DE3512922C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Rei­ nigung von aus Verbrennungsanlagen für Industrie- und Hausmüll mit unzureichender Sauerstoffzufuhr zur Erzeugung von Brenngas stammenden Abgasen von giftigen Chlorverbindungen und schweren Kohlenwasserstoffen.

Herkömmliche Verbrennungsanlagen für Industrie- und Hausmüll geben nicht unbeträchtliche Mengen von gesundheitsschädlichen Substanzen in Form von Chlorverbindungen wie beispielsweise Dioxiden ab. Diese Verbindungen entstehen in der Verbrennungskammer infolge der lokal auftretenden niedrigen Verbrennungstemperaturen. Sie können jedoch auch entstehen, wenn die Abgase gekühlt werden, falls diese Gase Chlor und/oder Salzsäure enthalten.

Zum Abbau giftiger Chlorverbindungen und schwerer Kohlenwasser­ stoffe aus Gasen, insbes. Inertgasen, ist ein Verfahren bekannt (DE-OS 24 37 110), bei dem eine gleichzeitige Einwirkung von Sauerstoff, Wasserdampf und UV-Licht erfolgt. Wegen der Zufuhr von Sauerstoff ist dieses Verfahren jedoch zur Erzeugung von Brenngasen mit hohem Heizwert wenig geeignet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reinigung von aus Verbrennungsanlagen für Industrie- und Hausmüll mit unzureichender Sauerstoffzufuhr zur Er­ zeugung von Brenngas stammenden Abgasen zu schaffen, bei dem die giftigen Chlorverbindungen und schweren Kohlenwasserstoffe auf einfache Weise eliminiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß in den Abgasen vorhandene Chlorverbindungen durch UV-Bestrahlung zersetzt und schwere Kohlenwasserstoffe in den Abgasen durch gleichzeitige Zufuhr von Wärmeenergie von außen gespalten (gekrackt) werden. - Die er­ reichten Vorteile sind darin zu sehen, daß auf einfache Weise die Reinigung der Abgase von giftigen Chlorverbindungen und schweren Kohlenwasserstoffen gelingt, und daß die Abgase eine umweltfreund­ liche Weiterverwendung als Brenngas finden können.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung werden die Abgase zwecks UV- Bestrahlung durch einen Lichtbogen geleitet, wodurch Teile des Gas­ stromes auf Ionisationstemperatur erhitzt und gleichzeitig der physi­ kalische Wärmegehalt der Gase erhöht werden.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung wird zwecks Bestrahlung in die Abgase ein in einem Plasmagenerator auf Ionisierungstempera­ tur erhitztes Gas eingeleitet.

Die Behandlung mit Plasmagas, sei es nun durch einen übertragenen Lichtbogen, d.h. einen in der Kammer erzeugten Lichtbogen oder durch Verwendung eines Plasmagenerators, verursacht eine Erhitzung der Gase in der Kammer, wobei der physikalische Wärmegehalt in den Gasen ausgenutzt wird, um jegliche schwereren Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Teer, welche in den Abgasen des Verbrennungs­ ofens vorhanden sind, zu spalten.

Zweckmäßigerweise werden die Abgase tangential in die Krackkammer eingeleitet und dadurch in Drehung versetzt, so daß eine gleichmä­ ßige Bestrahlung der gesamten durchströmenden Gasmenge erzielt wird.

Um zu verhindern, daß die Oxide beispielsweise erneut entstehen oder daß andere giftige Chlorverbindungen entstehen, kann erfin­ dungsgemäß eine zweite Verfahrensstufe durchgeführt werden, bei welcher die Gase nach Abkühlung oder Wärmeübertragung auf 350 -700°C mit einem geeigneten Akzeptor zur Entfernung von Chlor und/oder Salzsäure sowie zur Kondensierung irgendwelcher Metall­ dämpfe kontaktiert werden. Vorzugsweise werden als Akzeptoren ge­ brannter Kalk oder Löschkalk und/oder Dolomit verwendet.

