DE3827086A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen entkontaminierung von filterstaeuben und anderen reststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Entkontaminierung von toxischen Stäuben wie z.B. Filterstäube aus Verbrennungsanlagen, Pyrolyseanlagen, Lack­ schlammaufbereitungsanlagen sowie sonstigen Reststoffen aus industriellen Prozessen, bei denen toxische Anteile in Form von polychlorierten oder polybromierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen enthalten sein können und daneben auch Schwer­ metalle bzw. Schwermetallverbindungen enthalten.

Die bisherigen Bemühungen um die Lösung des Problems beruhten entweder auf einer Einbindung der Filteraschen in beton- oder zementartigen Werkstoffen, in der Auslaugung oder in der thermischen Behandlung.

Speziell bei der thermischen Behandlung sind bisher zwei Wege bekannt. Einerseits wird vorgeschlagen, durch die Wärmebe­ handlung im Temperaturbereich bis 400°C unter reduzierenden Bedingungen die Dioxine und Furane mit ca. 95% Wirkungsgrad zu zerstören; eine Deponiefähigkeit des entstandenen Produkts bleibt jedoch stark eingeschränkt, da die Schwermetalle fast unverändert in den Stäuben vorhanden bleiben und Dioxine und Furane letztendlich nachweisbar sind.

Ein weitergehender Vorschlag beruht darauf, die Filterstäube in einen Plasmaofen aufzugeben, wo diese über einen über dem Schmelzbad angeordneten Plasmadrehstrombrenner sehr schnell aufgeheizt werden. Die hier herrschenden Temperaturen < 2000°C sorgen für eine vollständige Zerstörung der Dioxine und Furane sowie die Überführung eines großen Teils der Schwer­ metalle in die Gasphase. Durch Schwerkrafteinfluß taucht der Filterstaub in das Schmelzbad, das Temperaturen im Bereich von 1200 bis 1600°C aufweist, ein.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß ein bestimmter Anteil durch die hohe thermische Energie nicht die Oberfläche des Schmelzbades erreicht, sondern direkt mit der Gasphase in die anschließende Kondensation und Rauchgasreinigung gelangt. Darüber hinaus ist der Bau und Betrieb eines Lichtbogenofens mit erheblichen Aufwendungen verbunden, so daß die spezifischen Behandlungskosten dieses Verfahren als hoch anzusehen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein entsprechen­ des Verfahren unter Benutzung einer Vorrichtung zu schaffen, die das gesteckte Ziel, nämlich die Beseitigung der in den Filtera­ schen vorhandenen Dioxine und Furane sowie die Einbindung der Schwermetallverbindungen auf einfache Weise ermöglicht. Insbeson­ dere soll das Ziel erreicht werden, das Verfahren als Verfahrens­ schritt in einer thermischer Abfallbehandlung integrieren zu kön­ nen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das zu entkontaminierende Material entweder direkt nach Austrag aus dem filternden Entstauber oder Elektrofilter in einen Zwischenbehälter gefördert wird oder von mehreren An­ lagen in einem zentralen Zwischenspeicher (1) gesammelt wird. Von diesem Flugstaubsammler wird über ein Transportsystem (2) das Material zur thermischen Entkontaminierung aufgegeben. Falls erforderlich, kann an dieser Stelle ein sogenannter Be­ schleuniger zugegeben werden der in einem separaten Silo (3) bevorratet wird. Dieser Beschleuniger hat die Aufgabe, das Einschmelzen des zu entkontaminierenden Materials zu be­ schleunigen sowie eine entsprechende Struktur des Endproduktes zu erzielen.

Über die geschlossene Aufgabevorrichtung gelangt das Material in den eigentlichen Tiegelofen (4) und wird dort entweder chargen­ weise oder im kontinuierlichen Verfahren eingeschmolzen.

Kennzeichnend für den Verfahrensschritt ist in jedem Fall die induktive Erwärmung des Tiegelofens, mit der auf einfache Weise die Vernichtung von Dioxinen und Furanen sowie die Ein­ bindung von Schwermetallverbindungen erfolgen kann. Ent­ sprechend der Aufgabenstellung kann der Tiegelofen reduzierend durch Stickstoffspülung bzw. oxidierend durch Sauerstoffzugabe gefahren werden. Die Beheizung des Tiegelofens erfolgt beispielsweise über einen Netztransformator (5), einem Gleich­ richtersatz (6), Wechselrichtersatz (7) sowie dem eigentlichen Schwingkreis, bestehend aus Induktionsspule und Kompensations­ kondensatoren (8).

Nach Abschluß des Einschmelzvorganges und entsprechender Verweil­ zeit erfolgt der Abstich des Tiegelofens über eine Abstechrinne (9) in einen Kühlbehälter (10) , wo die Abschreckung im Wasserbad erfolgt. Das abgekühlte Material wird über einen Kratzer in den bereitstehenden Transportcontainer (11) ausgetragen.

