CZ280050B6

CZ280050B6 - Kombinovaný způsob zplynování pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a odpadních látek

Info

Publication number: CZ280050B6
Application number: CS923825A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Dipl. Chem. Rabe; Lutz Dipl. Ing. Gröschel; Manfred Dipl. Ing. Dürlich; Bernd Dr. Buttker; Dieter Dipl. Ing. Mergemeier
Original assignee: Sekundärrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe Gmbh
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1995-10-18
Also published as: SK382592A3; GB2269388B; PL170924B1; PL298423A1; GB2269388A; FR2694566A1; CZ382592A3; DE4226034C1; GB9305928D0

Abstract

Pevné, pastovité a kapalné zbytkové a/nebo odpadní látky, vykazující široké spektrum organických a anorganických škodlivých látek, se v procesu tlakového zplynování hospodářsky a zároveň s ohledem na životní prostředí zhodnocují. Pevné a pastovité zbytkové a/nebo odpadní látky se za daných podmínek zplynují při tlakovém zplynování v pevném loži, přičemž kondenzáty s obsahem uhlovodíků a jemnozrnné částice popela z tlakového zplynování v pevném loži se společně s kapalnými zbytkovými a/nebo odpadními látkami zpracovávají při proudovém zplynování a zbytky z úpraven vody a plynu se vedou zpět do přídavných zařízení s tlakovým zplynováním v pevném loži. Oblasti použití řešení je tlakové zplynování s pevným ložem, proudové zplynování, sanace použitých látek, a průmysl a výroba zabývající se zneškodňováním látek a zpracováním zbytkových a odpadních látek. ŕ

Description

(57) Anotace:

Odpadní látky, vykazující široké spektrum organických a anorganických škodlivých látek, se v procesu tlakového zplynování hospodářsky a zároveň s ohledem na životní prostředí zhodnocují. Pevné a pastovité zbytkové a/nebo odpadní látky se za daných podmínek zplynují při tlakovém zplynování v pevném loži, přičemž kondenzáty s obsahem uhlovodíků a Jemnozrnné částice popela z tlakového zplynování v pevném loži se společné s kapalnými zbytkovými a/nebo odpadními látkami zpracovávají při proudovém zplynování a zbytky z úpraven vody a plynu se vedou zpét do přídavných zařízení s tlakovým zplynováním v pevném loži. Oblasti použití řešení Je tlakové zplynování s pevným ložem, proudové zplynování, sanace použitých látek, a průmysl a výroba zabývající se zneškodňováním látek a zpracováním zbytkových a odpadních látek.

Způsob kombinovaného zplynování pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a odpadních látek

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kombinovaného zplynování pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a odpadních látek.

Dosavadní stav techniky

Nejméně nákladným způsobem odstraňování pevných odpadních látek je jejich ukládání v otevřených nebo podzemních deponiích. Deponie pro nezpracovávaný odpad však s sebou přinášejí vážné problémy. V důsledku vyluhování dochází lehce ke znečištění spodních vod, ke ztrátám kvalitní půdy a mohou vznikat i požáry.

Příznivější způsob, který zmenšuje tyto problémy, spočívá v sanitárním pozemním zpracování kompostováním a zakrytím odpadků zeminou.

Nicméně nelze ve větších městských aglomeracích s tímto způsobem ve větší míře počítat, protože se čím dál hůře hledají místa pro jeho realizaci. U obou zmíněných způsobů se před terénním zpracováním odpadu počítá s jeho spálením. Zmíněné spálení odpadu sice podstatně sníží objem odpadních látek a sníží i objem znečištění způsobeného vyluhováním, ale na druhé straně přináší nové problémy týkající se životního prostředí, například znečištěni ovzduší a zvýšení podílu zbytkových látek. Ačkoliv je možno dosáhnout snížení objemu na 80 až 90 % objemových, nejsou zbytkové látky a popel v každém případě biologický neaktivní, takže musí následovat terénní zpracování. V důsledku toho je zpětné získávání určitých hodnot v podstatě minimální.

