DD263456A1

DD263456A1 - Verfahren zur verbrennung und rauchgasentschwefelung schwefelhaltiger brenngase

Info

Publication number: DD263456A1
Application number: DD30629187A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Michel; Hans-Guenther Koennecke; Heinz Paul
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1989-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung schwefelhaltiger Brenngase in der Wirbelschicht und loest die Aufgabe, dabei gleichzeitig eine Entschwefelung des Rauchgases zu erreichen. Die Loesung besteht darin, dass die Verbrennung in einer Wirbelschicht, die aus Kalksteingranulat oder CaO besteht, durchgefuehrt wird. Durch den durch die Wirbelung bedingten Abrieb wird eine staendige Erneuerung der reaktionsfaehigen Oberflaeche garantiert, so dass der Feststoff nahezu quantitativ fuer die Bindung des SO2 genutzt werden kann. Wird die Temperatur unter 800C gehalten, ist auch die Bildung von NO sehr gering.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung und gleichzeitigen Rauchgasentschwefelung von schwefelhaltigen Brenngasen im Wibelbett. Bei den Brenngasen kann es sich um Erdgas, Erdölbegleitgas, Schwelgas, Kokereigas oder Gas aus der Petrolchemie handeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Neben den festen fossilen Brennstoffen werden auch Brenngase wie Erdgas, Schwelgas, Kokereigas, Erdölbegleitgas und Gase aus der Petrolchemie zur Erzeugung von Wärmeenergie genutzt. Die dabei entstehenden Rauchgase enthalten ebenfalls Schwefeldioxid und in Abhängigkeit von der Verbrennungstemperatur auch NO_x.

Für die Rauchgasentschwefelung von Kohlekraftwerken sind eine ganze Reihe von Verfahren ausgearbeitet worden, von denen das sogenannte Kalk-Additiv-Verfahren zu den bekanntesten gehört (z.B. DE 2853369; DE 3232808; DE 3536893; DD 223073; DD 223074). Der Entschwefelunqsgrad des Rauchgases ist dabei vom Verhältnis Kalk:Schwefel und vom Aufmahlungsgrad des Kalkes abhängig. Um eine zufriedenstellende Entschwefelung zu erzielen, muß mit einem hohen Kalküberschuß gearbeitet werden (Chem.-Ing.-Techn.55[1983]). Varianten dieses Verfahrens bestehen in der Anwendung von CaO/MgO-Gemischen oder Flugasche (DD 213357) bzw. von Elektrof ilterasche (DD 215 244) als Additiv. Alle diese Verfahren sind mit einem hohen Aufwand an Hilfsstoffen und/oder Ausrüstungen verbunden.

Ein weiterer Vorschlag zur trockenen Rauchgasentschwefelung sieht vor, das Rauchgas im Rauchgaskanal bei 700-900⁰C durch ein Wirbelbett mit Adsorbentien (Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen) zu leiten und letztere ständig aus dem Wirbeibett abzuziehen (DE 3009366). Um ein Aus'nigen der Adsorbnntien mit dem Rauchgas zu vermeiden, daif eine Mir.destkorngröße dieser Stoffe nicht überschritten werden. Die Folge davon ist eine unvollständige Nutzung der Adorbentien.

Zur Vermeidung des Austrags können dom Wirbelbett Filter nacheschaltet werden (DE 2931546), was jedoch mit einem zusätzlichen Aufwand an Energie und Material verbunden ist.

Ein weiterer Vorschlag beinhaltet die Anordnung eines regenerativen Wärmetauschers vor dem Wirbaibett zur Vorh'jizung der Verbrennungsluft (DE 32 27553). Das führt zwar zu einer Verbesserung der Energiebilanz, ist aber ebenfalls mit einer Erhöhung des Aufwandes verbunden.

¹Jm bestimmte Gasbestandteile abzutronnen, wurde vorgeschlagen (DD 231017), das Gas durch einen sich im fiuidisierten Zustand befindlichen Feststoff zu leiten. Dieser Feststoff besteht aus einer keramischen, mit CaCO₃ umhüllten Masse. Nach der Reaktion mit den Gasbestandteilen wird sie mit HF unter Freisetzung von CaF₂ behandelt, in einer gesonderten Anlage neu mit CaCO₃ umhüllt und wieder dem Wirbelbett zugeführt.

