarbons, are contaminated, can be almost completely freed from the pollutants; it also relates to a method for decontamination and removal or decomposition of the pollutants, which can be carried out by means of the device.
- organic pollutants e.g. chlorinated dioxins and furans, polychlorinated biphenyls or chlorinated hydrocarbons
- the method according to DE-PS 2735913 is based on this method, in which activated carbon particles are reactivated in an elongated combustion chamber without the activated carbon particles burning.
- Infrared emitters infrared lamps are used to supplement the heat generated by combustion in this process.
- the object of the invention is to propose a device in which moisture and pollutants are converted into the gas phase by indirect heating from contaminated material and in which the pollutants are destroyed thermally or oxidatively in a separate reaction chamber with one or more burners.
- the present invention solves this problem by proposing a device in which a continuous furnace is provided, in which moisture and pollutants by indirect heating of the solid or piece goods (and corresponding desorption of the pollutants) with the help of radiation, for example infrared radiation, as a heat source the gas phase are transferred, and which has a separate reaction chamber with one or more burners, wherein the gas phase is a thermal or oxidative treatment to destroy the pollutants when the heat generated thereby is used directly, and optionally downstream devices for aftertreatment of the exhaust gases before they are discharged to the outside.
- a continuous furnace in which moisture and pollutants by indirect heating of the solid or piece goods (and corresponding desorption of the pollutants) with the help of radiation, for example infrared radiation, as a heat source the gas phase are transferred, and which has a separate reaction chamber with one or more burners, wherein the gas phase is a thermal or oxidative treatment to destroy the pollutants when the heat generated thereby is used directly, and optionally downstream devices for aftertreatment of the exhaust gases before they are discharged to the outside.
- the invention also relates to the method for decontamination and decomposition of the pollutants by means of the new device.
- FIG. 2 shows a variant of the device in which the removal and removal of the moisture from the contaminated material is connected upstream of the pollutant drive in a separate chamber.
- the radiator can be placed closer to the material to be treated in the part, since less cross-section is required for gas / steam discharge.
- the contaminated material is in the container 1, which is brought into the continuous furnace 3 via the feeder 2.
- the combustion chamber 6 acts as an infrared radiator.
- a transport device guides the contaminated material through the furnace, at the end of which it is released into the cooling device 10 through a lock. From there, the decontaminated material reaches the collecting container 11. The coolant from the cooling device 10 is discharged via 12.
- the gas phase in the continuous furnace 3, which contains moisture and pollutants, is conducted via line 5 into the combustion chamber 6 at one end.
- the pollutant-free exhaust gas is passed through the pipe 8, possibly for further use of the heat content via the heat exchanger 8a, into the aftertreatment device 9, from there then into the open air.
- the burners 7 are operated with conventional fuels, preferably with propane. They are expediently designed so that they can also be operated with the addition of pollutant-containing gas with a low calorific value.
- the material entry from the container 1 into the continuous furnace 3 takes place, for example, with a metering belt which removes the contaminated material directly from the container or via an inlet chute, and a downstream entry lock with a distributor element above the furnace belt.
- the entry lock takes over one of the essential separations of the (closed) furnace system from the environment.
- the continuous furnace 3 preferably consists of a sheet steel housing with insulation made of lightweight ceramic materials, in which a conveyor belt made of thermally resilient material, for example a wire mesh belt, a plate belt or a trough belt is installed, which, preferably with chains on both sides or other devices, is guided exactly lengthways material containing pollutants feeds through the heating zones at an adjustable feed rate.
- the heating takes place by means of the infrared radiation emanating from the combustion chamber 6 installed in the furnace.
- the Combustion chamber 6 preferably consists of ceramic material or corrosion and heat-resistant metal alloys. It can be in one or more parts and have one or more burners 7. For example, the combustion chamber 6 can be divided into several interconnected chambers, each equipped with a separately controllable burner 7.
- Burner 7 and chambers are designed so that surface temperatures between about 700 and 1200 ° C can be reached.
- the combustion chamber itself thus acts as an infrared radiator and is used to heat the material entered in the continuous furnace 3, first for moisture removal up to about 250 ° C and then for pollutant removal at higher temperatures (up to about 850 ° C).
