DD223074A5

DD223074A5 - Verfahren und anlage zur entfernung von schwefeldioxid und anderen schadstoffen aus rauchgasen

Info

Publication number: DD223074A5
Application number: DD83254272A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Franke; Wolfgang Glaser; Georg Gebhard; Klaus Hein
Original assignee: Rhein Westfael Elect Werk Ag
Priority date: 1982-08-28
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-06-05
Also published as: AU553000B2; CA1215216A; DE3232077A1; DE3232077C2; AU1846783A; US4540555A

Abstract

Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Kesselfeuerung. Die Rauchgase werden durch einen Feststoffabscheider gefuehrt und danach in eine Nassentschwefelungsanlage eingefuehrt. Sie werden in der Nassentschwefelungsanlage mit einer Waschfluessigkeit, insbes. Waschwasser, die ein feinkoerniges Absorptionsmittel enthaelt, gewaschen. Aus der Nassentschwefelungsanlage wird ein gipshaltiger Rueckstand abgezogen. Ein feinkoerniges Absorptionsmittel wird dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen, wie bei der trockenen Schadstoffentfernung ueblich, beigegeben. Dieses wird nach Reaktion mit den Schadstoffen zusammen mit anderen Feststoffen, wie Flugasche, in dem Feststoffabscheider feinkoernig abgeschieden. Die in dem Feststoffabscheider abgeschiedenen Feststoffe werden zumindest teilweise als Sekundaerabsorptionsmittel in die Nassentschwefelungsanlage eingefuehrt. Die Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens kombiniert auf diese Weise gleichsam eine Trockenentschwefelungseinrichtung mit einer Nassentschwefelungsanlage. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Kraftwerkskesselfeuerung, wobei die Rauchgase durch einen Feststoffabscheider geführt und danach in eine Naßentschwefelungsanlage eingeführt sowie in der Naßentschwefelungsaniage mit einer Waschflüssigkeit, die ein feinkörniges Absorptionsmittel enthält, gewaschen werden, wobei ferner aus der Naßentschwefelungsaniage ein gipshaltiger Rückstand abgezogen wird. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. — Absorptionsmittel meint im Rahmen der bekannten Maßnahmen feinkörnige, anorganische Erdalkaliverbindungen, insbesondere Kalzium- und/oder Magnesiumverbindungen, in der Form von Oxiden, Hydroxiden oder Carbonaten. Absorptionsmittel meint insoweit insbesondere Kaliumcarbonat. Solche Absorptionsmittel werden im folgenden auch als jungfräuliche Absorptionsmittel bezeichnet. Die Reaktivität und damit der Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung dienenden Zusätze können dem Absorptionsmittel beigemischt sein. Die Waschflüssigkeit ist im allgemeinen Wasser.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten Maßnahmen wird das feinkörnige Absorptionsmittel jungfräulich der Waschflüssigkeit aufgegeben. Der abgezogene, gipshaltige Rückstand ist ohne weiteres nicht weiterverwendbar. Er muß aufwendig deponiert oder, z. B. durch sog. Kalzinierung, weiterverarbeitbar gemacht werden. Im übrigen kennt man Verfahren zur trockenen Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Kraftwerkskesseifeuerung. Dabei wird ein Absorptionsmittel feinkörnig dem Brennstoff, insbes. also der Steinkohle oder der Braunkohle (vgl. DE-PS 2807076), oder auch dem Rauchgas beigegeben. Dazu gehört auch, daß es in die Brennkammer der Kesselfeuerung eingeführt wird. Die Naßentfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus Rauchgasen einerseits, die trockene Entfernung dieser Stoffe aus Rauchgasen andererseits, bestehen bisher nebeneinander. Insbesondere sind die Probleme um die nasse Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus Rauchgasen durch die im

Zusammenhang mit der trockenen Entfernung dieser Schadstoffe bekannten Maßnahmen nicht beeinflußt worden. Im einzelnen ist zur Entfernung dieser Schadstoffe aus den Rauchgasen einer Kraftwerkskesselfeuerung folgendes vorzutragen: Es sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die eine Reinigung der Rauchgase auf nassem oder auf trockenem Wege ermöglichen. Die nassen Verfahren haben den Vorteil eines guten Wirkungsgrades. Sie operieren mit einem geringen stöchiometrischen Überschuß des Absorptionsmittels. Nachteilig ist jedoch die Abkühlung der Rauchgase auf die •Sättigungstemperatur. Sie beträgt z, B. Hinter Fossilkraftwerken ca. 5O⁰C. Diese Temperatur liegt unter dem Taupunkt der . Rauchgase. Außerdem ist eine Wiederaufheizung der Reingase erforderlich, um den gesetzlichen Emissionswerten für den jeweiligen Standort zu genügen. Zur Wiederaufheizung sind erhebliche Energien und damit auch Kosten erforderlich, da |

