DE4409391A1 - Bulky material decontamination process and device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dekontaminieren von mit Schadstoffen hochbelastetem Schütt gut, das kontinuierlich durch eine Behandlungszone hindurch transportiert und in dieser mit Wasserdampf behandelt wird. Hierzu weist die Vorrichtung eine Behandlungskammer auf, die eine Transporteinrichtung für das Schüttgut enthält und einen Schüttguteinlaß und einen Schüttgutauslaß sowie ferner einen Wasserdampfeinlaß und einen Wasserdampfauslaß aufweist.The invention relates to a method and a device for decontaminating bulk contaminated with pollutants well, that continuously through a treatment zone transported and treated with water vapor in it. For this purpose, the device has a treatment chamber which contains a transport device for the bulk material and one Bulk material inlet and a bulk material outlet and also one Has water vapor inlet and a water vapor outlet.
Unter mit Schadstoffen hochbelastetem Schüttgut sind vor allen Dingen stark kontaminierte Böden zu verstehen, die einen hohen Anteil an organischen Schadstoffen und beispielsweise Cyanid-Verbindungen enthalten. Auch kann es sich um Bauschutt handeln und ferner um Schadstoffkonzentrate, die bei einer naß mechanischen Bodenaufbereitung anfallen und beispielsweise 10 bis 30% des Ausgangsmaterials ausmachen.Bulk goods heavily contaminated with pollutants are present to understand all things heavily contaminated soils high proportion of organic pollutants and for example Contain cyanide compounds. It can also be rubble act and also pollutant concentrates that when wet mechanical soil preparation and 10 make up up to 30% of the starting material.
Eine Behandlung mit Wasserdampf ist deshalb vorteilhaft, weil die Behandlungstemperaturen niedriger liegen können als bei einer rein thermischen Behandlung. Die Schadstoffe aus dem Schüttgut werden in die Gasphase überführt und im Gasgemisch durch Oxidation zerstört.Treatment with steam is therefore advantageous if because treatment temperatures can be lower than with a purely thermal treatment. The pollutants from the Bulk goods are transferred into the gas phase and in the gas mixture destroyed by oxidation.
Allerdings fehlt bisher noch eine Möglichkeit zur groß technischen Realisierung des Verfahrens. Es wurde bereits erwo gen, das Schüttgut mittels eines Siebbandes durch die Behand lungszone zu transportieren und den Wasserdampf von unten in das Schüttgut einzublasen. Dabei kann allerdings nur mit einer sehr geringen Schichtdicke des Schüttgutes gearbeitet werden. Auch erfordert dieses Verfahren einen relativ hohen Wasser dampfdruck, wodurch die Wirtschaftlichkeit sinkt. Ferner ist der apparative Aufwand hoch, da kleinere Schüttgutpartikel vom Wasserdampf mitgerissen werden und an entsprechenden Filtern abgeschieden werden müssen. However, so far there is still no way to make it big technical implementation of the process. It has already been mentioned conditions, the bulk material by means of a sieve belt through the treatment transport zone and the water vapor from below blowing in the bulk material. However, only one very small layer thickness of the bulk material can be worked. This process also requires relatively high water vapor pressure, which reduces the economy. Further is the outlay on equipment is high, since smaller bulk particles from Water vapor are entrained and on appropriate filters must be separated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art großtechnisch einsetzbar zu machen und eine entsprechende Vorrichtung dafür vorzusehen.The object of the invention is the method to make it usable on an industrial scale and to provide a corresponding device for it.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut während seines Transportes durch die Behandlungszone intensiv gerührt wird und daß der Wasserdampf oben über das Schüttgut geleitet wird.To achieve this object is the invention Process characterized in that the bulk material during of its transport through the treatment zone intensely stirred and that the water vapor is passed over the bulk material becomes.
