DE2410477C3 - Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfall - Google Patents
Verfahren zur Verbrennung von IndustrieabfallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfall, der organisch gebundenen Stickstoff
enthält, in einer Wirbelschicht aus einem feinteiligen nicht brennbaren Fluidisierungsmedium, die
auf eine Temperatur oberhalb der Verbrennungstemperatur des Abfalls vorerhitzt ist und mit Hilfe der von
unten in den Wirbelschichtofen eingeführten Verbrennungsluft aufrechterhalten wird. Bei diesem Verfahren
wird der zu verbrennende Industrieabfall gemeinsam mit brennbaren Materialien aus dem oberen Teil des
Ofens in die Wirbelschicht eingeführt und zusätzliche Luft gesondert von der für die Verbrennung erforderlichen
Luft in den oberen Teil des Ofens oberhalb der Wirbelschicht eingeführt.
Es war bisher allgemein üblich, schlammartige Industrieabfälle mit Hilfe einer Verbrennungsmethode
zu beseitigen und diese Verbrennung hat sich als das wirtschaftlichste Verfahren erwiesen, welches für diesen
Anwendungszweck in weitem Umfang verwendet wird. Der üblichste Verbrennungsofen, der für diesen Zweck
verwendet wird, ist ein Wirbelschichtofen. In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen wird Luft von unten
durch die Teilchen eines nicht brennbaren Fluidisierungsmediums gebläsen, das sich auf einer in dem Ofen
angeordneten perforierten Platte befindet, um diese Teilchen zu fluidisieren, während das Innere der
Wirbelschicht mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, wie mit Hilfe eines Brenners, auf eine höhere Temperatur
als die Verbrennungstemperatur der zu verbrennenden Materialien vorerhitzt wird. Die zu verbrennenden
Materialien werden am oberen Ende des Ofens in diesen eingeführt, wobei die zu verbrennenden Materialien
durch die Verbrennungswärme entzündet werden, die durch die brennenden Materialien selbst erzeugt wird.
Anders ausgedrückt, handelt es sich bei dem hier verwendeten Wirbelschichtofen um einen Verbrennungsofen,
in welchem eine fluidisierte Schicht verwendet wird.
Für die bekannten Verfahren zur Verbrennung von brennbaren Abfällen ist es jedoch wesentlich, daß die
Abfälle in einer Wirbelschicht möglichst vollständig verbrannt werden, in der eine oxydierende Atmosphäre
aufrechterhalten wird (DT-OS 15 26 062).
In dem in jüngerer Zeit anfallenden Industrieabfall, speziell in dem schlammartigen Abfall von verschiedenen
Abfallbehandlungsvorrichtungen befinden sich geringe Mengen an Schwefel, Chlor und Stickstoff
neben Kohlenstoff und Wasserstoff, die brennbare Materialien darstellen.
Diese Elemente liegen nicht in Form einer einzigen Substanz, sondern als komplizierte Verbindungen vor.
Diese Verbindungen können allgemein in biologische Verbindungen, wie Proteine und synthetische Verbindungen,
wie Polyamidharz, unterteilt werden.
Die in dem Industrieabfall enthaltenen organischen Stickstoffverbindungen, wie beispielsweise Proteine,
Polyamidharze, Klärschlamm, Acrylharze und dergleichen enthalten Stickstoff in Form von Peptidbindungen
(-CO · NH-), Cyanresten (-CN), Ammoniumstickstoff (-NH4), Nitrit- und Nitrat-Stickstoff (-NO3,
-NO2) und dergleichen, und die Verbrennung von solchen organischen Verbindungen würde zur Bildung
von Stickstoffoxiden (NO1) führen, die den menschlichen
Organismus schädigen und diese Stickstoffoxide wurden in einer Menge erhalten, die der Menge des
Stickstoffs entspricht, die in den zu verbrennenden Materialien vorliegt.
