DE3635068C2

DE3635068C2 -

Info

Publication number: DE3635068C2
Application number: DE3635068A
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dr. 5303 Bornheim De Foerster; Eberhard 5000 Koeln De Steinbiss; Jakob 5205 St Augustin De Hinterkeuser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: FOERSTER, REINHART, DR., 5303 BORNHEIM, DE
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1990-08-30
Also published as: DE3635068A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur thermischen Entsorgung, insbesondere zum Un schädlichmachen von mit Schadstoffen kontaminiertem Gut wie Erde, Müll, Sonderabfall und Klärschlamm, wobei in einem indirekt beheizten Entgasungsprozeß alle im Gut be findlichen verflüchtigbaren Stoffe in Gas- und/oder Dampf form übergeführt und von den festen Entgasungsprodukten getrennt werden, und wobei die von den flüchtigen Stoffen getrennten festen Entgasungsprodukte einer Hochtemperatur behandlung unterworfen und dabei die im Entgasungsprozeß anfallenden flüchtigen brennbaren Bestandteile als Brenn stoff benutzt werden.The invention relates to a method and a front Direction for thermal disposal, especially for un harming goods contaminated with pollutants such as earth, garbage, special waste and sewage sludge, whereby in an indirectly heated degassing process all in good volatile substances in gas and / or steam converted and from the solid degassing products to be separated, and being the most volatile separate solid degassing products of a high temperature subjected to treatment and thereby in the degassing process resulting volatile flammable constituents as burning fabric are used.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 35 31 647 ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung, insbesondere zum Un schädlichmachen von mit Schadstoffen kontaminiertem Gut bekannt, gemäß dem alle im Gut befindlichen verflüchtigba ren Stoffe ohne jegliche Vorbehandlung direkt einem Brenn ofen zugeführt und darin zur Verbrennung der beim Entga sungsprozeß anfallenden Feststoffe eingesetzt werden. Hierbei besteht nicht nur die Gefahr, daß es im Brennofen zu einer immer stärkeren Anreicherung von schädlichen toxischen Stoffen kommt, sondern daß auch diese schädli chen Stoffe mit den Abgasen über die Entstaubungsanlage ungehindert nach außen in die Atmosphäre entweichen. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ein Entgasungsreaktor vorgesehen, dem feststoffaustragsseitig ein Brennofen mit Kühler nachgeschaltet ist.From German Offenlegungsschrift 35 31 647 is a Process for thermal treatment, especially for un harming goods contaminated with pollutants known, according to which all volatilized in the good materials without any pretreatment directly to a burner furnace fed and in it for combustion of the Entga solving process are used. There is not only the risk that it is in the kiln to an ever increasing accumulation of harmful toxic substances comes, but that also harmful Chen substances with the exhaust gases via the dedusting system escape freely into the atmosphere. To Carrying out this process is a degassing reactor provided a furnace with the solids discharge side Cooler is connected.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer weitergehenden Verbesserung des bekannten Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The object of the invention is a more extensive Improvement of the known method and device to carry out the procedure.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren der Erfindung da durch gelöst, daß alle beim Entgasungsprozeß anfallenden, von den festen Entgasungsprodukten getrennten flüchtigen Stoffe, bevor sie zur Verbrennung der festen Entgasungs produkte der Hochtemperaturstufe zugeführt werden, über ein bei Temperaturen von etwa 1200°C reduzierend unter Luftabschluß betriebenes festes Koksbett geleitet und an schließend weitergereinigt werden. Durch diese Maßnahmen werden sehr vorteilhaft alle in dem beim Entgasungsprozeß anfallenden Abgasen vorhandenen brennbaren Anteile wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan von den übrigen schädlichen toxischen Bestandteilen getrennt, so daß einer seits keine schädlichen Stoffe mit in die Hochtemperatur stufe gelangen und sich dort anreichern oder von dort aus auch mit den Abgasen über das Filter nach außen austreten können, und daß andererseits die