Zur Erhöhung des Ausnutzungsgrades des Adsorbenten zur Reinigung von Gasen im Wirbelbett wird eine Kreislaufführung vorgeschlagen (DF. 3041997). Das setzt jedoch eine gute technische Reaktionsführung bezüglich der Auskreisung von verbrauchtem und der Zudosierung von frischem Adsorbens voraus.

Ziel der Erfindunn

Das Ziel der Erfindung ist die Rauchgasentschwefelung bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brenngase.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, ein einstufiges Verfahrer, t.ir Verbrennung schwefelhaltiger Brenngase anzugeben, bei dem gleichzeitig ein hoher Entsr.hwefekmgsgrad und gegebenenfalls eine weitestgehende Unterdrückung der NO_x-Bildung des Pauchgases erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Ve-Iahren besteht darin, das Brenngas zusammen mit der zur Verbrennung erforderlichen Luft in einer aus Kalksteingranulat bzw. körnigem CaO bestehenden Wirbelschicht zu verbrennen.

Durch den intensiven Stoff- unc //ärmeaustausch in der Wirbelschicht reagiert das bei der Verbrennung entstehende SO₂ mit dem CaO nahezu quantitativ zu CaSO₄, wobei ein Entschwefelungsgrad von über 90% erzielt wird. Es wurde gefunden, daß der durch das Wirbeln bedingte Abrieb besonders des porös strukturierten CaSO₄ ausreicht, um eine ständige Erneuerung der reaktionsfähigen Oberfläche zu erreichen. Dadurch kann das CaO fast quantitativ zur chemischen Bindung des SO₂ genutzt werden. Der feinstkörnige Abrieb, der zu über 85% aus CaSO₄ besteht, wird mit dem Abgas aus der Wirbelschicht ausgetragen. Um das Verfahren kontinuierlich durchführen zu können, muß nur eine dem ausgetragenen CaSO₄ äquivalente Menge CaO bzw. Kalksteingranulat wieder zugeführt werden (ca.0,4g CaO pro kg CaSO₄).

Wird die Temperatur im Wirbelbett durch tintsprechende Wahl des Verhältnisses von Brenngas zu Luft oder durch anderweitige Wärmeabfuhr aus dem Reaktion jraum (z. B. durch eingetauchte Wärmeübertragungsflächen oderdurch zusätzliche Überlagerungen mit inerten Feststoffkreisläufen) so eingestellt, daß 80O⁰C nicht überschritten werden (flammenlose Verbrennung), dann kann dioe NO_x-Bild'jng weitestgehend unterdrückt werden. Der Vorteil der Erfindung besteht darin daß schwefelhaltige Brenngase in einem einstufigen Verfahren bei weitgehender Entschwefelung des entstehenden Rauchgases in einer Stufe verbrannt werden können. Das Verfahren bietet zusätzlich die Möglichkeit, durch Einstellung der Verbrennungstemp sratur die Entstehung von NO_x herabzusetzen.

Ausführungsbeispiel

Ein kleintechnischer Wirbelschichtreaktor wird mit 600g CaO (Korndurchmesser 1-4mm) beschickt. In diesem Reaktor wird Stadtgas, dem 6,5VoI.-% H₂S zugemischt werden, zusammen mit Luft verbrannt. Die Gesamtgasbelastung wird auf 8 m³/h eingestellt. Dabei beträgt der Druckabfall in der Wirbelschicht 2UOmm WS. Die Temp ratur im Wirheibett hält sich bei 74O⁰C. Unter diesen Bedingungen beträgt der Schwefelgehalt im Abgas, bezogen auf das Eingangs'jas, nur noch 0,16Vol.-%. Der mit dem Abgas aus der Wirbelschicht ausgetragene Abrieb, der trocken und feinstkörnig ist und /u über 85% aus CaSO₄ bpsteht, wird in einem nachgeschalteten Zyklon abgetrennt '

Claims

1. Verfahren zur Verbrennung schwefelhaltiger Brenngase im Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff des Wirbelbettes aus Kalksteingranulat oder aus körnigem CaO besteht.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße des Feststoffes 1-5mm beträgt.

3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der NO_x-Bildung die Temperatur im Wirbelbett unter 800⁰C gehalten wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschicht ein dem Austrag von CaSO₄ äquivalente Menge von frischem CaO bzw. Kalksteingranulat zugeführt wird.