DD247386B1

DD247386B1 - Verfahren zur rauchgasbehandlung

Info

Publication number: DD247386B1
Application number: DD28855286A
Authority: DD
Inventors: Klaus Fieback; Gunter Schertz; Klaus Reichelt; Horst Passin; Guenter Recha; Werner Kochmann
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1989-11-01
Also published as: SE8701319D0; DD247386A1; SE8701319L; DE3709392A1; SE463076B

Description

Titel· dar Erfindung.

Verfahren zur Rauchsasbehandluns

Αιτ." er.dur.g о e e b ie t d er Ξ rf indun-:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung der Hauchgase топ Heizkessel- bzw. "/згЪгеппипсзсліасеп unterschiedlichster Bauausführung sowie Heizleistung und ist vorzugs^T.;eise sowohl für ITachrüstungen in mittleren und !deinen Heizzentralan als auch für die Realiei=rung derartiger ITe-;-ЪаисЪуЭІсѣе effektiv anwendbar.

Die erfindungsgeniäCe Lesung dient in Verbindung axt einer intensiven Reinigung und optimalen ',Vämenutzung der Rauchgase, die aus der Verbrennung fester Brennstoffe resultieren, zur Unr.v8.nalunζ der bein. Reini~un~s^rozeß anfallenden Schadstoff— bestandteile in "wirtschaftlich verwertbare Produkte oder in b'kolcgisch ungefährliche Substanz en zwecks TDroblenloser Zn^-S-sorsun^ bzv/. Deponierung.

Charakteristik des bekannten Standes der 'Technik

5з sind eine Vielzahl v/irksanaer rrinziplösungen b ekann", Сіэ eine Abgasreinigung, insbesondere zur Verringerung der ur.weltbelastenden ЗО^-^^і-^іоп, mittels verschiedener V/aschlösungen bzw. -susrensionen und unterschiedlichster technischer Ξ in-

±-.Z2~~ uns ,1 ascnir.x"ü~ =_ sex-ina—V-n. ^x-; , r.scn^Lsung ;n ozw. ίι\ι:.,-:.'.: icn:n bestehen dazu zur., .rclen !"eil aus '..asser, Alkalicarbonat, Calciumhydroxid) so.,-ie C:::^-dationskatalj'sator=n (ζ.Ξ. Hangar.- oder Πο'οε,ΐΐionen) und v.'erden in der Regel durch Zirkulaticn:-vcrrichtungen rr.it dem Abgas s"Sündig in Ilontaku ge-

guns ^; χ'j er und varfigbarer Absor_ ticnsr.i~t el charaliterisi-.rt und gewährleisten эхпэ nahezu vollständige cherr-ischa Umse^zun^ der gebildeten SuIfitvBrbindungen in beständige Sulfa nannten Hetalle (z.Z. Hatriunsulf3t, Calciumculfat)

Die Analyse des Standes der Technik verdeutlicht jedoch, daß eine problemlose Entsorgung bzw. Deponierung oder Nachbehandlung zur stoffwirtschaftliehen Nutzung der anfallenden Reaktionsprodukte derzeit nur durch mehrstufige und teilweise komplizierte Verfahrensschritte mit hohen Investitionsvolumen, energetischen BetriebsaufWendungen und Instandhaltungsanforderungen realisierbar ist.

Dies zeigt sich beispielsweise anhand der Erfindungslösungen gemäß DB-OS 2925959, DE-PS 2925547, DE-OS 3323H0, DE-OS 3304484, DE-OS 3305120 und DD-WP 213358. Desweiteren besitzen die aus der Fachliteratur bekannten und zum Teil praktisch verwirklichten Abgasbehandlungs- und Schadstoffentsorgungsmethoden den Nachteil, daß sich diese nur auf die technisch-technologische Anwendung in Großkraftwerken sowie Müllverbrennungsanlagen beziehen und demzufolge sowohl aus Gründen des großen Platzbedarfs als auch der ungünstigen ökonomischen Gesautverhältnisse für mittlere und kleinere Verbrennungsanlagen mit Heizleistungen bis etwa 12 KW ungeeignet sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein effektives und universell anwendbares Rauchgasbehandlungsverfahren für alle Leistungsbereiche von Verbrennungsanlagen zu entwickeln, welches sich einerseits durch eine minimale Anzahl von verfahrenstechnisch erforderlichen Apparaturen und Prozeßschritten einfachster Art auszeichnet und darüber hinaus nur geringe Investitionsund Betriebskosten beansprucht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Rauchgasbehandlungsverfahren so zu konzipieren, daß die im Rauchgas enthaltenen Schadstoffe unter Einbeziehung eines bekannten und zuverlässigen Naßreinigungsverfahrens zunächst neutralisiert und mittels einer sich anschließenden liachbehandlung in industriell verwertbare Materialien oder physiologisch unbedenkliche und damit deponierbare Abfallmaterialien um-