schädlichen und giftigen Stoffe als solche sehr leicht entsorgt oder weiterverar beitet werden können.This object is achieved according to the method of the invention solved by that all arising in the degassing process, volatile separated from the solid degassing products Substances before they burn the solid degassing products of the high temperature level are supplied via a reducing at temperatures of around 1200 ° C below Air-operated fixed coke bed directed and on then be cleaned further. Through these measures are all very advantageous in the degassing process Exhaust gases present combustible components such as Hydrogen, carbon monoxide and methane from the rest harmful toxic components separated so that one on the one hand, no harmful substances in the high temperature level and accumulate there or from there also exit with the exhaust gases through the filter can, and that, on the other hand, the harmful and toxic Materials as such are easily disposed of or further processed can be processed.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Gut vor dem Eintritt in den Entgasungsprozeß mit dem beim Ent gasungsprozeß anfallenden Heißgas bei 150°C getrocknet, und der dabei entstehende wasserdampfhaltige Brüdenstrom der Hochtemperaturstufe zur Verbrennung zugeführt. Auf diese Weise wird das dem Aufgabegut anhaftende, physika lisch gebundene Wasser bei 150°C bis zu einer Restfeuchte von ca. 5% verdampft, so daß ein lagerfähiges Zwischen produkt entsteht, das sehr leicht in einem Entgasungsreak tor bei 600°C von organischen und den niedrigsiedenden anorganischen Substanzen befreit werden kann. Der hierbei anfallende feste Reststoff enthält noch Koks sowie minera lische und metallische Feststoffe. An den Koks sind bereits adsorptiv Schwermetalle und Quecksilber in metal lischer Form wasserunlöslich gebunden, so daß der Rest stoff gut deponierfähig ist. Durch die Verbrennung des beim Entgasungsprozeß anfallenden Brüdenstroms in der Hochtemperaturstufe werden sehr vorteilhaft alle im Brü denstrom vorhandenen, übelriechenden aromatischen Bestand teile beseitigt.In an advantageous development of the invention, the good before entering the degassing process with that at the Ent gassing hot gas at 150 ° C, and the resulting vapor stream containing water vapor fed to the high temperature stage for combustion. On in this way the physika that is attached to the material to be given becomes mixed water at 150 ° C until residual moisture evaporated from about 5%, so that a storable intermediate product that is very easy in a degassing freak gate at 600 ° C of organic and low-boiling inorganic substances can be freed. The one here The resulting solid residue still contains coke and minera metallic and metallic solids. On the coke are already adsorptive heavy metals and mercury in metal lisch form water-insoluble bound, so that the rest material is easy to deposit. By burning the during the degassing vapor flow in the High temperature levels are very beneficial to everyone in the bre current, malodorous aromatic stock parts eliminated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung werden die festen Entgasungsprodukte vor ihrem Eintritt in die Hochtemperaturstufe in deren Abgasstrom vorgewärmt und die Abgase nach Konditionierung und elek trostatischer Entstaubung in den Kamin abgeführt. Die hierbei entstehenden Heißgase können sehr vorteilhaft zur Vorwärmung des Ofengutes in einen mehrstufigen Zyklonvor wärmer geleitet werden, wo auch der Staub abgeschieden wird. Die auf diese Weise vorgereinigten Ofengase dienen dann als Heizgase für den indirekt beheizten Entgasungs prozeß.According to a further advantageous embodiment of the Er solid degassing products before their Entry into the high temperature stage in its exhaust gas flow preheated and the exhaust gases after conditioning and elec trostatic dedusting discharged into the chimney. The hot gases generated here can be very advantageous for Preheating the kiln goods in a multi-stage cyclone warmer where the dust is deposited becomes. The furnace gases pre-cleaned in this way serve then as heating gases for the indirectly heated degassing process.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher er läutert.The inventive device for performing the Ver driving is below using one in the drawing schematically illustrated embodiment, he closer purifies.

