DD271278A1 - Verfahren und vorrichtung zur entschwefelung eines rauchgasstromes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung eines durch Verbrennung von Rohbraunkohle erzeugten Rauchgasstromes, wobei gebrochenes Kalkstein-Additiv vor, in und/oder nach einer Reaktionszone eingebracht wird. Das Kalkstein-Additiv wird dabei in der Reaktionszone ununterbrochen umgewaelzt, zerkleinert sowie gesichtet und in einen Medienstrom, z. B. Rauchgas- oder Heissluftstrom, zurueckgeschleudert sowie als reaktionserschoepfte und reaktionsfaehige Kalkstein-Additiv-Partikel vom Medienstrom ausgetragen. Zur Realisierung ist der Reaktor als rotierender mit Zerkleinerungs-, Rueckprall- und Foerdereinbauten versehener Behaelter ausgebildet. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung ..ur Entschwefelung eines ck roh Verbrennung von Rohbraunkohle erzeugten Rauchgasstromet. mittels gebrochenen Kalkstein-Additivs.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Erzielung eines hohen Einbindungsgrades des Kalkstein-Additivs für die Entschwefelung des Rauchgases nach einer.mit

Rohbraunkohle beaufschlagten Feuerung, z. B. einer Kohlenstaubfeuerung für Dampfkessel, ist eine große Reaktionsfläche des Kalkstein-Additivs erforderlich. Das bedeutet, daß der Kalkstein mit hohem Aufwand zu einer sehr kleinen Korngröße gemahlen

Es wurde jedoch festgestellt, daß die so erhaltene Oberfläche zwar reagiert, jedoch der Kern dor Kal.istein-Additiv-Partikcl nach wie vor ein hohes Reaktionsvermögen aufweist, jedoch ungenutzt bleibt. Aus diesem Grunde werden zu~n Aufschluß des

reaktionsfähigen Kerns der Kalkstein-Additiv-Partikel folgende Technologien angewendet:

1. Rückführung in den Reaktionsprozeß; äußerst geringe Wirkung (DD-PS 215241,237477);

2. Verlängerung der Reaktionszone; keine wesentliche Wirkung (DE-OS 3128903);

3. in einem Dampfstrom reaktivieren; geringe Wirkung (DE-OS 3526857);

4. in einem Dampfstrom aufmahlen; gute Wirkung, jedoch hoher Aufwand (DD-PS 218563);

5. außerhalb des Reaktionsprozesses aufmahlen; gute Wirkung, jedoch hoher Aufwa nd (DE-OS 3319791; DD-PS 223 364);

6. innerhalb eines zweistufigen Prozesses aufmahlen; gute Wirkung, jedoch hoher Aufwand (DE-OS 3510PC9).

Aufgrund der hohen Aufwendungen für die Feinmahlung oder erneute Mahlung wurctj auch versucht, gebrochenes Kalks:ein-Additiv nach folgenden Technologien einzusetzen:

1. Austrag des gebrochenen Kalkstein-Additivs nach Reaktion und anschließender Mahlung sowie Rückführung; gering verbesserte Wirkung und hoher Aufwand (DD-PS 85821);

2. Austrag des gebrochenen Kalkstein-Additivs nach Raktion und Regenerierung sowie Rückführung; gering verbesserte Wirkung und hoher Aufwand (DE-OS 3347468).

Um einen hohen Einbindegrad des Kalkstein-Additivs zu erzielen, wird daher trotz des hohen Aufwandes eine Feinstaubmahlung des Kalkstein-Additivs durchgeführt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, einen hohen Einbindegrad des Kalkstein-Additivs mit wesentlich geringerem Aufwand zu erzielen. . ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gebrochenes Kalkstein-Additiv direkt für eine Entschwefelung einzusetzen und im Reaktionsprozeß immer wieder eine reaktionsfähige Oberfläche zu erzielen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das Kalkstein-Additiv in der Reaktionszone ununterbrochen umgewälzt, zerkleinert sowie gesichtet und in einen Medienstrom, z. B. Rauchgas- oder Heißluftstrom, zurückgeschleudcrt sowie als reaktionserschöpfte und reaktionsfähige Kalkstein-Additiv-Partikel vom Medienstrom ausgetragen wird.

Zur Realisierung ist der Reaktor als rotierender, mit Zerkleinerungs-, Rückprall- und Fördereinbauten versehener Behälter ausgebildet.

Ausführungsbeispiel

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Die Anordnung der Drehrohr-Trommel als Trommelfeuerung mit Additiv-Aufgabe Fig. 2: Die Anordnung einer Drehrohr-Trommel im Rauchgasweg vor Luftvorwärmer zur Additiv-Aufgabe.

