DK166517B - Fremgangsmaade til destruktion af affald - Google Patents

Description

i

DK 166517 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til destruktion af husholdnings- og industriaffald under dannelse af en udludningsresistent slagge og en gas, der alene indeholder H^ og CO som brændbare bestanddele, 5 hvorved affaldsmaterialet indføres fra toppen af en skaktovn under samtidig energitilførsel i form af en med en plasmagenerator opvarmet oxiderende gas ved skaktov- . nens bund samt udtagning af flydende slagger derfra og udtagning af genereret gas i skaktovnens øvre del.

10 I dag destrueres sådant affald, hvis det ikke deponeres, så godt som udelukkende ved fuldstændig forbrænding. På grund af en lav varmeværdi samt en uensartet sammensætning fås en relativt lav temperatur i forbrændingstrin-15 net. Dette medfører ulemper, f.eks. ufuldstændig forbrænding og dannelse af tungere carbonhydrider. Ikke-brændba-re bestanddele udtages som en aske, i hvilken de indgående bestanddele er opløste eller helt ubundne, hvilket fører til deponeringsproblemer i form af støvdannelse. Et 20 andet deponeringsproblem består i, at de skadelige stoffer let kan udludes fra asken.

I tysk offentliggørelsesskrift DE-OS nr. 33 38 478 omtales en fremgangsmåde af tilsvarende art, hvorved de i en 25 skaktovn indførte affaldsmaterialer underkastes en forgasnings- og forbrændingsproces i zoner placeret i forskellige højder i ovnen. Herved indføres varme gasser i skaktovnens forskellige zoner. Den her omtalte fremgangsmåde har vist sig værdifuld. Det har dog vist sig vanske-30 ligt at styre temperaturforholdene i skaktovnens enkelte zoner med henblik på de i den dannede gas forløbende reaktioner.

Den til grund for den foreliggende opfindelse liggende 35 opgave går ud på at tilvejebringe en fremgangsmåde til destruktion af affald, ved hvilken ovennævnte ulemper er elimineret, og som muliggør en miljøvenlig proces, såle- 2

DK 166517 B

des at der produceres en fast remanens, der praktisk taget ikke indeholder nogen som helst frie, forurenende stoffer, samt en brændbar gas, der hovedsageligt alene indeholder H2 og CO som brændbare bestanddele.

5

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i krav 1' s indledning nævnte art, og denne fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

10

Herved kan reaktionerne styres uafhængigt af hverandre på den ene side i skaktovnen og på den anden side i det påfølgende reaktionskammer.

15 Den i skaktovnen genererede gas indeholder urenheder, bl.a. i form af tunge carbonhydrider. Ved energitilførselen i efterreaktionskammeret og tilstedeværelsen af vand, som er fordampet fra affaldsmaterialet, spaltes carbonhy-driderne termisk til CO og H2- 20

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen udnyttes plasma-generatoropvarmet oxiderende gas, fortrinsvis luft, til energitilførselen i skaktens nedre del. Herved kan temperaturen styres præcist og hurtigt til et ønsket niveau, 25 afhængigt af variationerne i affaldets sammensætning.

Ved én anden udførelsesform for opfindelsen opvarmes den til efterreaktionskammeret tilførte varme gas i en plasmagenerator. Ved at udnytte en plasmagenerator til op-30 varmning af gassen kan den varme gas bibringes en særdeles høj energitæthed, således at det til overføringen af den nødvendige energimængde nødvendige gasvolumen er forholdsvis lille.

35 Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen injiceres desuden findelt koks og/eller vanddamp i efterreaktionskammeret til kompensation af et for lavt C- og/eller ^0- 3

DK 166517 B

indhold.

Gassen underkastes fortrinsvis rensning i et katalytisk rensningstrin til fjernelse af eventuelle rester af tun-5 gere carbonhydrider. I dette tilfælde ledes gassen gennem et kammer indeholdende en katalysator. Katalysatoren er fortrinsvis kalk eller dolomit, men man kan også anvende andre katalysatorer, f.eks. nikkel.

10 Processen styres fortrinsvis således, at temperaturen i den fra skaktovnen udgående gas højst er 800 °C, og således at temperaturen af den fra efterreaktionskammeret kommende gasblanding overstiger 1000 °C og fortrinsvis har en temperatur på op til ca. 1200 °C. Den høje tempe-15 ratur i efterreaktionskammeret giver en praktisk taget fuldstændig termisk sønderdeling af de i gassen forekommende tunge carbonhydrider.

