DE10109903A1

DE10109903A1 - Verfahren zum Behandeln von Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt

Info

Publication number: DE10109903A1
Application number: DE2001109903
Authority: DE
Inventors: Hans-Christov Henke; Karl-Heinz Rakowski
Original assignee: VEAG POWERCONSULT GmbH; VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: VEAG POWERCONSULT GmbH; VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt nach einem Mischen mit Wasser zur Herstellung der Transport- und Deponiefähigkeit. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt so zu behandeln, daß das Wasseraufnahmevermögen der Flugasche voll ausgeschöpft wird und gleichzeitig die Förderfähigkeit der Mischung aus Flugasche und Wasser erhalten bleibt. DOLLAR A Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flugasche räumlich vom ersten Mischen mit Wasser getrennt nach Ablauf einer Reaktionszeit einer Nachbefeuchtung unterworfen wird, wobei die Nachbefeuchtung an einer oder mehreren Stellen des dem ersten Mischen mit Wasser nachfolgenden Transportweges der Flugasche durchgeführt und somit ein Feuchtegehalt der Flugasche von 15% bis 35% eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Flugasche mit ver gleichsweise niedrigem Freikalkgehalt nach einem Mischen mit Wasser zur Herstellung der Transport- und Deponiefähigkeit.

Für den staubfreien Transport wird die beim Verbrennungsprozeß in Braunkoh lenkraftwerken anfallende Flugasche üblicherweise mit grob gereinigtem Was ser bzw. mit Kraftwerksabwasser angefeuchtet. Die Flugasche soll dann erd feucht, d. h. mit einer Feuchte von 14% bis 16% zu einem Depot verbracht werden.

Bei Ascheanfeuchtanlagen, insbesondere Anlagen ohne externen Energieein trag, erfolgt keine vollständig homogene Durchmischung der Flugasche mit dem Wasser. Damit unterliegt die Flugasche schwankenden Feuchtegehalten von ca. 8% bis über 20% am Ende einer Anfeuchtanlage, was ein unterschiedli ches Verhalten der Flugasche über den anschließenden Transportweg bewirkt. Die zu transportierende Flugasche hat damit sich ständig ändernde physikali sche Eigenschaften. Dadurch ändern sich beim Transport über Gurtbandförder anlagen auch die Auswirkungen in den Schurren, auf den Bandlauf der Förder anlage sowie auf die Gurtreinigung.

Zu feuchte Flugasche führt zum Zusetzen der Schurren und zum Verschmutzen der Gurtreiniger, zu trockene führt zu einer hohen Staubbelastung der Anlage sowie der Umwelt.

Aufgrund der großen Schwankungsbreite der Feuchte in der Flugasche wird die Grenze der Anlagenverträglichkeit oft über- bzw. wesentlich unterschritten. Die se Betriebsart führt zu hohen Instandhaltungs-, Wartungs-, Bedien- und Reini gungsaufwendungen und zu unplanmäßigen Ausfällen der Anlage.

Die DE 44 29 781 beschreibt ein Verfahren zum Entsorgen von Flugasche, die einen insbesondere vergleichsweise hohen Gehalt an Freikalk in der Flugasche aufweist. Danach erfolgt die Vermischung der Flugasche in einer ersten Stufe mit 10% bis 25% Wasser in einem Mischer. Nachfolgend wird das Gemisch mindestens 1 Stunde bei einer Temperatur von 50°C bis 130°C reagieren ge lassen.

Die Wasserzugabe im ersten Mischer wird so bemessen, daß sie zum Löschen des freien Kalkes bis auf einen Restanteil unter 2% ausreicht. Als Verweilzeit im Silo sollten mindestens 3 bis 5 Stunden angestrebt werden.

In einer zweiten Stufe innerhalb eines zweiten Mischers erfolgt eine weitere Wasserzugabe mit 25% bis 35% Wasser. Diese Mischung wird von einem Förderband zu einer Deponie gebracht.