Auf diese Weise kommt es zu einem sehr intensiven Kontakt zwischen dem Schüttgut und dem Wasserdampf, ohne daß letzterer durch das Schüttgut hindurchgeblasen werden müßte. Bei einer Behandlungstemperatur von ca. 600 bis 700°C werden sämtliche Schüttgutpartikel regelmäßig an die Oberfläche des Schüttgut bettes befördert, wo eine Verdampfung der Schadstoffe stattfin det. Die gasförmigen Schadstoffe vermischen sich mit dem Was serdampf und werden dabei durch Oxidation zerstört. Jede Be handlungseinheit kann so 5 t/h und mehr Schüttgut bewältigen. Das Reinigungsergebnis genügt ohne weiteres den gestellten An forderungen und läßt sich mit vergleichsweise geringem appara tiven Aufwand erzielen. Vor allen Dingen sind keine wesentli chen Aufbereitungsschritte vor Durchführung des Verfahrens notwendig. Die Partikelgröße des Schüttgutes kann von einigen Zentimetern bis hinunter in den µ-Bereich gehen. Selbst bei sehr geringer Partikelgröße läßt sich das Verfahren so führen, daß die Partikel nicht vom Wasserdampf mitgerissen werden.In this way, there is very intensive contact between the bulk material and the water vapor, without the latter would have to be blown through the bulk material. At a Treatment temperatures of approx. 600 to 700 ° C are all Bulk particles regularly on the surface of the bulk material transported to where the pollutants evaporate det. The gaseous pollutants mix with the what steam and are destroyed by oxidation. Every loading handling unit can handle 5 t / h and more bulk goods. The cleaning result easily meets the requirements demands and can be comparatively small appara Achieve considerable effort. Above all, none are essential preparation steps before performing the procedure necessary. The particle size of the bulk material can vary from a few Centimeters down to the µ range. Even at very small particle size, the process can be carried out that the particles are not carried away by the water vapor.
Eine besonders intensive Reinigung wird dadurch erzielt, daß man den Wasserdampf quer zur Transportrichtung des Schütt gutes auf letzteres aufbläst.A particularly intensive cleaning is achieved that the water vapor transversely to the direction of transport of the bulk inflates good on the latter.
Der Ablauf des Verfahrens setzt voraus, daß das Schüttgut während der Behandlung auf die Behandlungstemperatur aufgeheizt wird. Die erforderliche Wärme kann über den Wasserdampf zugeführt werden. Energetisch günstiger ist es, das Schüttgut während seines Transportes durch die Behandlungszone zumindest in deren stromauf gelegenem Bereich zusätzlich zu beheizen. The course of the procedure presupposes that the bulk material heated to the treatment temperature during the treatment becomes. The required heat can be obtained through water vapor be fed. The bulk material is more energy-efficient at least during its transportation through the treatment zone to be additionally heated in their upstream area.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeich net, daß die Transporteinrichtung schneckenförmige Rührelemente aufweist, die nahe dem Boden der Behandlungskammer angeordnet sind und mit ihren Achsen im wesentlichen in Transportrichtung des Schüttgutes weisen, wobei seitlich benachbarte Rührelemente gegenläufige Steigungen besitzen und gegenläufig antreibbar sind, und wobei ferner der Wasserdampfeinlaß oberhalb der Rühr elemente in die Behandlungskammer einmündet. Es wurde gefunden, daß die Rührelemente in der Lage sind, das Schüttgut extrem in tensiv durchzurühren und sämtliche Partikel regelmäßig an die Oberfläche des Schüttgutbettes zu bringen. Gleichzeitig bewir ken die Rührelemente den Transport des Schüttgutes durch die Behandlungskammer hindurch. Die Schichtdicke des Schüttgutes in der Behandlungskammer hängt vom Durchmesser der Rührelemente ab. Diese Arbeiten erfolgen in geringem Abstand über dem Boden, um auch den unteren Bereich der Schicht zu erfassen. Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Füllung der Behandlungskam mer maximal bis etwa zur Achshöhe der Rührelemente geht.The device according to the invention is characterized net that the transport device helical stirring elements which is arranged near the bottom of the treatment chamber are and with their axes essentially in the direction of transport of the bulk material, with laterally adjacent stirring elements have opposite slopes and can be driven in opposite directions and, further, the water vapor inlet above the agitator elements opens into the treatment chamber. It was found, that the stirring elements are able to extremely in bulk stir intensively and all particles regularly to the Bring surface of the bulk bed. At the same time ken the stirring elements transport the bulk material through the Treatment chamber through. The layer thickness of the bulk material in the treatment chamber depends on the diameter of the stirring elements from. This work is done a short distance above the ground, to also cover the lower part of the layer. Very good Results are achieved when the treatment is filled maximum up to about the axis height of the stirring elements.
Vorzugsweise ist die Behandlungskammer an den Übergängen zwischen ihrem Boden und ihren Seitenwänden an die Kontur der seitlichen Rührelemente angepaßt. Sie bildet eine Wanne ohne seitliche Ecken, so daß Totzonen vermieden werden, in denen keine Rührwirkung eintritt.The treatment chamber is preferably at the transitions between their bottom and their side walls to the contour of the side stirring elements adapted. It forms a tub without side corners so that dead zones are avoided in which no stirring effect occurs.
