CH667219A5

CH667219A5 - Verfahren zur reinigung von rauchgas.

Info

Publication number: CH667219A5
Application number: CH2164/84A
Authority: CH
Inventors: Hubert Vogg
Original assignee: Kernforschungsz Karlsruhe
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1984-05-04
Publication date: 1988-09-30
Also published as: NL194069B; FR2547210B1; FR2547210A1; GB2143747A; US4617180A; DK162194C; GB2143747B; SE8402332L; DK162194B; NL194069C; CA1242567A; GB8412456D0; DE3324133A1; DE3324133C2; DK279484A; NL8401254A; DK279484D0; SE8402332D0; SE457773B

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Rauchgasreinigung werden die festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe aus dem Rauchgas abgeschieden mit dem Ziel, die Umweltbeeinträchtigung auf ein erträgliches Mass zu reduzieren. Prinzipiell erfolgt die Abtrennung von Schadstäuben aus den Gasen durch mechanische und elektrische Verfahren sowie bei der Nassentstaubung durch Absorption, Adsorption oder Chemisorption. Grundverfahren der Schadgasabscheidung sind die Absorption, die Adsorption, die Kondensation sowie chemische Reaktionsprozesse. Bei der Nasswäsche fallen Schlämme, Salze und Abwässer an.

In Rauchgasreinigungsanlagen werden häufig mehrere Grundverfahren zu einem Gesamtverfahren kombiniert. Eines der gebräuchlichsten Müllverbrennungsverfahren sieht rauchgasseitig die Abgasreinigung von Stäuben durch Elektro- oder Gewebefilter und auch die Teilentfernung der Schadgase HCl, SO2, HF in der Abluft durch saure oder alkalische Behandlungsmethoden vor oder hinter der Filteranlage vor (Abfallwirtschaft an der TU Berlin, Bd.7, S. 1 —41). Gasförmig vorliegende Schwermetalle, z.B. Hg, oder organische Schadstoffe, z.B. chlorierte Dioxine, lassen sich verlässlich bisher nur durch Nassverfahren nach den Filtern entfernen.

Ein ausserordentlicher Nachteil der üblichen Verfahren ist die Tatsache, dass je verbrannte Tonne Müll ca. 30 kg stark halogenhaltige Flugstäube anfallen, in denen Schwermetallstoffe teilweise leicht mobilisierbar vorliegen. Eine Verwertung der Stäube aus der Rauchgasentstaubung findet deshalb in zunehmendem Masse nicht mehr statt, man glaubt vielmehr, die Flugstäube nur noch unter besonderen Vorschriftsmassregeln auf Deponien ablagern zu können. Die sichere Entfernung der Schwermetallschadstoffe aus den Ökosystem ist vor allem unter Langzeitaspekten dennoch nicht garantiert. Eine vorrangige Problematik in bezug auf die Schadstoffe Hg, Cd, Pb, Sb, Sn, Zn, u.a. in den Flugaschen bzw. im Schadgas und/oder in der Schlacke von Müllverbrennungsanlagen bleibt bestehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nunmehr darin, ein Verfahren zu bieten, bei dem bei der Rauchgasreinigung sowohl die gasförmigen Schwermetallschadstoffe als vor allem auch die in den Flugstäuben löslich vorliegenden Schwermetallschadstoffe in möglichst kompakter Form aus dem Rauchgasreinigungsprozess entfernt werden können, wobei gleichzeitig eine gute Abreinigung von HCl, SO2, NOx erreicht, sogar verbessert werden kann. Alle anderen Rückstände sollen einer Wiederverwendbarkeit zugeführt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.

Die weiteren Patentansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens wieder.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird demnach zum Schutz der Umwelt darauf geachtet, dass sowohl die gasförmigen Schadstoffe wie HCl, SO2, NOx, wie auch der Flugstaub sowie die gasförmig anfallenden Metalle, wie z.B. Hg, und die in den Flugstäuben sowie in der Schlacke der Verbrennungsanlage auftretenden löslichen Schwermetallschadstoffe eliminiert werden, derart, dass nur immobile Anteile verbleiben, die mit der Verbrennungsschlacke so vereinigt sind, dass eine Langzeitimmobilität und damit eine unbedenkliche Wiederverwendung bzw. Entsorgung gesichert ist. Das erfindungsgemässe Verfahren verwendet zwar ebenfalls nasschemische Rauchgasreinigungsprozesse, die aber so gestaltet sind, dass sie mit einem Minimum an Wasserverbrauch auskommen und die Forderungen nach Reinigung der eigentlichen Gasphase, den Lösangriff an den Flugaschen und die Reinhaltung der Asche erfüllen.