Versuche zeigen, daß der vorstehend genannte Abfall NO* bildet, selbst wenn er bei einer niederen
Temperatur wie 700 bis 85O0C verbrannt wird, was auf den Bindungszustand des in diesen Materialien vorliegenden
Stickstoffes zurückzuführen ist. Die Bildung von NO1 beruht auf der Reaktion von in dem Abfall
enthaltenen organischen Stickstoffverbindungen mit Sauerstoff während der Verbrennung. Es ist daher zu
berücksichtigen, daß der Mechanismus der Bildung von NO* sich grundsätzlich von dem Mechanismus der
Reaktion unterscheidet, bei der in Luft enthaltener anorganischer Stickstoff bei erhöhter Temperatur unter
Bildung von NO* oxydiert wird.
Die Stickstoffoxide (NOx), die durch Oxydation von
molekularem (anorganischem) Stickstoff der Luft während des Verbrennungsvorgangs in einem Industrieofen
allgemeiner Art, wie einem Dampfkessel, gebildet werden, stellen eine vernachlässigbare Menge
dar, wenn die Temperatur unter 10000C liegt, während
die Menge der gebildeten Stickstoffoxide (NO*) merklich erhöht wird, wenn die Temperatur oberhalb
10000C liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) in der Luft
miteinander bei erhöhter Temperatur, wie oberhalb 1000° C nach folgender Reaktionsgleichung unter
Bildung von NO reagieren:
N2 + O2i=±2NO
Dagegen unterscheiden sich Stickstoffoxide (NO»), die durch Verbrennung von organischen Stoffverbindungen
gebildet wurden, die in dem schlammartigen
Abfall vorliegen, der aus verschiedenen Arten von Abfallaufarbeitungsvorrichtungen stammt, von denen,
die durch Oxydation von Stickstoff in Luft bei erhöhter Temperatur gebildet werden, sind jedoch ähnlich denen,
die sich durch Zersetzung organischer Stickstoffvarbindüngen
bilden, welche in dem schlammartigen Abfall vorliegen. Dementsprechend kann Stickstoffoxid bei
jeder beliebigen niedrigeren Temperatur gebildet werden, sofern der schlammartige Abfall sich in dem
Temperaturbereich befindet, in welchem er brennbar ist.
Infolgedessen ist es möglich, die Bildung von Stickstoffoxiden, die durch Oxydation von Stickstoff mit
Sauerstoff in der Luft während der Verbrennung in allgemeinen Industrieöfen gebildet werden, in gewissem
Maß zu verhindern, indem die Verbrennungstemperatur auf nicht mehr als 10000C erniedrigt wird. Im Gegensatz
dazu kann jedoch die Bildung von Stickstoffoxiden, die durch Verbrennung von organischen Stickstoffverbindungen
gebildet werden, nicht einfach dadurch verhindert werden, daß man die Maßnahme einer Verminderung
der Temperatur anwendet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbrennen von organische Stickstoffverbindungen
enthaltenden Industrieabfällen zugänglich zu machen, das geeignet ist, die Bildung von
Stickstoffoxiden auf einen möglichst geringen Umfang zurückzudrängen.
Durch die Erfindung soll vor allem ermöglicht werden, brennbaren Industrieabfall, der organische
Stickstoffverbindungen mit Peptidbindungen, Cyanreste und ähnliche Stickstoffverbindungen enthält, mit Hilfe
eines sogenannten Wirbelschicht-Verbrennungsofens zu verbrennen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß bei der Verbrennung im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten
wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfall, der organisch gebundenen
Stickstoff enthält, in einer Wirbelschicht aus einem feinteiligen nicht brennbaren Fluidisierungsmedium,
die auf eine Temperatur oberhalb der Verbrennungstemperatur des Abfalls vorerhitzt iit und mit Hilfe
der von unten in den Wirbelschichtofen eingeführten Verbrennungsluft aufrechterhalten wird, bei dem der zu
verbrennende Industrieabfall gemeinsam mit brennbaren Materialien aus dem oberen Teil des Ofens in die
Wirbelschicht eingeführt wird und zusätzliche Luft gesondert von der für die Verbrennung erforderlichen
Luft in den oberen Teil des Ofens oberhalb der Wirbelschicht eingeführt wird, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß gemeinsam mit dem zu verbrennenden Abfall brennbare Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt
in die Wirbelschicht eingeführt werden und im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre
aufrechterhalten wird, die zur Reduktion von Stickstoffoxiden zu Stickstoff befähigt ist.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert
Die Erfindung betrifft im einzelnen ein Verfahren zum Verbrennen von Industrieabfällen, die organischen
Stickstoff enthalten, unter Verwendung eines Wirbelschichtofens, in welchem industrieabfall gemeinsam mit
Materialien, die einen hohen Anteil an Kohlenstoff enthalten, wie pulverisierte Kohle, Schweröl oder
dergleichen, in einen Ofen eingeführt wird, in welchem der Abfall und das an Kohlenstoff reiche Material
gemeinsam mit dem Fluidisierungsmedium mit Luft fluidisiert werden und danach der Industrieabfall
verbrannt wird, während das Innere der Wirbelschicht oder fluidisierten Schicht unter reduzierender Atmosphäre
gehalten wird. Auf diese Weise werden während der Verbrennung des Abfalls die Stickstoffoxide (ΝΟΛ),
die aus den im Abfall vorliegenden organischen Stickstoffverbindungen gebildet werden, reduziert, so
daß gasförmiger Stickstoff (N2) erhalten wird und die Bildung von Stickstoffoxiden vermieden wird.