Wie die Zeichnung zeigt, ist an einen Trockner (1) fest stoffaustragsseitig ein Entgasungsreaktor (2) angeschlos sen, der seinerseits wieder feststoffaustragsseitig in einen Zyklonwärmetauscher mit Nachbrennschacht (10) mün det, welcher sich am Feststoffeintritt eines Drehofens (4) mit nachgeschaltetem Kühler (5) und Naßentschlacker (9) befindet. Gasseitig ist der Trockner (1) über ein Gebläse mit dem Kühler (5) und dem Drehofen (4) verbunden. Der Gasaustritt des Entgasungsreaktors (2) mündet über ein Koksbett (3) und eine Gaswäsche (7) in den Drehofen (4) und in den Heißgaserzeuger (12). Der Trockner (1), der im Gleichstromverfahren arbeitet, erzeugt mit den Heißgasen vermischten Wasserdampf, d.h. Brüden, die in aller Regel übelriechend sind. Aus diesem Grunde sind die aromatischen Bestandteile zu beseitigen. Hierzu werden die Brüden zur thermischen Nachverbrennung dem im Gegenstrom arbeitenden Drehofen (4) zugeführt. Auch im Heißgaserzeuger (12) kann in besonderen Fällen der Brüdenstrom thermisch nachbehan delt werden. As the drawing shows, a degassing reactor ( 2 ) is connected to a dryer ( 1 ) on the solid material discharge side, which in turn opens into a cyclone heat exchanger with an afterburner shaft ( 10 ), which is located at the solids inlet of a rotary kiln ( 4 ) with a downstream cooler ( 5 ) and wet slag remover ( 9 ). On the gas side, the dryer ( 1 ) is connected to the cooler ( 5 ) and the rotary kiln ( 4 ) by a fan. The gas outlet of the degassing reactor ( 2 ) opens into the rotary kiln ( 4 ) and into the hot gas generator ( 12 ) via a coke bed ( 3 ) and a gas scrubber ( 7 ). The dryer ( 1 ), which works in the direct current process, produces water vapor mixed with the hot gases, ie vapors, which are usually malodorous. For this reason, the aromatic components must be removed. For this purpose, the vapors are fed to the rotary kiln ( 4 ) working in countercurrent for thermal post-combustion. In special cases, the vapor stream can also be thermally treated in the hot gas generator ( 12 ).

Sowohl die Gaswäsche (7) als auch das Koksbett (3) sind an eine Wasseraufbereitung (6) angeschlossen. Vom Heißgaser zeuger (12) aus gehen Gasleitungen sowohl zum System Zyklonwärmetauscher/Nachbrennschacht (10), als auch zum Entgasungsreaktor (2). Aus dem System Zyklonwärmetauscher/ Nachbrennschacht (10) führt eine Gasleitung über ein Elek trofilter mit vorgeschaltetem Sprühturm (11) zum Kamin.Both the gas scrubber ( 7 ) and the coke bed ( 3 ) are connected to a water treatment ( 6 ). From the hot gas generator ( 12 ), gas lines go both to the cyclone heat exchanger / afterburner system ( 10 ) and to the degassing reactor ( 2 ). From the cyclone heat exchanger / afterburner system ( 10 ) leads a gas line via an elec trofilter with an upstream spray tower ( 11 ) to the chimney.

