EP0419992A2 - Combustion method for granular synthetic resin waste, particularly from ion exchangers - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for burning synthetic resin bulk material, in particular ion exchangers.
- the aim of the invention is therefore a method for the incineration of such waste, which can be carried out continuously without problems and in which minimal emissions occur.
- the process according to the invention developed for this purpose is characterized in that dry resin mixed with alumina granules or moist masses together with air for combustion with air supply are blown into the lower region of a fluidized bed with excess alumina granules, with the burning of cation exchangers with excess oxygen and with the combustion of anion exchangers in the lower zone with substoichiometric amounts of oxygen.
- dry resin materials in particular are premixed with alumina granules (or return material) and blown into the furnace as a mixture of resin and inert material, from which inert material is then removed continuously or in batches.
- Moist masses can be entered more easily together with air in such a way that they do not cake together (initially inhibited by existing water shells).
- Excess amounts of clay corresponding to a ratio of at least 2: 1 are preferably used in the furnace, in particular a large excess corresponding to at least 5 times the amount based on the resin.
- the alumina should in particular be finely divided with a grain size of at most 1 mm, which is chosen in particular in the range from 100 to 400 ⁇ m, especially around 300 ⁇ m.
- the alumina serves for the division of the resin material and for temperature control as well as the absorption of combustion products of an inorganic type.
- a device for the combustion of the granular material, as described in DE-PS 37 02 089 by the applicant, which shows a fluidized bed furnace for waste incineration, which comprises a lower zone in the form of a bed of high particle density, in particular as a rotating Fluid bed is formed with an inclined bottom and one above located extended zone of lower particle density and higher gas velocity, which works as a circulating layer and into which additives are blown in at the lower end.
- a lower solids outlet is provided, which is not absolutely necessary in the present case, but is nevertheless expedient and necessary if dry resin compositions are mixed with alumina granules and fed into the furnace.
- the inclination of the floor to support the rotation and removal of inert material or slag should only be slight, with angles of inclination ⁇ 30 °.
- a substoichiometric oxygen supply (preferably one works with lambda values of 0.5 to 0.8) to the lower zone of a two-zone bed, as indicated above, ensures a reduction in the nitrogen oxide emission, in the upper zone with excess air to achieve a complete burnout.
- the formation of thermal NO x in this area can be largely avoided by temperatures below 1000 ° C.
- lime appears expedient for taking up the sulfur oxide formed in a considerable amount in cation exchangers.
- the resulting finely divided chalky Calcium sulfate can also serve as an absorber for inorganic traces that can arise when burning loaded resin.
- FIG. 1 shows a fluidized bed furnace as specified in DE-PS 37 02 089:
- An alumina / ion exchange mixture is blown into bed 1 (zone 1) via a mixing nozzle 2 and kept in rotation by means of 3 asymmetrically supplied air, as indicated by the arrows. In this way the residence of the resin in the lower zone is increased and a grinding effect is achieved which the baking masses which may occur break up again.
- additional air is blown in and the subsequent fluidized area 5 (zone 2) is extended and formed as a circulating fluidized bed with a separating cyclone 6, extension tube (downpipe with siphon as pressure lock) 7, via which the return of finely divided solids into the Bed 5 is done.
- Via 8 additive, especially lime, is blown into the lower area of zone 5. Solid can be removed via 9. 10 is the return of the circulating fluidized bed.
- the mixture of resin and inert material can also be entered here.
- FIG. 2 A modification of this furnace is shown in FIG. 2, in which material separated in the cyclone 6 is returned to the lower zone 1.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von Kunstharz-Schüttgut, insbesondere von Ionenaustauschern.The invention relates to a method for burning synthetic resin bulk material, in particular ion exchangers.