Bei Müllverbrennungsanlagen werden verfahrensgemäß zweckmäßiger­ weise die Abgase nach dem Kracken mit einem stückigen, kohlenstoff­ haltigen Material kontaktiert, um dort ein Kohlenmonoxid und Wasser­ stoff enthaltendes Gas zu bilden, während gleichzeitig der Wärmege­ halt des Gases zur Reduzierung seines Sauerstoff-Potentials ausge­ nutzt wird; wobei eventuell ein Zuschlag wie beispielsweise eine Alkaliverbindung zugesetzt wird, um die Reaktivität zu erhöhen. Die physikalische Wärme des Gases wird dabei ausgenutzt, um den Koks auf die Gastemperatur zu erhitzen, wobei der Kohlenstoff im Koks mit dem Sauerstoff, mit Kohlendioxid und Wasserdampf im Gas reagiert, so daß Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas entstehen, wo­ durch der Wärmewert des Gases erhöht wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Ofen zur Vergasung und zumindest teilweisen Zersetzung des Industrie- und Hausmülls sowie herkömmlichen Einrich­ tungen für die Wärmeabgabe, die Reinigung und die Kühlung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß eine Krackkammer mit einer UV-Bestrahlungsquelle sowie einer Wärmeenergiequelle vorge­ sehen ist. Vorzugsweise ist die Krackkammer wärmeisoliert.

Vorzugsweise ist die Krackkammer als ein wärmeisolierter Reaktor ausgebildet, in welchen die Abgase tangential eingeleitet werden, und die Kammer in einer Drehbewegung längs deren Wandung zum Auslaß am gegenüberliegenden Ende der Kammer durchströmen.

Nach einem Vorschlag der Erfindung besteht die UV-Bestrahlungs­ und Wärmeenergiequelle aus zwei in die Kammer eingesetzten Elektro­ den, zwischen denen innerhalb der Kammer ein Lichtbogen erzeugbar ist, durch welchen die Abgase hindurchgeleitet werden.

Alternativ kann die UV-Bestrahlungs- und Wärmeenergiequelle auch aus einem unmittelbar neben der Krackkammer angeordneten Plasma­ generator bestehen, in welchem ein Gasstrom auf Ionisierungstempe­ ratur erhitzt wird, welcher dann in die Kammer eingeleitet wird.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Krackkammer unmittelbar ein mit Koks gefüllter Aufkohlungsschacht nachgeschal­ tet.

Gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung besitzt die Anlage einen Reaktor, welcher mit einem geeigneten Akzeptor für Chlor und/ oder Salzsäure im Gas gefüllt ist. Der Akzeptor besteht vorzugsweise aus gebranntem Kalk oder Löschkalk und/oder Dolomit. Der Reaktor besteht vorzugsweise aus einem vertikalen Schacht mit Zuführeinrich­ tungen für den Akzeptor von oben her und Ablaßeinrichtungen für das Abzapfen der absorbierten Produkte.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Müllverbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine alternative Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine nach einem Vorschlag der Erfindung zusammen mit einem Aufkohlungsschacht arbeitende Krackkammer in schematischer Darstellung und

Fig. 4 eine nach einem Alternativvorschlag der Erfindung zusammen mit einem Aufkohlungsschacht arbeitende Krackkammer in schematischer Darstellung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung besitzt einen Ver­ brennungsofen 1, welcher mit einem Überschuß an Sauerstoff, d. h. mit reiner Verbrennung, arbeitet. Die Abgase werden einer Krackkam­ mer 2 zugeführt, welche im einzelnen noch zu beschreiben sein wird, in welcher die gesundheitsschädlichen Chlorverbindungen, welche im Gas vorhanden sind, durch UV-Bestrahlung aufgespalten werden. Schwerere Kohlenwasserstoffe werden durch die gleichzeitig zugeführte Wärmeenergie zersetzt.

Die gereinigten Gase werden dann zweckmäßigerweise von der Krack­ kammer eventuell nach einer Chlorwäsche, welche im einzelnen noch unter Bezug auf Fig. 2 zu beschreiben sein wird, einem Wärmetau­ scher 3 zugeführt, ferner einer Wasch- und Kühleinrichtung 4 und entweichen dann über einen Schornstein 5. Diese einzelnen Schritte stellen die herkömmliche Technologie dar und werden daher im ein­ zelnen nicht mehr beschrieben.

Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Vorrichtung besitzt eine Ver­ brennungskammer 10, welche mit unzureichender Sauerstoffzufuhr ar­ beitet und daher zur Herstellung von Brenngasen verwendet werden kann. Die Abgase werden vom Ofen einer Krackkammer 11 der gleichen Art wie vorstehend erwähnt zugeleitet. Das die Krackkammer 11 ver­ lassende Gas wird in einen Aufkohlungsschacht 12 geleitet, welcher unmittelbar hinter der Krackkammer angeordnet ist, in welchem der Wärmewert des Gases durch Ausnutzung seines physikalischen Wärme­ gehaltes erhöht wird.

Das Gas strömt vom Aufkohlungsschacht über einen Kühler oder Wär­ metauscher 13, in welchem die Temperatur auf ca. 350-700°C ab­ gesenkt wird, zu einem Chlorwäscher 14, in welchem Chlor und/oder Salzsäure in den Gasen durch einen Akzeptor in Form von gebranntem Kalk oder Löschkalk und/oder Dolomit entfernt werden.

Das auf diese Weise gereinigte und qualitätsmäßig verbesserte Gas kann dann durch herkömmliche Behandlungsaggregate hindurchge­ leitet werden oder zur Verbrennung oder für irgendwelche anderen Zwecke entnommen werden.

Fig. 3 zeigt eine in Verbindung mit einem Aufkohlungsschacht 31 angeordnete Krackkammer 30. Zu bemerken ist, daß die Krackkammer in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung getrennt arbeitet und daß ein Aufkohlungsschacht nicht obligatorisch ist. Dasselbe gilt naturgemäß auch für die Ausführung der Krackkammer gemäß Fig. 4.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Krackkammer als ein Reaktor ausgebildet mit einem tangentialen Ein­ laß 32 für die Abgase vom Verbrennungsofen. Die Kammer besitzt eine Bodenelektrode 33 und eine Ringelektrode 34, zwischen denen ein Lichtbogen 35 erzeugt wird. Am Durchgang durch den Lichtbogen erreicht ein geringer Teil der Abgase Ionisationstemperatur und kann daher UV-Strahlen abgeben. Da die Abgase mit einer Drehbewegung hindurchströmen, können sie gleichmäßig und vollständig bestrahlt werden.

Der physikalische Wärmegehalt des Gases wird weiter in der Krack­ kammer durch die zugeführte Elektroenergie erhöht, wodurch der Wär­ megehalt im nachfolgenden Aufkohlungsschritt ausgenutzt werden kann. Der Aufkohlungsschacht 31 besitzt einen Kokseinlaß 36 am oberen Ende und einen Auslaß 37 für die Restprodukte am Boden. Die Ab­ gase werden am Boden dem Reaktor zugeführt und durch einen oberen Gasauslaß 38 entnommen.

Die Koksfüllung im Schacht wird auf die Temperatur des Gases durch den physikalischen Wärmegehalt des Gases erhitzt und Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf werden mit dem Kohlenstoff im Koks zu Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas umgewandelt. Anschließend kann das Gas in herkömmlicher Weise erforderlichenfalls entschwefelt wer­ den.

Nach dieser Entschwefelung, falls dies überhaupt erforderlich sein sollte, wird das Gas auf annähernd 350-700°C abgekühlt, z. B. durch einen Wärmetauscher geleitet und durch einen geeigneten Ak­ zeptor für Chlor und Salzsäure hindurchgeleitet, wobei zweckmäßiger­ weise gebrannter Kalk oder Löschkalk und/oder Dolomit verwendet wird. Vorzugsweise wird ein vertikaler Reaktor, der mit dem Akzeptor gefüllt ist, verwendet.