entweder durch Fremdenergie aufgeheizt werden muß oder aufwendige regenerative Wärmetauscher installiert werden, müssen. Die trockenen Verfahren haben demgegenüber den Nachteil, daß das stöchiometrische Verhältnis des Absorptionsmittels zum.Schadstoff um ein Mehrfaches höher liegt als bei der nassen Rauchgasreinigung. Infolge der kurzen Verweilzeiten des Absorptionsmittels während des Verbrennungsvorganges oder bei einem Kontakt mit dem Rauchgas bleibt die Ausnutzung des Absorptionsmittels sehr niedrig. Hierdurch entstehen einerseits erhebliche Kosten durch die notwendigerweise großen Mengen an Absorptionsmittel, andererseits ist z. B. bei der Zugabe des Absorptionsmittels zum Brennstoff die maximale Emissionsminderung begrenzt, da die Feuerung durch das Absorptionsmittel belastet wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Entfernung von Schwefeldioxid und'anderen Schadstoffen aus Rauchgasen, mit dem die Nachteile der nassen Verfahren und die der trockenen Verfahren vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen einer Kraftwerkskesselfeuerung das Absorptionsmittel wirksamer als bisher auszunutzen. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß ein feinkörniges Absorptionsmittel dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen, wie bei der trockenen Schadstoffentfernung üblich, beigegeben wird, welches nach Reaktion mit den Schadstoffen zusammen mit anderen Feststoffen, wie Flugasche, indem Feststoffabscheider feinkörnig abgeschieden wird, und daß die in dem Feststoffabscheider abgeschiedenen Feststoffe zumindest teilweise als Sekundärabsorptionsmittel in die Naßeritschwefelungsanlage eingeführt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, in die Naßentschwefelungsanlage außerdem ein jungfräuliches Absorptionsmittel einzuführen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche jungfräuliche Absorptionsmittel dem Brennstoff und/öder den Rauchgasen zum Zwecke der trockenen Schadstoffentfernung und außerdem, neben den abgeschiedenen Feststoffen, der Naßentschwefelungsanlage zugeführt wird.¹ Das ist insbes. dann vorteilhaft, wenn als Absorptionsmittel Kaliumcarbonat eingesetzt wird. Überraschenderweise können die abgeschiedenen Feststoffe ohne weiteres der Naßentschwefelungsanlage zugeführt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch eine zusätzliche Aufbereitung der abgeschiedenen Feststoffe zum Zwecke der Erhöhung ihrer Reaktivität. Dazu lehrt die Erfindung, daß die abgeschiedenen Feststoffe vor Einführung in die Naßentschwefelungsanlage durch Behandlung mit Dampf und/oder auch durch Mahlung aufbereitet werden. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Rückstand erzeugt werden kann, der abbindefähig ist und umweltfreundlich deponiert oder auch als Baustoff eingesetzt werden kann. Dazu lehrt die Erfindung, daß der gipshaltige Schlamm aus der .

Naßentschwefelungsanlage und ein nicht in die Naßentschwefelungsanlage eingeführter Anteil der in dem Feststoffabscheider abgeschiedenen Feststoffe beigemischt werden und die Mischung abgezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt kann bezüglich der Trockenentschwefelung einerseits, der Naßentschwefelung andererseits so eingerichtet werden, daß diese Mischung ohne weiteres als Baustoff einsetzbar oder umweltfreundlich deponierbar ist. Das ist von großer Bedeutung. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch auch sichergestellt werden, daß nach der Naßentschwefelung eine Aufheizung der Rauchgase nicht mehr erforderlich ist. Dazu lehrt die Erfindung, daß ein Teilstrom der Rauchgase hinter dem Feststoffabscheider abgezweigt und den gewaschenen Rauchgasen hinter der Naßentschwefelungsaniage temperaturerhöhend wieder beigemischt wird. Der Teilstrom wird so eingerichtet, daß^ die den gesetzlichen Vorschriften entsprechende Rauchgastemperatur erreicht wird. Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, daß dieser Teilstrom bereits entschwefelt ist. ,

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß erfindungsgemäß sowohl die Nachteile des mehrfach höheren stöchiometrischen Absorptionsmittelverbrauches der trockenen Verfahren als auch die Nachteile der nassen Verfahren vermieden werden. .

