DD249854A1

DD249854A1 - Verfahren zur rauchgasreinigung

Info

Publication number: DD249854A1
Application number: DD29111786A
Authority: DD
Inventors: Tilo Haenssgen; Sylvia Heintke; Frank Heintke; Guntram Hergert; Rolf Thamm; Joachim Krebs; Wolfgang Pradel
Original assignee: Leipzig Energiekombinat
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1987-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Feuerungen unter Verwendung pulverfoermiger Adsorptionsmittel. Anwendungsgebiet ist die Reinigung der Rauchgase von Kesselanlagen, insbesondere fuer niedrige Leistungsgroessen dieser Kessel. Die Erfindung hat das Ziel, den Einsatz des zur Einbindung der Schadgaskomponenten SO2, SO3, NOx erforderlichen Adsorptionsmittel zu minimieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ausnutzungsgrad des Adsorptionsmittel durch Rueckfuehrung des Asche-Adsorptionsmittel-Gemisches in den Rauchgasstrom zu erhoehen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, indem die in einem Hochleistungsabscheider anfallende Asche zu 3-40% in den Feuerraum bei Temperaturen zwischen 900 und 1 200C, der restliche, groessere Ascheanteil von 60-97% in den Rauchgasstrom, zwischen Dampferzeuger und Hochleistungsabscheider zurueckgefuehrt wird. Die Teilung des Aschestromes wird begleitet durch Anreicherung der groben Partikel in dem kleineren Massenstrom, der zum Feuerraum gefuehrt wird. Ferner ist dem Dampferzeuger ein Vorabscheider nachgeschaltet, dessen Abscheideleistung in geeigneter Weise beispielsweise durch eine regelbare Teilumfahrung, reguliert wird. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Feuerungen, insbesondere zur effektiven Abscheidung von SO₂und NO_x sowie Staub, unter Verwendung pulverförmiger Adsorptionsmittel.

Anwendungsgebiet ist die Reinigung von Rauchgasen von Kesselanlagen, insbesondere für niedrige Leistungsgrößen dieser Kessel.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Reinigung der Rauchgase von Feuerungen werden neben hocheffektiven Waschverfahren zahlreiche trocken arbeitende Verfahren angewendet, da sie die geringsten Invest- und Betriebskosten verursachen.

Vorzugsweise verwenden diese Verfahren als Adsorptionsmittel gemahlene Erdalkalimetallverbindungen, beispielsweise Kalkstein oder Dolomit. Die Einbringung in das Rauchgas wird in verschiedenen Varianten gelöst. Einige Verfahren geben das Adsorptionsmittel der Rohkohle auf, andere blasen es in den Feuerraum ein und weitere Verfahren führen es dem Rauchgaskanal

Die Bindung des SO₂ an das Adsorptionsmittel ist dabei nur gering; die anfallende Asche enthält einen hohen Anteil reaktionsfähigen Materials. Deshalb wird durch Rückführung der aus dem Rauchgas abgetrennten Aschen versucht, die Ausnutzung des Adsorptionsmaterials einerseits, die Entfernung der Schadgaskomponenten aus dem Rauchgas andererseits zu verbessern. Zwei prinzipiell unterschiedliche Verfahrensklassen bestehen dabei.

Erstens: Die Asche wird mit frischem Adsorptionsmittel gemeinsam dem Brennstoff aufgegeben. Um die Feuerung durch das inerte Adsorptionsmittel-Asche-Gemisch nicht unnötig zu belasten, sind nur geringe Mengenanteile Asche zumischbar, die Erhöhung der Schadgaseinbindung ist somit gering.

Zweitens: Die Asche wird gegebenenfalls mit frischem Adsorptionsmittel angereichert, in großen Mengen dem Rauchgasstrom oder speziellen Reaktionsräumen zugeführt. Diese Verfahren erreichen akzeptable Raten der Schadgaseinbindung. Die Ausnutzung der reaktionsfähigen Anteile ist jedoch ebenfalls begrenzt, da stets neben der Reaktion der Erdalkalioxide mit den Schadgaskomponenten Konkurrenzreaktionen mit dem im Rauchgas in weitaus höheren Anteilen vorhandenen CO₂ und Wasserdampf ablaufen.