- the continuous furnace 3 is divided into several temperature control zones, the temperature range of each zone between about 200 ° C and about 850 ° C can be adjusted precisely. If desired, 3 further heating elements are provided in the continuous furnace.
- the elements 1 to 12 have the meaning given in Figure 1.
- the continuous furnace is divided into two chambers (13 and 14), 13 for moisture removal (drying), 14 for desorption of the pollutants.
- the steam is fed via line 15 to the combustion chamber (infrared radiator) 6 and mixed with the pollutant-containing gas from chamber 14.
- a heating element is used, which is the waste heat of the Combustion chamber 6 is used.
- a vacuum is used in the method according to the invention.
- the vacuum can be reduced by conventional means, e.g. with a fan installed at a suitable point in the continuous furnace.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit deren Hilfe anorganische Materialien, die durch organische Schadstoffe, z.B. chlorierte Dioxine und Furane, polychlorierte Biphenyle oder Chlorkohlenwasserstoffe, kontaminiert sind, praktisch vollständig von den Schadstoffen befreit werden können; sie betrifft ferner ein Verfahren zur Dekontamination und Beseitigung bzw. Zersetzung der Schadstoffe, das mittels der Vorrichtung durchgeführt werden kann.
- Aus der US-PS 3648630 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Abfallmaterial bekannt, bei dem das kontaminierte Material in einer Verbrennungskammer einer Hitzebehandlung unterworfen wird, wobei ein Teil der Verbrennungsgase zur Unterstützung des Verbrennungsvorgangs am Auslaß entnommen und zum Einlaß zurückgeführt wird.
- Auf dieses Verfahren stützt sich das Verfahren gemäß DE-PS 2735913, bei dem Aktivkohleteilchen in einer länglichen Verbrennungskammer reaktiviert werden, ohne daß die Aktivkohleteilchen verbrennen. Zur Ergänzung der Wärmeentwicklung, die bei diesem Verfahren durch Verbrennung entsteht, dienen Infrarotstrahler (Infrarotlampen).
- Aus der US-A-4667609 ist ein Apparat für die Behandlung von Boden, der mit Kohlenwasserstoffen kontaminiert ist, bekannt. Der in der Patentschrift beschriebene Apparat ist ebenfalls ein Durchlaufofen. Im Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Durchlaufofen besitzt er jedoch eine durchlässige Innenwand, so daß die gasförmigen Stoffe, die aus dem Substrat freigesetzt werden, sich unerwünschterweise mit den Verbrennungsgasen vermischen. Zudem arbeitet der bekannte Apparat bei sehr hohen Temperaturen (ca. 1600°C), die durch eine Strahlung im Bereich des nahen Infrarot (etwa 0,75 bis etwa 3,0µm) erzeugt werden, während die erfindungsgemäß angewendeten Temperaturen ihre Obergrenze bei ca. 850°C haben und eine Beschränkung des Infrarot-Bereichs nicht vorgesehen ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, in der durch indirektes Erwärmen aus kontaminiertem Material Feuchtigkeit und Schadstoffe in die Gasphase überführt werden und in der in einem separaten Reaktionsraum mit einem oder mehreren Brennern die Schadstoffe thermisch bzw. oxidativ zerstört werden.
- Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie eine Vorrichtung vorschlägt, bei der ein Durchlaufofen vorgesehen ist, in dem Feuchtigkeit und Schadstoffe durch indirektes Erwärmen des Feststoffs oder Stückguts (und dementsprechende Desorption der Schadstoffe) mit Hilfe von Strahlung, z.B. Infrarotstrahlung, als Wärmequelle in die Gasphase überführt werden, und die einen separaten Reaktionsraum mit einem oder mehreren Brennern aufweist, worin die Gasphase einer thermischen bzw. oxidativen Behandlung zur Zerstörung der Schadstoffe bei direkter Nutzung der dabei erzeugten Wärme unterworfen wird, sowie gegebenenfalls nachgeschalteten Vorrichtungen zur Nachbehandlung der Abgase, bevor diese nach außen abgeleitet werden.
