DE4313893C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Ab- und Rauchgasemissionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Ab- und Rauchgas­ emissionen.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Zur Müllbeseitigung ist es bekannt, Glas, organische Stoffe, Altpapier und Kunststoffe separat in Containern zu sammeln. Der übrigbleibende Restmüll wird nach einem vorbekannten Verfahren im sogenannten Schwel-Brenn- Verfahren beseitigt. Dabei wird dieser Restmüll durch Konversion getrocknet und die organischen Bestandteile entgast. Der Restmüll gelangt hierbei mit Sauerstoff nicht in Berührung, so daß er nicht verbrennen kann. In einer Konversionstrommel entstehen dadurch energiereicher Kohlenstaub und Prozeßgas.

Nach dem Konversionsvorgang werden aus dem festen Rohstoff Eisenme­ talle abgeschieden und danach die Nichteisenmetalle von den übrigen Stoffen getrennt. Die so abgeschiedenen Metalle werden weiteren Verwen­ dungszwecken zugeführt. Das gilt auch für die übrigen Feststoffe, die weit­ gehend aus Steinen, Keramik und Glas bestehen.

Die bei der Konversion gewonnene energiereichen Brennstoffe wie Prozeß­ gas und Kohlenstaub werden bei dreizehnhundert Grad Celsius verbrannt, einer Temperatur, die giftige organische Verbindungen, insbesondere das hochgiftige Dioxin, zerstört. Die bei dieser Verbrennung des Gemisches Prozeßgas/Kohlenstaub entstehende Schlacke wird in flüssiger Form aus der Brennkammer abgezogen, wobei Kessel- und Filterstäube mit einge­ schmolzen werden. Die schmelzflüssige Schlacke, die in der Brennkammer entsteht, wird beim Abschrecken in Wasser verglast und kann z. B. im Stra­ ßen- oder Landschaftsbau verwendet werden, ohne daß eine Zusatzbehand­ lung erforderlich ist.

Das entstehende Rauchgas wird im Naßwäscheverfahren gereinigt. Es kann eine zweistufige Wäsche mit Eindampfung der Waschsuspension in einem Sprühtrockner zur Anwendung kommen. Im Zusammenhang mit der Kon­ version werden auch andere Verfahren zur Rauchgasreinigung angewandt.

Auch hierbei sind Elektrofilter zur Entstaubung, Sprühtrockner zur Eindamp­ fung der Waschsuspension, Gewebefilter zur Feinentstaubung und zweistu­ fige Wäschesysteme zur HCl- und SO₂-Wäsche erforderlich. Auch werden die Rauchgase in der Regel über einen DeNO_x-Katalysator geführt und an­ schließend einer Abscheidestufe zugeleitet. Hier kann sich ein Aktivkohle- Festbettfilter oder dergleichen befinden. Dadurch lassen sich Dioxin­ emissionen und Schwermetallemissionen herunterdrücken. Nach dem Vor­ entstauben im Elektrofilter durchströmen die auf weniger als 250 Grad Cel­ sius abgekühlten Rauchgase den Sprühtrockner. Darin wird die Waschflüs­ sigkeit aus der zweistufigen Naßwäsche, die Salze und Feststoffe enthält, mit einer Zerstäubereinrichtung in den Rauchgasstrom eingesprüht und angedampft. Die Rauchgase werden dabei auf 160 bis 180 Grad Celsius abgekühlt. Die Feststoffe im Rauchgas werden getrocknet und bilden zu­ sammen mit den jetzt kristallinen Salzen einen feinkörnigen, rieselfähigen Rückstand, der über eine Zellradschleuse oder dergleichen in ein Rück­ standssilo abgezogen wird. Der Großteil der noch im Rauchgas verbleiben­ den Feinstpartikel wird in einem Gewebefilter ausgefiltert und in ein Rück­ standssilo gefördert. Die abgekühlten Rauchgase passieren anschließend einen Vorwäscher, wobei die sauren Bestandteile wie Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff ausgewaschen werden. Die feuchtigkeitsgesättigten Rauch­ gase strömen danach in den neutralen Hauptwäscher, in dem Reste von Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff sowie das Schwefel und Dioxid aus­ gewaschen werden. Die gesättigte Waschsuspension wird im Teilstrom in Richtung Sprühtrockner abgezogen und auf den Weg dorthin über einen Neutralisationsbehälter geleitet. Durch Zugabe eines Fällungsmittels wird das in der Waschsuspension enthaltene Quecksilber ausgefällt. Die gewa­ schenen Rauchgase werden durch einen Tropfenabscheider geleitet, bevor sie wieder aufgeheizt durch den DeNO_x-Katalysator und danach durch die Dioxinabscheidestufe zum Kamin gefördert werden. Vor der Dioxinabschei­ destufe wird die überschüssige Wärme der Rauchgase in einem Wärmetau­ scher zur Aufheizung der gesättigten Rauchgase hinter dem Wäscher ver­ wendet. Die Rauchgasreinigungsanlage produziert keine Abwässer, die außerhalb der Anlage entsorgt werden müßten, da alle Prozeßwässer in der Anlage im Kreis gefahren und/oder verdampft werden.