Durch weitgehende Kühlung der rückgeführten Asche, beispielsweise mittels Aschekühler oder Befeuchtung soll eine Aktivierung aller Anteile des zur Adsorption fähigen Materials erfolgen. Dazu ist zusätzlicher Aufwand zu treiben. Andere Lösungen bestehen darin, die Befeuchtung im Rauchgas vorzunehmen.

Es ist also festzustellen, daß durch Wiederverwendung der abgeschiedenen Aschen zur Schadgasadsorption eine Erhöhung der Effektivitt der Schadgaseinbindung erreichbar ist. Sowohl bei Zuführung zum Brennstoff, als auch bei Einbringung in das Rauchgas und bei Vorbehandlung der Aschen durch Kühlung und Befeuchtung ist eine weitgehende Ausnutzung der Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittel infolge begrenzter Zuführungsmöglichkeit oder infolge Absättigung mit anderen, Gaskomponenten jedoch nicht möglich.

Weiterhin ist es für eine effektive Adsorption der Schadgaskomponenten wichtig, Adsorptionsmittel mit gut maximaler spezifischer Phasengrenzflächen einzusetzen. Wird die Asche, wie bei einigen Verfahren üblich, mehrfach im Kreislauf gefahren, so führt die Adsorption zu einer Agglomeration der Partikel des Adsorptionsmittels und damit zur Verringerung der Adsorption.

Die Entfernung grober, nicht mehr aktiver Partikel ist deshalb erforderlich; jedoch dürfen bei diesem Vorgang die feinen, noch aktiven Bestandteile nicht gleichzeitig mitentfernt werden.

Bei den Verfahren, die äußere Asche-Adsorptionsmittel-Kreisläufe benutzen, wird jedoch entweder ständig ein Teil des Gemisches, das auch nur geringfügig verbrauchtes Adsorptionsmittel enthält, aus dem Kreislauf abgezogen, oder es werden gerade die feinen Fraktionen verworfen.

In jedem Fall wird neben den möglichen Einbußen an Effektivität der SO₂-Einbindung ein höherer Adsorptionsmittel-Einsatz eintreten, der erhöhte Betriebskosten und Transportkosten verursacht und schließlich auch einen erhöhten Abproduktanfall erzeugt.

Ziel der Erfindung

Es besteht somit das Ziel, ein Verfahren zur trockenen Reinigung von Abgasen von Feuerungsanlagen zu schaffen, da das zur Einbindung der Schadgaskomponenten SO₂ und NO_x eingesetzte Adsorptionsmittel mit optimaler Effektivität ausnutzt und damit einen minimalen Einsatz von frischem Adsorptionsmittel gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ausnutzungsgrad des Adsorptionsmittels bei trockenen Verfahren zur SO₂-Einbindung durch Rückführung des Asche-Adsorptionsmittel-Gemisches in den Rauchgasstrom zu erhöhen und die Zufuhr frischen Adsorptionsmittels auf ein Minimum zu begrenzen. Die Rückführung des Asche-Adsorptionsmittel-Gemisches soll dabei so erfolgen, daß seine adsorptiven Eigenschaften weitgehend ausgenutzt, inaktive Komponenten aus dem Prozeß eliminiert und Betriebsstörungen, erhöhter Verschleiß und ähnliches am Dampferzeuger vermieden werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem die in einem Hochleistungsabscheider abgeschiedene Asche-Adsorptionsmittel-Mischung zu einem Anteil von 3-40% in den Dampferzeuger zurückgeführt wird und die restliche Menge dieser Mischung also 60-97% in den Rauchgasstrom zwischen Dampferzeugerende und Hochleistungsabscheider aufgegeben wird. In Ausgestaltung dieses Verfahrens kann in der vorzugsweise als pneumatische Förderleitung ausgebildeten Rückführung eine Klassiereinrichtung angeordnet werden, die in einem Teil des Förderluftstromes die groben Fraktionen anreichert. Dieser Förderluftstrom wird zum Dampferzeuger geführt.