Die Brennkammer 1 weist den Hauptbrenner 2 auf, welcher mit den die Klappen 11.1; 11.2 aufweisenden Kohlenstaubleitungen 3.1; 3.2 verbunden ist (Fig. 2). Unterhalb des Hauptbrenners 2 ist die Trommel 5 mit dem Heißluftmantel 8, dem Trommelmund 10, der Heißluftstichleitung 7 mit Zündöffnung 14 und der Stichle^!tung 4 angeordnet. Die- Stichleitung 4 ist in den Kohienstaubkanal 3.1 eingebunden. Der Bunker 12 ist über dar Schnecke 13 mit der Trommel 5 verbunden. Oer Hauptbrenner 2 wird vom Heißluftkanal 6 mit der Heißluftklappe 15 verbunden. Im Bunker 12 befindet sich vorgebrochener Kalkstein 25.

Die Wirkungsweise ist folgende: _t

Die Kohlenstaubmühle ist in Betrieb. Über die Kohlenstaubleitungen 3.1; 3.2 wird ein Kohlenstaubfördorgqsstrom .-um Hauptbrenner 2 gefördert.

Soll der Feuerung Kalkstein zur Entschwefelung zugegeben werden, dann wird die Klappe¹1.1 soweit geöffnet, daß ein Teil des Kohlenstaubfördergasstromes als Teilstrom 16 über die Stichleitung 4 in die Trommel 5 geleitet wird. Der Kohlenstaubfördergasstrom wird durch den großen Durchmesser der Trommel 5 soweit abgebremst, daß sich probe Kohlenstaubteilchen in der Trommel absetzen und der Trommelgasstrom mit ganz geringe·- Geschwindigkeit, z. ß. 4m/s, in Richtung Brennkammer 1 strömt. Durch geeignete Zündeinrichtungen wird über die Zünd&ffnung 14 eine Zündung des sich ablagernden und durch die Drehung der Trommel 5 immer wieder umgewälzten Kohlenstromes erzeugt. Es Dildet sich die Kornabwurfbahn 1?, mit welcher praktisch die feinen Kohlenstaubteilchen ausgetragen werden und die groben noch brennenden Xohleteilchen auf den Trommelboden zurückfallen. Gleichzeitig wird die Schnecke 13 in Betrieb genommen und vorgebrocbaner Kalkstein 25 in die Trommel 5 gefördert. Analog zum groben Kohlenstaub wird der Kalkstein über die KornabtA'iirfbahn 19 in der Trommel 5 umgewälzt und feiner Kalkstein über die Feuerung ausgetragen. Grobe Kalksteinstücke fallen immer wieder auf '?n Trommelboden zurück Durch die hohen Temperaturen i aer Trommelfeuerung wird die Oberfläche des Kalksteines in eine Adc<iti«reaktion einbezogen, bei der die Oberfläche CaSO₄ bildet, und durch die Umwälzung des an der Oberfläche schon reagierten Kalksteines wird diese Oberfläche abgerieben und ausgetragen, so daß immer wieder eine neue reagierende Oberfläche des Kalksteines entsteht. Durch die Mitnehmerspirale20 wird dabei abgesichert, daß nur in der SchVveLe abgeriebener schon reagierter oder fein ausgemahlener Kalkstein aus der Trommel 5 ausgetragen wird und grober Kalkstein solange in der Trommel 5 umgewälzt wird, bis er feingemahlen teilweise an seiner Oberfläche immer wieder reagieren konnte und bis zur vollständigen Ausmahlung umgewälzt wird. Ein Teil des nichtreagierten Kalksteines wird über die Kohlenstaubflamme 9 in die Brennkammer 1 eingetragen und vermischt sich mit der Hauptbrennerflamme, wobei eine weitere Reaktion der bisher aus der Hauptbrennerflamme kommenden Schwefelanteile mit den Kalksteinteilen stattfinden kann. Je nach der Geschwindigkeit dor Drehrichtung 24 kann dibei die Kornabwurfbahn 19 gesteuert und damit auch der Austrag des Kalksteines und der groben Kohlenstaubteüchen gesteuert werden.

Die für die Verbrennung in der Trommel 5 notwendige Luftmenge wird aus der Falschluft des Kohlenstaubfördergasstromes 16 iind aus dem Heißlufts'rom welcher über die Abdichtstellen in die Trommel 5 eindringt, bereitgestellt. Bei dieser Feuerung entstehen folgende Vorteile:

1. Grober Kohlenstaub und grober Kalkstein werden miteinandergemeinsam in der Trommel 5 umgewälzt, über eine steuerbare Kornabwurfbahn 19 gesichtet und gemeinsam gemahlen.

2. Wahlweise kann bei entsprechend guter Verbrennung in der Trommel 5 und den vorhandenen Reaktionstemperaturen das Kalkstein-Additiv mit den Schwefelbestandteilan des heißen Rauchgasstromes 23 der Trommel 5 reagieren und die reagierte Oberfläche des Kalksteines sich über dieTrommelabwurfmahlreibung abreiben und eine unreagierte frische Oberfläche am Kalkstein bilden.