Die Vorrichtung arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise:The device operates in the manner described below Wise:

Wird ein nasses Gut (13), wie z.B. Klärschlamm im Trock ner (1) behandelt, so fällt ein trockenes Material an, welches zusammen mit trockenem Aufgabegut (14) in den mit Heißgas aus dem Heißgaserzeuger (12) indirekt beheizten Entgasungsreaktor (2) gelangt. Die bei der Betriebstempe ratur des Entgasungsreaktors (2) austretenden Stoffe wer den über ein heißes Koksbett (3) geleitet, in das zum Aus gleich des Abbrands ständig Koks (17) von oben nachfällt bzw. zugeführt wird.If a wet material ( 13 ), such as sewage sludge, is treated in the dryer ( 1 ), a dry material is obtained, which together with dry feed material ( 14 ) enters the degassing reactor ( 2 ), which is indirectly heated with hot gas from the hot gas generator ( 12 ). reached. The substances exiting at the operating temperature of the degassing reactor ( 2 ) are passed over a hot coke bed ( 3 ), into which coke ( 17 ) constantly falls or is supplied from above to equalize the combustion.

Die Gase aus dem Entgasungsreaktor (2) enthalten neben niedrigsiedenden Schadstoffen, wie chlorierten Kohlenwas serstoffen, Quecksilberdämpfen usw. auch kurzkettige gas förmige Kohlenwasserstoffe und geringe Falschluftmengen sowie Stäube, die in einer Staubkammer hinter dem Entga sungsreaktor (2) grob abgeschieden werden. Diese Gase wer den im nachfolgenden 1200°C heißen Koksbett (3) (z.B. Drehrostgenerator oder Schüttschichtfilter) bei stark reduzierender Atmosphäre unter Luftabschluß im Gegenstrom zu Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan reduziert und stellen als Spaltgas einen energiereichen Sekundärbrenn stoff dar. Dieses Spaltgas enthält noch Quecksilberreste, Schwefelwasserstoff, Chlor- und Zyanwasserstoffverbindun gen als toxische Bestandteile, die in der Gaswäsche (7) mehrstufig ausgeschieden werden. Dieses so behandelte Gas dient nach einer mehrstufig durchgeführten Gaswäsche (7) als Brenngas für den Heißgaserzeuger (12) und den Drehofen (4), in dem zusätzlich Sekundärbrennstoffe (16) verfeuert werden. Überschüssige Gasmengen werden im Sprühturm (11) gekühlt und konditioniert und nach Entstaubung in einem Elektrofilter geruchs- und schadstoffrei in die Atmosphäre entlassen. Das bei der Gaswäsche (7) anfallende Waschwas ser wird in der Wasseraufbereitungsanlage (6) aufbereitet und kann dann dem Vorfluter des kommunalen Klärwerks oder im Kreislauf wieder dem Sprühturm (11) vor dem Elektrofil ter oder dem Gaswäscher (7) zugeleitet werden.The gases from the degassing reactor ( 2 ) contain not only low-boiling pollutants, such as chlorinated hydrocarbons, mercury vapors, etc., but also short-chain gaseous hydrocarbons and small amounts of false air, as well as dusts that are roughly separated in a dust chamber behind the degassing reactor ( 2 ). These gases are reduced in the subsequent 1200 ° C hot coke bed ( 3 ) (e.g. rotating grate generator or bed layer filter) in a strongly reducing atmosphere with exclusion of air in countercurrent to hydrogen, carbon monoxide and methane and represent a high-energy secondary fuel as fission gas. This fission gas still contains mercury residues , Hydrogen sulfide, chlorine and hydrogen cyanide compounds as toxic components which are excreted in several stages in gas scrubbing ( 7 ). After a multi-stage gas scrubbing ( 7 ), the gas treated in this way serves as fuel gas for the hot gas generator ( 12 ) and the rotary kiln ( 4 ), in which secondary fuels ( 16 ) are also burned. Excess quantities of gas are cooled and conditioned in the spray tower ( 11 ) and, after dedusting in an electrostatic filter, released into the atmosphere free of odors and pollutants. The resulting in the gas scrubbing ( 7 ) wash water is processed in the water treatment system ( 6 ) and can then be fed to the receiving water of the municipal sewage treatment plant or in the circuit again the spray tower ( 11 ) in front of the electrostatic precipitator or the gas scrubber ( 7 ).

