DE4315359A1

DE4315359A1 - Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen, insbesondere Quecksilber und Dioxin aus den Abgasen von Abfallverbrennungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4315359A1
Application number: DE19934315359
Authority: DE
Inventors: Ihsan Dr Ing Barin; Michael Dr Ing Modigell
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1993-05-08
Filing date: 1993-05-08
Publication date: 1994-11-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen, insbesondere Quecksilber und Dioxin aus den Abgasen von Abfall- oder Klärschlammverbrennungsanlagen, insbesondere Wirbelschichtfeuerungen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Abscheidung von Quecksilber und Dioxin aus den Abgasen der Abfall- und Reststoffverbrennungsanlagen werden Kohlenstoffträger (Aktivkohle, Aktivkoks usw.) in unterschiedlichen Formen eingesetzt. Insbesondere schwefeldotierte Aktivkohle hat sich als besonders geeignet für die Abscheidung von elementarem Quecksilber gezeigt. In der Zeitschrift Chem.-Ing.-Techn., 1992, Nr. 10, S. 963-964 wird über Untersuchungen zur Adsorption von gasförmigem Quecksilber-II-Chlorid an Aktivkohle und Aktivkoks berichtet. Die eingesetzten Adsorbensien sind aber sehr teuer und teilweise nur mit großem Aufwand herzustellen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin, ein Verfahren der eingangs definierten Art vorzugschlagen, bei dem möglichst gleichwertige aber kostengünstigere Adsorbensien eingesetzt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruches 1 wiedergegeben. Die Unteransprüche 2 bis 7 enthalten sinnvolle ergänzende Maßnahmen. In Anspruch 8 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß anstelle der in der Regel sehr teuren Aktivkohle oder des Aktivkokses auch getrockneter Klärschlamm ggf. gemeinsam mit Calciumhydroxid oder ähnlichen feinkörnigen Stoffen, z. B. Filterstäuben zur Abscheidung von Dioxin und Quecksilber verwendet werden kann. Auch Klärschlämme enthalten in erheblichen Mengen Kohlenstoff und lassen sich zu geeigneten Trockenmassen mit großer innerer Oberfläche umwandeln. Darüber hinaus enthalten die Klärschlämme eine Reihe von Begleitelementen, die die Adsorption oder Chemiesorption von Schadstoffen wie Quecksilber und Dioxinen aus thermodynamischen und kinetischen Gründen unterstützen können. Der Einsatz von getrocknetem Klärschlamm ist insbesondere dann günstig, wenn ohnehin unter anderem Klärschlamm als Brennstoff in der Verbrennungsanlage eingesetzt wird. Es wird somit ein Abfallstoff benutzt, um das Abgas durch Abscheidung von Metallen und anderen Komponenten zu reinigen. Damit wird im Vergleich zur Verwendung von Aktivkoks oder Aktivkohle eine Verbesserung der Ökobilanz bei der Klärschlammverbrennung auch durch Vermeidung der stofflichen Erweiterung des Systems erreicht.