Návrh na řešení zplynování odpadu přináší takzvaný Andersonúv způsob (US pat. spis 3 729 298). Podle něj jsou do horní části svisle umístěné šachtové pece přiváděny odpadní látky a do spodní části je přiváděn kyslík. Drcený odpad je při provádění tohoto způsobu zavážen v nezhuštěné podobě. Tekutá struska vznikající ve spodní části je kontinuálně odpichována. Nevýhodou tohoto způsobu je, že v reaktoru dochází k pěchování drceného odpadu, což s sebou přináší nevýhody v podobě zmenšení výkonu a nebezpečí exploze.

Podle DE-OS 26 19 302 bylo nevrženo zplynování odpadu ve formě pelet v šachtových pecích. Tento způsob je však možno použit pouze ke zplynování předem specifikovaných pelet ze normálního tlaku a s odváděním tekuté strusky.

V DE-AS 23 23 654 je popsán způsob, při němž jsou do horní části reaktoru zaváděny pevné odpadní látky z domovního odpadu a do spodní části potom kapalný kondenzát z čištění plynu obsahující uhlovodík a kapalné odpadní látky. Nevýhodou tohoto způsobu je, že nedochází k cílené fixaci, popřípadě eliminaci organických a anorganických škodlivých látek. Při návrhovém ochlazení plynu na 300 °C nelze vyloučit syntézu dioxinu a furanu.

-1CZ 280050 B6

Podle DE-OS 33 42 383 dochází v kombinovaném zařízení sestávajícím z tlakového zplynovače s pevným ložem a z proudového zplynovače v primárním procesu ke zplynováni suspenze a v sekundárním potom ke zplynování kusovité zplynovací látky, přičemž odpadní struska je zachycována v roztavené lázni uhličitanu sodného.

Tento způsob slouží k zabráněni reakce těžkých kovů, zejména vanadu, s vyzdívkou.

Nevýhodou tohoto způsobu je, že ve vsázce pevných a kapalných odpadních látek jsou vyhrazeny pouze úzké meze, přičemž zneškodnění uhlovodíkových látek a dioxinu v sekundárním reaktoru se může podařit pouze částečně.

Cíl a úkol vynálezu spočívají v tom, jak hospodářsky výhodně a zároveň s ohledem na životní prostředí zužitkovat kapalné, pastovité a pevné zbytkové a/nebo odpadní látky, které jsou zatíženy škodlivinami anorganického a/nebo organického původu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje způsob kombinovaného zplynování pevných, pastovítých a kapalných zbytkových a odpadních látek, při paralelním tlakovém zplynování v pevném loži a proudovém zplynování, podle vynálezu, jehož podstatou je, že při tlakovém zplynování v pevném loži se 1 až 80 % hmot, pevných nebo 1 až 60 % hmot, pevných a/nebo 1 až 20 % hmot, pastovitých zbytkových a/nebo odpadních látek obsahujících uhlík a zatížených organickými a/nebo anorganickými škodlivinami přeměňuje v užitečný plyn, přičemž doba ohřevu zbytkových a/nebo odpadních látek v redukční atmosféře na teplotu > 350 °C a < 400 'C, jakož i prodleva zbytkových a/nebo odpadních látek při tlakovém zplynování v pevném loži až do přímého kontaktu s vyráběným surovým plynem, který vykazuje teplotu > 350 ‘C, a který se po tlakovém zplynováni v pevném loži prudce ochladí na teplotu < 200 °C, činí více než 1 h, a že při proudovém zplynování se přeměňují v užitečný plyn kondenzační složky, vznikající při ochlazení surového plynu, odvodněné na < 25 % hmot, obsahu vody, a to bez/nebo společně s kapalnými zbytkovými a odpadními látkami obsahujícími uhlík, jež jsou zatíženy organickými a/nebo anorganickými škodlivinami, přičemž při úpravě plynu nebo vody vzniklé zbytky s obsahem sazí, těžkých kovů a solí se vedou zpět do tlakového zplynování v pevném loži a jemnozrnné částice popela z tlakového zplynování v pevném loži, v nichž se mohou vyskytovat prokazatelné eluáty těžkých kovů, se mísí s kapalnými zbytkovými látkami a tvoří 1 až 30 % hmot, podílu vsázky do proudového zplynování, při němž dochází k zestruskování jemnozrnných částic popela z tlakového zplynování v pevném loži s přídavnou fixací podílů těžkých kovů z kapalných zbytku a/nebo odpadních látek.