Die weitgehend gereinigten Rauchgase strömen danach in die freie Atmos­ phäre aus.

Ferner ist aus der DE 41 28 043 A1 eine Anlage für die Entlackung von lackierten Blechen und anderen Metallteilen, insbesondere von Altautoble­ chen, mit einer Wirbelbettretorte, in der ein Fluidgasstrom das Wirbelbett trägt und in welche die zu entlackenden Bleche eingeführt werden, einer Einrichtung zum Abziehen der bei der Entlackung in der Wirbelbettretorte entstehenden Schwelgase, einer Einrichtung zum Einführen der Schwelgase in eine Nachverbrennungskammer, die eine vorgeschaltete Brennkammer und zumindest einen Brenner aufweist, und mit einer Einrichtung zum Ent­ lassen von gereinigter Abluft in die Atmosphäre, vorbekannt. Die Wirbelbettretorte ist durch die fühlbare Wärme von aus der Nachverbrennungskammer austretendem Prozeßgas beheizbar. Die aus der Wirbelbettretorte abgezogenen Schwelgase sind über ein Feststoffilter mit Hilfe einer Saugpumpe mit vorgegebenem Druck in die Nachverbrennungskammer einführbar. Ein Teilmengenstrom des aus der Nachverbrennungskammer austretenden Prozeßgases ist als Fluidgasstrom und Wärmeträger in die Wirbelbettretorte einführbar. Der verbleibende Teilstrom des Prozeßgases ist über eine Wasserdampferzeugungsanlage mit Wärmetauscher geführt, aus der ein Wasserdampfmengenstrom in die Wirbelbettretorte einführbar ist. An die Wasserdampferzeugungsanlage ist eine Abluftreinigungsanlage für die aus dem Wärmetauscher austretende gekühlte und in die Atmosphäre zu entlassende Abluft angeschlossen.

Darüber hinaus wird in der Chem.-Ing.-Tech. 61 (1989) Nr. 1, S. 026-036 ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung beschrieben, bei welchem durch die soge­ nannte Hochtemperaturverfahrenstechnik gasförmige, flüssige und feste Reststoffe aus Produktionen unter Beachtung behördlicher Auflagen vorge­ nommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung von Ab- und Rauchgasemissionen zu schaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik geringe Investitionen erforderlich macht und die Umwelt nicht belastet.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Ab- und Rauchgase nicht mehr in die Atmosphäre eingeleitet, sondern von der Brennkammer aus durch ein Kühlleitungssystem zu einem Kompressor geleitet und nach ihrer Verdichtung als Ab- und Rauchgas mit flüssigen und festen stofflichen Bestandteilen, z. B. in einem unter Unterdruck stehenden Tank gelagert. Dieser Tank ist mit einem Hochtemperaturbrenner verbunden, der z. B. bei ca. 2000 Grad Celsius arbeitet. Entsprechende Druckleitungen führen von diesem Tank in die Brennkammer des Hochtemperaturbrenners. Durch Druckausgleich strömen die entstehenden Ab- und Rauchgase von dem Unterdrucktank in die Brennkammer. Weitgehend verflüssigtes Ab- und Rauchgaskonzentrat wird durch Pumpen in die Brennkammer gefördert. Die festen Bestandteile des Kondensats setzen sich am Tankboden ab und wer­ den von hier abgezogen und deponiert. Die Abgase des Hochtemperatur­ brenners werden durch Kühlleitungen in das Hauptkühlleitungssystem ein­ geleitet und in das System zurückgeführt.

Bei vorhandenen Rauchgasreinigungsanlagen älterer MVA′s kann diese Anlage auch - hinter den Schornstein gelegt werden, so daß nur die Abgase, die den Schornstein verlassen, komprimiert werden. Diese Anlage eignet sich auch für bereits bestehende, veraltete Müllverbrennungsanlagen und veraltete Kohlekraftwerke, die nur über schlecht arbeitende Rauchgasreini­ gungsanlagen verfügen.

Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2, 3, 5 sowie 6 bis 8 beschrieben.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schema­ tisch veranschaulicht.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Brennkammer eines im einzelnen nicht dargestellten Brenners bezeichnet. Die Brennkammer 1 ist über eine erste Rohrleitung 5 mit einem Kompressor 2 verbunden.