gesetzt v/erden. Die Erfindung ist dazu weiterhin so auszugestalten, daß die Nachbehandlung innerhalb oder in unmittelbarer blähe der Verbrennungsanlage erfolgt, ein geringer Vorrichtungsund Platzbedarf für die Durchführung des Verfahrens benötigt und eine optimale Gesamtenergiebilanz ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem eine bekannte Haßwaschvorrichtung, vorzugsweise eine mit Strahlapparat ausgerüstete Vorrichtung, mit der Verbrennungsanlage derart gekoppelt ist, daß die in der Waschvorrichtung enthaltenen und bekannten wäßrigen Absorptionsmittel, welche sich aus wenigstens einer Alkali- oder Erdalkaliverbindung und einem metallischen Oxydationskatalysator zusammensetzt, in einer ersten Verfahrensstufe mit den aus der Verbrennung resultierenden Rauchgasen intensiv vermischt und der größte Teil der Schadstoffe sowohl absorbiert als auch oxidiert wird und in einer zweiten Verfahrensstufe das verbrauchte Absorptionsmittel (zoB. wäßrige Alkalisulfatlösung oder Erdalkalisulfatsuspension) vollständig oder teilweise in das Innere der Verbrennungsanlage und/oder in deren Sinhausungsbereiche oder kontaktnahen Umgebungsbereiche, vorzugsweise in den Ascheauffangbehälter kontinuierlich oder periodisch eingeleitet wird·

Erfindungswesentlich ist ferner, daß die wäßrigen Lösungen oder Suspensionen in solche Bereiche der Verbrennungsanlace befördert werden, in denen eine Verdampfung des Wassers möglich und ein erneuter Aufschluß der Sulfate in SOp unmöglich ist. Die nach einer Verdampfung des Wasseranteiles des verbrauchten Absorptionsmittels entstehenden Peststoffe stellen grundsätzlich physiologisch unbedenkliche Substanzen dar.

Bei der Durchführung einer Verdampfung am Ascheauffangbehälter der Verbrennungsanlage bilden die letztlich als Feststoffe anfallenden Sulfate zusätzliche Inhaltsstoffe der Asche. In dem Falle gelingt es außerdem, den Wärmeinhalt dieses Bereiches der Verbrennungsanlage durch deren Kombi-

nation mit der nachgeschalteten Uaßwas chvo !-richtung zurückzugewinnen. Eine vollständige oder teilweise Einleitung des verbrauchten Absorptionsmittel in den Ascheauffangbehälter hat darüber hinaus den Vorteil, daß sich das Schwefeldioxid, welches beim. Waschverfahren noch nicht chemisch gebunden wurde, durch die in der Asche befindlichen Metalloxide, z.B. Calcium-, Haguesium, Aluminium- und Eisen(III)oxide, vollständig neutralisiert wird.

Dieses Asche-Sulfat-Peststoffgemisch kann entweder für eine \7eiterverwertbarkeit, beispielsweise als Zuschlagstoff für gipsgebundene Bau- und Liodellierstoffe, verwendet oder bei daraus resultierenden ungünstigen örtlichen Transport- und LagerungsVerhältnissen ökologisch problemlos auf einer Abfalldeponie abgesondert werden»

Die bei einer Verdampfung des T/asseranteils des verbrauchten Absorptionsmittels in anderen Sektionen der Verbrennungsanlage gebildeten sulfatischen Feststoffe sind ebenfalls als Ausgangs- oder Zusatzstoffe für die chemische Industrie oder Baumaterialienindustrie nutzbar. Die hierzu für den Verdampfung s vor gang notwendige Wärmeenergie wird zwar der Verbrennungsanlage entzogen, geht jedoch aufgrund der Einleitung des Dampfes in die IJaßwaschvorrichtung und der damit verbundenen Kondensation des Dampfes, abgesehen von vernachlässigbar geringen wärmeenergetischen Fortleitungs- und Übertragungsverlusten, dem Gesamtprozeß nicht verloren.

