DD244074A1

DD244074A1 - Verfahren zur reduzierung der emission gasfoermiger schadstoffe in rauchgasen

Info

Publication number: DD244074A1
Application number: DD28486385A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Sorge
Original assignee: Bergmann Borsig Veb
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des gasfoermigen Schadstoffanteils aus Rauchgasen, die vorzugsweise bei der industriellen Verfeuerung von Rohbraunkohle entstehen, und zur Anreicherung der Asche mit Wertstoffen durch chemische Reaktionen. Die Erfindung bedarf der gleichzeitigen Anwendung eines trockenen Entschwefelungsverfahrens auf der Grundlage eines Kalziumadditivs. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die unverbrauchten CaO-Anteile der Asche durch chemische Reaktionen so zu nutzen, dass die Asche mit Gips angereichert wird, und Ammoniak fuer eine Entschwefelung im Kreisprozess entsteht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Asche Ammoniumsulfat zugegeben wird, das sich zu Gips und Ammoniak umsetzt. Das Ammoniak wird abgesaugt und in den Rauchgastrakt des Kessels eingebracht. Das dort entstehende Ammoniumsulfat gelangt ueber die Ascheabscheider in die Entaschungsanlage zurueck.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Reduzierung des gasförmigen Schadstoffanteils, im besonderen des SO_x, aus Rauchgasen, die vorzugsweise bei der industriellen Verfeuerung von Rohbraunkohle entstehen, und auf die Anreicherung der Asche mit Wertstoffen durch chemische Reaktion.

Die Erfindung bedarf der gleichzeitigen Anwendung eines trockenen Entschwefelungsverfahrens auf der Grundlage eines Kalziumadditivs.

Charakteristik der bekannten Lösung

Der rasch steigende Bedarf an Energie und industriellen Feuerungsanlagen hat in den letzten Jahren zu einer gefährlichen Zunahme der Immission von Schadstoffen in der Luft geführt. Das führte zur Entwicklung einer Vielzahl von Verfahren zur Minderung und zum Ausschluß der SO_x-und NO_x-Emission aus Rauchgasen. Ein bekanntes Verfahrensprinzip beruhtauf der Reaktion von Kalziumverbindungen mit SO_x.

Beim trockenen Kalkstein-Additiv-Verfahren, DD-PS 154307, wird dazu feingemahlener Kalkstein als Kohle-Kalksteingemisch in den Feuerraum eingeblasen. Über die Zwischenstufe der Kalzinierung erfolgt die Sulfatisierung. Dabei ist der Schwefeleinbindegrad von vielen Faktoren abhängig. Es erfolgt aufgrund der Eigenschaften des Kalksteins keine vollständige stöchiometrische Umsetzung mit SO_x, sondern das Optimum von Kalksteineinsatz und Schwefeleinbindung besteht beim Verhältnis Ca/S = 1. Dort liegt allerdings nur eine Schwefeleinbindung von ca. 30%, bezogen auf den Schwefelgehalt der Rauchgase, vor. Eine Erhöhung des Schwefeleinbindungsgrades ist über eine steigende Additivmenge möglich. Allerdings sinkt dabei der Reaktionsgrad der Kalksteinumsetzung mit SO_x erheblich.

Mit der Flugasche wird größtenteils der an Kalzium gebundene Schwefel im Staubabscheider abgeschieden. Dabei fallen etwa 25% der Kalziumverbindungen in der Asche als aktiver ungebundener Branntkalk CaO an.

Dieser Aschebestandteil führt beim Anfeuchten der Asche zu einer starken Wärmeentwicklung, die die Asche lokal bis zum Verdampfen des Anfeuchtwassers aufheizt. Das verpuffungsartige Entweichen des Dampfes führt zu Gefährdungen der Arbeitskräfte als auch zu starken Verschmierungen um das Transportmittel und die Verladeeinrichtung durch den Auswurf von Asche. Vereinzelt konnte eine Beschädigung des Transportmittels durch lokale Überhitzungen festgestellt werden. Die Wärme führte ebenso zum Abtrocknen der Asche und zum Abwehen derselben während des Transportes. Das alles beweist die schlechte Ausnutzung des eingebrachten Kalksteins, um so mehr, je höhere Entschwefelungsgrade gefahren werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die unverbrauchten aktiven CaO-anteile der Asche so zu verwerten, daß sie in deponierbare oder industriell verwertbare Chemikalien umgesetzt werden und Möglichkeiten für eine zusätzliche Entschwefelung und Entstickung im Kreisprozeß gewähren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die nach einer Trockenentschwefelung mit Kalzium-Additiven unverbrauchten CaO-Anteile in der aus dem Rauchgas abgeschiedenen Flugasche chemisch umzusetzen und dabei die an der Reaktion beteiligte Verbindung im Kreisprozeß zu nutzen.

Erfindungsgemäß wird dazu die Anfeuchteinrichtung der Asche genutzt. Zusammen mit der Asche wird in Wasser gelöstes Ammoniumsulfat (NH₄J₂SO₄ der Anfeuchteinrichtung aufgegeben. Dort läuft dann folgende Reaktion ab:

CaO + (NH₄J₂SO₄ + H₂O -» CaSO₄ · 2H₂O + 2NH₃

Diese Reaktion verläuft endotherm.

