DK146153B - Fremgangsmaade til termisk behandling af forurenede, saltholdige oploesninger i en reaktor med fluidiseret lag - Google Patents

Description

i 146153 o

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til termisk behandling af forurenede, saltholdige opløsninger, der fortrinsvis forekommer i den kemiske industri, i en reaktor med et fluidiseret lag. Forurenede, saltholdige opløsnin-5 ger fra kemiske processer er i reglen et affaldsstof og må oparbejdes, til de er fri for skadelige stoffer. Herved forstås, at stofkomponenterne, der findes i opløsningen, omdannes til genanvendelige stoffer og/eller til emissionsneutrale stoffer.

10 Det er kendt, at forurenede, saltholdige opløsnin ger til opfyldelse af disse krav forbrændes i en reaktor under tilførsel af forbrændingsenergi eller forbrændes au-togent, hvis de indeholder en tilstrækkelig mængde brændbare bestanddele. Ifølge tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.517.166 15 indsprøjtes affaldslud fra cellulosefremstilling således ovenfra og ind i en reaktor med et fluidiseret lag og forbrændes ved temperaturer på 538-760°C. Temperaturen i det frie rum, dvs. over det fluidiserede lag, skal holdes vinder 538°C, fortrinsvis på 177°C. Det betyder, at dette rum så 20 at sige er affaldsludens forvarmningszone. Denne metode har den ulempe, at afgangsgasserne indeholder uforbrændt, organisk stof, der ikke er blevet opvarmet til mere end 177-316°C.

Det sikres ikke ved modstrømsføringen af den forstøvede affaldslud og de varme forbrændingsgasser fra det fluidiserede 25 lag, at den samlede mængde indsprøjtet affaldslud er kommet i tilstrækkelig kontakt med den varme gas i det fluidiserede lag.

Fra US patentskrift nr. 3.605.655 kendes en fremgangsmåde til termisk behandling af affaldsstoffer ved hjælp af en reaktor med fluidiseret lag. Derved indføres affaldsstofferne, det til den termiske behandling nødvendige brændstof og forbrændingsluften direkte i det fluidiserede lag. I det fluidiserede lag sker der en fuldstændig forbrænding af affaldsstofferne ved høje temperaturer på indtil 950°C. Disse 35 høje temperaturer fører nødvendigvis til dannelse af flydende 2

O

146153 slagge og dermed til sammenbagninger og tilstopning af risten under det fluidiserede lag, hvorved dette bryder sammen.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at forbrænde forurenede, saltholdige opløsninger i et fluidiseret 5 lag således, at det fluidiserede lag ikke bryder sammen på grund af sammenbagning af saltet, og at afgangsgasserne gennemstrømmer en temperaturzone på 800°C eller mere og derefter ikke kommer i kontakt med opløsningen ved en enklest mulig tilførsel af behandlings- og forbrændingsmedierne.

10 Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved en frem gangsmåde til termisk behandling af forurenede, saltholdige opløsninger i en reaktor med fluidiseret lag og et frit rum over dette, hvorved opløsningen og den til den termiske behandling nødvendige mængde brændstof og forbrændingsluft fø-15 res ind i det fluidiserede lag, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at tilførselshastighederne af opløsning, brændstof og luft afstemmes således i forhold til materialemængden i det fluidiserede lag, at der i det fluidiserede lag forløber en ufuldstændig forbrænding, ved ca. 400°C, og at de 20 brændbare komponenter, der forlader det fluidiserede lag, forbrændes fuldstændigt i det frie rum, der findes over det fluidiserede lag, hvorved der opnås en temperaturforøgelse på mindst 400°C.

I forhold til den teknik, der er kendt fra det oven-25 for omtalte US patentskrift opnås der ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen de fordele, at der arbejdes i to temperaturområder, der afviger tydeligt fra hinanden, at et kostbart kontrolsystem, en yderligere lufttilførsel og en køleanordning, som anvendes ifølge US patentskriftet, ikke er nødvendige, og 30 at der trods en tilstrækkelig mængde forbrændingsluft i det fluidiserede lag ikke opnås en fuldstændig forbrænding.

Por at opnå en ensartet kornstørrelse i det fluidiserede lag, fremkaldt ved udkrystallisering af saltopløsningen på partiklerne af fast stof i det fluidiserede lag, arbejdes der 35 hensigtsmæssigt ved en temperatur i det fluidiserede lag på 3 146153

O

mere end 100°C under saltets eller saltblandingens smeltepunkt .

Ved den her omhandlede fremgangsmåde er det muligt at anvende et fluidiseret lag, der i det væsentlige består af de 5 faste remanenser fra den saltholdige opløsning, der dannes i det fluidiserede lag.