AusführunasbeisOJel

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren nahand eines detaillierten Beispiels näher erläutert.

Dabei zeigt Pig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens zur Rauchgasb ehandlung

Der mit einer Verbrennungsanlage 1 für feste Brennstoffe 13 gekoppelte Strahlapparat 2, besteht im wesentlichen aus einer Strahldüse 3, einem Strahlrohr 4_} einem Sammelbehälter 5 für

die Absorptionslösung б und einer Pumpe 7« Die Rauchgase der Verbrennungsanlage 1 v/erden durch die unter Druck verdüste Absorptionslösung β über das Rauchgasaustrittsrohr 8 angesaugt. Die im Freistrahl enthaltenen Gasblasen werden zum größten Teil bis zum Boden des Sammelbehälters 5 eingetragen. Bei Aufsteigen zur Oberfläche unterliegen sie zusätzlich dem durch den Freistrahl hervorgerufenen Turbulenzfeld, womit alle für einen intensiven Stoffaustausch notwendigen Erfordernisse, wie lange Verweilzeit des Rauchgases in der Absorptionslösung 6, hohe Turbulenz, feine Gasdispergierung und weitgehende Homogenität der Lösung gewährleistet sind. Infolgedessen wird nicht nur eine optimale Abgas-Wärmerückgewinnung erreicht, sondern auch eine nahezu vollständige neutralisation der schadhaften Rauchgasbestandteile, insbesondere des Schwefeldioxids /SOp/·

Die wäßrige Absorptionslösung 6 setzt sich dazu vorzugsweise aus Calciumhydroxid /Ca(OH)₀/ und einem Kobaltkatalysator /Co oder Co /, welcher die Oxydation zu Calciumsulfat /CaSO,/ bei den vorhandenen Temperaturen von unter 373 K beschleunigt bzw. eine ungünstige Sulfitbildung verhindert, zusammen. Die Absorptionslösung β wird nach erreichter optimaler Suspendierung mit Calciumsulfat /CaSO,/ über ein Auslaßventil 18 in den Ascheauffangbehälter 9 eingebracht.

Durch die dort vorliegenden Temperaturen von über 373 K findet eine Verdampfung des 'Jasseranteiles und damit eine Trocknung des Calciumsulfates /CaSO / statt.

Hoch nicht gebundenes Schwefeldioxid /SOp/ wird hierbei wegen des relativ hohen Anteiles an Calciumoxid /CaO/, der ca. 34..„47 blasse-^ beträgt, ebenfalls zu Calciumsulfat /CaSO,/ oxidiert, lieben den bereits in der Asche enthaltenen Sulfaten, es sind ca. 16._OO22 Has se-/S, treten aufgrund der Anwesenheit bestimmter Mengen Metalloxide, wie z.B. Ξisзп(III)oxid, Silizium-, Aluminium- und Magnesiumoxid, weitere Sulfatreaktionen, allerdings nur in geringem Maße, ein.

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Das nach der Trocknung in feinkörniger Form vorliegende Asche-SuIf al;-Fest st off gemisch 10 enthält Calciumsulfat-Hydrat und Calciumsulfat-Halbhydrat, welches zum überwiegenden Teil z.3. gemäß der Umsetzung CaSO₄ + 2 H₂O ~ CaSO₄ * 72H₂O + 172H₂O im Ascheauffangbehälter 9 entsteht.

Das Asche-Sulfat-Feststoffgemisch 10 ist als Zuschlagstoff für viele Baugipsmaterialien verwendbar, beispielsv/eise zur Herstellung gipsgebundener Holzwolle-Leichtbauplatten, d.h. wenn Masse-Mischungsverhältnisse von mindestens 1:6 bis 1:10 bezüglich des reinen Calciumsulfates gewählt werden.

