DE4226032C1 - Verfahren zur kombinierten Verwertung von feinkörnigen festen und pastösen Abfallstoffen im Prozeß der Festbettdruckvergasung - Google Patents

Description

Historisch gesehen war das am wenigsten aufwendige Verfahren zum Beseitigen von festen Abfallstoffen das Ablagern in offenen Deponien oder in Untertagedeponien. Deponien für nicht verarbeiteten Abfall bringen jedoch ernsthafte Probleme mit sich. Durch Auslaugen kommt es leicht zu Grundwasserverschmutzung. Wertvolle Bodenflächen verloren. Brände können entstehen.

Ein günstigeres Verfahren, das diese Probleme verringert, besteht in einer sanitären Geländeauffüllung durch Kompostieren und Abdecken des Abfalls mit Erde.

Dessen ungeachtet wurde in größeren städtischen Bereichen dieses Vorgehen in zunehmenden Maße unattraktiv, da geeignete Plätze immer weniger zur Verfügung stehen. Beide vorgenannten Verfahren wurden durch eine Verbrennung des Mülls vor der Geländeauffällung ergänzt. Die herkömmliche Abfallverbrennung sorgt zwar für eine wesentliche Volumenminderung der Abfallstoffe und verringert die durch Auslaugen verursachte Verschmutzung bringt jedoch neue Umweltprobleme, beispielsweise eine Luftverschmutzung und erhöhten Anfall an belasteten Reststoffen wie Filterstäuben und Salzschlämmen, mit sich. Obwohl Volumenverringerungen von 80 bis 90% möglich sind, ist der Rückstand der Asche nicht in jedem Fall biologisch inaktiv, so daß weiterhin eine Geländeauffüllung notwendig ist. Desweiteren ist bei der herkömmlichen Verbrennung die Wiedergewinnung von Nutzwerten im allgemeinen minimal.

Ein Lösungsvorschlag zur Vergasung von Abfall zeigt das Anderson-Verfahren (US- PS 37 29 298). Dabei werden Abfallstoffe in den oberen Teil und Sauerstoff in den unteren Teil eines aufrecht stehenden Schachtofens eingeführt. Bei der Durchführung des Verfahrens wird geshredderter Müll unverdichtet eingesetzt. Die im Unterteil entstehende flüssige Schlacke wird kontinuierlich abgestochen. Dieses Verfahren hatte den Nachteil, daß der geshredderte Müll sich im Reaktor verdichtete und zu Kanalströmungen mit den bekannten Nachteilen der Leistungsminderung und Explosionsgefahr führte.

Gemäß DE-OS 26 19 302 wurde vorgeschlagen, Abfallstoffe in Form definierter Pellets aus geshreddertem Müll im Schachtofen zu vergasen. Dieses Verfahren ist eingeschränkt auf eine Vergasung von definierten Pellets unter Normaldruck mit Flüssigschlackeabzug anwendbar.

In DE-AS 23 23 654 wird ein Verfahren beschrieben, in dem feste Abfallstoffe aus Hausmüll in den Oberteil und flüssige kohlenwasserstoffhaltige Kondensate aus der Gasreinigung sowie flüssige Abfallstoffe in den Unterteil des Reaktors eingebracht werden. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß eine gezielte Fixierung bzw. Eleminierung von organischen und anorganischen Schadstoffen nicht erfolgt. Bei der vorgeschlagenen Abkühlung des Gases auf 300°C ist eine Denovo Synthese von Dioxin und Furanen nicht ausgeschlossen.

Nach einem Vorschlag gemäß DE-OS 33 42 383 wird in einem kombinierten Flugstrom- und Festbettdruckvergaser in einem Primärprozeß eine Suspension und in einem Sekundärprozeß stückiger Vergasungsstoff vergast, wobei die anfallende Schlacke in einem Natriumcarbonatschmelzbad aufgefangen wird.

Dieses Verfahren dient dazu, Reaktionen von Schwermetallen, insbesondere von Vanadium mit der Ausmauerung zu vermeiden.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß dem Einsatz von festen und flüssigen Abfallstoffen enge Grenzen gesetzt sind und daß insbesondere eine Kohlenwasserstoff- und/oder Dioxinzerstörung im Sekundärreaktor nur unvollständig gelingen kann.