Weiterhin ist zwischen Dampferzeuger und Hochleistungsabscheider ein selektiv trennender Vorabscheider, beispielsweise ein Fliehkraftabscheider vogesehen, dessen Abscheideleistung regelbar ist. Das erfolgt beispielsweise durch eine regelbare Teilumfahrung. Diese Umfahrung wird derart eingestellt, daß im Vorabscheider eine Staubmenge abgeschieden wird, die mengenmäßig annähernd dem Anteil der mit dem Brennstoff zugeführten Asche und dem zudosierten Adsorptionsmittel, abzüglich der Menge der verflüchtigten Bestandteile und der im Dampferzeuger verbleibenden Anteile entspricht. Alternativ kann die Abscheideleistung dieses Vorabscheider auch durch ein kontinuierlich messendes Konzentrationsmeßgerät gesteuert werden, daß im Rauchgastrakt vor oder nach dem Vorabscheider angeordnet ist. Die Beaufschlagung bzw. Leistungsfähigkeit des Vorabscheiders wird dabei über einen Grundwert hinaus erhöht, wenn die Staubkonzentration ihrerseits über einen Vorgabewert ansteigt und umgekehrt.

Die im Vorabscheider abgeschiedene Staubmenge wird aus dem Prozeß entfernt.

Für die SO2-Einbindung bei Zugabe des Adsorptionsmittels im Rauchgaskanal ist es zweckmäßig, wenn die Gastemperatur weitgehend der Taupunkttemperatur angenähert ist. Es ist deshalb zweckmäßig, zwischen Vorabscheider und Hochleistungsabscheider in bekannter Weise einen Wärmeübertrager zu schalten und den Feinanteil des rückgeführten Asche-Adsorptionsmittel-Gemisches erst nach dem Wärmeübertrager dem Rauchgas beizufügen. Ferner kann der in den Rauchgasstrom aufgegebene Staubstrom im Bereich der Zuführungsstelle befeuchtet werden.

Durch die Hintereinanderschaltung von teilumfahrbaren Vorabscheider und Hochleistungsabscheider wird erreicht, daß in dem zur Rückführung verwendeten Staub aus dem Hochleistungsabscheider weitgehend nur die Feinkornanteile enthalten sind. Bedingt durch dieTeilumfahrung des Vorabscheiders wird ein geringer Teil der groben Asche- bzw. Adsorptionsmittelpartikel ebenfalls zum Hochleistungsabscheider gelangen. Das ist ausreichend, um das Verhalten des Staubes im Hochleistungsabscheider positiv hinsichtlich Ansatzbildung und Fließverhalten zu beeinflussen. Die in der Rückführleitung erfolgende Klassierung sichert, daß die groben Teilchen bevorzugt zum Dampferzeuger zurückgeführt werden. Im Dampferzeuger wird diese Teilmenge bei 800-1 200⁰C thermisch behandelt, wobei vorhandene Hydroxide bzw. Karbonate der Erdalkalimetalle gespalten werden, somit aktives Adsorptionsmittel entsteht. Die thermische Behandlung führt ferner zu einer Veränderung des Kornaufbaus, so daß Agglomerate zerfallen. Inerte grobe Bestandteile, beispielsweise SiC>2-Partikel gehen durch den Dampferzeuger hindurch und können anschließend im Vorabscheider abgeführt werden oder nehmen an einem weiteren Kreislauf teil. Die zusätzlich erzeugte Menge aktiven Adsorptionsmittels erlaubt, den Einsatz frischen Adsorptionsmittel zu senken. Für die Einbindung des SO₂ wesentlicher ist die Zumischung des Feinanteils des Asche-Adsorptionsmittel-Gemisches im Rauchgastrakt. Durch die große Menge des an dieser Stelle aufgegebenen Gemisches entstehen hohe Partikelkonzentrationen im Rauchgas, die eine große Phasengrenzfläche besitzen und damit die Adsorption günstig beeinflussen. Die Adsorption wird bis in den Hochleistungsabscheider fortgesetzt, so daß ausreichende Reaktionszeiten entstehen. Bei der Umsetzung des Adsorptionsmittels mit den Schadgasverbindungen (SO2, SO₃) entstehen Agglomerate, die als gröbere Bestandteile inden Dampferzeuger zurückgegeben werden. Ist noch aktives Material in diesen Agglomeraten vorhanden, so kann dort eine Aktivierung erfolgen. Andernfalls ist es wahrscheinlich, daß dieses Agglomerat im Dampferzeuger bzw. Vorabscheider ausfällt.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll am Beispiel eines mit Brennstaub befeuerten Kleinkessels erläutert werden. Die beispielgemäße Darstellung zeigt die Figur.