3. Wird die Reaktionstemperatur in der Trommel 5 nicht erreich*, dann finden trotzdem eine Mahlung des Kalksteines und eine gute Vermischung mit dem Kohlenstaub statt, so daß die Additivreaktion mit den Schwefelbestandteilen des Kohlenstaubes in der nachfolgenden Kohlenstaubr'lamme 9 im Bereich des Trommelmundes 10 oder im Bereich der Hauptflammenströmung stattfindet.

4. Es kann wahlweise über die Abzweigung eines Kohienstaubfördergasstromes 16 aus den Kohlenstaubleitungen 3.1; 3.2 die Kalksteinfeuerung zugeschaltet werden.

5. Über das Verschließen der Kohlenstaubleitungen 3.1; 3.2 und über dip Klappen 11 Ί; 11.2 können der gesamte Mühlenstrom über die Trommel 5 geleitet und extreme Kalksteinmengen zugegeben werden.

6. Über Van ition der Klappenstellungen 11.1; 11.2 bzw. der Klappe 15 kann ein variables Regime zwischen Hauptbrenner 2 und Trommelfeuerung mit Trommelmund 10 gestaltet werden, so daß ein Optimum zwischen Mühlenleistung und Einblaseverhältnis von Kalkstein, Kohlenstaubfördergasstrom 16 und seiner Aufteilung zwischen Hauptfeuerung und Trommelfeuerung möglich ist.

Die beschriebene Trommelfeuerung ist abor auch r.ls Einzelfeuerung ohne Hauptbrennersystem einsetzbar. In diesem Falle ist

der gesamte Kohlenstaubfördergasstrom 16, welcher von der Mühle kommt, über ein oder mehrore Trommelfeuerungen mit dor

Brennkammer verbunden. Die Kalksieinzugabe für die Trommelfeuerung end die Tromm< !feuerung ist auch als Zündfeuerung und damit zur Inbetriebnahme der kalten Brennkammer einsetzbar. Der Rauchgaskanal 21 mündet in die Trommeln 5, das Ende der Trommel 5 ist wieder in den Rauchgaskanal 21 eingebunden

(Fig. 2). Die Tro.nmel 5 weist im Inneren die Halteringe 22 (Fig. 2 a) oder die Mitnehmerspiralen 20 auf. Außerdem sind die

Abdichtungen 28 und der Stauring 23 (Fig. 2 b) angeordnet. Die Trommeln 5 sind mit der Schnecke (Fig. 2 a) bzw. mit dem Zellrad 13 (Fig. 2 b) und dem Bunker 12 verbunden. Die Trommel 5 (Fig. 2b) ist mit dem Heißluftkanal 6 umgeben. Die Wirkungsweise ^!st folgende (Fig. 2 a): Aus dem Rauchgaskanal 21 kommt der Rauchgasstrom 23 '<:, aie ^Trommel 5, wird dort durch den vergrößerten Trommeldurchmesser stark iibgebremst. Die Schnecke 13 Ist in Betrieb und fördert vorgebrochonen Kalkstein aus dem Bunker 12 in die Trommel 5. Der Kalkstein fällt auf den Trommelboden zwischen die Halteringe 22. Durch die Trommeldrehung 24 wird der Kalkstein an der Trommelwand zwischen den Halteringen 22 nach oben gefördert und fällt

entsprechend der Drehrichtung 24 mit Drehgeschwindigkeit über eine drehgeschwindigkeitsabhängige Kornabwurfbahn 19wieder auf den Trommelboden und kreuzt dabei den Raue hgasstrom 23.

Befindet sich die Trommel 5 im entsprechenden Temperaturboreich des Rauchgasstromes 23, bei welchem eine Reaktion

zwischen Schwefel- und Additivteilchen stattfindet, dann findet bei dieser Kornabwurfbahn 19 eine Reaktion der

Kalksteinoberfläche mit dem schwefelhaltigen Rauchgas statt. Die Oberfläche der Kalksteinkörner reagiert durch die mehrfache Umwälzung des Kalksteines, über die Kornabwurfbahn 19 wird die Oberfläche, welche schon reagiert hat, abgerieben, und es

entsteht eine immer wieder reaktionsfähige neue Oberfläche des Additivs, dabei wird der Durchmesser des Kalksteinkornesverkleinert und entsprechend der geringen Dichte bzw. des geringeren G-iwich js des Kalksteinteilchens dieses bei der

Bewegung der Kornabwurfbahn 19 über den Rauchgasstrom 23 in Richtung des Trommelausgangs gefördert. Diese Förderung

geht dabei abhängig vom Kalksteindurchmesser vonstatten, so daß nur Feinkornkalkstein uus derTrommel S ausgetragen wird,welches dann schon entsprechend lange im Rauchgasstrom 23 geblieben ist und damit vollständig abreagiert bzw. gebundenwurde.