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, hohe Anteile von kontaminierten feinkörnigen Abfall- und Reststoffen und pastöse Abfall- und Reststoffe, welche verschiedene chemische Verunreinigungen enthalten, zu verwerten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, in dem die festen, feinkörnigen Abfallstoffe mit einer Körnung von 0 bis 100 mm, wobei der Anteil von 0 bis 20 mm < 50% beträgt, in einem Anteil von 60 bis 99% mit pastösen Abfallstoffen in einem Anteil von 1 bis 40% vermischt werden und dieses Gemisch in einem Anteil von 1 bis 70% mit stückigen Abfallstoffen und/oder kohlenstoffhaltigen, stückigen Vergasungsstoffen und/oder mit Agglomeraten aus feinkörnigen Abfallstoffen und feinkörniger Kohle einem Festbettdruckvergaser zur chemischen Umsetzung und thermischen Behandlung zugeführt werden und die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser in reduzierender Atmosphäre auf < 350°C und < 400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten Rohgasstrom, der nach Verlassen des Festbettdruckvergasers schockartig auf < 200°C abgekühlt wird, auf größer 30 min eingestellt wird.

Die vorgemischten feinkörnigen festen und pastösen Abfallstoffe können vor der Zumischung zu stückigen Abfallstoffen und/oder stückigen Vergasungsstoffen agglomeriert werden.

Vor der Agglomerierung können calciumhaltige Abfall- und Einsatzstoffe in einem Anteil von < 5% in das Einsatzprodukt eingebracht werden.

Durch die Anwendung der Erfindung gelingt es, feinkörnige kontaminierte Rest- und Abfallstoffe in einen Transportzustand zu bringen, in dem eine Bildung von kontaminierten Stäuben vermieden wird. Andererseits sind pastöse Rest- und Abfallstoffe schwierig zu transportieren und nicht rieselfähig. Durch Vermischung mit feinkörnigen Produkten wird ein rieselfähiges Mischprodukt, welches leicht dosierbar ist, erzeugbar. So gelingt es durch die definierte Vermischung sowohl feinkörnige kontaminierte, als auch pastöse Reststoffe zu einen kombinierten transportfähigen Produkt umzuwandeln.

Es wurde gefunden, daß durch den Zusatz von calciumhaltigen Produkten im Festbettdruckvergaser bei einer Temperaturerhöhung auf bis zu 800°C eine Verfestigung des Einsatzproduktes stattfindet und somit ein erhöhter Staubaustrag und eine unvollständige Umsetzung des Einsatzproduktes vermieden wird.

Anwendbar ist die Erfindung beispielsweise bei der Verwertung bzw. Dekontaminierung von dioxinbelasteter Erde oder kontaminierten Stäuben gemeinsam mit Teerückständen, Klärschlamm oder Lackschlamm. Möglich ist ebenfalls eine kombinierte Entsorgung von verunreinigten Gipsprodukten oder anderen calciumhaltigen feinkörnigen Abfallstoffen zum Beispiel aus der Rauchgasreinigung mit Klärschlamm, wobei das Mischprodukt durch Verpressung in eine feste transportfähige Form zur Verwertung im Festbettdruckvergaser gebracht werden kann.

Der Calciumanteil begünstigt das Schmelzverhalten der Asche und wird in diese eingebunden, der Schwefelanteil wird zu H₂S umgesetzt und letztendlich über eine Tieftemperaturwäsche und eine Sulfosolvan-Claus-Anlage zu Reinstschwefel aufbereitet.

Die Lösung wird in 2 Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Aus einem zu sanierenden Gebiet sind 600 t Erde, welche mit 10 000 ng Dioxin belastet sind, zu dekontaminieren.

Die Erde liegt in einer Körnung von 50% mit 0-2 mm, 30% mit 2-5 mm, und 5% mit 20-60 mm vor.