Die Beseitigung von Abfall- und Müllmengen ist ein Problem, dem gerade in jüngster Zeit vermehrte Aufmerksamkeit gewidmet wird. Grundsätzlich sind Abfälle auf Kohlenstoffbasis, wie insbesondere feinteilige oder granulare Kunstharzabfälle, einer Beseitigung durch Verbrennen zugänglich, jedoch treten je nach Art des Materials und zusätzlicher Gehalte an weiteren Elementen oder Zusätzen, wie Wasser, erhebliche Schwierigkeiten auf.Disposal of waste and garbage is a problem that has received increasing attention recently. Basically, carbon-based wastes, such as particularly fine or granular synthetic resin wastes, can be disposed of by incineration, but depending on the type of material and additional contents of other elements or additives, such as water, considerable difficulties arise.
So sind erschöpfte Ionenaustauschermassen, die als feuchte Schlämme vorliegen, infolge umfänglicher Anwendung solcher Austauscherharze für Reinigungszwecke in erheblicher Menge vorhanden. Ihre Beseitigung ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da zum einen die schlammartige Beschaffenheit hinderlich ist und zum anderen ein Verkleben und Zusammenbacken der Massen in Zonen höherer Temperaturen auftritt, die verfahrenshinderlich sind. Ferner bedeuten die merklichen Schwefelgehalte und Verunreinigungen mit Metallen, insbesondere Schwermetallen, ein zusätzliches Hindernis.Exhausted ion exchange masses, which are present as moist sludges, are present in considerable quantities as a result of extensive use of such exchange resins for cleaning purposes. However, their elimination is not readily possible since, on the one hand, the sludge-like nature is a hindrance and, on the other hand, the masses stick together and cake in zones of higher temperatures which are cumbersome for the process. Furthermore, the noticeable sulfur content and contamination with metals, especially heavy metals, represent an additional obstacle.
Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Verbrennung solcher Abfälle, das ohne Probleme kontinuierlich durchgeführt werden kann und bei dem minimale Emissionen auftreten.The aim of the invention is therefore a method for the incineration of such waste, which can be carried out continuously without problems and in which minimal emissions occur.
Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man trockenes Harz vermischt mit Tonerde-Granulat bzw. feuchte Massen zusammen mit Luft zur Verbrennung unter Luftzufuhr in den unteren Bereich einer Wirbelschicht mit überschüssigem Tonerde-Granulat einbläst, wobei bei der Verbrennung von Kationenaustauschern mit Sauerstoffüberschuß und bei der Verbrennung von Anionenaustauschern in der unteren Zone mit unterstöchiometrischen Sauerstoffmengen gearbeitet wird.The process according to the invention developed for this purpose is characterized in that dry resin mixed with alumina granules or moist masses together with air for combustion with air supply are blown into the lower region of a fluidized bed with excess alumina granules, with the burning of cation exchangers with excess oxygen and with the combustion of anion exchangers in the lower zone with substoichiometric amounts of oxygen.
Beim Einblasen soll ein Zusammenschmelzen bzw. Verbacken des Harzmaterials weitgehend vermieden werden, was durch entsprechende Mischwirkung beim Einblasen in die in Bewegung befindliche Granulatmischung erreicht wird. Spontan gebildete ggf. aufgekohlte Agglomerate können jedoch durch die Malwirkung der Inertgranulat enthaltenden Mischung insbesondere in einer als rotierendes Wirbelbett ausgebildeten unteren Ofenzone (wie weiter unten angegeben) wieder zerrieben werden.When blowing in, melting or caking of the resin material is to be largely avoided, which is achieved by a corresponding mixing action when blowing into the granulate mixture in motion. Spontaneously formed and possibly carburized agglomerates can, however, be ground again by the painting effect of the mixture containing inert granules, in particular in a lower furnace zone designed as a rotating fluidized bed (as indicated below).