Das wesentlich Neue an der Erfindung besteht also darin, dass Verfahrensgrundlagen vorgesehen sind, die aus 1 Tonne Müll nicht wie bisher ca. 30 kg auf Deponien nur

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schwer zu entsorgende Flugascherückstünde produzieren, sondern diese Menge auf ca. 1 kg, nämlich die eigentlichen Schwermetallschadstoffe, die dem Prozess gezielt entzogen werden, reduzieren. Im Falle der Rückgewinnung von Quecksilber, Blei, Cadmium, z. B. aus den anfallenden Sulfiden, ist sogar eine völlig rückstandslose Beseitigung möglich. Wie mit der Salzfracht verfahren wird, ist standortabhängig. Normalerweise kann sie bedenkenlos in einen Vorfluter abgegeben werden, da sie von den Schwermetallen befreit ist. Steht ein geeigneter Vorfluter nicht zur Verfügung, wird eine vorteilhafte andere Entsorgungsvariante, die sowohl Flugasche als auch die Salzfracht beinhaltet, z.B. durch Bitumi-nierung, vorgegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels der Figuren 1 und 2 näher erläutert.

In der Figur 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt. Der Müll 1 wird in die Verbrennungsanlage 2 gegeben und verbrannt. Hierbei entsteht Wärme mit dem Rauchgas und Schlacke 3. Ein Teil der Wärme wird aus dem Rauchgas in einer Wärmetauscheranlage 4 abgezogen und anderweitig verwendet. Die Rauchgase werden nach dieser Wärmegewinnung wahlweise einer trockenen Vorreinigung mittels eines Zyklons oder eines Elektrofilters 5 bei ca. 180 'C unterzogen, wobei, wie schon bei der Wärmegewinnung, darauf zu achten ist, dass keine Taupunktunterschreitung für ein Gas, Wasserdampf oder dergleichen erfolgt.

An die Trockenreinigung 5 schliesst sich für die durch die Filter oder das Zyklon hindurchgetretenen Gase und Dämpfe ein Kondensations/Waschprozess 6 an, bei dem der Wasserdampf bei gleichzeitiger Abreinigung von HCl und Hg anfällt. Das verbleibende Restrauchgas mit den Schadgaskomponenten SO2, NOx wird anschliessend einer alkalischen Wäsche 7 unterzogen und das Reingas dem Kamin 8 zugeführt.

Das Waschkondensat des Kondensationsprozesses 6 wird zum teilweisen Lösen der Schwermetalle aus der Flugasche 9 mit dieser Flugasche 9 in einem Lösereaktor 10 zusammengeführt. Hier kann ein mechanischer Vermischungsvorgang vorgesehen sein; das saure Waschkondensat (HC1-haltig) reagiert mit der alkalischen Flugasche, wobei ein End-pH von ca. 3 eingestellt wird.

Diesem Lösereaktor 10 schliesst sich eine Fest-Flüssig-Trennung (z.B. Sedimentation oder Zentrifuge) an. Es resultiert ein fester Rückstand 11 und eine Lösung 12, die sich im wesentlichen aus dem Waschkondensat (vor allem HCl und Hg) und den aus der Flugasche 9 entfernten Schwermetallen zusammensetzt. Der feste Rückstand 11 wird in vorteilhafter Weise der Verbrennungsanlage 2 wieder zugeführt, damit eine Hochtemperatureinbindung in die Schlacke 3 stattfindet.

Die saure Lösung 12 wird einer Schwermetallfällung 13, vorzugsweise einer Sulfidfallung, unterzogen. Nach erneuter Fest-Flüssig-Trennung resultieren in kompakter Form 14, die Schwermetalle, die für ein eventuelles Recycling 16 zur Verfügung stehen, sowie eine immer noch saure Lösung 15, die mit der alkalischen Wäsche 7 zwecks Neutralisation (Neutralisationsanlage 17) vereinigt wird.

Der bei der Neutralisation 17 gebildete Klärschlamm 18 wird vorzugsweise ebenfalls wieder der Verbrennungsanlage 2 zugeführt und dort durch Hochtemperatur in die Schlacke

3 eingebunden. Diese Schlacke 3 steht der Wiederverwendung 21, z.B. für den Strassenbau, zur Verfügung.

Enthält die Schlacke 3 trotz geeigneter Voraussetzungen bei der Temperaturbehandlung noch nicht eingebundene Schwermetallanteile, die ausgewaschen werden könnten, so erfolgt eine Nachbehandlung. Sie sieht eine schwachsaure Behandlung der Schlacke 3 vor, die bei einem pH-Wert von ca. 4 durchgeführt werden kann. Für die Nachbehandlung eignet sich in vorteilhafter Weise das Bad 27, in dem die Schlacke 3 nach dem Verlassen der Verbrennungsanlage 2 in der Regel gelöscht bzw. abgekühlt wird. Das Bad 27 besteht aus Wasser. Es ist jedoch auch denkbar, die Schlacke 3 mit einem schwachsauren Nebel zu besprühen und die anfallende Löschbrühe zu sammeln und von Schwermetallen zu befreien.