Der Kompressor 2 ist über eine zweite Rohrleitung 6 mit einem z. B. als Flüssigkeitstank ausgebildeten Tank 3 verbunden, während der Flüssigkeit­ stank 3 seinerseits über eine dritte Rohrleitung 7 mit einem Hochtemperatur­ brenner 4 und dieser wiederum über eine vierte Rohrleitung 8 mit der ersten Rohrleitung 5 in Verbindung steht.

Der Flüssigkeitstank 3 muß unter Unterdruck stehen. Geeignete Vakuum­ pumpen und Förderpumpen sind nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Ab- und Rauchgase werden von der Brennkammer 1 durch ein im einzelnen nicht dargestelltes Kühlleitungssystem einem Kompressor 2 zugeführt, durch den sie verdichtet werden. Die verdichteten flüssigen und festen Bestand­ teile der Ab- und Rauchgase 7 werden in dem unter Unterdruck stehenden Flüssigkeitstank 3 zwischengelagert.

Von dem Flüssigkeitstank 3 gelangen die beim Öffnen des Tanks, also bei Druckausgleich entstehenden Gase und sonstige Bestandteile über die dritte Rohrleitung 7 zu dem Hochtemperaturbrenner 4, in dem sie bei etwa 2000 Grad Celsius verbrannt werden. Dabei werden auch entsprechende Dioxine und andere giftige Bestandteile restlos vernichtet. Da der Tank 3 unter Unterdruck steht, strömen die Gase und von selbst zu dem Hochtem­ peraturbrenner 4. Sollte dies nicht ausreichen, können durch geeignete För­ derpumpen die flüssigen und festen Bestandteile dem Hochtemperatur­ brenner 4 zugefördert werden. Auch flüssiges Konzentrat wird aus dem Tank 3 über die dritte Rohrleitung 7 dem Hochtemperaturbrenner 4 zugefördert.

Etwaige feste Bestandteile setzen sich am Tankboden innerhalb des Flüs­ sigkeitstanks 3 ab und können hier abgezogen und von dort über nicht dar­ gestellte Rohrleitungen oder dergleichen einer geeigneten Behandlung zuge­ leitet werden, bevor sie deponiert werden.

Die Abgase des Hochtemperaturbrenners 4 werden über die vierte Rohrlei­ tung 8 und im einzelnen nicht dargestellte Kühlleitungen in das Hauptkühl­ leitungssystem, das der Rohrleitung 5 zugeordnet ist, zurückgeleitet.

Das Verfahren arbeitet somit im geschlossenen Kreislauf, so daß die Umge­ bung nicht belastet wird. Die Investitionskosten liegen nur bei einem Bruchteil der sonst bei Rauchgasreinigungsanlagen wie sie einleitend be­ schrieben wurden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Vermeidung von Ab- und Rauchgasemissionen, da­ durch gekennzeichnet, daß Ab- und Rauchgase gekühlt, anschlie­ ßend verdichtet, danach zwischengelagert und anschließend weiter gefördert und bei hohen Temperaturen verbrannt werden, woraufhin die Restgase an den Anfang des Verfahrenskreislaufes unter Kühlung zurückgefördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- und Rauchgase während ihrer Zwischenlagerung unter Unterdruck gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- und Rauchgase im geschlossenen Kreislauf umgepumpt werden.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß

• a) eine Brennkammer (1) über wenigstens eine erste Rohrlei­ tung (5) mit einem Kompressor (2) verbunden ist;
• b) der Kompressor (2) über eine zweite Rohrleitung (6) mit einem Tank (3) in Verbindung steht, in dem Gase sowie flüssige und feste Bestandteile sammelbar sind und daß
• c) der Tank (3) über wenigstens eine dritte Rohrleitung (7) mit einem Hochtemperaturbrenner (4) verbunden ist, der seinerseits über
• d) wenigstens eine vierte Rohrleitung (8) mit der ersten Rohrleitung (5), die zu dem Kompressor (2) führt oder ei­ nem damit in Verbindung stehenden Kühlsystem verbun­ den ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens eine der Rohrleitungen, die den Tank (3) und den Hochtem­ peraturbrenner (4) verbindende dritte Rohrleitung (7), mindestens eine Pumpe zum Fördern von Gasen und/oder festen und/oder flüssigen Bestandteilen zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Rohrleitung (5), die die Brennkammer (1) und den Kom­ pressor (2) verbindet und der vierten Rohrleitung (8), die den Hochtemperaturbrenner (4) mit der ersten Rohrleitung (5) verbindet, je ein Kühlsystem zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Tank (3) geeignete Abzugsvorrichtungen, insbe­ sondere Pumpen und/oder Rohrleitungen, zum Abtransportieren der darin sich ansammelnden Stoffe, zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ab- und Rauchgase vor dem Kompressor (2) auf mindestens 28 Grad Celsius gekühlt sind.