Um die Bildung solcher Agglomerate zu vermeiden, werden insbesondere trockene Harzmassen mit Tonerde-Granulat (bzw. Rücklaufmaterial) vorgemischt und als Mischung von Harz und Inertmaterial in den Ofen eingeblasen, aus dem dann kontinuierlich oder schubweise Inertmaterial entnommen wird. Feuchte Massen können einfacher zusammen mit Luft so eingegeben werden, daß ein (zunächst durch vorhandene Wasserhüllen gehemmtes) Zusammenbacken unterbleibt.In order to avoid the formation of such agglomerates, dry resin materials in particular are premixed with alumina granules (or return material) and blown into the furnace as a mixture of resin and inert material, from which inert material is then removed continuously or in batches. Moist masses can be entered more easily together with air in such a way that they do not cake together (initially inhibited by existing water shells).
Vorzugsweise werden im Ofen überschüssige Tonerdemengen entsprechend einem Verhältnis von zumindest 2 : 1 verwendet, insbesondere ein hoher Überschuß entsprechend einer zumindest 5-fachen Menge bezogen auf das Harz. Die Tonerde sollte insbesondere feinteilig sein mit einer Korngröße von maximal 1 mm, die insbesondere im Bereich von 100 bis 400 µm, speziell um 300 µm gewählt wird.Excess amounts of clay corresponding to a ratio of at least 2: 1 are preferably used in the furnace, in particular a large excess corresponding to at least 5 times the amount based on the resin. The alumina should in particular be finely divided with a grain size of at most 1 mm, which is chosen in particular in the range from 100 to 400 μm, especially around 300 μm.
Die Tonerde dient dabei der Aufteilung des Harzmaterials und zur Temperatursteuerung sowie auch der Aufnahme von Verbrennungsprodukten anorganischer Art.The alumina serves for the division of the resin material and for temperature control as well as the absorption of combustion products of an inorganic type.
Zwar sind temperatursteuernde Inertgranulate in der Wirbelschichttechnik bekannt, jedoch werden dafür im allgemeinen Sand oder Kieselsäure verwendet. Es wurde nun festgestellt, daß die Zugabe von überschüssiger Tonerde feinteiliger Art (z. B. in kugeliger Form, im Handel erhältlich als Aluminiumoxid für Säulenchromatographie; Artikel Nr. 1076 von Merck, Darmstadt; die gewünschte Korngröße wird durch Aussieben erhalten) besonders zweckmäßig ist, um ein Verkleben und Backen zu vermeiden sowie Verbrennungskomponenten aufzunehmen, für die Al₂O₃ in Form von Tonerde eine erhöhte Aufnahmefähigkeit besitzt, ohne daß ein selbstklebriges Material entsteht.Temperature-controlling inert granules are known in fluidized bed technology, but sand or silica are generally used for this. It has now been found that the addition of excess fine-particle alumina (e.g. in spherical form, commercially available as aluminum oxide for column chromatography; article no. 1076 from Merck, Darmstadt; the desired particle size is obtained by sieving) is particularly expedient in order to avoid sticking and baking and to absorb combustion components for which Al₂O₃ in the form of alumina has an increased absorption capacity without a self-adhesive material being produced.
Vorzugsweise wird für die Verbrennung des granularen Materials eine Vorrichtung verwendet, wie sie in der DE-PS 37 02 089 der Anmelderin beschrieben ist, die einen Wirbelschichtofen zur Müllverbrennung zeigt, der eine untere Zone in Form eines Bettes hoher Teilchendichte umfaßt, die insbesondere als rotierende Wirbelschicht mit schräg gestelltem Boden ausgebildet ist und eine darüber befindliche verlängerte Zone geringerer Teilchendichte und höherer Gasgeschwindigkeit, die als zirkulierende Schicht arbeitet und in die am unteren Ende Additive eingeblasen werden.Preferably, a device is used for the combustion of the granular material, as described in DE-PS 37 02 089 by the applicant, which shows a fluidized bed furnace for waste incineration, which comprises a lower zone in the form of a bed of high particle density, in particular as a rotating Fluid bed is formed with an inclined bottom and one above located extended zone of lower particle density and higher gas velocity, which works as a circulating layer and into which additives are blown in at the lower end.