Die bei der Neutralisation 17 von Klärschlamm 18 befreite (geklärte) Lösung 19 wird in einen Vorfluter 20 zur Entsorgung der löslichen Chlorid- bzw. Sulfatfracht, die jedoch von Schwermetallschadstoffen gereinigt ist, abgegeben.

Wenn ein solcher Entsorgungsschritt der Salzfracht 19 in einen Vorfluter 20 aus technischen oder gesetzlichen Gründen nicht zur Verfügung steht, kann erfindungsgemäss eine völlig andere Variante der Entsorgung gemäss des Ausführungsbeispiels nach der Figur 2 gewählt werden. Hierbei wird das Waschkondensat aus dem Kondensationsprozess 6 zur Fixierung der Schwermetalle, vor allem des enthaltenen Hg, mit einem Fällreagenz, z.B. Sulfid 22 versetzt und zwecks Neutralisation 23 mit der alkalischen Wäsche 7 vereinigt. Die entstehende Suspension wird abweichend vom 1. Ausführungsbeispiel einer Verdampfungskristallisation 24 unterworfen. Die kristallinen Abfälle werden, evtl. gemeinsam mit der Flugasche 9, in einer inerten Matrix fixiert, z. B. wie in der Kerntechnik üblich, durch Einbituminierung 25. Danach wird auf einer Deponie 26 entsorgt.

Im folgenden sind Ergebnisse aufgeführt:

1. Zum Kondensationsprozess 6 An einer grosstechnischen Verbrennungsanlage wurden 1,12 m3 Abgas nach dem Elektrofilter abgesaugt und daraus bei Raumtemperatur 140 cm3 H2O kondensiert. Die auskondensierte HCl-Menge betrug 1004 mg/m3 Abgas, das sind 95% des gesamt vorhandenen HCl. Mit dem H20 und HCl kondensierten auch 98 p.g HG/m3 Abgas, das sind 78% des gesamt vorhanden Hg.

2. Zum Elutionsverhalten von Flugaschen im Lösereaktor 10

Verhältnis Lösungsmittel H20/Flugasche 100:1 Temperatur 20 C

lösliche Anteile.'% /

pH = 10

pH = 3

As

3,6

5.4

Cd

-

85

Co

-

20

Cu

-

10

Ni

-

30

Pb

0.1

4,6

Sb

1,4

3.0

Zn

0,01

53

5

10

15

20

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30

35

40

45

50

55-

60

65

S

2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, das bei der Verbrennung von Abfallstoffen entsteht und sowohl Feststoffe unterschiedlichster Zusammensetzung als auch Schadgase und Schwermetalle in Gasform enthält, bei dem die hauptsächlichen Feststoffanteile in einer Trennanlage aus dem Rauchgas entfernt und als Flugasche gesammelt werden und bei dem eine Wäsche des Rauchgases zum Zwecke der Bindung von Schadgasen sowie der restlichen Feststoffanteile erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das die Trocken-Trennanlage (5) verlassende Rauchgas einer Kondensations/ Waschanlage (6) zugeführt wird, in der der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf, das HCl und/oder die Schwermetalle in Dampfform abgeschieden werden, und dass das verbleibende Restrauchgas mit den Schadgaskomponenten S02 und NOx anschliessend einer alkalischen Wäsche (7) unterzogen und das Reingas dem Kamin (8) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat dazu benutzt wird, die löslichen Schwermetalle der Flugstäube (9) herauszulösen, und dass die löslichen Schwermetalle einer Fällung unterworfen und aus dem Prozess ausgeschleust werden.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnenen Schwermetalle (14) einem Recycling (16) zugeführt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle sonstigen Rückstände (11,18) in den Verbrennungsraum (2) zurückgeführt und durch einen Hochtemperaturprozess dort in die Schlacke (3) eingebunden und dadurch wiederverwendbar werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenzeichnet, dass die verbleibende Salzfracht (19) in einen Vorfluter (20) gegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Salzfracht (19), evtl. mit der Flugasche (9), in eine inerte Matrix eingebunden wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rest von nicht in die Schlacke (3) eingebundenen Schwermetallanteilen durch eine schwachsaure Nachbehandlung aus der Schlacke (3) isoliert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schwachsaure Nachbehandlung gleichzeitig mit dem Löschvorgang der Schlacke (3) in einem Bad erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschkondensat aus dem Kondensationsprozess (6) zur Fixierung der Schwermetalle, insbesondere des enthaltenen Hg, mit einem Fällreagenz (22) versetzt und zwecks Neutralisation (23) mit der alkalischen Wäsche (7) vereinigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dabei entstehende Suspension einer Verdampfungskristallisation (24) unterworfen wird, wobei die kristallinen Abfälle, evtl. gemeinsam mit der Flugasche (9), in einer inerten Matrix fixiert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Fixierung durch Einbitumierung (25) geschieht, worauf auf einer Deponie (26) entsorgt wird.