Es hat sich erfindungsgemäß als günstig erwiesen, einen Klärschlamm einzusetzen, der nach dem Trocknen eine spezifische Oberfläche von 5 bis 20, bevorzugt 8 bis 10 m²/g besitzt. Günstig kann darüber hinaus auch die Zugabe von elementarem Schwefel oder einer H₂S-Lösung zum getrockneten Klärschlamm sein.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielsweise näher erläutert. In der Figur ist das Schema einer Verbrennungsanlage mit nachgeschalteter Rauchgasreinigung als Verfahrensschema dargestellt. Dem Wirbelschichtofen 1 werden dabei die Abfallstoffe 4 als Feststoffe oder flüssige, pastöse Schlämme, insbesondere Klärschlämme zugegeben. Die Verbrennungsluft wird über Leitung 6, das Gebläse V, den Luftvorwärmer 8 und die Leitung 6a am unteren Ende des Ofens 1 zugegeben. In verschiedenen Ebenen wird weiter Zusatzbrennstoff 2/5 bzw. Kühlmittel und Sekundärluft 3 der Wirbelschichtverbrennung zugeführt. Die heißen Abgase aus dem Wirbelschichtofen 1 gelangen über einen Heißgaszyklon 7, einen Luftvorwärmer 8, einen indirekten Kühler 9, eine Naßwäsche 11, eine Konditionierung 13 in den als Rohrreaktor ausgebildeten und mit getrocknetem Klärschlamm gefüllten Reaktionsraum 14 und von dort über das Schlauchfilter 16 und den Kamin 17 gereinigt in die Atmosphäre. Dem Reaktionsraum 14 wird der getrocknete Klärschlamm über 15 zugeführt. Im Schlauchfilter 16 abgeschiedene Reste werden über 19 zur weiteren Entsorgung ausgeschleust. Sie können auch gemeinsam mit den über Leitungen 20 bis 22 aus den Behältern 7, 8 und 9 abgezogenen Feststoffen zum Wirbelschichtofen zurückgeführt werden. Die Kühlluft für den Kühler 9 wird über Leitung 10, das Gebläse V zugeführt und über Leitung 10 a wieder abgeführt. Bei der Naßwäsche 11 wird das Wasser aus dem Behälter 18 über das Leitungssystem 12 und die Pumpe P im Kreislauf geführt.

In einer Versuchsserie wurde ein getrockneter Klärschlamm mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 10 m²/g zur Abscheidung von Quecksilber benutzt. Schon nach relativ kurzer Zeit konnte mit diesem Stoff der Gehalt an metallischem Quecksilber im Abgas von 0,26 auf 0,15 mg/m³ gesenkt werden. Bei weiterer chemischer und thermischer Vorbehandlung des Klärschlamms, z. B. durch Schwefelzugabe können höhere Abscheidegrade bis hin zu Quecksilberendgehalten unter 0,05 mg/m³ erreicht werden.

Bezugszeichenliste

1 Wirbelschichtofen
2 Zusatzbrenner
3 Sekundärluft
4 Abfallstoffe
5 Zusatzbrennstoff und Kühlmittel
6, 6a Verbrennungsluft
7 Heißgaszyklon
8 Luftvorwärmer
9 Kühler
10, 10a Kühlluft
11 Wäscher
12 Waschwasserkreislauf
13 Konditionierung
14 Reaktionskolonne
15 Adsorbens
16 Schlauchfilter
17 Kamin
18 Waschwasserbehälter
19 abgeschiedener Filterstoff zur Entsorgung
20, 21, 22 abgeschiedene Feststoffe
V Gebläse
P Pumpe

Claims

1. Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen, insbesondere Quecksilber und Dioxin aus den Abgasen von Abfall- oder Klärschlammverbrennungsanlagen, insbesondere Wirbelschichtfeuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schadstoffe aus dem Abgas mit Hilfe von getrocknetem und ggf. gemahlenem Klärschlamm als Adsorbens abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Schadstoff enthaltende Abgas das Adsorbens und Calciumhydroxid oder andere Stoffe in feinkörniger Form eingegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Schadstoffen beladene Abgas durch eine Schüttung aus Adsorbens und ggf. Inertmasse geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß getrockneter Klärschlamm mit einer spezifischen Oberfläche von 5 bis 20, vorzugsweise 8 bis 10 m²/g verwendet wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem getrockneten Klärschlamm elementarer Schwefel oder eine H₂S-Lösung beigemischt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas vor der Klärschlammbehandlung durch eine insbesondere saure Waschstufe geleitet wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mitgerissener Klärschlamm in einer anschließenden Trockenfilteranlage, insbesondere mit Schlauchfiltern, wieder aus dem Abgas abgeschieden wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, bestehend aus einer Dosiereinrichtung zur Zugabe des Adsorbens in einen eine Schüttung aus dem Adsorbens enthaltenden Rohrreaktor und einem nachgeschalteten Filtersystem.