Wie bereits erwähnt, erfüllen die Rührelemente neben ihrer Rührfunktion auch die Funktion der Transporteinrichtung. Sie bestimmen also die Verweilzeit des Schüttgutes in der Behand lungskammer. Je nach Temperaturführung kann die Verweilzeit in den einzelnen Zonen der Behandlungskammer unterschiedlich sein. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, die Rührelemente minde stens auf einem Teil ihrer Länge mit vorzugsweise verstellbaren Paddelelementen zu besetzen. Im übrigen tragen die Rührelemente Schneckengänge.As already mentioned, the stirring elements in addition to theirs Stir function also the function of the transport device. she thus determine the dwell time of the bulk material in the treatment chamber. Depending on the temperature control, the dwell time in the individual zones of the treatment chamber may be different. For this purpose, it is particularly advantageous to use the stirring elements least on part of their length with preferably adjustable Occupy paddle elements. Otherwise carry the stirring elements Worm gear.
Eine nach derzeitiger Sicht optimale Konstruktion besteht darin, daß die Transporteinrichtung von zwei der schneckenför migen Rührelemente gebildet wird, die sich parallel zueinander horizontal vom Schüttguteinlaß zum Schüttgutauslaß erstrecken.According to the current view, the construction is optimal in that the transport device of two of the screw conveyor Migen stirring elements is formed, which are parallel to each other Extend horizontally from the bulk material inlet to the bulk material outlet.
Ein besonders intensiver Kontakt des Wasserdampfes mit der Oberfläche des Schüttgutbettes wird dadurch erzielt, daß der Wasserdampfeinlaß eine Mehrzahl von beidseitig quer zur Trans portrichtung des Schüttgutes angeordnete, schräg nach unten ge richtete Düsen aufweist.A particularly intensive contact of the water vapor with the Surface of the bulk material bed is achieved in that the Water vapor inlet a plurality of on both sides across the trans port direction of the bulk material, arranged diagonally downwards has directed nozzles.
Ferner können in Weiterbildung der Erfindung interne Heiz elemente vorgesehen sein, die oberhalb der Rührelemente in die Behandlungskammer hineinragen. Diese Heizelemente, bei denen es sich vorzugsweise um Strahlheizrohre handelt, vermindern den Wärmebedarf, der durch den extern erzeugten Wasserdampf gedeckt werden muß.Furthermore, in a further development of the invention, internal heating elements are provided, which above the stirring elements in the Protrude into the treatment chamber. These heating elements where it are preferably radiant heating pipes, reduce the Heat demand that is covered by the externally generated water vapor must become.
Dabei ist vorteilhafterweise mindestens ein Teil der in ternen Heizelemente in der Decke der Behandlungskammer angeord net.Advantageously, at least part of the in internal heating elements arranged in the ceiling of the treatment chamber net.
Um den Effekt der internen Heizelemente zu unterstützen, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, der Behand lungskammer mindestens im Bereich des Schüttguteinlasses exter ne Heizelemente, vorzugsweise offene Brenner, zuzuordnen.To support the effect of the internal heating elements, is proposed in a development of the invention, the treatment chamber at least in the area of the bulk material inlet exter ne heating elements, preferably open burners.
Die Behandlungskammer bildet ein geschlossenes Gehäuse, das lediglich die erforderlichen Ein- und Auslaßöffnungen auf weist. Zur Vereinfachung der Wartung wird vorgeschlagen, die Behandlungskammer zweiteilig auszubilden, wobei die Trennebene horizontal oberhalb der Rührelemente verläuft. Diese sind dann nach Abtrennen des oberen Kammerteils über ihrer gesamten Länge zugänglich.The treatment chamber forms a closed housing that only the required inlet and outlet openings points. To simplify maintenance, it is proposed that Form treatment chamber in two parts, the parting plane runs horizontally above the stirring elements. Then these are after separating the upper part of the chamber over its entire length accessible.
Die Behandlungskammer besteht aus warmfestem Stahl und ist vorzugsweise von einer ggf. zweigeteilten Ummantelung aus ther mischem Isoliermaterial umgeben.The treatment chamber is made of heat-resistant steel and is preferably from a possibly two-part sheath made of ther surrounded by insulating material.