Endvidere er det hensigtsmæssigt at holde en forudbestemt højde af det fluidiserede lag ved fortløbende fjernelse af materiale fra det fluidiserede lag. På denne måde 10 kan der holdes et optimalt forhold mellem volumenet af det fluidiserede lag og volumenet af det frie efterforbrændings-rum. De opfindelsesvæsentlige ejendommeligheder og fordele ved den her omhandlede fremgangsmåde er især, at der i reaktoren med det fluidiserede lag tilvejebringes to zoner med 15 meget forskellig temperatur. I det fluidiserede lag arbejdes der ved tilførsel af den nødvendige mængde brændstof, den nødvendige mængde forbrændingsluft og den givne opløsningsmængde i et temperaturområde, der ligger lige over brændstoffets flammetemperatur og hensigtsmæssigt mindst 100°C 20 under saltets eller saltblandingens smeltepunkt. I dette temperaturområde nås saltets smeltepunkt ikke, og der sker således ikke dannelse af klumper eller sammenbrud af det fluidiserede lag. Ved tilførslen af den samlede mængde forbrændingsluft gennem risten under det fluidiserede lag opnås en 25 høj vanddampoptagelsesevne og dermed et ringere indhold af frit vand allerede ved forholdsvis lav temperatur, og en slukning af flammekernen på grund af frit vand undgås. En væsentlig del af saltet, der findes i opløsningen, udkrystalliserer derved på materialet i det fluidiserede lag og kan 30 fjernes løbende.

Som følge af forholdene i det fluidiserede lag sker der trods tilstedeværelsen af støkiometriske eller overstøkiometriske forhold kun en ufuldstændig forbrænding af det anvendte brændstof og de brændbare komponenter i opløsningen. Først 35 efter at gasdelene er kommet ud af det fluidiserede lag, finder 4

O

146153 den fuldstændige forbrænding af de brændbare komponenter sted i efterforbrændingsrummet. Temperaturen på 800°C eller mere sikrer, at alle organiske andele i den anvendte opløsning fuldstændigt omdannes til uskadelige forbindelser, såsom car-5 bondioxid og vand. Som følge af tilførslen af medierne, luft, brændstof og opløsning, til det fluidiserede lag viser fremgangsmåden sig at være særlig stabil og desuden regulerbar på simpel måde. En typisk, saltholdig sol består f.eks. af 1% organiske stoffer, 25% salte og 74% vand. Saltindholdet kan 10 imidlertid også ligge væsentlig højere. Der kan ved fremgangsmåden. ifølge opfindelsen endog forarbejdes en opløsning, der indeholder uopløste salte. Sådanne opløsninger skal dog gennem-blandes, før de føres til kammeret med det fluidiserede lag.

Et udførelseseksempel for opfindelsen er afbildet på 15 . tegningen og beskrives nærmere i det følgende: I en reaktor 1 findes der over en rist 2 et lag 4 af små faststofpartikler der holdes i fluidiseret tilstand ved tilførsel af forbrændingsluft via en ledning 3. Ved den første igangsætning består laget sædvanligvis af sand med en be-20 stemt kornstørrelse. Brændstoffet til forbrændingen føres via en ledning 5 ind i det fluidiserede lag. Der sker ikke en fuldstændig forbrænding af brændstoffet i området med det fluidiserede lag. Den saltholdige opløsning, der tilføres via en ledning 6 og skal underkastes den termiske behandling, skal 25 ikke forstøves ved hjælp af særlige anordninger, f.eks. dyser.

Det turbulente, fluidiserede lag sørger for den nødvendige fordeling. I det fluidiserede lag aflejres en del, i reglen mere end 50%, af saltet, der findes i opløsningen, på de svævende faststofpartikler eller danner selv faststofpartikler.

30 Den resterende del føres med gasblandingen, der består af restluft, restbrændstof og en rest af organiske, brændbare, gas-formige stoffer, fra det fluidiserede lag og ind i det frie, øvre rum, efterforbrændingsrummet 7, i reaktoren.

Da der her ikke mere findes nogen forstyrrelse af for- ge brændingsreaktionen, finder den fuldstændige forbrænding af 146153 5

O

de stadig brændbare dele og deres omdannelse til gasser, der er frie for skadelige stoffer, sted her ved temperaturer mellem 800 og 1000°C. Via et udtag 8 forlader forbrændingsprodukterne reaktoren blandet med den resterende mængde salt.

5 Fra et sideudtag 9 i reaktoren fjernes der løbende fast saltprodukt således, at det fluidiserede lag ikke vokser ud over den forudbestemte højde.

I et forsøgsanlæg i halvteknisk målestok med en reak- 2 tor med målene: ristareal 0,5 m , højde af fluidiseret lag ca.

10 1,5 m og højde af efterforbrændingsrum ca. 6 m, arbejdes der ved en tilførsel af sol på 130-250 liter/time ved en temperatur på 400°C i det fluidiserede lag og ved en temperatur på 800-1000°C i efterforbrændingskammeret.

Selv ved et fald af temperaturen i det fluidiserede lag 15 til 200°C og ved temperaturer i efterforbrændingskammeret på 800-1000°C kan der ikke bestemmes nogen remanens af uforbrænd-te stoffer i afgangsgassen. Som opvarmningsmedier anvendes der både fyringsolie og propan.

Oxygenbehovet ved fremgangsmåden kan også dækkes ved 20 tilførsel af oxygenberiget luft eller rent oxygen.

Solen har den i beskrivelsen nævnte sammensætning og et smeltepunkt af saltblandingen på 550°C.