Soll eine Entsorgung des Asche-Sulfat-Gemisches 10 auf einer Abfalldeponie erfolgen, ist es aus ergonomischeη Gründen vorteilhaft, dieses Gemisch nach der Entnahme aus der Verbrennungsanlags 1 mit 7/asser zu versetzen. Da das Calciumsulfat-Halbhydrat dabei wieder Kristallwasser aufnimmt und erhärtet, kann das Asche-Feststoffgemisch 10 in stückiger Gestalt staubfrei und volumenvermindert transportiert werden.

Der im Aseheauffangbehälter 9 der Verbrennungsanlage 1 entstehende 'Wasserdampf 11 gelangt durch das Gitterrost 12 und den festen Brennstoff 13 gemeinsam mit den Rauchgasen über das Rauchgasaustrittsrohr 8 wirder in den Strahlapparat 2, in welchem die Auskühlung der vorgenannten gasförmigen LIedien erfolgt.

Bevor das gereinigte Abgas A das Schornsteinrohr 14 verläßt, wird deren Restwärme mittels eines Doppelmantel-',7ärmeuber~ tragers 15 für die Vorwärmung von Frischwasser F genutzt. Das vorgewärmte Frischwasser F wird sowohl zur Kompensation der verbrauchten Absorptionslösung 6 in Sammelbehälter 5 als auch für V/armwass erb edarfs zwecke außerhalb der Rauchgasbehandlungsanlage zur Verfügung gestellt. Die Zuführung des Frischwassers F in den Strahlapparat 2 erfolgt periodisch oder kontinuierlich mittels einer Doaiereinrichtung 19, über welche das aus einem Speicherbehälter 20 eingespeiste Calciumoxid /CaO/ entsprechend zugemischt wird.

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Das dosierte Überleiten der au Calciumsulfat /CaSO,/ oxydierten Absorptions lösung б in den Ascheauffangbehälter 9 wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit bestimmter Pegelstände in Sammelbehälter 5 durch ein Auslaßventil 18, welches von einer Schwimmervorrichtung 17 bestätigt wird, vorgenommen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Zugabe neuer Absorptionslösung in den Sammelbehälter 5 und die Abfuhr verbrauchter Absorptionslösung 6 in den Ascheauffangbehälter 9 so zu gestalten, daß das Auslaßventil 18 und die Dosiereinrichtung 19 in Abhängigkeit von Steuersignalen eines in Sammelbehälter 5 installierten pH-Wert-Meßgerätes bestätigt werden.

Ina Hinblick auf eine effektive Verfahrens ge staltung bieten sich nicht nur Calciumhydroxidlösungen als Absorptionslösungen б an, sondern auch Natriumcarbonat lösungen /Ua^CO·,/.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Rauchgasbehandlung, bei dem eine Verbrennungsanlage, vorzugsweise für feste Brennstoffe, mit einer !Taßwaschvorrichtung, vorzugsweise eine mit Strahlapparat ausgerüstete Vorrichtung, welche eine wäßrige Absorptionslösung aus wenigstens einer Alkali- oder Ξrdalkalinetallverbindung und einem metallischen Oxydationskatalysator enthält, gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bekannte Absorptionslösung (6) in einer ersten Verfahrensstufe mit den aus der Verbrennungsanlage (1) austretenden Rauchgasen intensiv vermischt und nach der Oxydation nit den Schadstoffbestandteilen in einer zweiten Verfahrensstufe vollständig oder teilweise in das Innere der Verbrennungsanlage (1) und/oder in deren Einhausungsbereiche oder kontaktnahen Umgebungssektionen, vorzugsweise in den Ascheauffangbehälter (9), kontinuierlich oder periodisch eingeleitet wird»
2. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Reaktions- bzw. Oxydationsprodukte der Absorptionslösung (6) in solche Bereiche der Verbrennungsanlage (1) befördert werden, in denen eine Verdampfung des Wassers erfolgt und ein erneuter Sulfataufschluss ausgeschlossen wird.
3. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daßventstehende Wasserdampf (11) entweder durch das Gitterrost (12) und den festen Brennstoff (13) oder andere Sektionen der Verbrennungsanlage (1) geführt und anschließend wieder in die ITaßwaschvorrichtung geleitet wird.
4. Verfahren zur Rauchgasbehändlung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Verbrennungsanlage (1) entnommene Asche-Sulfat-Feststoffgemisch (10) entweder in dieser Form oder nach Zugabe von ',/asser abtransportiert wird ·

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