DD244074A1

DD244074A1 - METHOD FOR REDUCING THE EMISSION OF GAS-FORMOUS POLLUTANTS IN FLUE GASES

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.The invention relates to a method for reducing gaseous pollutant content from flue gases, which are preferably formed in the industrial combustion of lignite coal, and for enriching the ash with recyclables by chemical reactions. The invention requires the simultaneous use of a dry desulphurisation process based on a calcium additive. The aim and object of the invention is to use the unused CaO content of the ash by chemical reactions so that the ash is enriched with gypsum, and ammonia for desulfurization in the cycle arises. According to the invention, the object is achieved by adding ammonium sulfate to the ash, which converts to gypsum and ammonia. The ammonia is sucked off and introduced into the flue gas tract of the boiler. The resulting ammonium sulfate is returned via the ash separator to the ash removal plant.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to the reduction of the gaseous pollutant content, in particular of SO _x , from flue gases, which are preferably formed during the industrial combustion of lignite coal, and to the accumulation of ash with recyclables by chemical reaction.

Die Erfindung bedarf der gleichzeitigen Anwendung eines trockenen Entschwefelungsverfahrens auf der Grundlage eines Kalziumadditivs.The invention requires the simultaneous use of a dry desulphurisation process based on a calcium additive.

Characteristic of the known solution

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.The rapidly increasing demand for energy and industrial furnaces has led in recent years to a dangerous increase in the pollution of pollutants in the air. This led to the development of a variety of methods for reducing and eliminating SO _x and NO _x emissions from flue gases. One known methodology is based on the reaction of calcium compounds with 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.In the dry limestone additive process, DD-PS 154307, finely ground limestone is blown into the furnace as a coal-limestone mixture. Through the intermediate stage of calcination sulfation takes place. The degree of sulfur binding depends on many factors. Due to the properties of the limestone, there is no complete stoichiometric reaction with SO _x , but the optimum of limestone application and sulfur incorporation exists at the ratio Ca / S = 1. There, however, only a sulfur inclusion of about 30%, based on the sulfur content of the flue gases, in front. An increase in the degree of sulfur binding is possible via an increasing amount of additive. However, the degree of reaction of the limestone reaction with SO _x drops considerably.

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.With the fly ash, most of the calcium bound sulfur in the dust separator is deposited. About 25% of the calcium compounds in the ash are produced as active unbound quicklime CaO.

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.This ash component leads to the moistening of the ash to a strong heat, which heats the ash locally until evaporation of moistening water. The deflagration-like escape of steam leads to hazards to the workers as well as excessive smearing around the means of transport and the loading device by the ejection of ash. Chance of damage to the means of transport could be determined by local overheating. The heat also led to the drying of the ashes and their washing off during transport. All this proves the poor utilization of the introduced limestone, the more the higher desulphurization levels are driven.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to utilize the unused active CaO contents of the ash so that they are converted into landfillable or industrially usable chemicals and provide opportunities for additional desulfurization and denitrification in the cycle.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to chemically convert the unused after a dry desulfurization with calcium additives CaO shares in the deposited from the flue gas fly ash and thereby to use the compound involved in the reaction in the cycle.

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:According to the invention, the moistening device of the ash is used for this purpose. Ammonium sulphate (NH ₄ J ₂ SO ₄₎ dissolved in water is added to the wetting device together with the ash, whereupon the following reaction takes place:

CaO + (NH₄J₂SO₄ + H₂O -» CaSO₄ · 2H₂O + 2NH₃ CaO + (NH ₄ J ₂ SO ₄ + H ₂ O -> CaSO ₄ .2H ₂ O + 2NH ₃

Diese Reaktion verläuft endotherm.This reaction is endothermic.