Über die Höhe der Halteringe 22 wird dabei gesichert, daß auch bei relativ langsamer Bewegung der Drehrichtung 24 eine große

und hohe Kornabwurfbahn 19 und damit eine gute und lange Reaktion zwischen Kalkstein und Rauchgasstrom 23 erzeugt wird.

Bei Fig. 2 b wird der Kalkstein über den Zuteiler 13 in die Trommel δ aufgegeben. Durch die Mitnehmerspirale 20 wird dabei der

grob vorgebrochene Kalkstein im Gegenstrom zum Rauchgas im Bereich der Mitnehmer 20 gefördert und entsprechend der

Kornabwurfbahn 19 in den Rauchgasstrom 23 fallen. Auch hier wird analog Fig. 2 a fein ausgemahlenes Feinkorn 27 des Kalkes

mit dem Raiichgasstrom 23 mitgefördert. Das Grobkorn 26 des Kalksteines wird sich solange in dar Trommel 5 aufhalten, bis esentsprechend lange und fein gemahlen ist, genügend lange Zeit zur Oberflächenreaktion hatte und dann über den

Rauchgaskanal 21 mit dem Rauchgassttom 23 abgefördert wird. Über .'en Heißluftkanal 6 wird ein Heißluftstrom 17 am Trommelumfang zur Wärmeübertragung zwischen Trommel 5, Rau-iigasstrom ':3 und Luftstrom genutzt, um die Temperaturen für eine optimale Reaktion in der Trommel 5 zu steuern.

ϋίιβι die Abdichtungen 28 und über den Stauring 29 wird abgesichert, daß Kalkstein nicht in den Rauchgaskanal 21 übertreten

Bei einer weiteren Lösung ist die Trommel 5 entsprechend Fig. 2a in den Luftstrom nach Luftvorwärmer eingebunden, so daß

statt des Rauchgasstromes ein Heißluftstrom durch die Trommel 5 gefördert wird und der KaIVstein durch c ie Drehungfeingemahlen als Feinkorn mit dem Heißluftstrom über die Heißluftkanäle zur Hauptfeuerung des Dampfkessels gefördert wirdund dort in der Kohlenstaubflamme 9 die Reaktion stattfinden kann.

Für diese Lösung kann entsprechend Fig. 2 b dann der Heißluftstrom durch eine Vorwärmung über einen Rauchgaskanal 6 mit Rauchgas beströmt werden und damit eine bestimmte Temperet Jr im Heißiuftstrom zur zusätzlichen Auftrocknung des Kalksteines oder zur verbesserten Aufbereitung des Kalksteines genutzt werden. Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Feinstvermahlung des Kalksteines durch Wahl der Rauchgasgeschwindigkeit im Trommelmahlbereich;

2. geringer Verschleiß (ascheseitig) durch einbaulose Strömungsquerschnitte (rauchgasseitig);

3. geringer Druckverlust für die Rauchgasströmung;

4. geringer Aufwand für die Abdichtung, da die Anlage im Unterdruckbereich betrieben wird;

5. Erhöhung der Ausmahlung durch Mahlkörperzugabe;

6. Nutzung der Abwärme zur Luftvorwärmung.

Claims (7)

1. Verfahren zur Entschwefelung eineo durch Verbrennung von Rohbraunkohle erzeugten
Rauchgasstromes, wobei gebrochenes Kalkstein-Additiv vor, in und/oder nach einer Reaktionszone eingebracht wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Kalkstein-Additiv in der Reaktionszone
ununterbrochen umgewälzt, zerkleinert sowie gesichtet und in einen Medienstrom, z. B. Rauchgasoder Heißluftstrom, zurückgeschleudert sowie als reaktionserschöpfte und reaktionsfähige
Kalkstein-Additiv-Partikel vom Medienstrom eingetragen wird.

2. Vorrichtung zur Entschwefeln j eines durch Verbrennung von Rohbraunkohle erzeugten
Rauchgasstromes in einem von einem gebrochenen Kalkstein-Additiv beaufschlagten Reaktor,
gekennzoichnei dadurch, daß der Reaktor als rotierender mit Zerkleinerungs-, Rückprall- und
Fördoreiribauten versehener Behälter ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter als Drehrohr-Trommel
ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter als Drehrohr-Trommelfeuerung ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehrohr-Trommel als Bypaß im Rauchgasweg angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehrohr-Trommel als
Mehrfachanordnung im Rauchgasweg angeordnet ist.

7. Vorrirhtung nach Anspruch 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehrohr-Trommel mit einem Doppelmantel versehen ist.