Es ist gut bekannt, daß eine Wirbelschicht durch Einblasen von Luft oder Gas in einen Ofen vom unteren
Ende des Ofens her und Fluidisieren eines Fluidisierungsmediums in Form einer Schicht aus festen Teilchen
gebildet wird, die von einer perforierten Platte im Inneren eines Ofens getragen wird. Im allgemeinen
werden als Fluidisierungsmedium in Form einer Schicht aus festen Teilchen Siliziumdioxid-Teilchen (Hauptbestandteil
SiO2), wie Flußsand, verwendet, die chemisch inaktiv sind, und die Korngröße dieser Teilchen wird im
Bereich von 0,1 bis 2,0 mm gewählt Wenn in dem Abfall Schwefel und Chlor enthalten sind und wenn gewünscht
wird, diese Elemente direkt innerhalb der Wirbelschicht zu binden und zu absorbieren, wird bevorzugt, chemisch
aktive Zementklinkerteilchen als Fluidisierungsmedium zu verwenden. Zementklinkerteilchen haben beispielsweise
folgende Zusammensetzung: 60 bis 70% CaO, 6 bis 8% Fe2O3 und 3 bis 6% SiO2.
In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen wird zur Verbrennung eine Wirbelschicht angewendet. Die
Temperatur in der Wirbelschicht liegt gewöhnlich im Bereich von 750 bis 8500C. In dieser Hinsicht ist die
Temperatur wesentlich niedriger als die Temperatur über 1000° C, bei der Stickstoffoxide durch Reaktion von
Stickstoff mit Sauerstoff in der Luft gebildet werden, wie es bei allgemeinen Industrieöfen der Fall ist, wie
Dampfkesseln. Darüber hinaus ist bei dieser niedrigen Temperatur die Menge der durch Reaktion von
Stickstoff mit Sauerstoff in der Luft gebildeten Stickstoffoxide vernachlässigbar.
In dieser Hinsicht schwerwiegend ist die Bildung von Stickstoffoxiden durch Verbrennung von organischen
Stickstoffverbindungen, die im Abfall vorliegen, weil — wie bereits erläutert wurde — Stickstoffoxide auch dann
in großer Menge gebildet werden können, wenn diese Verbrennung bei einer niederen Temperatur wie 750 bis
850° C vorgenommen wird.
In dem Wirbelschichtofen kann eine heftige Reaktion erzielt werden, weil die feste Teilchenschicht des
Fluidisierungsmediums aus Teilchen einer Größe von 0,1 bis 2,0 mm besteht und daher eine außerordentlich
große Kontaktoberfläche bei stationärer Teilchenschicht besitzt (beispielsweise beträgt die Höhe der
Schicht 500 bis 1000 mm). Daher kann auch Abfall mit schlechter Brennbarkeit, wie ein entwässerter
Schlammkuchen (Wassergehalt 70 bis 90%) bei sehr niedrigem Luftüberschuß (1,1 bis 1,3) verbrannt werden.