Vorzugsweise bildet die Ummantelung mindestens im Bereich des Schüttguteinlasses einen den Bodenbereich der Behandlungs kammer umgebenden Raum für die externen Heizelemente. The sheathing preferably forms at least in the region of the bulk material inlet into the floor area of the treatment chamber surrounding space for the external heating elements.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The invention is based on preferred Ausfüh Example in connection with the attached drawing explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Vorrich tung nach der Erfindung; Figure 1 is a vertical longitudinal section through a Vorrich device according to the invention.
Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt durch die Vorrich tung nach Fig. 1; Figure 2 is a horizontal longitudinal section through the Vorrich device according to Fig. 1.
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1; Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1;
Fig. 4 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 eine ab gewandelte Ausführungsform; Fig. 4 in a representation corresponding to Figure 1 from a modified embodiment;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4. Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 4.
Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 bildet eine Be handlungskammer 1 mit einem Schüttguteinlaß 2, einem Schütt gutauslaß 3, einem Wasserdampfeinlaß 4 und einem Wasserdampf auslaß 5. Nahe dem Boden der Behandlungskammer 1 sind zwei schneckenförmige Rührelemente 6 und 7 angeordnet. Sie dienen dazu, das in die Behandlungskammer eingebrachte Schüttgut, bei dem es sich vorwiegend um kontaminierten Boden handelt, vom Schüttguteinlaß 2 zum Schüttgutauslaß 3 zu transportieren und gleichzeitig intensiv zu rühren, damit die einzelnen Partikel regelmäßig zur Oberfläche des Schüttgutbettes gelangen. Diese Oberfläche liegt knapp unterhalb der Achshöhe der Rührelemente. An der Oberfläche des Schüttgutbettes treten die Partikel in tensiv mit dem Wasserdampf in Kontakt, der durch den Wasser dampfeinlaß 4 eingeführt wird. Wie aus den Fig. 2 und 3 er sichtlich, umfaßt der Wasserdampfeinlaß 4 außerdem seitliche Düsen, die schräg nach unten gegen das Schüttgut gerichtet sind. Sie sorgen für eine besonders gleichmäßige Wasserdampf zuführung. Versorgt werden die seitlichen Düsen von zwei seit lichen Rohren 8. The apparatus according to FIGS. 1 through 3 forms a loading treatment chamber 1 having a bulk material inlet 2, a bulk material outlet 3, a water vapor inlet 4 and a water vapor outlet 5. Two helical stirring elements 6 and 7 are arranged near the bottom of the treatment chamber 1 . They serve to transport the bulk material introduced into the treatment chamber, which is predominantly contaminated soil, from the bulk material inlet 2 to the bulk material outlet 3 and at the same time to stir intensively so that the individual particles regularly reach the surface of the bulk material bed. This surface is just below the shaft height of the stirring elements. On the surface of the bulk material bed, the particles come into intensive contact with the water vapor which is introduced through the water vapor inlet 4 . As can be seen from FIGS. 2 and 3, the water vapor inlet 4 also comprises lateral nozzles which are directed obliquely downwards against the bulk material. They ensure a particularly even supply of water vapor. The lateral nozzles are supplied by two lateral pipes 8 .
Zur Erfüllung ihrer Doppelfunktion des Rührens und Trans portierens sind die Rührelemente 6 und 7 im vorliegenden Fall über ihrer gesamten Länge mit Paddelelementen 9 besetzt. Durch Verstellen dieser Paddelelemente läßt sich die Steigung der schneckenförmigen Rührelemente anpassen. Abweichend von der dargestellten Bauweise können die Rührelemente auch zumindest über einen Teil ihrer Länge mit Schneckengängen besetzt sein. Die Steigung der schneckenförmigen Rührelemente 6 und 7 ist ge genläufig, und sie werden auch gegenläufig angetrieben, und zwar von einem Motor 10.To fulfill their dual function of stirring and trans porting, the stirring elements 6 and 7 are in this case occupied over their entire length with paddle elements 9 . By adjusting these paddle elements, the pitch of the screw-shaped stirring elements can be adjusted. Deviating from the design shown, the stirring elements can also be filled with worm threads over at least part of their length. The slope of the screw-shaped stirring elements 6 and 7 is opposed to ge, and they are also driven in opposite directions, namely by a motor 10 .