Der bei direktoxidierendem Hochtemperaturprozeß im Dreh ofen (4) entstehende Rauchgasstrom kann nur dann für die Wärmerückgewinnung nutzbar gemacht werden, wenn alle bis zu Temperaturen von etwa 600°C verdampfenden Schadstoffe wie Blei, Thallium, Quecksilber, Chloride, organische Sub stanzen usw. weitestgehend abgetrennt sind. Dies kann durch einen dem Drehofen (4) vorgeschalteten indirekten Niedertemperaturprozeß erreicht werden. Die Überführung des Chlors in eine feste Verbindung ist möglich, und zwar durch Additive, mit denen die chlorhaltigen Komponenten innig vermischt sind.The flue gas stream arising in the direct oxidizing high-temperature process in the rotary oven ( 4 ) can only be used for heat recovery if all pollutants evaporating up to temperatures of around 600 ° C, such as lead, thallium, mercury, chlorides, organic substances, etc. are largely separated are. This can be achieved by an indirect low-temperature process upstream of the rotary kiln ( 4 ). The chlorine can be converted into a solid compound by means of additives with which the chlorine-containing components are intimately mixed.

Die Feststoffe aus dem Entgasungsreaktor (2) werden im System Zyklonwärmetauscher/Nachbrennschacht (10) durch die heißen Ofenabgase vorgewärmt und dann bei Temperaturen von etwa 1200°C im Drehofen (4) behandelt. Je nach Art und Beschaffenheit dieser Feststoffe können sie deponiert oder weiter hochthermisch stabilisiert werden. Auch können in die Feststoffe brennbare Müllfraktionen (8) und Zuschlag stoffe (15) wie Kalksteinmehl, Flugasche oder Additive mit eingebracht werden, die eine Inertisierung, Keramisierung oder eine Weiterverwendung als Baustoff oder Baustoffzu satz ermöglichen. Diese Zuschlagsstoffe werden sehr vor teilhaft in dem dem Entgasungsreaktor (2) vorgelagerten Trockner (1) behandelt. Feste Entgasungsprodukte und Addi tive können auch im Drehofen (4) bei hoher Temperatur wei terbehandelt werden, ohne daß schädliche oder belastende Stoffe in die Rauchgase übergehen. Sowohl die Entgasung als auch die Trocknung erhalten ihre Energie aus der frei gesetzten Abfallenergie im Drehofen (4). Die Restgase aus diesem Verbrennungsprozeß können durch einfache Entstau bung in einem Elektrofilter oder Schlauchfilter auf Rest stoffgehalt bis 10 mg pro Normalkubikmeter gereinigt wer den. Die oberhalb von 600°C siedenden Schwermetallverbin dungen werden in wasserunlöslicher Form in das Kristall gitter der Zuschlagsstoffe eingebunden und fallen als Schlacke im nachgeschalteten Naßentschlacker (9) an oder werden als keramisierendes Brenngut in einem Rohrkühler gekühlt. Auch besteht die Möglichkeit einer Restschad stoffabscheidung aus den Drehofenrauchgasen über zirkulie rende Kalksteinmehlkreisläufe in einem dem Drehofen vorge schalteten Zyklonwärmetauschersystem.The solids from the degassing reactor ( 2 ) are preheated in the cyclone heat exchanger / afterburner system ( 10 ) by the hot furnace exhaust gases and then treated at temperatures of around 1200 ° C. in the rotary kiln ( 4 ). Depending on the type and nature of these solids, they can be deposited or further stabilized with high thermal stability. Flammable waste fractions ( 8 ) and aggregates ( 15 ) such as limestone powder, fly ash or additives can also be introduced into the solids, which enable inerting, ceramization or further use as a building material or building material additive. These additives are treated very geous before in the degassing reactor ( 2 ) upstream dryer ( 1 ). Solid degassing products and additives can also be treated further in the rotary kiln ( 4 ) at high temperature without harmful or polluting substances being transferred to the flue gases. Both degassing and drying receive their energy from the waste energy released in the rotary kiln ( 4 ). The residual gases from this combustion process can be cleaned by simple dedusting in an electrostatic filter or bag filter to a residual substance content of up to 10 mg per normal cubic meter. The heavy metal compounds boiling above 600 ° C are incorporated in water-insoluble form in the crystal lattice of the aggregates and accumulate as slag in the downstream wet deslagger ( 9 ) or are cooled as ceramicizing fuel in a tube cooler. There is also the possibility of residual pollutant separation from the rotary kiln flue gases via circulating limestone flour circuits in a cyclone heat exchanger system upstream of the rotary kiln.