Bei der Verbrennung eines, entwässerten Schlammkuchens mit hohem Wassergehalt, der Materialien mit
hohem Kohlenstoffgehalt enthält, in der Wirbelschicht, wird angenommen, daß die nachstehend angegebenen
Reaktionen stattfinden, weil das brennbare feste Material in dem Schlamm im wesentlichen aus
Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel und Stickstoff besteht:
C + O2 - CO2
4 H + O2- 2H2
5 + Oj- SO2
2 N + O2 - 2 NO
In der Praxis sind jedoch die Abfallteilchen in gewissem Ausmaß mikroskopisch ungleichmäßig verteilt,
obwohl der eingesetzte schlammartige Abfall getrocknet, zerkleinert und in die Wirbelschicht
gebracht wurde. Darüber hinaus werden die Abfallteilchen der Verbrennung bei sehr niederen Luftüberschuß
unterworfen, so daß eine sauerstoffarme reduzierende Atmosphäre die kleinen Teilchen des gemahlenen
Abfalls umgibt
Diese Bedingung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In
diesen Zeichnungen bedeutet
F i g. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Schlammteilchens innerhalb eines erfindungsgemäß verwendeten
Wirbelschicht-Verbrennungsofens,
F i g. 2 ist eine Darstellung, die die Bedingungen im Inneren eines erfindungsgemäßen Wirbelschicht-Verbrennungsofens
verdeutlicht, und
Fig.3 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahrensschema und eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Wirbelschicht-Verbrennungsofens darstellt.
Die in F i g. 1 gezeigte vergrößerte Ansicht eines Schlammteilchens b zeigt die Bedingungen innerhalb
der Wirbelschicht a mikroskopisch. Die Schlammteilchen b »schwimmen« in der Gruppe c/von Teilchen des
Fluidisierungsmediums, die eine Wirbelschicht a bilden, wobei ein Schlammteilchen b, das eine beträchtliche
Menge kohlenstoffhaltiger Komponenten enthält, in der umgebenden Zone c eine reduzierende Atmosphäre
ausbildet
Andererseits sind in dem Wirbelschichtgas Verbindungen, wie CH*, CO, H2 und dergleichen, die durch
Zersetzung des Abfalls gebildet wurden, vorhanden und die vorstehend genannten Gasbestandteile tragen zu
einer Erhöhung der Wirksamkeit der reduzierenden Atmosphäre bei.
Die Wirbelschicht selbst hat eine stark katalytische Wirkung. In den vorstehend angegebenen aktiven
Fluidisierungsmedium-Teilchen sind Fe2O3 und Al2O3
enthalten oder wenn Schweröl als zusätzliches Verbrennungsmittel verwendet wird, liegt in den Teilchen des
Mediums Vanadinoxid V2Os vor, das aus dem Vanadin
im Schweröl gebildet wurde. Diese Verbindungen wirken als Katalysatoren und beschleunigen die Bildung
von Kohlenmonoxid gemäß nachstehenden Reaktionsformeln
2 C + O2 - 2 CO
C + H2O- CO + H2 (Wassergasreaktion)
Anders ausgedrückt werden für die Verbrennung eines Schlammkuchens mit hohem Wassergehalt Materialien
mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie pulverisierte Kohle oder Abfall-Aktivkohle, erforderlichenfalls auch
Schweröl gemeinsam mit dem schlammartigen Abfall der Wirbelschicht zugeführt oder das Gemisch aus
schlammartigem Abfall und kohlenstoffreichen Materialien kann andernfalls in die Wirbelschicht eingeführt
werden, um die Verbrennung bei niederem Luftüberschuß durchzuführen, wodurch ein hoher Anteil an CO
in der Wirbelschicht gebildet wird und die selektive Reduktion von Stickstoffoxiden gemäß nachstehenden
Reaktonsgleichungen erfolgt:
2NO + CO- N2O + CO2
N2O + CO- N2 + CO2
N2O + CO- N2 + CO2
Außerdem reduzieren Wasserstoff, der durch die vorstehend angegebene Wassergasreaktion gebildet
wurde, und Methan, das aus den in verbrennbaren Materialien vorliegenden Kohlenwasserstoffen (CnHn,)
in der reduzierenden Atmosphäre gebildet wurde, Stickstoffoxide in der nachstehenden Weise:
2NO + 2H2-CH4 + 4 NO2
CH4 + 4NO-
CH4 + 4NO-
N2 + 2 H2O
<■ 4 NO + CO2 + 2 H2O
2 N2 + CO2 + 2 H2O
2 N2 + CO2 + 2 H2O
,o Fe2O3, Cr2O3, MnO, Al2O3, V2O5, Cu2O und dergleichen
werden als Katalysatoren angesehen, die geeignet sind, die vorstehenden Reaktionen zu beschleunigen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert, in der die Bedingungen im Inneren
eines Wirbelschicht-Verbrennungsofens gezeigt sind, der zur Verbrennung von schlammartigen Abfällen
verwendet wird.
In dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen e wird die Primärluft g der Verbrennungsluft vom unteren Ende
μ des Verbrennungsofens e her eingeführt, um das
Fluidisierungsmedium in dem Ofen e zu fluidisieren, wodurch eine Wirbelschicht k gebildet wird. Die
Wirbelschicht it wird mit Hilfe eines Brenners oder dergleichen vorerhitzt. An Kohlenstoff reiche Materialien,
wie pulverisierte Kohle oder dergleichen, werden gemeinsam mit schlammartigem Abfall vom oberen
Ende des Ofens e her in die Wirbelschicht it eingeführt, wo sie gemeinsam mit dem Fluidisierungsmedium
fluidisiert werden und eine unvollständige Verbrennung stattfindet, wodurch das Innere der Wirbelschicht k in
reduzierender Atmosphäre gehalten wird. In dieser Weise wird die Verbrennung durchgeführt. In diesem
Fall liegen im Inneren der Wirbelschicht k in Form eines Gemisches CO, H2, CH*, O2, N2 und CO2 vor, so daß die
Bildung einer reduzierenden Atmosphäre im Inneren der Wirbelschicht k beschleunigt werden kann.
Wenn darüber hinaus die Sekundärluft /dem Ofen e in dem oberen Raum oberhalb der Wirbelschicht
zugeführt wird und λ > 1 (λ bedeutet den Überschußluftfaktor)
in einer Zone j, die durch die obere Fläche der Wirbelschicht k und den Eintritt der Sekundärluft /
begrenzt ist, werden CH* und ähnliche Verbindungen, die in diese Zone gelangt sind, zersetzt und verbrannt.
Die Verbrennung schreitet weiter in der Zone /oberhalb der Zone j fort und Abgas Λ, das CO2, H2O, N2 und O2
enthält wird aus dem Ofen abgeführt.
Ein Beispiel für eine Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung
für Schlammabfälle wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben.
Der Verbrennungsofen 1 enthält eine perforierte Platte 2 und eine Luftkammer 3 in seinem unteren Teil.
Der entwässerte Schlamm, der pulverisierte Kohle oder feinkörnige Kohle enthält, wird dem oberen Teil des
Verbrennungsofens 1 durch eine Zuführungs- oder
j5 Fördervorrichtung 4 für den Schlamm zugeführt. Die
zum Fluidisieren und zur Verbrennung erforderliche Luft wird durch ein Gebläse 8, ein Drosselventil 15 und
eine Leitung 9 der Luftkammer 3 zugeführt, wobei die Fluidisiening der Teilchen des Fluidisierungsmediums
wie Zementklinkerteilchen sowie des Schlamms, der pulverisierte Kohle und feinkörnige Kohle enthält
wobei die Teilchen und der Schlamm auf der perforierten Platte 2 angeordnet sind, beim Durchtritt
der Luft durch die perforierte Platte 2 erfolgt, so daE eine Wirbelschicht erhalten wird. Der Betrieb de«
Verbrennungsofens beginnt mit dem Erhitzen der Wirbelschicht mit Hilfe von Brennern, wonach die
Verbrennung des Abfalls durch die Verbrennung det
24 IO
pulverisierten Kohle (oder feinkörnige Kohle), die mit dem schlammartigen Abfall vermischt ist, fortschreitet.
Wenn die durch Verbrennung der pulverisierten Kohle entwickelte Wärme unzureichend ist, wird ein Brenner
6a als Hilfsvorrichtung verwendet. Das Abgas wird durch eine Leitung 7 aus dem Ofen abgeleitet.