Die Behandlungskammer 1 bildet ein geschlossenes Gehäuse, welches an einer Trennebene 11 unterteilt ist. Der obere Gehäu seteil kann also abgenommen werden, um Zugang zu den Rührele menten 6 und 7 zu schaffen. Das Gehäuse besteht aus warmfestem Stahl und ist von einer zweigeteilten Ummantelung 12 umgeben. Auch die Rohre 8 tragen eine entsprechende Ummantelung 13.The treatment chamber 1 forms a closed housing, which is divided at a parting plane 11 . The upper housing seteil can thus be removed to provide access to the Rührele elements 6 and 7 . The housing consists of heat-resistant steel and is surrounded by a two-part casing 12 . The tubes 8 also have a corresponding casing 13 .
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, arbeiten die Rührelemente 6 und 7 nahe am Boden der Behandlungskammer 1. Dieser ist zum Rand hin gerundet, um eine Anpassung an den Außendurchmesser der Rührelemente zu erzielen. Das gesamte Schüttgutbett wird also von der Rühr- und Transportwirkung dieser Elemente erfaßt.As seen from Fig. 3, the agitating members 6 and 7 operate near the bottom of the treatment chamber 1. This is rounded towards the edge in order to adapt to the outside diameter of the stirring elements. The entire bed of bulk goods is thus covered by the stirring and transport effect of these elements.
Ein Teil der Wärme zum Aufheizen des Schüttgutes wird über den Wasserdampf zugeführt. Zusätzlich dazu sind interne Heiz elemente 14 vorgesehen, die von der Decke aus in die Behand lungskammer 1 hineinragen.Some of the heat for heating the bulk material is supplied via the water vapor. In addition, internal heating elements 14 are provided which protrude from the ceiling into the treatment chamber 1 .
Die Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 bis 3 vor allen Dingen dadurch, daß die Ummantelung 12 im Bereich des Schüttguteinlasses 2 un terhalb der wannenförmigen Behandlungskammer 1 einen Raum 15 bildet, der von externen Heizelementen 16 befeuert wird. Dies dient dazu, den Wasserdampf weiter von der Deckung des Wärmebe darfs zu entlasten, wobei gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß das Schüttgut direkt nach seinem Eintritt in die Behandlungs kammer und dementsprechend schnell die Behandlungstemperatur er reicht.The device according to FIGS. 4 and 5 differs from that according to FIGS. 1 to 3 above all in that the casing 12 in the area of the bulk material inlet 2 below the trough-shaped treatment chamber 1 forms a space 15 which is provided by external heating elements 16 is fired. This serves to further relieve the water vapor from the covering of the heating, while at the same time ensuring that the bulk material immediately after it enters the treatment chamber and, accordingly, quickly reaches the treatment temperature.
Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglich keiten gegeben. So kann mit einer größeren Anzahl von Rührele menten gearbeitet werden, wobei diese sich nicht unbedingt über die gesamte Länge der Behandlungskammer erstrecken müssen. Fer ner kann auf die externen und internen Heizelemente verzichtet werden, sofern der gesamte Wärmebedarf vom Wasserdampf gedeckt wird. Gleichermaßen können noch zusätzliche interne Heizele mente vorgesehen werden, die beispielsweise seitlich in die Be heizungskammer hineinragen. Auch für die Anordnung der in der Decke montierten internen Heizelemente gibt es neben der darge stellten einreihigen und zweireihigen Plazierung weitere Alter nativen. Beide dargestellten Behandlungskammern sind horizontal ausgerichtet; eine Schräglage ist gleichermaßen möglich. Der Bereich der externen Heizelemente hängt von der gewünschten Aufheizintensität und -geschwindigkeit ab. Gegebenenfalls wird man den gesamten Boden der Behandlungskammer extern beheizen. Ferner besteht die Möglichkeit einer nur internen oder nur ex ternen Beheizung.Modifications are quite possible within the scope of the invention given. So with a larger number of stir bars elements are worked on, although these do not necessarily overlap must extend the entire length of the treatment chamber. Fer There is no need for external and internal heating elements provided that the entire heat requirement is covered by water vapor becomes. Likewise, additional internal heating elements can be used elements are provided, for example laterally in the loading protrude into the heating chamber. Also for the arrangement of the in the There are ceiling-mounted internal heating elements next to the darge placed single-row and double-row placement further ages native. Both treatment chambers shown are horizontal aligned; an inclined position is equally possible. Of the The range of external heating elements depends on the desired one Heating intensity and speed. If necessary to heat the entire floor of the treatment chamber externally. There is also the possibility of an internal or only ex internal heating.
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