Bei dieser bekannten Anordnung wird ein unterer Feststoffauslaß vorgesehen, der im vorliegenden Falle nicht unbedingt notwendig, aber doch zweckmäßig und notwendig ist, wenn trockene Harzmassen vorgemischt mit Tonerde-Granulat in den Ofen eingespeist werden. Die Schrägstellung des Bodens zur Unterstützung der Rotation und der Entfernung von Inertmaterial bzw. Schlacke sollte nur geringfügig sein, mit Neigungswinkeln ≲ 30°.In this known arrangement, a lower solids outlet is provided, which is not absolutely necessary in the present case, but is nevertheless expedient and necessary if dry resin compositions are mixed with alumina granules and fed into the furnace. The inclination of the floor to support the rotation and removal of inert material or slag should only be slight, with angles of inclination ≲ 30 °.
Die Verbrennung von Kationenaustauschern wird insbesondere mit einem erheblichen Sauerstoffüberschuß gefahren, wobei Gesamt-Lambda-Werte ≳ 2 gewählt werden. Temperaturen um 900°C sind zweckmäßig.The combustion of cation exchangers is carried out in particular with a considerable excess of oxygen, with total lambda values ≳ 2 being selected. Temperatures around 900 ° C are appropriate.
Bei Verbrennung von Anionenaustauschern wird durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr (vorzugsweise wird mit Lambda-Werten von 0,5 bis 0,8 gearbeitet) zur unteren Zone eines Zweizonenbettes, wie oben angegeben, für eine Minderung der Stickoxid-Emission gesorgt, wobei dann in der oberen Zone mit Luftüberschuß zur Erzielung eines völligen Ausbrandes gefahren wird. Durch Temperaturen unter 1000°C kann eine Bildung von thermischem NOx in diesem Bereich weitgehend vermieden werden.When anion exchangers are burned, a substoichiometric oxygen supply (preferably one works with lambda values of 0.5 to 0.8) to the lower zone of a two-zone bed, as indicated above, ensures a reduction in the nitrogen oxide emission, in the upper zone with excess air to achieve a complete burnout. The formation of thermal NO x in this area can be largely avoided by temperatures below 1000 ° C.
Als Additiv, das am unteren Ende des oberen oder zirkulierenden Bettes eingeblasen wird, erscheint Kalk zweckmäßig zur Aufnahme des bei Kationenaustauschern in erheblicher Menge gebildeten Schwefeloxids. Das sich ergebende feinteilige kalkhaltige Calciumsulfat kann gleichzeitig als Absorber für anorganische Spuren dienen, die bei der Verbrennung von beladenem Harz entstehen können.As an additive which is blown in at the lower end of the upper or circulating bed, lime appears expedient for taking up the sulfur oxide formed in a considerable amount in cation exchangers. The resulting finely divided chalky Calcium sulfate can also serve as an absorber for inorganic traces that can arise when burning loaded resin.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 1 noch besser verständlich werden, die einen Wirbelschichtofen zeigt, wie er in der DE-PS 37 02 089 angegeben ist:The procedure according to the invention will be better understood from the following description with reference to the attached FIG. 1, which shows a fluidized bed furnace as specified in DE-PS 37 02 089:
In das Bett 1 (Zone 1) wird über eine Mischdüse 2 eine Tonerde/Ionenaustauschermischung eingeblasen und durch über 3 asymmetrisch zugeführte Luft in Rotation gehalten, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Aufenthalt des Harzes in der unteren Zone erhöht und eine Mahlwirkung erreicht, die ggf. auftretende Backmassen wieder zerteilen. Am oberen Ende dieses Bereichs wird bei 4 zusätzlich Luft eingeblasen und der anschließende Wirbelbereich 5 (Zone 2) ist verlängert und als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildet mit einem Abscheidungszyklon 6, Verlängerungsrohr (Fallrohr mit Siphon als Drucksperre) 7, über das die Rückführung feinteiligen Feststoffs in das Bett 5 erfolgt. Über 8 wird in den unteren Bereich der Zone 5 Additiv, insbesondere Kalk, eingeblasen. Über 9 kann Feststoff abgezogen werden. 10 ist der Rücklauf des zirkulierenden Wirbelbette. An dieser Stelle kann auch die Mischung von Harz und Inertmaterial eingegeben werden.An alumina / ion exchange mixture is blown into bed 1 (zone 1) via a
