NO171473B - Fremgangsmaate ved destruering av miljoefarlig avfall - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for destruksjon av miljøfarlig avfall, som inneholder klorerte hydrokarboner, hvorved avfallet blandes med en oksygenholdig plasmastrøm i et reaksjonskammer, hvor avfallet undergår en delvis forbrenning ved minst 1200°C ved oksygenunderskudd.

Opphopningen av miljøfarlig avfall utgjør et voksende problem i verdens industriland. For tiden finnes ingen effektiv metode for destruksjon av disse forbindelser og behandlingen skjer derfor ved deponering eller forbrenning i ulike typer ovner.

Eksempler på ikke nedbrytbare forbindelser som utgjør en alvorlig miljøfare er PCB, det vil si polyklorerte difen-yler. Denne type forbindelser utnyttes ofte som bielektrisk væske i kondensatorer og transformatorer og forekommer videre i spillolje og i sprøytemidler.

Ved deponering oppstår miljøfare ved at materiale ikke kan uskadeliggjøres ved nedbrytning på naturlig vis. Forbrenning ved utnyttelse av konvensjonell teknikk blir ufullstendig og ved lavere temperaturer dannes nye giftige og t.o.m. giftigere forbindelser.

Ifølge en annen kjent fremgangsmåte, jfr. DD-PS 158.128 blir organiske avfallsstoffer, som ikke har den tilstrekkelige brennverdi, forbrent i to trinn. I første trinn arbeides det med en plasmabrenner. Denne erstatter den vanlige underbren-ner. De varme forbrenningsprodukter fra første trinn viderebehandles uten ytterligere mellombehandling i det andre trinn for å sikre deres fullstendige forbrenning til uskadelige stoffer i et konvensjonelt forbrenningsanlegg.

Målet med foreliggende oppfinnelse er å framskaffe en fremgangsmåte for destruksjon av fast og/eller flytende miljøfarlig avfall inneholdende klorerte hydrokarboner, slik at dannelsen av stabile, ufarlige sluttprodukter garanteres. Dette framskaffes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som karakteriseres ved at det til plasmastrømmen avgis en energi på minst 8kWh/m<3> (normaltilstand), at forholdet mellom injisert avfallsmengde og oksydasjonsmiddel avpasses slik at forholdet C02/(CO + CO2) er mindre enn 0,1 i den gass som forlater reaksjonskammeret ved fullstendig forbruk av oksygenet, og at materialet føres gjennom reaksjonskammeret med en oppholdstid på 0,5 - 1 sek. Fortrinnsvis gjennomføres forbrenningen ved en temperatur i reaksjonskammeret overstigende ca. 1400°C. Fordelen med destruksjon ved høy temperatur dvs. fortrinnsvis over ca. 1400°C i en atmosfære inneholdende et underskudd av oksydasjonsmidler, er at den høye temperaturen i prosessen leder til rask og fullstendig nedbrytning av avfallsmaterialet til forbindelser som CO, C02, H2, H20 og Cl2.

Den ved konvensjonelle metoder forekommende gjenoppbyggning av giftige, miljøfarlige forbindelser, motvirkes av såvel den høye temperaturen, det rådende oksygenunderskuddet, som den korte oppholdstiden. Oppholdstiden går opp til i stør-relsesorden ca. 0,5-1 sek.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen til-føres den for prosessen underholdende varmeenergi i form av oppvarmet gass til ioniseringstemperatur i en plasmagenerator. Ved dette sikres under driftsforholdende den krevede høye temperatur i prosessen. I plasmageneratoren overføres elektrisk energi til varmeenergi i en passende gass, i en lysbue, som dannes i plasmageneratoren. Gassen kan eksempelvis utgjøres av minst en del av det oksydasjonsmiddel som tilføres i reaksjonskammeret. UV-stråling utsendt av gassen ved ioniseringstemperatur spalter dessuten effektivt eventuelle gjenværende giftige klorforbindelser i gassen.

Oksydasjonsmiddelet kan bestå av en gass inneheoldende eksempelvis luft, oksygen (02), karbondioksyd (C02) og/eller vanndamp (H20) og kan som sådan helt eller delvis tilføres prosessen gjennom plasmageneratoren. Reaksjonskammeret utgjøres av en lukket, varmeisolert, ildfast f>oret beholder utstyrt med tilkoblinger for én eller flere plasmagenerato-rer, injiseringslanser for avfallsmaterialet og oksydasjonsmiddel samt et utløp for den genererte gass.

I følge en passende etterbehandling kan avgassene dessuten etter forbrenningssteget med ekstern energitilførsel fra en plasmagenerator underkastes ett karbureringssteg hvorved gassen bringes til å passere en reaktor fylt med fast stykkeformig kull, f.eks. koks, eventuelt med en reak-tivitetsforhøyende tilsettning f.eks. en alkaliforbindelse. Herved utnyttes gassenes fysiske varme for varming av koksen til gassens temperatur hvorved kullet i koksen reagerer med oksygen, kulldioksyd og vanndamp i gassen under dannelse av kullmonoksyd og hydrogen, hvorved gassens varmeverdi økes.