Das Verfahren nach der DE 44 29 781 geht von einer Flugasche mit hohem Freikalkgehalt aus. Dieser Gehalt an Freikalk muß durch Wasserzugabe abge löscht werden, d. h., das Wasser der 1. Stufe wird zur chemischen Reaktion des Ablöschens des freien Kalkes in der Flugasche benötigt. Nach dieser er sten Stufe der Wasserzugabe und der Reaktionszeit (abhängig vom Freikalkge halt) hat die Flugasche erst den Zustand einer Flugasche mit vergleichsweise geringem Freikalkgehalt (< 2%) erreicht (Feuchte < 2%). Um sie nunmehr transportfähig zu machen, ist eine Befeuchtung erforderlich, welche bei der nach der DE 44 29 781 angegebenen Wasserzugabe in der 2. Stufe von 25% bis 35% mit unmittelbar anschließendem Transport deutlich zu hoch ausfällt, was ein Verklumpen und Verkleben der nachfolgenden Transporteinrichtungen (Gurtförderer/Schurren etc.) nach sich zieht. Anlagenausfälle, erhöhte Reini gungs-, Bedien-, Wartungs- und Instandhaltungsaufwendungen sind die Folge. Häufig werden derartige Anlagen mit weitaus geringeren als erforderlichen Wasserzugaben betrieben. Hohe Staubbelastungen, extreme Verschmutzun gen, wie auch ein gefährdeter Depotbetrieb, sind Folgeerscheinungen.

Die DE 36 04 760 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konditionierung von Kraftwerksreststoffen, insbesondere von Flugasche mit zu löschendem Kal kanteil. Das Verfahren gliedert die Behandlung der Flugasche in drei Behand lungszonen auf, wobei in der ersten Behandlungszone die physikalische und chemische Beschaffenheit des Schüttgutes gemessen und entsprechend Was ser, Naßasche und weitere Zusatzstoffe mit der Flugasche vorgemischt werden, in der zweiten Behandlungszone das Ablöschen des freien Kalkanteils der Flu gasche mit Hilfe der Messung von Temperatur und Feuchtigkeit unter Zugabe von Kühlluft und Wasser geregelt wird und in der dritten Behandlungszone die Agglomeration und Verdichtung der Flugasche unter eventueller Korrekturdo sierung zur Herstellung der Deponiefähigkeit vorgenommen wird.

Hier entsteht erst nach der zweiten Behandlungszone, in der das Löschen des Kalkanteils vor sich geht, eine Asche, welche einer Flugasche mit vergleichs weise niedrigem Freikalkgehalt entspricht.

Verfahrenstechnisch werden hier Zwangsmischer mit einem relativ hohen Ener gieeintrag eingesetzt, um eine prozeßbedingte hohe Mischgüte zu erreichen. Nachteilig sind damit verbunden sehr hohe Betriebs- und Anschaffungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt so zu behandeln, daß das Wasseraufnahmevermögen der Flugasche voll ausgeschöpft wird und gleichzeitig die Förderfähigkeit der Mischung aus Flugasche und Wasser erhalten bleibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flugasche räumlich vom ersten Mischen mit Wasser getrennt nach Ablauf einer Reaktionszeit einer Nachbefeuchtung unterworfen wird, wobei die Nachbefeuchtung an einer oder mehreren Stellen des dem ersten Mischen mit Wasser nachfolgenden Trans portweges der Flugasche durchgeführt und somit ein Feuchtegehalt der Fluga sche von 15% bis 35% eingestellt wird.

Vorteilhafterweise wird für eine Flugasche aus Braunkohle des Lausitzer Rau mes eine Reaktionszeit von mindestens 10 s eingehalten.

Die Wasserzugabe zur Nachbefeuchtung der Flugasche wird durch die Asche feuchte vor der Nachbefeuchtung und/oder durch die Asche- und Wassermenge vom ersten Mischen geregelt. Als Wasser zum Anfeuchten der Flugasche wird vorzugsweise Brauch- oder Prozeßwasser eines Kraftwerkes und/oder einer Rauchgasentschwefelungsanlage verwendet. Das Wasser wird dabei im Be reich des Obertrums eines Gurtförderers und/oder in die Abwurfparabel der vom Gurtförderer abgeworfenen Flugasche und/oder während der Verladung der Flugasche in Waggons und/oder unmittelbar vor dem Einbringen der Fluga sche in ein Depot in diese eingebracht.

Durch das aufgebrachte Wasser wird die Aschefeuchte durchgehend erhöht und/oder die Oberflächenfeuchte erhöht und/oder die Oberfläche der Asche versiegelt.

Das Mischen von Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt mit Wasser führt vorwiegend bei Freifallmischern zu einer Agglutination der Asche, d. h., es entsteht eine heterogene Mischung aus trockenfeuchten bis naß schlammigen Phasen.