Das auf diese Weise behandelte Material ist als Zuschlagstoff verwendbar bzw. kann auf Normaldeponien verbracht werden. Aufgrund des erheblich verringerten Volumens ergeben sich außerdem Einspa­ rungen an Deponievolumen bzw. -kosten.

Das aus den Tiegelöfen abgezogene Gas wird zur Sicherstellung des Ausbrandes über eine Hochtemperaturstrecke (12) geführt und im Anschluß spontan auf ca. 200°C abgekühlt. Dies erfolgt in einem aus der Rauchgaskühlung bekannten Verdampfungskühler mit anschließender Abscheidung der Feststoffe in einem Hoch­ leistungsentstauber (13). Das hier ausgetragene Restprodukt (14) wird in die Tiegelöfen bzw. in den Vorratsbehälter (1) zurückgeführt.

Das überschüssige Abgasvolumen kann entsprechend den örtlichen Möglichkeiten entweder dem Abgasstrom der Müllverbrennung zu­ geführt werden oder über eine separate Rauchgaswäsche (zur Ab­ scheidung eventuell vorhandener Chlor- und Schwefelanteile) in die Atmosphäre abgeleitet werden.

Sinnvollerweise wird das Verfahren über eine Pendelanlage be­ trieben, so daß stets ein Tiegelofen in Betrieb ist, während der andere neu chargiert wird.

Ein weiterer Vorschlag ist, den induktionsbeheizten Tiegelofen entsprechend Abb. 2 als kontinuierliches System zu fahren; dies wird dadurch erreicht, daß der Tiegelofen mit Abstich­ einrichtungen am Boden ausgerüstet ist. Diese befinden sich vorzugsweise in der Nähe der Wand, wobei auch in diesem Fall die Abstichleitungen zum Abschreckbad führen.

Die Ablauföffnungen werden vorzugsweise so dimensioniert, daß beim Erreichen einer bestimmten Ofentemperatur die Schmelze selbstgängig abfließen kann. Deshalb kann einfacherweise die Re­ gelung der Durchsatzleistung über die Beheizung des Tiegelofens erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Entkontaminierung von Filterstäuben und anderen Reststoffen, insbesondere Rück­ ständen aus Verbrennungsanlagen, Pyrolyseanlagen, Lackschlamm­ aufbereitungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zur Entfernung von eventuell enthaltenen Dioxinen und Furanen sowie zur Verhinderung einer eventuellen Auslaugung enthalte­ ner Schwermetalle in einen induktiv beheizten Tiegelofen ein­ gebracht wird, dort bei Temperaturen von 1400 bis 1600°C ein­ geschmolzen wird, die flüssige Phase ausgetragen und in einem Wasserbad abgeschreckt wird, wobei gleichzeitig die sich bil­ dende Gasphase über eine Hochtemperaturstrecke von mindestens 1200°C gefahren wird, anschließend das Abgas über einen Ein­ spritzkühler schockartig abgekühlt wird und Feststoffe in ei­ nem nachgeschalteten Hochleistungsentstauber abgeschieden wer­ den, die wiederum dem Tiegelofen aufgegeben werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Tiegelofen entstehende Abgas über eine Hochtemperaturstrecke geführt wird, in welcher bei hohen Temperaturen (mindestens 1200°C) und Verweilzeiten von über 2 Sek. eine vollständige Inertisierung bzw. Entkontaminierung des Abgases stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die thermische Nachverbrennung eine schockarti­ ge Abkühlung des Abgases in einem Einspritzkühler auf ca. 200°C erfolgt.

4. Vorrichtung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegelofen entweder mit Parallel­ schwingkreisumrichter oder mit Serienschwingkreisumrichter ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tiegelofen im Chargenbetrieb eingesetzt wird, wo­ bei zur Erhöhung der Durchsatzleistung zwei Öfen im Pendelbe­ trieb gefahren werden können. (Abb. 1)

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tiegelofen als kontinuierliche Anlage mit Ablauf­ öffnungen am Boden ausgerüstet ist, wobei diese vorzugsweise im Randbereich angeordnet sind. (Abb. 2, Nr. 15)

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reaktor durch Stickstoffzugabe inert gefah­ ren werden kann.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeich­ net, daß in das zu entkontaminierende Material Eisenspäne als Beschleuniger aufgegeben werden können.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeich­ net, daß der sogenannte Beschleuniger nicht aus Eisen, sondern aus anderen metallisch leitenden, pulverförmigen Materialien besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauföffnungen so dimensioniert sind, daß der Abzug der flüssigen Schmelze ab einer bestimmten Tem­ peratur, beispielsweise 1400°C, selbstgängig erfolgt und die Durchsatzregelung einfacherweise über die Beheizung des Tie­ gelofens erfolgt.