Gassen kan på konvensjonelt vis fries for sitt innhold av klorforbindelser ved innføring av en vaskeanordning hvor gassen avkjøles og de klorinneholdene forbindelser av-spaltes. Gassen som er fri for klor, kan siden innføres i et sluttforbrenningskammer eller alternativt kan den brukes direkte i en industriell prosess.

For ytterligere å redusere risikoen for gjendannelse av giftige forbindelser og/eller dannelse av nye giftige klorforbindelser, kan det gjennomføres ytterligere ett prosess-steg idet de rensede avgasser etter avkjøling, f.eks. ved varmeutveksling til 350-700°C, innledes i en reaktor fylt med en passende akseptor for avleiring av klor og/eller klorvannstoff fra gassen liksom for kondensering av eventuelle metallgasser inneholdt i gassen. Som akseptor benyttes fortrinnsvis brent eller ubrent kalk og/eller dolomit.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere i tilknytning til vedlagte tegninger, hvor fig. 1 viser en enkel prinsippskisse av en innretning for å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og

fig. 2 viser en modell av et reaksjonskammer i kombinasjon med en forkullningssjakt.

Innretningen vist i fig. 1 innebefatter et reaksjonskammer 1 foret med ildfast materiale. Det avfallsmaterialet som skal behandles, injiseres gjennom minst en lanse 2. Den krevede energi tilføres i henhold til den fortrukkede utføringsform ved en oppvarmet gass fra minst en plasmagenerator 3. Den gass som skal oppvarmes tilføres gjennom en ledning 4. Nevnte gass kan passende bestå av minst en del av detok-sydasjonsmiddel som benyttes i prosessen. Ytterligere oksydasjonsmidler og/eller andre reaktanter tilføres gjennom lansene 5.

Reaksjonskammerets volum anpasses til de øvrige prosess-parametere så som gasshastighet, energitetthet i plasma-gassen, mengde innmatet avfallsmateriale pr. tidsenhet etc. slik at passende oppholdstid for gjennomføring av reaksjonen fremkommer, dvs. i størrelsesorden 0,5-1 sek.

Fra reaksjonskammeret transporteres gassen i en ledning 6 til et vaskekammer 7 hvor gassen avkjøles og befries for alle klorinneholdende forbindelser.

Den vaskede gassen transporteres deretter videre gjennom en ledning 8 til et sluttforbrenningskammer 9 hvor gassen for-brennes med luft tilført gjennom en lanse 10.

Gassen kan naturligvis benyttes direkte etter vaskingen dersom dens sammensetning og energiinnhold gjør den inter-essant for en industriell prosess eller lignende.

I fig. 2 vises et reaksjonskammer 11 i tilknytning til en forkullningsskjakt 12. Det tegnede reaksjonskammer er ut-formet med et innløp 13 for det materialet som skal destru-eres. En gass tilføres en plasmegenerator 14 og varmes deri til ioniseringstemperatur. Gassen innføres i reaksjonskammeret, hvorved varme avgis til materialet fra gassen som er oppvarmet til ioniseringstemperatur samtidig som det ut-settes for UV-bestråling. Den derved genererte gassens fysiske varmeinnhold utnyttes i den etterfølgende forkullningsskjakt 12. Dette innebefatter en kokstilførselsanord-ning 15 på toppen og et utløp 16 i bunnen for ikke brenn-bart materiale. Den genererte gassen innføres ved reaktor-ens bunn og dras ut gjennom et øvre gassutløp 17.

Koksfyllingen i reaktoren oppvarmes av gassens fysiske varmeinnhold til gassens temperatur og oksygen, kulldioksyd og vanndamp reageres med kullet i koksen til kulloksyd og hydrogen. Heretter kan ved behov gassen renses for svovel på konvensjonelt vis.

Etter en eventuell svovelrensing avkjøles eller varme-veksles gassen til 350-700°C og ledes gjennom en passende akseptor for klor og saltsyre i gassen, fortrinnsvis brent eller ubrent kalk og/eller dolomit. Herved anvendes med fordel en vertikal reaktor fylt med akseptorforbindelsen, fortrinnsvis av det slag som anvendes som forkullnings-skj akt.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for destruksjon av miljøfarlig avfall som inneholder klorerte hydrokarboner, hvorved avfallet blandes med en oksygenholdig plasmastrøm i et reaksjonskammer, hvor avfallet undergår en delvis forbrenning ved minst 1200°C ved oksygenunderskudd, karakterisert ved at det til plasmastrømmen avgis en energi på minst 8 kWh/rn^ (normaltilstand), at forholdet mellom injisert avfallsmengde og oksidasjonsmiddel avpasses slik at forholdet CO2/(CO + CO2) er mindre enn 0,1 i den gass som forlater reaksjonskammeret (11) ved fullstendig forbruk av oksygenet, og at materialet føres gjennom reaksjonskammeret med en oppholdstid på 0,5 - 1 sek..

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det i reaksjonskammeret innstilles en forbrenningstemperatur på over 1400°C.