- Gegenstand der Erfindung ist ferner das Verfahren zur Dekontamination und Zersetzung der Schadstoffe mittels der neuen Vorrichtung.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Figur 2 stellt eine Variante der Vorrichtung dar, bei der die Entfernung und Abführung der Feuchtigkeit aus dem kontaminierten Material in einer gesonderten Kammer dem Schadstoffabtrieb vorgeschaltet ist. Die getrennte Abführung der desorbierten Feuchte hat den Vorteil, daß im anschließenden Teil (2. Kammer) die Infrarotstrahlung voll zur Schadstoffdesorption zur Verfügung steht (= verbesserter Reinigungseffekt bei gleichem Energieverbrauch). Außerdem kann in dem Teil der Strahler näher an dem zu behandelnden Gut angebracht werden, da weniger Querschnitt für Gas- /Dampf-Abführung erforderlich ist.
- In Figur 1 befindet sich in dem Behälter 1 das kontaminierte Material, das über die Zuführung 2 in den Durchlaufofen 3 gebracht wird. In ihm wirkt die Verbrennungskammer 6 als Infrarotstrahler. Eine Transportvorrichtung führt das kontaminierte Material durch den Ofen, an dessen Ende es durch eine Schleuse in die Kühlvorrichtung 10 abgegeben wird. Von dort gelangt das dekontaminierte Material in den Auffangbehälter 11. Das Kühlmittel aus der Kühlvorrichtung 10 wird über 12 abgeleitet.
- Die Gasphase im Durchlaufofen 3, die Feuchtigkeit und Schadstoffe enthält, wird über die Leitung 5 am einen Ende in die Verbrennungskammer 6 geleitet. Nach der Wärmebehandlung, zu der die Brenner 7 dienen, wird das schadstofffreie Abgas über das Rohr 8, gegebenenfalls zur weiteren Nutzung des Wärmeinhalts über den Wärmeaustauscher 8a, in die Nachbehandlungsvorrichtung 9 geleitet, von dort dann ins Freie.
- Die Brenner 7 werden mit üblichen Brennstoffen, vorzugsweise mit Propan betrieben. Sie werden zweckmäßig so ausgelegt, daß sie auch unter Zumischung schadstoffhaltigen Gases mit niedrigem Heizwert betrieben werden können.
- Der Materialeintrag aus dem Behälter 1 in den Durchlaufofen 3 erfolgt beispielsweise mit einem Dosierband, das das kontaminierte Material direkt aus dem Behälter oder über eine Zulaufschurre entnimmt, und einer nachgeschalteten Eintragsschleuse mit einem Verteilerorgan über dem Ofenband. Die Eintragsschleuse übernimmt eine der wesentlichen Abtrennungen des (geschlossenen) Ofensystems gegenüber dem Umfeld.
- Der Durchlaufofen 3 besteht vorzugsweise aus einem Stahlblechgehäuse mit einer Isolierung aus keramischen Leichtbaustoffen, in dem ein Transportband aus thermisch belastbarem Material, z.B. ein Drahtgewebeband, ein Plattenband oder ein Trogband installiert ist, welches, vorzugsweise mit beidseitigen Ketten oder anderen Einrichtungen exakt läng geführt, das schadstoffhaltige Material in regelbarem Vorschub durch die Heizzonen hindurchführt. Die Beheizung erfolgt durch die Infrarotstrahlung, die von der in den Ofen eingebauten Verbrennungskammer 6 ausgeht. Die Verbrennungskammer 6 besteht vorzugsweise aus keramischem Material oder korrosions- und hitzebeständigen Metall-Legierungen. Sie kann ein- oder mehrteilig sein und einen oder mehrere Brenner 7 aufweisen. Beispielsweise kann die Verbrennungskammer 6 in mehrere miteinander verbundene, jeweils mit einem gesondert regelbaren Brenner 7 ausgestattete Kammern aufgeteilt sein. Auf diese Weise läßt sich die Heizwirkung in den Heizzonen, in denen Feuchtigkeitsabtrieb und Desorption der Schadstoffe erfolgen, besser dosieren. Brenner 7 und Kammern sind so ausgelegt, daß Oberflächentemperaturen zwischen etwa 700 und 1200°C erreicht werden. Die Verbrennungskammer selbst wirkt also als Infrarotstrahler und dient zum Erwärmen des in den Duchlaufofen 3 eingetragenen Materials, zunächst für den Feuchteabtrieb bis etwa 250°C und danach für den Schadstoffabtrieb bei höheren Temperaturen (bis etwa 850°C). Der Durchlaufofen 3 ist in mehrere Temperaturregelzonen unterteilt, wobei der Temperaturbereich jeder Zone zwischen etwa 200°C und etwa 850°C genau einreguliert werden kann. Gewünschtenfalls werden in dem Durchlaufofen 3 weitere Heizelemente vorgesehen.