Nicht oder aufwendig deponierbare Stoffe wie kommunale und industrielle Klärschlämme, Müll- oder BRAM-Fraktionen (BRAM = Brennstoff aus Müll), toxische Kohlenwasserstoffe in konzentrierter Form oder als Kontaminate in Böden, Lackschlämme, Altöl- und PCB-haltige Rückstände, Askarell werden durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen in eine stabile deponierfähige Form übergeführt. Dabei werden sie in ihrem Volumen stark reduziert oder fallen als weiterverwertbare Sekundärbaustoffe an. Eventuell noch darüberhinaus zu deponierende Rückstände betragen nur etwa 0,1 bis 0,5% des eingebrachten Gewichtes.Substances that cannot be deposited or are difficult to deposit, such as municipal and industrial sewage sludge, waste or BRAM fractions (BRAM = fuel from waste), toxic hydrocarbons in concentrated form or as contaminants in soils, Lacquer sludge, residues containing waste oil and PCBs, askarell are proposed by the measures according to the invention converted into a stable depositable form. Here their volume will be greatly reduced or fall as recyclable secondary building materials. Possibly still residues to be deposited beyond this amount only about 0.1 to 0.5% of the weight introduced.

Claims

1. Process for thermal disposal, in particular to render harmless goods contaminated with pollutants such as earth, garbage, hazardous waste and sewage sludge, whereby in an indirectly heated degassing process all volatile substances in the goods are converted into gas and / or vapor form and transferred from the solid degassing products are separated, and the solid gassing products separated from the volatile substances are subjected to high-temperature treatment and the volatile combustible components resulting from the degassing process are used as fuel, characterized in that all the volatile substances arising from the degassing process are separated from the solid degassing products, before they are fed to the combustion of the solid degassing products of the high-temperature stage, passed over a fixed coke bed operated at a temperature of about 1200 ° C. in a reducing manner with the exclusion of air and then further cleaned.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the good before entering the degassing process with the hot gas generated during the degassing process 150 ° C dried, and the resulting water vaporous vapor stream of the high temperature stage for Combustion is supplied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the solid degassing products before their Entry into the high temperature stage in their exhaust gas electricity preheated and the exhaust gases after conditioning and electrostatic dedusting in the chimney leads.

4. Apparatus for carrying out the method for thermal treatment, in particular for unschädlichma chen contaminated with contaminants such as earth, garbage, hazardous waste and sewage sludge, according to claims 1 to 3, consisting of a degassing reactor, the solids discharge side, a furnace with a cooler is, characterized in that the degassing reactor ( 2 ) on the exhaust gas side a coke bed ( 3 ) and a gas scrubber ( 7 ) and a dryer ( 1 ) is connected upstream, the brine line in the furnace ( 4 ) and / or in the cooler ( 5 ) opens.

5. The device according to claim 4, characterized in that the furnace ( 4 ) with a wet deslagger ( 9 ) and a solid cooler ( 5 ) is provided, which has a cyclone heat exchanger with afterburner chamber ( 10 ) on the gas outlet side, which has a solid line with the solids discharge from the degassing reactor ( 2 ) is connected.