Dem Dampferzeuger 1 wird über den Kohlenstaubbrenner 2 Brennstaub-Luft-Gemisch 3 eingeblasen. Am Ende der Flammenzone wird zur Schadgasreduzierung Kalk als Adsorptionsmittel über eine Einblaslanze 4 zugeführt, das aus dem Kalksilo 5 über Dosiereinrichtung 6 und Fördereinrichtung 7 abgezogen wird. Das so behandelte Rauchgas wird teils dem Vorzyklon 8 zugeführt, in dem die groben Fraktionen abgetrennt und mittels Austragsorgan 9 in einem Container 10 deponiert werden. Der andere Teil des Rauchgases passiert die Zyklonumfahrung 11 und die Regelklappe 12. Nach Vereinigung beider Teilströme wird das Rauchgas dem Wärmeübertrager 13 und anschließend dem filternden Abscheider 14 zugeleitet. Der in letzterem abgeschiedene Staub wird über Austragsorgane 15 beispielsweise zunächst einem Zwischenabscheider 16zugeführt. Ein Austragsorgan 17 gibt das Aschegemisch aus dem Silo einem Luftstrom 18 auf, der zu einem Sichter 19 führt. Die kleinere Luftmenge, in der die Grobanteile des Asche-Gemisches angereichert sind, wird der Einblaslanze 4 zugeführt, die auch das frische Adsorptionsmittel einbläst, so daß letztlich ein Asche-Adsorptionsmittel-Gemisch in den Feuerraum eingebracht wird. Der „Feinanteil" des Asche-Gemisches, der auch-den größeren Anteil des Asche-Gemisches von 60—97% ausmacht, wird beispielsweise nach Wärmeübertrager 13 in den Rauchgaskanal eingeblasen und im filternden Abscheider 14 erneut abgeschieden. In diesem „Feinanteil" vorhandene zur Adsorption fähige Bestandteile adsorbieren die im Rauchgas vorhandenen Schadgaskomponenten, wie SO₂, SO₃, aber auch H₂O und CO₂. Diese Adsorption wird besonders gefördert, wenn die Partikel kalt in das Rauchgas gegeben werden, so daß sich um sie herum eine Nebelhülle bildet, die bis zur Aufheizung der Kornoberfläche über die Taupunkttemperatur hinaus existent ist. Durch zusätzliche Befeuchtung kann die Adsorption weiter erhöht werden. DerAbsättigung des Asche-Adsorptionsmittel-Kreislaufes mit Reaktionsprodukten des H₂O und CO₂ wird begegnet, indem in erfindungsgemäßer Weise ständig ein Teil zum Feuerraum geleitet wird und dort thermisch aktiviert wird. Im Sinne der Erfindung ist es aber auch möglich, unter Verzicht auf den Vorabscheider ständig einen Teil des im Hochleistungsabscheider anfallenden Staubes auszuschleußen, wobei vorteilhaft ein Teil des Grobstaubes, der nach der Klassierung anfällt, abgezogen wird.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Feuerungen, insbesondere zur effektiven Abscheidung von SO₂ und NO_x sowie Staub unter Verwendung pulverförmiger erdalkalihaltiger Adsorptionsmittel, die dem Brennstoff zugegeben oder im Feuerraum oder in einem Teil des Rauchgastrakt in das Rauchgas eingeführt werden, und bei Anordnung eines Hochleistungsabscheiders zur Staubabscheidung im Rauchgastraktes in das Rauchgas eingeführt werden, und bei Anordnung eines Hochleistungsabscheiders zur Staubabscheidung im Rauchgastrakt, wobei die in diesem anfallende Asche zur nochmaligen Schadgasadsorption wiederverwendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß diese Asche zu einem Anteil von 3-40% in den Dampferzeuger derart zurückgeführt wird, daß sie Temperaturen zwischen 900 und 1 200⁰C ausgesetzt wird, während der größere Anteil von 60-97% in den Rauchgasstrom zwischen Dampferzeugerende und Hochleistungsabscheider injiziert wird, wobei zur Auftrennung des Aschestromes in die benannten Teilströme eine klassierend wirkende Einrichtung benutzt wird, die sichert, daß sich in dem kleineren Aschestrom der zum Dampferzeuger geführt wird, besonders die groben Partikel anreichern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Rauchgastrakt zwischen Dampferzeuger und Hochleistungsabscheider ein selektiv trennender Vorabscheider angeordnet ist, dessen Abscheideleistung und Selektivität durch geeignete Maßnahmen geregelt wird und daß die in diesem Vorabscheider ausgeschiedene, besonders die groben Staubfraktionen enthaltende Asche aus dem Prozeß entfernt wird, wobei die Regelung der Abscheideleistung des Vorabscheiders derart erfolgt, daß entweder die in diesem Vorabscheider abgeschiedene Staubmenge annähernd der Summe von mit dem Brennstoff zugeführter Aschemenge und in das System eingebrachter Adsorptionsmittelmenge entspricht oder die Staubkonzentration im Rauchgas nach dem Vorabscheider einen vorgegebenen Wert einhält.