Das entstehende Ammoniak wird über eine bekannte Absaugvorrichtung aus der Ascheanfeuchteinrichtung entfernt und grobgefiltert. Erfindungsgemäß wird der Ammoniak in gasförmiger oder in Wasser gelöster Form zur Feuerungsanlage geführt und im Temperaturbereich zwischen 200°C und 500⁰C in bekannter Weise z. B. wie in DE-AS 2431130 den Rauchgasen zugeführt. Ammoniak ist geeignet zur Entschwefelung und Entstickung nachfolgenden Reaktionen:

Entschwefelung: H₂O + 2NH₃ + SO₃^(NH₄J₂SO₄ Entstickung: 2NO₂ + O₂-» 3N₂ + 6H₂O

Das gebildete Ammoniumsulfat fällt in fester Form an, adsorbiert an die Asche und kann in der Filteranlage, vorzugsweise eine Elektrofilteranlage, abgeschieden werden.

Es gelangt gemeinsam mit der Asche in die Entaschungsanlage und wird bei Wasserzugabe in der Anfeuchteinrichtung wie oben beschrieben umgesetzt. Dadurch sind erreicht:

— Führung eines Kreisprozesses mit Ammoniumsulfat

— zusätzliche Entschwefelung

— Anreicherung der Asche mit dem Wertstoff CaSO₄- 2H₂O

— geringe zusätzliche Entstickung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In einem Kraftwerk mit braunkohlenstaubgefeuerten Kesseln wird zur Entschwefelung der Rauchgase das Kalkstein-Additiv-Verfahren nach DD-PS 154307 angewandt. Es werden 4,4% CaCO₃ pro Kilogramm Brennstoff zudosiert. Nach der Kalzinierung und Sulfatisierung ist eine durchschnittliche Entschwefelung von 50% erreicht. In der im Elektrofilter abgeschiedenen Flugasche sind ca. 10% freies ungebundenes CaO und ca. 25% CaSO₄ enthalten. Die stöchiometrisch erforderliche Menge Ammoniumsulfat wird zu 40% in trockener Form unmittelbar vor der Mischschnecke der Asche zugegeben, die übrigen 60% sind im Anfeuchtwasser im Sättigungszustand gelöst. Die Anfeuchtwassermenge beträgt mindestens 25% der Aschemasse. In der Mischschnecke läuft die chemische Reaktion ab. Als Reaktionsprodukte entstehen bei vollständiger Umsetzung pro Kilogramm Asche 351g CaSO₄ · 2H₂O und 62,6g NH₃ (entsprechen 82,41 im Normzustand). Damit beträgt der Masseanteil an CaSO₄ 2 H₂O in der angefeuchteten Asche ca. 57%. Das Ammoniakgas wird über die Wrasenabzugsstutzen aus der Mischschnecke abgesaugt, grobgefiltert und in üblicher Weise in Wasser gelöst. Das ammoniakalische Wasser wird zum Kessel gepumpt und mittelsSprühdüsen im Eco-Bereich oberhalb 200°C in den Rauchgastrakt eingebracht. Hier setzt die Entschwefelung und eine geringe Entstickung durch Ammoniak ein. Mit Hilfe des Ammoniaks aus der Ascheanfeuchtung ist nach oben beschriebenen Gleichungen eine zusätzliche Entschwefelung von 6,5% bis 13% möglich.

Der Ammoniumsulfatbedarf in der Ascheanfeuchtung wird fast völlig durch das neugebildete Ammoniumsulfat im Rauchgastrakt gedeckt. Es sind nur die Leckverluste an Ammoniak bzw. der durch die Entstickung verlorengehende Ammoniak auszugleichen, so daß der ständig zuzuführende Anteil Ammoniumsulfat nach dem Anfahren der Anlage keine ökonomische Belastung für das Kraftwerk darstellt.

Claims

Patentanspruch:

1. Verfahren zur Reduzierung der Emission gasförmiger Schadstoffe in Rauchgasen, gekennzeichnet dadurch, daß die Entschwefelung und Entstickung im Rauchgas durch Ammoniak erfolgt, der durch Zugabe von Ammoniumsulfat zur Flugasche mittels einer chemischen Reaktion mit den unverbrauchten freien Kalziumoxidanteilen der Flugasche rohbraunkohlengefeuerter Kessel nach einer Entschwefelung mittels eines Trocken-Additiv-Verfahrens auf der Grundlage von Kalziumverbindungen in der Ascheanfeuchtung entsteht und zum Kessel rückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ammoniumsulfat beim Anfeuchten der Flugasche in der Befeuchtungseinrichtung chemisch umgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß das Ammoniumsulfat im Kreisprozeß umgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Asche mit CaSO₄- 2H₂O angereichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,2und3, gekennzeichnet dadurch, daß das freiwerdende Ammoniak abgesaugt, grobgefiltert und anschließend in trockener oder in in Wasser gelöster Form zum Kessel geführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,2,3 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Entschwefelungsprodukt Ammoniumsulfat in fester Form im Flugascheabscheider abgeschieden wird und der Befeuchtungseinrichtung als Flugaschebestandteil zugeführt wird.