DD281610A5

DD281610A5 - Verfahren zur verringerung der schwefeldioxidemission

Info

Publication number: DD281610A5
Application number: DD31913288A
Authority: DD
Inventors: Horst Mueller; Rainer Strauss; Klaus Hofmann; Thomas Hultsch; Michael Suder; Hubert Gabrysch; Dietrich Althaus; Wolfgang Wetzel; Konrad Asch; Dirk Essling; Steffen Eckhardt; Hartmut Liebisch
Original assignee: Zittau Tech Hochschule
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-08-15

Abstract

Verfahren zur Verringerung der Schwefeldioxidemission bezieht sich auf den Einsatz vorzugsweise in Hausbrandanlagen mit Feuerung von Braunkohlenbriketts zur SO2-Einbindung ohne Austrag von freiem CaO oder MgO mit dem Abgasstrom. Erfindungsgemaesz wird vorgeschlagen, Braunkohlenbriketts mit mehreren festen Kernen aus grob zerstoszenem Kalkstein oder Dolomit zu versehen. Mit den Reaktionsprodukten der thermischen Spaltung erfolgt eine teilweise Entschwefelung der Feuerraumabgase.{Abgasstrom; Braunkohlenbriketts; Hausbrandanlagen; Calzinierung; Schadstoffreduzierung}

Description

Hausbrandanlagen relativ groß ist. Bekannte Verfahren« bei denen dem Brennstoff schwefeleinbindende Substanzen, z. B. Kalziumverblndungen/Qberstöchiometrisch zugesetzt werden, erhohen den Einbindungsgrad demgegenüber nur relativ gering. Ursache dafür ist, daß der Vorgang der SOrBildung bereite bei der Freisetzung der flüchtigen Bestandteile der Kohle erfolgt, die Kalzlnierungsreaktion aber erst später einsetzt So hat da« gebildete CaO bzw. MgO wenig Wirkung. Aufgabe der Erfindung ist es, durch Zugabe schwefeleinbindender Rohmaterialien bei der Brikettierung von Braunkohle, In Klelnfeuerungs-, vorzugsweise Hausbrandanlagen eine Verminderung der SO_rKonzentration Im Verbrennungsabgas zu erreichen sowie die mit Schwefelverbindungen angereicherten Reaktionsprodukte unmittelbar mit den Verbrennungsrückständen (Asche) entfernen und problemtos deponieren zu können. Erfindungsgemäß wird die vorstehend beschriebene Aufgabe wie folgt gelost:Bei der Agglomerierung der Brikettiertrockenkohle wird Jedes Brikett mit mehreren kompakten Kernen aus grob zerstoßenem calzlum- und/oder magnesiumkarbonathaltigem Material, wie Kalkstein und/oder Dolomit, mit Korngrößen größer als 5 mm und vorzugsweise kleiner als 10mm versehen, ohne daß an der bisherigen Technologie der Rohbraunkohleaufbereitung Veränderungen in Form zusätzlicher Misch- oder Mahlvorgänge notwendig werden. Diese Briketts sind vorzugsweise für Klelnfeuerungs-, z. B. Hausbrandanlagen, geeignet. Das in den Kernen vorhandene OCOa bzw. MgCO₃ reagiert bei der Verbrennung der Briketts bei Temperaturen von 800-1 OOO'C zu calzium· bzw. magnesiumoxidhaltigen Stoffen, wobei sich das ursprünglich feste und kompakte Kerngefüge lockert und bei Erweiterung seiner reaktionsfähigen Oberfläche zerfällt. Die schließlich fein verteilten und im gesamten Feuerraum vorhandenen Reaktionsprodukte enthalten SOj-einbindende Stoffe, wie CaO und MgO, die eine teilweise Entschwefelung der Feuerraumabgase bewirken. Aufgrund der zunächst kleinen Oberfläche der ursprünglich festen Kalkstein· bzw. Dolomitkerne erfolgt der Entschwefelungseffekt zeitlich verzögert, d. h., er setzt erst dann ein, wenn eine bestimmte Menge lockeres Kerngefö je nach der Catzinierungsreaktion vorliegt. Es laufen folgende chemische Reaktionen ab:

1. CaCO,-+CaO +CO₂,

d. h., Calzlumkarboat wird unter Freisetzung von COi zu gebranntem Kalk, CaO, reduziert.