I skaktovnens nedre del holdes en temperatur, som ikke 20 overstiger slaggens smeltepunkt. Ved slaggens størkning bindes de i slaggen forekommende, ikke-pyrolyserbare bestanddele i glasfasen, således at der sikres en sikker deponering af slaggen.

25 Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen gennemføres også en bortrensning af de i gassen forekommende chlor-forbindelser, idet gassen efter afkøling ved varmeveksling føres gennem et kammer indeholdende brændt kalk.

Den brændte kalk kan med fordel hentes fra et tidligere 30 katalytisk rensningstrin, i hvilket kalksten og dolomit calcineres på grund af gassens høje indgangstemperatur.

I det følgende illustreres opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og 35

DK 166517 B

4 fig. 2 viser et anlæg til katalytisk sønderdeling af tunge carbonhydrider og fjernelse af chlorforbindelser fra den ved affaldspyrolysen genererede gas.

5 Affaldsmaterialet indføres i en skaktovn 1 gennem en passende sluse 2. Energi og oxidationsmiddel tilføres i skaktovnens nedre del, i den viste udførelsesform ved hjælp af en eller flere anordninger 3, 4 til tilførsel af varm luft. Disse anordninger kan f.eks. være plasmagene-10 ratorer. Den ved pyrolysen genererede gas fjernes via en ringformet kanal 5, som i den viste udførelsesform er anbragt således, at gassen fjernes på et niveau, der ligger under overfladen 7 for affaldsmaterialet 6 i skaktovnen.

15 Den således genererede gas indføres derpå i et efterreak-tionskammer 8. Energi tilføres ved hjælp af en varm gas, som i den viste foretrukne udførelsesform opvarmes i en plasmagenerator 9. Herved kan gassen føres helt eller delvis gennem plasmageneratoren. Endvidere kan man efter 20 behov tilføre findelt koks og/eller vanddamp gennem lanser 10 i tilslutning til indløbet 11 for den plasmagene-ratoropvarmede gas. I efterreaktionskammeret opnås en termisk sønderdeling af de i gassen forekommende urenheder, der først og fremmest foreligger som tungere carbon-25 hydrider.

Efter denne termiske sønderdeling kan gassen underkastes yderligere rensning i et apparat 12, der på tegningen er skematisk antydet som et tomt kammer. I dette kammer kan 30 man f.eks. injicere findelt kalk til katalytisk sønderde ling af eventuelt i gassen tilbageblivende tunge carbonhydrider. Alternativt kan gassen ledes gennem et fyldmateriale af stykformigt kalk eller en anden katalysator for sønderdelingsprocessen.

Derefter kan gassen underkastes chlorrensning i et særligt trin, jvf. den nærmere beskrivelse i omtalen af 35 5

DK 166517 B

fig. 2, hvorefter den i et afsluttende trin renses for kviksølv ved udkondensering af dette.

Det i fig. 2 viste gasrensningsapparatur omfatter en før-5 ste skakt 13 indeholdende en kalkstens- eller dolomit-fyldning 14, som indføres i skakten gennem en gastæt sluseanordning 15. Gassen fra efterreaktionskammeret indføres efter en eventuel varmeudveksling gennem et gasindløb 16 ved skaktens bund og fjernes efter passage gennem 10 fyldningen via et gasudløb 17 ved skaktens top. I skaktens bund findes et udtagningsorgan eller lignende til udtagning af helt eller delvist calcineretr kalksten via en gastæt sluseanordning 18.

15 Den udtagne, helt eller delvist calcinerede kalksten transporteres derpå på et transportbånd eller lignende, som i figuren er antydet med linien 19, til en anden skakt 20 via en gastæt sluseanordning 21, hvor den indgår i en fyldning 22.

20

Den fra skakten 13 udtagne gas føres gennem en ledning 23 til en varmeveksler 24 og varmeveksles, fortrinsvis med luft, således at gassens fysiske varme kan udnyttes i tidligere procestrin eller på anden måde. Derefter føres 25 gassen gennem ledningen 25 til et nedre gasindløb 26 i den anden skakt og føres gennem fyldningen 22, hvorefter den udtages via et gasudtag 27 beliggende ved toppen af skakten 20. I skaktens bund findes et udtagningsorgan eller lignende til udtagning af det ved chlorrensningen 30 dannede produkt via en gastæt sluseanordning 28.