Fig. 4 zeigt in gleicher Weise wie Fig. 3 eine Krackkammer 40 in unmittelbarer Verbindung mit einem Aufkohlungsschacht 41. Ein Gas, zweckmäßigerweise ein einatomiges Gas, wird dem Plasmagenerator 42 zugeleitet und in einem dort erzeugten Lichtbogen auf Ionisierungs­ temperatur erhitzt. Das auf diese Weise erhitzte Gas wird in die Krackkammer 40 an der Stelle 43 eingeleitet, während das Abgas tangential durch den Einlaß 44 eingeleitet wird, wobei es durch die vom Plasmagas emittierte UV-Strahlung bestrahlt wird. Gleichzeitig werden die Abgase durch das heiße Plasmagas zumindest leicht er­ hitzt, wobei diese Wärme dann wie erwähnt in dem Aufkohlungsschacht ausgenutzt werden kann. Die auf diese Weise zugesetzte Wärmemenge kann naturgemäß auch gesteuert werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Reinigung von aus Verbrennungsanlagen für Indu­ strie- und Hausmüll mit unzureichender Sauerstoffzufuhr zur Erzeu­ gung von Brenngas stammenden Abgasen von giftigen Chlorverbindun­ gen und schwereren Kohlenwasserstoffen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Abgasen vorhandene Chlorver­ bindungen durch UV-Bestrahlung zersetzt und schwerere Kohlenwasser­ stoffe in den Abgasen durch gleichzeitige Zufuhr von Wärmeenergie von außen gespalten (gekrackt) werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks UV-Bestrahlung die Abgase durch einen Lichtbogen (35) geleitet wer­ den, wodurch Teile des Gasstromes auf Ionisierungstemperatur erhitzt und gleichzeitig der physikalische Wärmegehalt der Gase erhöht wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bestrahlung in die Abgase ein in einem Plasmagenerator (42) auf Ionisierungstemperatur erhitztes Gas eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgase tangential in die Krackkammer (11, 30, 40) eingeleitet und dadurch in Drehung versetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abgase nach dem Kracken mit stückigem, koh­ lenstoffhaltigem Material kontaktiert werden, um ein Kohlen­ monoxid und Wasserstoff enthaltendes Gas zu bilden, während gleich­ zeitig der Wärmegehalt des Gases zur Reduzierung seines Sauerstoff- Potentials ausgenutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Reaktivität erhöhende Substanz mit dem stückigen, kohlenstoff­ haltigen Material gemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als die Reaktivität erhöhende Substanz eine Alkaliverbindung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gase nach Abkühlung oder Wärmeübertragung auf 350-700°C mit einem geeigneten Akzeptor zur Entfernung von Chlor und/oder Salzsäure sowie zur Kondensierung irgendwelcher Metall­ dämpfe kontaktiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß gebrann­ ter Kalk oder Löschkalk und/oder Dolomit als Akzeptor verwendet wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem Ofen zur Vergasung und zumindest teilweisen Zersetzung des lndustrie- und Hausmülls sowie herkömmlichen Einrich­ tungen für die Wärmeabgabe, Reinigung und Kühlung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Krackkammer (11, 30, 40) mit einer UV-Be­ strahlungs- und Wärmeenergiequelle (35, 42) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Krackkammer (11, 30, 40) wärmeisoliert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Krackkammer (30) aus einem Reaktor mit einem tangentialen Gaseinlaß (32) besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die UV-Bestrahlungs- und Wärmeenergiequelle aus zwei in die Kammer (30) eingesetzten Elektroden (33, 34) besteht, zwischen denen innerhalb der Kammer ein Lichtbogen (35) erzeugbar ist, durch welchen die Abgase hindurchgeleitet werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die UV-Bestrahlungs- und Wärmeenergiequelle aus einem unmittelbar neben der Krackkammer (40) angeordneten Plasma­ generator (42) besteht, in welchem ein Gasstrom auf Ionisierungs­ temperatur erhitzt wird, welcher dann in die Kammer eingeleitet wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Krackkammer (40) unmittelbar ein mit stücki­ gem, kohlenstoffhaltigem Material gefüllter Aufkohlungsschacht (41) nachgeschaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Krackkammer (11) ein mit einem Akzeptor für Chlor und Salzsäure gefüllter Reaktor (12) nachgeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Krackkammer (11) ein Aufkohlungsschacht (12) nachgeschaltet ist und diesem wieder ein Kühler oder Wärmetauscher (13) zur Abkühlung des Gases auf 350-700°C.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Krackkammer ein mit einem geeigneten Akzeptor für Chlor und Salz­ säure gefüllter Reaktor nachgeschaltet ist.