Dieser verbindet sich dann bei Umsetzung zu Calziumsulfat mit dem in den Verbrennungsabgasen enthaltenen Schwefeldioxid.

2. CaO + SO₂ + Vi -> CaSO₄

Da die Zuschlagstoffe nicht mit dem Brennstoff gemischt werden, sondern als feste Kerne relativ geringer Abmaße vorliegen, erfolgt keine Beeinträchtigung der Festigkeit des Briketts. Es werden also auch keine zusätzlichen Brikettierbindemittel benötigt. Entsprechend dem Ziel der Erfindung, keine Abprodukte mit freiem CaO oder MgO zu erzeugen, erfolgt der Zusatz des Zuschlagstoffee (Kalkstein und/oder Dolomit) bezogen auf den Schwefelgehalt des Brennstoffes unterstöchometrisch. Dadurch erfolgt ein Verbrauch des CaO bzw. MgO, das vollständig zur Schwefeleinbindung dient, wobei dennoch ein yroßer Teil des enthaltenen Schwefels entfernt wird und Entschwefelungsgrade größer 50%, bezogen auf den Brennstoff schwefel, erzielt werden. Der unterstöchometrische Zusatz hat den Vorteil, daß einerseits die Verbrennungstemperatur nicht wesentlich durch den Zuschlagstoff negativ beeinflußt wird und andererseits kein freies CaO bzw. MgO mit dem Abgasstrom oder dem festen Abprodukten in die Umgebung gelangen kann. Die Reaktionsprodukte, im wesentlichen Calziumsulfat können, gemischt mit der restlichen Asche, problemlos entsorgt und deponiert werden.

Ausführungsbeisplel

Bei der Brikettherstellung wird die zu verprassende Brikettiertrockenkohle mit einem Schwefelgehalt von 3% mit grobkörnigem Kalkstein der Sorte K52 Ε-δ bis 10 (TGL 28106) versetzt. Dabei wird ein stöchometrisches Verhältnis von 0,9 eingestellt, was einer Zugabe von etwa 90g Kalkstein pro kg Brikettiertrockenkohle entspricht.

Claims

Verfahren zur Verringerung der Schwefeldioxidemission in Kleinfeuerungs-, vorzugsweise Hausbrandanlagen durch Nutzung von Braunkohlebriketts mit Zusatz von Kalkstein und/oder Dolomit, das während der thermischen Zersetzung bei Temperaturen von 800-1000⁰C zu calzium- bzw. magnesiumoxidhaltigen Stoffen reagiert, womit eine teilweise Entschwefelung der Feuerraumabgase erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß Briketts mit kompakten Kernen oben genannter Zusammensetzung mit Korngrößen größer als 5mm und vorzugsweise kleiner als 10mm zum Einsatz kommen und daß, durch Verwendung einer zum Schwefelgehalt des Brennstoffes unterstöchlometrischen Gesamtkernmasse bei maximaler Ausnutzung der Kernbestandteile in den Reaktionsprodukten kein freies MgO und CaO mehr auftritt und die mit Schwefelverbindungen angereicherten Reaktionsprodukte unmittelbar mit den Verbrennungsrückständen (Asche) entfernt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für alle Kleinfeuerungs-, vorzugsweise Hausbrandanlagen, die mit Braunkohlebriketts beheizt werden und an denen ohne zusätzlichen technischen Aufwand eine teilweise Entschwefelung der Verbrennungsabgase durchgeführt werden soll.

Charakteristik des bekannten Stande« der Technik

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen durch Zugabe von Zuschlagstoffen SOj-arme Rauchgase erzielt werden. In DE 3319086 wird ein Verfahren zur Herstellung von Braunkohlebriketts beschrieben, bei dem eis Zuschlagstoffe CaO, MgO oder diese Stoffe freisetzende Verbindungen zum Einsatz kommen. Die verwendete Braunkohle mit Korngrößen von 0 bis 6mm und 6-18% Feuchtigkeit wird mit den feinverteilten Zuschlagstoffen gemischt, staubfein gemacht und anschließend brikettiert. Bei höheren Temperaturen werden SOj-bindende Substanzen frei.