Der direkte Transport und Einsatz des Produktes im Festbettdruckvergaser ist auf Grund der Feinkörnigkeit und Staubigkeit nicht möglich. Aus einem anderen Sanierungsstandort werden 70 t Teerschlamm, die auf Grund der Konsistenz nicht im Festbettdruckvergaser entsorgbar sind, antransportiert und in einer Mischeinrichtung bekannter Bauart innig mit der kontaminierten Erde vermischt. Auf diese Weise entsteht ein krümliges Produkt mit einer Körnung von 1-5 mm mit 50%, 5-20 mm mit 40% und 10% mit 20-60 mm, welches ein günstiges Transport- und Schüttverhalten aufweist. Die staubigen dioxinbelasteten Erdbestandteile sind mit einem feststoffhaltigen Kohlenwasserstoffilm umgeben und können frei von Dioxinemissionen gehändelt werden. Das Mischprodukt wird in einer Menge von 5 t/h mit 15 t/h Briketts in einem Festbettdruckvergaser eingebracht und mit 2300 m³ Sauerstoff/h und 15 t Vergasungsdampf/h bei 400-1300°C umgesetzt. Das Dioxin wird im Aufheizbereich bei 200-400°C, bei einer Verweilzeit von 1 h, in reduzierender sauerstofffreier Atmosphäre bei 25 Bar weitgehend zerstört. Bei höheren Temperaturen werden die Teerbestandteile abgetrieben und gecrackt. Der Restkoks umhüllt weiterhin die kontaminierte Erde und wird schließlich bei 800-1300°C zu überwiegend zu Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan umgesetzt. Kleine Restmengen von Dioxin werden in diesem Bereich vollständig zerstört. Das kohlenwasserstoffhaltige Rohgas mit einer Temperatur von 420°C wird im nachgeschalteten Waschkühler schockartig auf 195°C abgekühlt. Die Kohlenstoffreaktion des Kondensats wird in einem nachgeschalteten Flugstromvergaser bei 1350°C zu überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt.

Das im Festbettdruckvergaser entstehende Asche/Schlackegemisch kann als Zuschlagstoff in der Bauindustrie eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Klärschlamm mit einem Feststoffgehalt von 5% wird mit Gipsprodukten aus der Rauchgasreinigung von Kohlekraftwerken in einem Verhältnis von 85% Klärschlamm und 15% Gipsprodukten in einer Mischeinrichtung bekannter Bauart vermischt und anschließend in einer Kammerfilterpresse bekannter Bauart abgepreßt. Die entstehenden Filterkuchenplatten mit einem Feststoffgehalt von 35% werden über eine Stachelwalze bekannter Bauart auf Stücke mit < 100 mm Durchmesser zerkleinert.

Dieses stückige Mischprodukt wird in einer Menge von 5 t/h mit 15 t/h Briketts in einem Festbettdruckvergaser eingebracht und analog Ausführungsbeispiel 1 werden die organischen Anteile zu nutzbaren Gasbestandteilen umgewandelt. Der eingebundene Schwefel wird in der nachgeschalteten Gasreinigung als Reinstschwefel für eine Wiederverwertung gewonnen. Die Schwermetallanteile des Klärschlammes werden in die entstehende Schlacke nichteluierbar eingebunden.

Claims (3)

1. Verfahren zur kombinierten Verwertung von feinkörnigen, festen und pastösen Abfallstoffen im Prozeß der Festbettdruckvergasung, dadurch gekennzeichnet, daß die festen, feinkörnigen Abfallstoffe mit einer Körnung von 0 bis 100 mm, wobei der Anteil von 0 bis 20 mm < 50% beträgt, in einem Anteil von 60 bis 99% mit pastösen Abfallstoffen in einem Anteil von 1 bis 40% vermischt werden und dieses Gemisch in einem Anteil von 1 bis 70% mit stückigen Abfallstoffen und/oder kohlenstoffhaltigen, stückigen Vergasungsstoffen und/oder mit Agglomeraten aus feinkörnigen Abfallstoffen und feinkörniger Kohle einem Festbettdruckvergaser zur chemischen Umsetzung und thermischen Behandlung zugeführt werden und die Aufheizzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser in reduzierender Atmosphäre auf < 350°C und < 400°C sowie die Verweilzeit der Rest- und/oder Abfallstoffe im Festbettdruckvergaser bis zum direkten Kontakt mit dem erzeugten Rohgasstrom, der nach Verlassen des Festbettdruckvergasers schockartig auf < 200°C abgekühlt wird, auf größer 30 min eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgemischten, feinkörnigen, festen und pastösen Abfallstoffe vor der Zumischung zu stückigen Abfallstoffen und/oder stückigen Vergasungsstoffen agglomeriert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Agglomerierung calciumhaltigen Abfall- und Einsatzstoffe in einem Anteil von <5% im Einsatzprodukt enthalten sind.