- In Figur 2 haben die Elemente 1 bis 12 die bei Figur 1 angegebene Bedeutung. Der Durchlaufofen ist jedoch in zwei Kammern (13 und 14) unterteilt, wobei 13 zum Feuchteabtrieb (Trocknung), 14 zur Desorption der Schadstoffe dient. Der Dampf wird über die Leitung 15 der Verbrennungskammer (Infrarotstrahler) 6 zugeführt und mit dem schadstoffhaltigen Gas aus der Kammer 14 vermischt.
- Für den Trocknungsprozeß in der Kammer 13 wird ein Heizelement verwendet, das die Abwärme der Verbrennungskammer 6 ausnutzt.
- Um ein Entweichen von Schadstoffen sicher zu unterbinden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Unterdruck gearbeitet. Der Unterdruck kann mit üblichen Mitteln, z.B. mit einem an geeigneter Stelle im Durchlaufofen eingebauten Ventilator erzeugt werden.
- Generell ist es zweckmäßig, im erfindungsgemäßen Durchlaufofen mehrere Zonen vorzusehen, in denen das zu behandelnde Material unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt wird. Dazu werden in Zonen niedrigerer Temperatur zunächst leichter flüchtige Substanzen und Feuchte abgetrieben und abgeführt, danach in Zonen höherer Temperatur die schwerer flüchtigen Schadstoffe.
Claims (7)
1. Durchlaufofen (3) für die Beseitigung von Schadstoffen aus Schüttgut oder Feststoffen, der eine Transportvorrichtung (4) für den Transport des Schüttgutes bzw. der Feststoffe und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Infrarotstrahlung aufweist, mit deren Hilfe Feuchtigkeit und Schadstoffe aus dem Schüttgut bzw. den Feststoffen durch indirektes Erwärmen in die Gasphase überführt werden und in dem ein separater Reaktionsraum (6) mit einem oder mehreren Brennern, in dem die Schadstoffe thermisch und oxidativ zersetzt werden, und eine Leitung (5) zur Zuleitung der gasförmigen Schadstoffe vom Durchlaufofen in den Reaktionsraum (6) vorgesehen sind, wobei sich an den Reaktionsraum gegebenenfalls eine Vorrichtung zur Nachbehandlung (9) der schadstofffreien Abgase vor ihrer Ableitung ins Freie anschließt.
2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, in dem leichter flüchtige Substanzen und Feuchte sowie schwerer flüchtige Schadstoffe in verschieden stark beheizten Zonen zunehmender Temperatur nacheinander abgetrieben und abgeführt werden.
3. Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kammer (13) für den Feuchteabtrieb (Trocknung) und eine Kammer (14) für den Schadstoffabtrieb aufweist.
4. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verbrennungskammer (6) unterteilt ist.
5. Durchlaufofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilkammer der Verbrennungskammer (6) mit mindestens einem separat regelbaren Brenner versehen ist
6. Durchlaufofen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, worin die Brenner (7) so ausgelegt sind, daß sie auch unter Zumischung von schadstoffhaltigem Gas mit niedrigem Heizwert betrieben werden können.
7. Verfahren für die Beseitigung von Schadstoffen aus Schüttgut oder Feststoffen mittels eines Durchlaufofens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kontaminierte Material mit einer Transportvorrichtung durch eine Kammer geführt wird, in der durch indirektes Erwärmen die Schadstoffe aus dem kontaminierten Material in die Gasphase überführt werden, daß die Gasphase in einen separaten Reaktionsraum mit einem oder mehreren Brennern geleitet wird, in dem die Schadstoffe thermisch und oxidativ zersetzt werden, und daß die Abgase, ggf. durch eine Vorrichtung zur Nachbehandlung ins Freie geleitet werden.
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