Den gas, som er indført i bunden af den første skakt, skal have en temperatur større end 800 eC. Ved en sådan temperatur calcineres kalkstenen under dannelse af CaO + 35 CC>2. Gassens indhold af tunge carbonhydrider, såsom tjære eller lignende, spaltes ved hjælp af H20 og/eller CO^ med CaO som katalysator. Kalkstenskvaliteten vælges afhængigt

DK 166517 B

6 af den rådende gastemperatur, idet forskellige typer kalksten calcineres ved forskellige temperaturer. I dette første trin fungerer kalken således alene som katalysator ved spaltningen, og den påvirkes ikke af gassens kemiske 5 sammensætning. Den udtagne, calcinerede kalksten foreligger også stykformigt, men den er nu særdeles porøs.

Efter fjernelse af tjæren eller de tunge carbonhydrider i gassen kan denne uden vanskelighed underkastes varmeveks-10 ling. Gassen varmeveksles fortrinsvis med kold luft, og den opvarmede luft kan siden udnyttes ved et eller flere af de foregående procestrin.

Den calcinerede kalksten transporteres videre til den an-15 den skakt og danner en fyldning i denne, som udnyttes til rensning af gassen fra indeholdte chlorforbindelser og/eller chlor. Herved foregår f.eks. reaktionerne CaO + 2HC1, som fører til dannelse af CaC^. Denne reaktion skal ske under smeltepunktet for CaC^ i den foreliggende 20 form.

Den afgående gas er således renset for carbonhydridfor-bindelser og chlorforbindelser, og efter en eventuel ud-kondensering af kviksølv fås en gas, der som brændbare 25 bestanddele alene indeholder CO og ^, og efter en forbrænding af gassen, som da alene indeholder CC^, H^O og N2, slippes denne ud i atmosfæren uden forurenende virkning.

30 Ved udnyttelse af den her omhandlede fremgangsmåde kan man således behandle alle de skadelige, miljøfarlige stoffer, der normalt forårsager store problemer ved konventionelle, i dag udnyttede processer, og omdanne disse til ufarlige og eventuelt også anvendelige produkter, 35 såsom CaC^-

Claims (13)

1. Fremgangsmåde til destruktion af affald under dannelse 5 af en udludningsresistent slagge og en gas, der alene indeholder U.2 og CO som brændbare bestanddele, hvorved affaldsmaterialet indføres fra toppen af en skaktovn under samtidig energitilførsel i form af en med en plasmagenerator opvarmet oxiderende gas ved skaktovnens bund, samt 10 udtagning af flydende slagger fra skaktovnens bund og udtagning af genereret gas i skaktens øvre del, kendetegnet ved, at den genererede gas l-edes ind i et efterreaktionskammer (8) under samtidig energitilførsel med en varm gas. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i efterreaktionskammeret (8) tilførte varme gas opvarmes med en plasmagenerator (9).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at den i efterreaktionskammeret (8) tilførte varme gas består af luft, recirkuleret gas eller nitrogen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet 25 ved, at der injiceres vanddamp i efterreaktionskammeret (8).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at der injiceres findelt koks i efterreaktionskamme- 30 ret (8).

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at den i skaktovnens (1) nedre del tilførte varme gas består af luft. 35

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at gassen i et yderligere trin underkastes kataly- 8 DK 166517 B tisk rensning.

7 DK 166517 B

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at gassen ledes gennem en fyldning (14) af stykfor- 5 migt kalk.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at der injiceres pulverformigt kalk i gassen.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1-9, kendetegnet ved, at eventuelt i gassen forekommende chlorforbindelser spaltes, idet gassen ledes gennem et kammer-(20) indeholdende en fyldning af brændt kalk.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 8 og 10, k e n d e t e g- n e t ved, at man ved spaltningen udnytter ved katalytisk sønderdeling dannet brændt kalk.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 1-11, kendetegnet 20 ved, at processen styres således, at temperaturen i den fra skaktovnen (1) afgående gas højest er 800 °C.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 1-12, kendetegnet ved, at den i efterreaktionskammeret (8) tilførte energi- 25 mængde styres således, at den i efterreaktionskammeret genererede gasblanding har en temperatur højere end ca. 1000 °C. 30 35