Pevné a/nebo pastovité zbytkové a/nebo odpadní látky mohou být například kontaminovaná půda, umělohmotný odpad, dřevo, gumové produkty, odpadní látky s obsahem oleje, zbytky lékárenských prostředků, dehtové zbytky, barevné usazeniny, kal z čistíren v jemnozrnné, hrubozrnné, pastovité nebo aglomerované formě, přičemž mohou být ještě zatíženy například alifatickými, aromatický-2CZ 280050 B6 mi nebo chlorovanými uhlovodíky, polychlorovanými bifenyly, dioxiny, furany, sloučeninami siry a těžkými kovy.

Při tlakovém zplynování v pevném loži dochází k oddělení prchavých organických sloučenin, které při ochlazení surového plynu v uzavřeném systému odpadají v podobě uhlovodíkových frakcí .

Polychlorované bifenyly, dioxiny a furany se při ohřevu při tlakovém zplynování v pevném loži v redukční atmosféře na teplotu > 1 200 °C zcela zničí.

Jestliže jsou přece jen jejich podíly vyneseny prostřednictvím surového plynu, dostanou se tyto látky díky svým vlastnostem do kapalných uhlovodíku, vznikajících při kondenzaci.

Tyto jsou buď bez, nebo společně s kapalnými zbytkovými a/nebo odpadními látkami, které jsou zatíženy organickými škodlivinami, přeměněny při proudovém zplynováni při teplotě > 1 300 °C a prodlevě > 3 s v užitečný plyn, který je po opuštění proudového zplyňovače prudce ochlazen na teplotu < 200 °C.

Kapalnými, čerpatelnými zbytkovými nebo odpadními látkami mohou být například použitý olej, rozpouštědla, kal z laku a barev a suspenze barevných látek, které obsahují analogické skupiny škodlivých látek tak, jak bylo řečeno shora.

Ve spodní části tlakového zplyňovače s pevným ložem dochází při teplotě > 1 200 ’C k cílenému granulování vznikajícího popela v neeluovatelná tavná spojení, v nichž jsou přednostně vázány těžké kovy obsažené ve vsázce.

Eluovatelné jemnozrnné částečky popela jsou v poměru 1 až 30 % hmot, přimíchávány do kapalných zbytkových a/nebo odpadních látek a jsou při teplotě > 1 300 ^eC při proudovém zplynování zplynovány. Současně zde dochází k zpracování nelétavých těžkých kovů z kapalné vsázky.

Létavé těžké kovy se dostávají do vodní fáze a jsou zachycovány přednostně jako sulfidy, hydroxidy, oxidy a karbonáty.

Tento podíl je při úpravě vody se sazemi, jakož při následné biologické úpravě provozní vody spolu se vznikajícím biologickým kalem vytříděn a zaveden zpět k tlakovému zplynování v pevném loži za účelem spojení se struskou.

V celém procesu jsou známými způsoby oddělovány z proudu plynu částečky síry a jsou získávány jako cenná surovina.

Podle navrhovaného způsobu je možno provádět komplexní využití pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a/nebo odpadních látek, které neohrožují životní prostředí. Synergický a kombinační efekt umožňují téměř bezezbytkové zhodnocení s vysokým stupněm účinnosti látkové přeměny. Vyrobený štěpný plyn může být jakožto nosič energie transportován nebo uložen, popřípadě podstupuje přímou přeměnu v chemickou surovinu.