Wenn zur Ausbildung einer Wirbelschicht 5 eine Erhöhung der Menge des Fluidisierungsgases erforderlich
ist, wird das Abgas aus Leitung 7 eingeleitet, so daß Abgas durch das Drosselventil 14 und das Gebläse 16 in
die Leitung 9 eingeführt wird.
Für den Betrieb des Verbrennungsofens 1 ist es erforderlich, die Menge der Luft und des damit zu
vermischenden Abgases zu regeln. Zu diesem Zweck werden ein Signal 11, welches die zugeführte Menge des
schlammartigen Abfalls anzeigt und in Kopplung mit der Umdrehungszahl eines Drehförderers in der
Fördervorrichtung für den schlammartigen Abfall 4 erhalten wird, und ein Temperatursignal 18 aus einem
Thermometer 17, das zur Messung der Temperaturen in der Wirbelschicht 5 dient, in einen Regler 10 eingeführt
und jedes der Eintrittsventile bzw. Eintrittsklappen 14 und 15 der Gebläse 8 und 16 wird mit Hilfe der Signale
12a und 12b geregelt, während die Regelventile 19a und 19b zum Regeln der Ölmenge für die Brenner 6a und 6b
mit Hilfe der Signale 13a und 13b gesteuert werden. Der Brenner wird hauptsächlich zum Beginn des Betriebs
eines Ofens oder zu Hilfszwecken verwendet, während der Brenner 16b zur Zuführung von kohlenstoffreichen
verbrennbaren Materialien, wie Schweröl, zu der Wirbelschicht 5 verwendet wird und normalerweise
dann eingesetzt wird, wenn der dem Ofen 1 zuzuführende schlammartige Abfall keine pulverisierte Kohle oder
dergleichen enthält. Andererseits wird eine Klappe 22, die in der Zuleitung 21 für Sekundärluft vorgesehen ist,
mit Hilfe eines Signals 20 geregelt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bestehen die Merkmale des erfindungsgemäßen
Verfahrens darin, daß zur Verbrennung eines brennbaren Industrieabfalls, der organisch gebundenen Stickstoff
enthält, insbesondere von schlammartigem Industrieabfall mit hohem Wassergehalt, eine Wirbelschicht
verwendet wird, welche die Verbrennung bei außerordentlich niederem Luftüberschuß (Luftüberschuß-Verhältnis
1 : 1 bis 1 :3) ermöglicht. Dabei werden kohlenstoffhaltige Bestandteile in einer Menge von
nicht weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Abfalls, mit dem festen Material, wie dem
schlammartigen Abfall, vermischt, so daß im Inneren der Wirbelschicht 5 eine reduzierende Atmosphäre gebildet
wird, während die Temperatur in der Wirbelschicht 5 bei nicht weniger als 5000C gehalten wird, um den
Abfall zu verbrennen. Die gebildeten Stickstoffoxide werden durch CO, Hj, CH4 und dergleichen, die auf diese
Weise gebildet werden, reduziert, so daß die Stickstoffoxide aus dem Abfall-Verbrennungsgas, das aus dem
Abfall kommt, in Form von gasförmigen Stickstoff entfernt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weiden als Fluidisierungsmedium
Zementklinkerteilchen verwendet, die einen hohen <*>
Anteil an Fe2Oi, CnOi, MnO, AbOi, enthalten, oder es
werden Chromerzteilchen und Manganerzteilchen verwendet, um die vorstehende Reduktionsreaktion zu
beschleunigen, so daß Stickstoffoxide in wirksamer Weise reduziert und entfernt werden.
Die Reaktionen, die in dem Wirbelschicht-Verbrennungsofen gemäß der Erfindung stattfinden, können
folgendermaßen zusammengefaßt werden: nachstehende Reaktionen finden durch Umsetzung des verbrennbaren
Materials und der zugesetzten kohlenstoffreichen Bestandteile innerhalb der zu reduzierenden Wirbelschicht
statt, die bei einer Temperatur von nicht weniger als 5000C gehalten wird:
2 C + O2 - 2 CO
C + H2O - CO + H2
C + H2O - CO + H2
C„H„,- aCH, 4- bCn,H„„
In diesem Reaktionsschema bedeutet CnH,,, Kohlenwasserstoffgruppen,
die in den verbrennbaren Materialien enthalten sind, die zum Teil einer trockenen
Destillation und Zersetzung innerhalb der Wirbelschicht in reduzierender Atmosphäre unterworfen werden,
wobei Methan (CH4) und ähnliche Verbindungen gebildet werden.