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:The resulting ammonia is removed via a known suction from the ash humidifier and coarse filtered. According to the invention, the ammonia is passed in gaseous or dissolved in water form to the furnace and in the temperature range between 200 ° C and 500 ⁰ C in a known manner, for. B. as supplied in DE-AS 2431130 the flue gases. Ammonia is suitable for desulfurization and denitrification following reactions:

Entschwefelung: H₂O + 2NH₃ + SO₃^(NH₄J₂SO₄ Entstickung: 2NO₂ + O₂-» 3N₂ + 6H₂ODesulphurisation: H ₂ O + 2NH ₃ + SO ₃ ^ (NH ₄ J ₂ SO ₄ Denitrification: 2NO ₂ + O ₂ - »3N ₂ + 6H ₂ O

Das gebildete Ammoniumsulfat fällt in fester Form an, adsorbiert an die Asche und kann in der Filteranlage, vorzugsweise eine Elektrofilteranlage, abgeschieden werden.The ammonium sulfate formed is obtained in solid form, adsorbed to the ash and can be deposited in the filter system, preferably an electrostatic precipitator.

Es gelangt gemeinsam mit der Asche in die Entaschungsanlage und wird bei Wasserzugabe in der Anfeuchteinrichtung wie oben beschrieben umgesetzt. Dadurch sind erreicht:It passes together with the ash in the ash removal and is implemented with water addition in the moistening device as described above. This achieves:

— Führung eines Kreisprozesses mit Ammoniumsulfat- Management of a cyclic process with ammonium sulfate

— zusätzliche Entschwefelung- additional desulphurisation

— Anreicherung der Asche mit dem Wertstoff CaSO₄- 2H₂O- Enrichment of the ash with the valuable CaSO ₄ - 2H ₂ O.

— geringe zusätzliche Entstickung.- low additional denitrification.

embodiment

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. The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In a power plant with brown coal dust fired boilers, the limestone additive process according to DD-PS 154307 is used to desulphurise the flue gases. There are added 4.4% CaCO ₃ per kilogram of fuel. After calcination and sulphation, an average desulphurization of 50% is achieved. In the deposited in the electrostatic precipitator fly ash are about 10% free unbound CaO and about 25% CaSO ₄ included. The stoichiometrically required amount of ammonium sulfate is added to 40% in dry form immediately before the mixing screw of the ash, the remaining 60% are dissolved in the moistening water in the saturation state. The dampening water quantity is at least 25% of the ash mass. The chemical reaction takes place in the mixing screw. The reaction products formed with complete reaction per kilogram of ash 351 g CaSO ₄ · 2H ₂ O and 62.6 g of NH ₃ (corresponding to 82.41 in the standard state). Thus, the mass fraction of CaSO ₄ 2 H ₂ O in the moistened ash is about 57%. The ammonia gas is sucked out of the mixing screw via the steam outlet connection, coarsely filtered and dissolved in water in the usual way. The ammoniacal water is pumped to the boiler and introduced by means of spray nozzles in the Eco range above 200 ° C in the flue gas tract. This is where desulphurisation and low levels of denitrification by ammonia begin. With the help of the ammonia from the ash humidification, additional desulfurization of 6.5% to 13% is possible according to the equations described above.

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.The ammonium sulfate requirement in the ash wetting is almost completely covered by the newly formed ammonium sulfate in the flue gas tract. There are only the leakage of ammonia or compensate for the lost through the denitrification ammonia, so that the constantly supplied proportion of ammonium sulfate after starting the system is no economic burden on the power plant.

Claims

Claim:

1. A method for reducing the emission of gaseous pollutants in flue gases, characterized in that the desulfurization and denitrification in the flue gas is carried out by ammonia by the addition of ammonium sulfate to the fly ash by means of a chemical reaction with the unconsumed free Kalziumoxidanteilen the fly ash crude lignite fired boiler after desulfurization by a dry additive process based on calcium compounds in the ash wetting arises and is returned to the boiler.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ammonium sulfate is chemically reacted when moistening the fly ash in the moistening.

3. The method according to claim!, Characterized in that the ammonium sulfate is reacted in the cyclic process.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the ash is enriched with CaSO ₄ - 2H ₂ O.

5. The method according to claim 1,2und3, characterized in that the liberated ammonia is filtered off, coarse filtered and then passed in dry or dissolved in water form to the boiler.

6. The method according to claim 1,2,3 and 5, characterized in that the desulfurization product ammonium sulfate is deposited in solid form in the fly ash separator and the humidifying is supplied as fly ash ingredient.