-3CZ 280050 B6

Přehled obrázků na výkrese

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení zařízení, které provádí způsob podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Do tlakového zplyňovače 1 s pevným ložem, který je provozován pod tlakem 2,5 MPa, bylo zavezeno t hnědouhelných briket t kontaminované půdy 3 s obsahem uhlovodíků 5 % hmot., znečištěním dioxinem 2 000 mg/kg a dále 800 mg chrom/kg, 800 mg olovo/kg, 600 mg/měď/kg t umělohmotného odpadu 3 t dřeva znečištěného olejem 3

0,5 t zbytků z úpravy provozní vody 34.

Otočným roštem 4. bylo do tlakového zplyňovače 1 s pevným ložem přiváděno jako směs 5 2 400 m³/h kyslíku a 15,6 t/h zplynovací páry. Nad otočným roštem 4, je směs strusky a popílku přiváděna k třídicímu zařízení známé konstrukce.

Zde muže být při odpadu jemnozrnného eluovatelného popílku 25 tento oddělen a přiveden do mísícího zařízení 24 za účelem zastruskování v proudovém zplynovači. Vznikající struskový granulát 36 z tlakového zplyňovače s pevným ložem i z proudového zplynovače může být zužitkován jako plnicí materiál nebo jako přídavný stavební materiál.

V tlakovém zplynovači 1 s pevným ložem se 1 až 80 % hmot, pevných nebo 1 až 60 % pevných a/nebo 1 až 20 % hmot, pastovitých zbytkových a/nebo odpadních látek obsahujících uhlík a zatížených organickými a/nebo anorganickými škodlivinami přeměňuje v užitečný plyn, přičemž doba ohřevu zbytkových a/nebo odpadních látek v redukční atmosféře při teplotě > 350 'C a < 400 ’C, jakož i prodleva zbytkových a/nebo odpadních látek v tlakovém zplynovači 1 s pevným ložem až do přímého kontaktu s vyráběným surovým plynem, který vykazuje teplotu > 350 ’C, a který se po opuštění tlakového zplyňovače s pevným ložem prudce ochladí na teplotu < 200 °C, činí více než 1 h.

V tlakovém zplynovači i jsou uhlovodíky obsažené v kontaminované půdě a v použitém dřevu oddestilovány, rozštěpeny a částečně přeměněny v užitečný plyn. Dioxin obsažený v kontaminované půdě je v tlakovém zplynovači 1 s pevným ložem v redukční atmosféře při 300 až 800 ’C zničen. Dostanou-li se nepatrné podíly do uhlovodíkových frakcí kondenzátu 17, potom následuje konečná reakce v proudovém zplynovači 23.· Umělohmotné odpady 3_, obsažené ve směsi zplynovacích látek tlakového zplyňovače 1 s pevným ložem, zreagují z 50 až 70 % hmot, do plynných složek a z 20 až 50 % hmot, do uhlovodíků. 2 až 5 % hmot, jde do směsi strusky a popílku 6.

Uhlovodíkové podíly ze zaváženého použitého dřeva 3.» jakož i ze zavážené kontaminované půdy, jsou oddestilovány, rozštěpeny nebo přeměněny v plyn. Použité dřevo 3. je samo o sobě zplynováno, zbytkové podíly pudy s částečkami těžkých kovu tvoří neeluovatelnou součást směsi strusky a popílku 6.

Organické součásti zbytků z úpravy provozní vody 2 jsou přeměněny v užitečný plyn, anorganické součásti jsou roztaveny do směsi strusky a popílku 6.