Gegenstand der Erfindung ist auch die in den Ansprüchen 7 bis ^beschriebene Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die \rp folgenden anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert wird. / Die einzige Figur zeigt eine solche Anlage schematisch und stellt damit gleichzeitig ein Schema des erfindungsgemäßen

Verfahrens.dar. - ; '.: — "

Das in einem Vorratsbehälter 1 befindliche Absorptionsmittel, z.B. eine Erdalkaliverbindung wie Kalziumcarbonat, wird einer Mahltrocknungsanlage 2 aufgegeben und im Ausführungsbeispiel mit dem Brennstoff, z. B. Steinkohle oder Braunkohle, . vermählen. Die Mischung wird in den Kraftwerkskessel 3 eingeführt. Dabei findet eine Entschwefelung in dem Kraftwerkskessel bzw. eine Entschwefelung des Rauchgases auf dem Wege zum Feststoffabscheider 4 statt. Nach der.Feststoffabscheidung wird ein Teil des Rauchgases der Naßentschwefelungsanlage 5 zugeführt, die einen entsprechenden Waschturm und Düsen 6 zum Eindüsen einer Waschflüssigkeit aufweist. Anschließend wird der naßgereinigte Rauchgasteilstrom in einer Mischvorrichtung 7 mit einem anderen Teil des Rauchgases wieder vermischt und über den Kamin 8 zur Umwelt abgegeben. Das trockene Rauchgas hat hinter dem Kraftwerkskessei 3 bzw. z.B. eine Temperatur von 140⁰C. Das hasse Rauchgas hinter der Naßentschwefelungsanlage 5 hat nur noch eine Temperatur von 50⁰C. Die Mischung der beiden Teilströme in der Mischvorrichtung 7 wird so eingestellt, daß die Mischtemperatur bei 95°C liegt. Die Feststoffe aus dem Feststoffabscheider 4, die noch unreagierte Anteile an Absorptionsmittel, aber auch Flugasche enthalten, werden über die Leitung 9 als Sekundärabsorptionsmittel der Absorptionsmittelaufbereitungsanlage 10 für die Naßentschwefelung in der Anlage 5 aufgegeben. Es Wird eine Suspension dieses Sekundärabsorptionsmittels mit der Waschflüssigkeit hergestellt. Jungfräuliches Absorptionsmittel kann zusätzlich über die Leitung 11 beigegeben werden. Der Rückstand der nassen Entschwefelung, ein gipshaltiger Schlamm, der über die Leitung 12 mit Pumpe 13 abgezogen wird, und der über Leitung 14 abgezogene, nicht als

Sekundärabsorptionsmittel verwendete Anteil des Rückstandes der trockenen Entschwefelung, der vor allem Anhydrit und freies Kalziumoxid enthält, werden in einem Mischer 15 so vermischt, daß ein abbindefähiges gemeinsames Endprodukt erhalten wird, welches über Leitung 16 abgezogen wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, welches an die Zeichnung anschließt, erläutert. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Kraftwerksblock mit einer Leitung von 600 MW:

Für die Trockenentschwefelung werden dem Brennstoff, der 0,5% Schwefel enthält, 2% Kaliumcarbonat (CaCO₃) als Absorptionsmittel der Mahltrocknung 2 hinzugegeben. Hierdurch verringert sich der SO₂-Gehalt der Rauchgase von 2800mg SO₂/Nm³ auf 1290 mg SO₂/Nm³. Von diesem teilentschwefelten Rauchgas werden 80% der Naßentschwefelung in der Naßentschwefelungsanlage 5 zugeführt und bis auf eine Restemission von 130 mg SO₂/Nm³ entschwefelt. Die Temperatur der Reingase nach der Naßentschwefelung beträgt 65⁰C. In der Mischkammer 7 wird es mit 20% den im Bypass an der Naßentschwefelung vorbeigeführten Rauchgasen, deren Temperatur 14O⁰C beträgt, vermischt. Das hierbei entstehende Rauchgas, das zum Kamin 8 geführt wird, enthält noch 362 mg SO₂/Nm³ bei einer Temperatur von 80⁰C, wodurch bei Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen SO₂-Restemission keine Wiederaufheizung erforderlich ist.