CO, H2, CH4, die durch die vorstehenden Reaktionen
gebildet werden, halten die reduzierende Atmosphäre in der Wirbelschicht aufrecht, wodurch gleichzeitig mit
den vorstehenden Gasen gebildete Stickstoffoxide entsprechend den nachstehenden Reaktionsgleichungen
reduziert werden:
2NO + CO- N2O + CO2
N2O + CO- N2 + CO2
2NO + 2H2- N2 + 2H2O
CiU + 4 NO2 - 4 NO + CO2 + 2 H2O
CH-s + 4 NO - 2 N2 + CO2 + 2 H2O
Die Menge ar CO, das in der Wirbelschicht entsprechend den vorstehenden Reaktionsgleichungen
gebildet wird, ist sehr groß im Vergleich mit der Menge an Stickstoffoxid, so daß überschüssiges CO, H2, Cn, Hm,
CH4 und dergleichen mit Hilfe der Sekundärluft in dem Raum oberhalb der Oberfläche der Wirbelschicht
oxydiert werden und in die unschädlichen Gase CO2 und H2O umgewandelt werden.
Wenn Klärschlamm mit einem Wassergehalt von 78%, einem Feststoff gehalt von 22% und einem
Stickstoffgehalt der Feststoffe von 5,5% unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Wirbelschicht-Verbrennungsofens
verbrannt wird, enthält das Abgas Stickstoffoxide (NO,) in folgenden Konzentrationen:
bei Zusatz von pulverisierter Kohl'v. 65 ppm (Teile pro 1 Million Teile);
ohne Zusatz von pulverisierter Kohle: 1230 ppm.
Es ist ersichtlich, daß in der vorstehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
erläutert wurden. Die Erfindung kann jedoch in einfacher Weise aufgrund der angegebenen Regeln
modifiziert und verbessert werden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.
Hierzu 1 BhUt 7xichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Verbrennung von Industrieabfall, der organisch gebundenen Stickstoff enthält, in einer
Wirbelschicht aus einem feinteiligen nicht brennbaren Fluidisierungsmedium, die auf eine Temperatur
oberhalb der Verbrennungstemperatur des Abfalls vorerhitzt ist und mit Hilfe der von unten in den
Wirbelschichtofen eingeführten Verbrennungsluft '° aufrechterhalten wird, bei dem der zu verbrennende
Industrieabfall gemeinsam mit brennbaren Materialien aus dem oberen Teil des Ofens in die
Wirbelschicht eingeführt wird und zusätzliche Luft gesondert von der für die Verbrennung erforderli- '5
chen Luft in den oberen Teil des Ofens oberhalb der Wirbelschicht eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß gemeinsam mit dem zu verbrennenden Abfall brennbare Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt in die Wirbelschicht *°
eingeführt werden und im Inneren der Wirbelschicht eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten
wird, die zur Reduktion von Stickstoffoxiden zu Stickstoff befähigt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- *5
zeichnet, daß man als Fluidisierungsmedium Zemeintklinkerteilchen,
die als Katalysatoren Fe2O3,
AI2O3, O2O3 und MnO enthalten, Chromerzteilchen
oder Manganerzteilchen verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Aufrechterhaltung der
Wirbelschicht und zur Verbrennung verwendeten Luft aus dem Wirbelschichtofen entnommenes
Abgas zugemischt wird.
35
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13018773A JPS5227467B2 (de) | 1973-11-21 | 1973-11-21 | |
JP13018773 | 1973-11-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2410477A1 DE2410477A1 (de) | 1975-05-22 |
DE2410477B2 DE2410477B2 (de) | 1977-03-24 |
DE2410477C3 true DE2410477C3 (de) | 1977-11-03 |
Family
ID=
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