Sběrným prostorem surového plynu 7 je prostřednictvím odvodu surového plynu 8 vedeno do promývacího chladiče 9 19 700 m³suchého surového plynu/h s obsahem olejových a dehtových podílů 80 g/m³ a 0,7 kg vodní páry/m³. Zde je 4 20 °C horký surový plyn ochlazen 20 m³ chladicí vody na 195 C. Chlazený surový plyn 11 je v dalších chladičích 12 prostřednictvím chladicí vody 13 nepřímo ochlazen na teplotu okolí. Ochlazený surový plyn 14 postupuje do běžných zařízení k čištění a následné je buď materiálově, nebo energeticky využit. Odpadní kondenzáty 15 jsou odděleny při úpravě vody 16 na frakci provozní vody 31 a na uhlovodíkovou frakci.

Cca 1,58 t uhlovodíků 17 je přes čerpadlo 18 společně s 12 t použitého oleje 19, který je v mísícím zařízení 24 smícháván s 1,3 t/h jemného popílku, a přídavně s 10 500 m³ kyslíku/h a 6,8 t vysokotlaké páry 21/h, přivedeno přes hořák 22 do proudového zplyňovače 23., aby se zde při 2,5 MPa a 1 3 50 'C přeměnily na štěpný plyn.

Štěpný plyn 26 v množství 45 000 m /h je prostřednictvím 60 t/h chladicí vody 27 ochlazen na 195 °C, přičemž z chladicí komory je ochlazený štěpný plyn 29 odveden přes chladicí a čisticí stupně k materiálovému nebo energetickému využití. Vznikající struskový granulát 36 obsahuje neeluovatelné podíly těžkých kovů zaváženého popela a použitého oleje a může být využit ve stavebním průmyslu. Vznikající voda se sazemi 30 je společně s provozní vodou 31 zavedena do úpravy provozní vody a vody se sazemi, která sestává z různých pracovních stupňů. Odpadní zbytky 34 buď s biologickým kalem, nebo se sazemi jsou vedeny zpět do tlakového zplyňovače 1 s pevným ložem, vyčištěná provozní voda může být znovu použita nebo odvedena do odvodní stoky.

Claims

Způsob kombinovaného zplynování pevných, pastovitých a kapalných zbytkových a odpadních látek, při paralelním tlakovém zplynování v pevném loži a proudovém zplynování, vyznačující se tím, že při tlakovém zplynování v pevném loži se 1 až 80 % hmot, pevných nebo 1 až 60 % hmot, pevných a/nebo 1 až 20 % hmot, pastovitých zbytkových a/nebo odpadních látek obsahujících uhlík a zatížených organickými a/nebo anorganickými škodlivinami přeměňuje v užitečný plyn, přičemž doba ohřevu zbytkových a/nebo odpadních látek v redukční atmosféře na teplotu > 3 50 °C a < 400 °C, jakož i prodleva zbytkových a/nebo odpadních látek při tlakovém zplynováni v pevném loži až do přímého kontaktu s vyráběným surovým plynem, který vykazuje teplotu > 350 ’C, a který se po tlakovém zplynování v pevném loži prudce ochladí na teplotu < 200 °C, činí více než 1 h, a že při proudovém zplynování se přeměňují v užitečný plyn kondenzační složky, vznikající při ochlazení surového plynu, odvodněné na < 25 % hmot, obsahu vody, a to bez/nebo společně s kapalnými zbytkovými a odpadními látkami obsahujícími uhlík, jež jsou zatíženy organickými a/nebo anorganickými škodlivinami, přičemž při úpravě plynu nebo vody vzniklé zbytky s obsahem sazí, těžkých kovů a solí se vedou zpět do tlakového zplynování v pevném loži a jemnozrnné částice popela z tlakového zplynování v pevném loži, v nichž se mohou vyskytovat prokazatelné eluáty těžkých kovů, se mísí s kapalnými zbytkovými látkami a tvoří 1 až 30 % hmot, podílu vsázky do proudového zplynování, při němž dochází k zestruskování jemnozrnných částic popela z tlakového zplynování v pevném loži s přídavnou fixací podílů těžkých kovů z kapalných zbytků a/nebo odpadních látek.