Eine Abwandlung dieses Ofens ist in Figur 2 wiedergegeben, bei der im Zyklon 6 abgeschiedenes Material in die untere Zone 1 rückgeführt wird.A modification of this furnace is shown in FIG. 2, in which material separated in the
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
daß man trockenes Harz vermischt mit Tonerde-Granulat bzw. feuchte Massen zusammen mit Luft zur Verbrennung unter Luftzufuhr in den unteren Bereich einer Wirbelschicht mit überschüssigem Tonerde-Granulat einbläst, wobei bei der Verbrennung von Kationenaustauschern mit Sauerstoffüberschuß und bei der Verbrennung von Anionenaustauschern in der unteren Zone mit unterstöchiometrischen Sauerstoffmengen gearbeitet wird1. Process for the combustion of bulk synthetic resin, in particular ion exchangers,
characterized,
that one blows dry resin mixed with alumina granules or moist masses together with air for combustion with the supply of air into the lower region of a fluidized bed with excess alumina granules, the excess of oxygen being burned in the combustion of cation exchangers and the combustion of anion exchangers in the lower Zone is worked with substoichiometric amounts of oxygen
dadurch gekennzeichnet,
daß im Ofen ein Verhältnis von Tonerde zu eingespeistem Harz ≳ 5 vorgesehen wird.2. The method according to claim 1,
characterized,
that a ratio of alumina to resin fed ≳ 5 is provided in the furnace.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilchengröße des Tonerde-Granulats ≲ 1 mm, insbesondere um 100 bis 400 µm gewählt wird.3. The method according to claim 1 or 2,
characterized,
that the particle size of the alumina granules ≲ 1 mm, in particular around 100 to 400 microns is selected.
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verbrennung von Kationenaustauscherharz mit einem Lambda-Wert von ≳ 2 gearbeitet wird.4. The method according to any one of the preceding claims,
characterized,
that a lambda value of ≳ 2 is used when burning cation exchange resin.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Harz in die untere Zone einer Zwei-ZonenWirbelschicht eingeblasen wird, die eine untere stationäre Wirbelschicht und ein oberes zirkulierendes Bett umfaßt.5. The method according to any one of the preceding claims,
characterized,
that the resin is blown into the lower zone of a two-zone fluidized bed comprising a lower stationary fluidized bed and an upper circulating bed.
dadurch gekennzeichnet,
daß man bei der Verbrennung von Anionenaustauscherharz in der unteren Zone mit Lambda-Werten von 0,5 bis 0,8 arbeitet.6. The method according to claim 5,
characterized,
that one works with the combustion of anion exchange resin in the lower zone with lambda values of 0.5 to 0.8.
dadurch gekennzeichnet,
daß das untere Bett als rotierende Wirbelschicht ausgebildet wird.7. The method according to claim 5,
characterized,
that the lower bed is designed as a rotating fluidized bed.
dadurch gekennzeichnet,
daß man für das rotierende Bett einen unteren geneigten Siebboden vorsieht.8. The method according to claim 7,
characterized,
that a lower inclined sieve plate is provided for the rotating bed.
dadurch gekennzeichnet,
daß in die obere zirkulierende Wirbelschicht von hoher Gasgeschwindigkeit Additive, insbesondere Kalk zur Absorption von Schwefeloxid, eingeblasen werden.9. The method according to any one of the preceding claims,
characterized,
that additives, in particular lime for absorption of sulfur oxide, are blown into the upper circulating fluidized bed at high gas velocity.
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Temperaturen um 900°C gearbeitet wird.10. The method according to any one of the preceding claims,
characterized,
that work is carried out at temperatures around 900 ° C.
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