In DE 3409862 wird mit den Zuschlagstoffen Kalkstein bzw. Kalkmilch und in DE 231798 mit CaO oder MgO ein feinkörniges Gemenge mit definierter Korngröße und definierter chemischer Zusammensetzung erzielt, mit dem dann ohne Kompaktierungsvorgang ein umweltfreundlicher Brennstoff zur Verfugung steht. In DE 3326826 werden CaO oder MgO in feinverteilter Form mit Steinkohle bzw. einem Gemisch aus Stein· und Braunkohle bei gleichzeitigem Mischen gemahlen. Bei höhreren Temperaturen wird durch diesen Brennstoff ein Teil des Schwefels eingebunden. In DE 3335241 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kohle- oder Koksbriketts beschrieben, bei dem CaCO₃ mit Korngrößen unter 100 pm feinverteilt zugemischt wird.

Bei vielen Verfahren, in denen Brennstoffe und Additive fein verteilt oder fein dispers vorliegen und nach eventuellem Mahlen brikettiert werden, ist aufgrund eingeschränkter Festigkeit der Zusatz von Brikettierbindemitteln notwendig. So werden in DD 216479 und DE 3335241 synthetische organische Verbindungen, wie Polyvinylalkohol, als Bindemittelzusatz verwendet. In DE 3432365 werden dafür Melasse oder Starkederivate, in DE 3211678 Carboxymethylcellulose, Teer, Pech oder Melasse benutzt. Im Allgemeinen erfolgt der Zusatz des Additivs im Verhältnis zum Schwefelgehalt des Brennstoffes über*töchiometrisch, in DE 3409014 wird z.B. die vierfache, in DE 3319086 und DE 3326826 die zwei- bis vierfache stöchiometrische Menge verwendet. Dadurch wird zwar eine hohe Entschwefelung der Verbrennungsabgase erzielt, aber diese Verfahrensweise hat auch den Nachteil, daß einerseits die Verbrennungstemperatur negativ beeinflußt wird, andererseits relativ große Mengen freies CaO bzw. MgO mit dem Abgasstrom oder den festen Abprot'ukton in die Umgebung gelangen können. Bei Jedem der recherchierten Verfahren erfolgt die Zugabe des Zuschlag- bzw. die Mischung von Zuschlag- und Brennstoffen in feinkörniger Form.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Schwefeldioxidemission der Abgase von braunkolegefeuerten Kleinfeuerungs·, vorzugsweise Hausbrandanlagen, zu verringern, wobei die mit Schwefelverbindungen angereicherten Reaktionsprodukte unmittelbar und problemlos mit den Verbrennungsrückständen (Asche) entfernt werden können.

Wesen der Erfindung

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden darin enthaltene Schadstoffe, vor allem Schwefel, mit dem Abgasstrom, vor allem als SO* in die Umgebung geleitet. Bei kleinen Feuerungs-, z.B. Hausbrandanlagen, können bekannte Entschwefelungsverfahren aufgrund des notwendigen apparatetechnischen und Bedienungsaufwandes nicht zur Anwendung kommen. Mithin besteht die Zielstellung der Erfindung darin, auch bei solchen Kieinfeuerungsanlagen eine Verringerung der Emission von Schwefeldioxid zu ermöglichen. Um trotzdem eine Schadstoff reduzierung zu erzielen, müssen in solchen Anlagen die schadstoffreduzierenden Maßnahmen an den verwendeten Brennstoffen selbst durchgeführt werden. Aufgrund der niedrigeren Verbrennungstemperatur in Kieinfeuerungsanlagen wird der im Brennstoff enthaltene Schwefel nicht so vollständig wie bei Großfeuerungsanlagen umgesetzt. Das führt dazu, daß die sogenannte Eigeneinbindung bei Braunkohlebriketts In