Im Feststoffabscheider4fallen stündlich ca. 50t Aschean, die z.B. 22,5% CaO und 15,3% CaSO₄ enthalten. Hiervon werden 25%, d. h. 12,5t/h der Naßentschwefelung in der Naßentschwefelungsanlage 5 zugeführt. Durch den Gehalt an reaktionsfähigem CaO kann dieser Rückstand für die SO₂-Bindung bei der Naßentschwefelung eingesetzt werden. Die hierbei benötigte Absorptionsmittelmenge von 2,5 t/h CaO steht durch den Rückstandsfeststoff zur Verfügung, so daß kein zusätzliches Absorptionsmittel für die Naßentschwefelung benötigt wird.

Der nicht zur Naßentschwefelung verwendete Anteil der Asche (75%) wird mit dem Rückstand der Naßentschwefelung im Mischer 15 vermischt. Hierbei fallen bei 16 stündlich 54,3t Feststoffe an, deren Hauptkomponenten

11% CaSO₄ : . '

15%CaSO₄-2H₂Osind.

Die signifikanten Gehalte an CaO und CaSO₄ verleihen der Mischung gute abbindefähige Eigenschaften, so daß eine

Weiterverwertung oder Deponierung der Mischung gewährleistet ist. ;

Claims

Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Kesselfeuerung, insbesondere Kraftwerkskesselfeuerung, wobei die Rauchgase durch einen Feststoffabscheider geführt und danach in eine Naßentschwefelungsanlage eingeführt sowie in der Naßentschwefelungsanlage mit einer Waschflüssigkeit, die ein feinkörniges Absorptionsmittel enthält, gewaschen werden, wobei ferner aus der Naßentschwefelungsanlage ein gipshaltiger Rückstand abgezogen wird, gekennzeichnet dadurch, . daß ein feinkörniges Absorptionsmittel dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen, wie bei der trockenen Schadstoffentfernung üblich, beigegeben wird, welches nach Reaktion mit den Schadstoffen zusammen mit anderen Feststoffen, wie Flugasche, in dem Feststoffabscheidor feinkörnig abgeschieden wird, und daß die in dem Feststoffabscheider abgeschiedenen Feststoffe zumindest teilweise als Sekundärabsorptionsmittel in die Naßentschwefelungsanlage eingeführt werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in die Naßentschwefelungsanlage außerdem ein jungfräuliches Absorptionsmittel eingeführt wird. . .
3. Verfahren nach einem der Punkte 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das gleiche jungfräuliche Absorptionsmittel dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen zum Zwecke der trockenen Schadstoffentfernung und außerdem, neben den abgeschiedenen Feststoffen, der Naßentschwefelungsanlage zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die abgeschiedenen Feststoffe vor Einführung in die Naßentschwefelungsanlage durch Behandlung mit Dampf oder durch Mahlung aufbereitet werden.
5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der gipshaltige Schlamm aus der Naßentschwefelungsanlage und ein nicht in die Naßentschwefelungsanlage eingeführter Anteil der in dem Feststoffabscheider abgeschiedenen Feststoffe gemischt werden und die Mischung abgezogen bzw. der weiteren Verwendung zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teilstrom der Rauchgase hinter dem Feststoffabscheider abgezweigt und den gewaschenen Rauchgasen hinter der Naßentschwefelungsaniage temperaturerhöhend wieder beigemischt wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 6 bei einer Kraftwerkskesselanlage, gekennzeichnet durch die Kombination von

a) einer Trpckenentschwefelungseinrichtung mit Feststoffabscheider (4) und

b) einer Naßentschwefelungsaniage mit Waschturm (5) ·....'...· durch eine Einrichtung (9; 10) zur Einführung der in dem Feststoffabscheider (4) abgeschiedenen Feststoffe als Sekundärabsorptionsmittel in den Waschturm (5) und durch Einführung der Rauchgase aus dem Feststoffabscheider(4) in den Waschturm (5).
8. Anlage nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Trockenentschwefelungseinrichtung (2; 3) und die Naßentschwefelungsaniage (5) im übrigen mit dem gleichen jungfräulichen Absorptionsmittel versorgbar sind.
9. Anlage nach einem der Punkte 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß dem Feststoffabscheider (4) einerseits und dem Waschturm (5) der Naßentschwefelungsanlage andererseits eine Mischvorrichtung (10) nachgeschaitet ist, in der der gipshaltige Rückstand aus dem Waschturm der Naßentschwefelungsaniage (5) und Feststoffe aus dem Feststoffabscheider (4) mischbar sind.
10. Anlage nach einem der Punkte 7 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teilstrom der Rauchgase zwischen Feststoffabscheider (4) und Waschturm der Naßentschwefelungsaniage (5) abgezweigt und den Rauchgasen nach dem Waschturm der Naßentschwefelungsaniage (5) wieder beigemischt ist.