3. Verfahren nach 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Regulierung der Abscheideleistung des Vorabscheiders durch eine verstellbare Teilumfahrung des Vorabscheiders erfolgt.

4. Verfahren nach 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die aus dem Hochleistungsabscheider ausgetragene Staubmenge einem Zwischenbehälter zugeführt wird und vollständig oder teilweise aus diesem Zwischenbehälter zur Zuführung in die Feuerungsanlage abgezogen wird.

5. Verfahren nach 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Zuführung der Asche zum Rauchgastrakt entweder pneumatisch oder mit einer Luftmenge erfolgt, die 20 bis 100% der Rauchgasmenge beträgt.

6. VeVfahren nach 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen beiden Abscheidern ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der das Rauchgas auf Temperaturen zwischen 60 und 14O⁰C kühlt.

7. Verfahren nach 1 bis S^-gekennzeichnet dadurch/daß im Bereich der Zuführungsstelle des größeren, die feinen Fraktionen enthaltenden Staubanteils in den Rauchgastrakt eine Befeuchtung des Staubes innerhalb des Rauchgastraktes erfolgt.

8. Verfahren nach 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Auftrennung des Staubes in grobe und feinere Fraktionen innerhalb des Hochleistungsabscheiders erfolgt, in dem die mechanisch ausfallenden Partikel getrennt von dem im Abscheiderteil anfallenden Feinstaub abgezogen werden und getrennt den jeweiligen Zuführungsstellen am Dampferzeuger bzw. im Rauchgastrakt zugeführt werden.