Ein wesentlicher Faktor dieser Mischgüte liegt im Netzverhalten der Flugasche, welches maßgebend durch die Oberfläche bestimmt wird.

Mit zunehmender Kornfeinheit wird diese größer und die Bedingungen für das Benetzen aller Aschepartikel mit einer homogenen Feuchteverteilung ver schlechtern sich.

Hinzu kommt, daß bereits feuchte Bereiche eine höhere Wasseraufnahme geschwindigkeit aufweisen als trockenere Stellen. Somit ist es schwierig, die Flugasche mit Wasser so zu vermischen, daß in nachgeschalteten Trans portanlagen einerseits eine Staubbelastung durch zu geringe Wasserzugabe und andererseits ein Verkleben der Transporteinrichtungen durch zu hohe Wasserzugabe verhindert wird.

Überraschenderweise wurde entdeckt, daß Flugasche mit einem vergleichswei se niedrigem Freikalkgehalt nach einem ersten Mischen mit Wasser in der Wei se, daß ein Verklumpen und Verkleben durch zu viel Wasserzugabe vermieden wird, nach einer Reaktionszeit eine weitere Wasserzugabe räumlich von der ersten Wasserzugabe getrennt erfolgen kann, ohne daß es zu Anbackungen durch Verklumpen und Verkleben in den nachgeschalteten Transporteinrichtun gen infolge einer breiigen Konsistenz des Gemisches aus Flugasche und Was ser kommt.

An einem Ausführungsbeispiel soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Verfahrensschema.

Flugasche mit einem vergleichsweise niedrigen Freikalkgehalt < 2% aus einem mit Braunkohle aus dem Lausitzer Raum gefeuerten Kraftwerk gelangt in ein Flugaschesilo 1.

Zur Herstellung der Transport- und Deponiefähigkeit der Flugasche wird diese aus dem Flugaschesilo 1 über die Baugruppe Schieber 2, Dosierwalze 3, Schüttstrommesser 4 und Fallrohr 5 in den Verladeschlauch mit Ringspaltdüse 6 und nachfolgender elastischer Mischstrecke 7 auf einen Gurtbandförderer 8 ausgetragen. Die Flugasche fällt dabei schwerkraftbedingt, wobei die Menge mittels Schüttstrommesser 4 und Dosierwalze 3 auf eine Sollwertmenge be grenzt wird. Über Rohrleitung 9, Absperrarmatur 10, Durchflußmesser 11 und Regelarmatur 12 strömt Wasser in die Ringspaltdüse 6 des Verladeschlauches. In der nachfolgenden elastischen Mischstrecke 7 erfolgt das Mischen der Flu gasche mit dem Wasser, wobei entsprechend einem vorgewählten Sollwert von 15% für die Feuchte und der gemessenen Aschemenge im Schüttstrommesser 4 über den Durchflußmesser 11 und der Regelarmatur 12 die zugehörige Was sermenge zudosiert wird. Die so angefeuchtete Flugasche wird mittels des Gurtförderers 8 abtransportiert.

Der Flugasche wurde eine solche Wassermenge aufgegeben, daß einerseits eine Staubbelastung durch zu geringe Wasserzugabe als auch andererseits ein Verklumpen und Verkleben der feuchten Flugasche durch zu große Wasserzu gabe an den nachfolgenden Transporteinrichtungen vermieden wird. Der Um schlagpunkt von gerade noch transportfähiger Flugasche zu einer klumpenden und klebenden Flugasche ist hierbei schnell erreicht. Dazu genügt es, die Was serzugabe geringfügig zu erhöhen.

Räumlich vom ersten Mischen mit Wasser getrennt und nach Ablauf einer Re aktionszeit von mindestens 10 s wird die angefeuchtete Flugasche nunmehr einer Nachbefeuchtung unterworfen.

Um das Wasser im Bereich des Obertrums des Gurtförderers 8 zur Nachbe feuchtung in die Flugasche einzubringen, ist über dem Gurtförderer 8 ein Rohrstück 13 angebracht, in welchem mehrere Bohrungen angebracht sind, die auf den mit der angefeuchteten Flugasche beladenen Gurtförderer 8 weisen. Das Rohrstück 13 wird über die Rohrleitung 9, Absperrarmatur 14, Durchfluß messer 15 und Regelarmatur 16 mit Wasser beaufschlagt, welches über die Bohrungen direkt auf die auf dem in Betrieb befindlichen Gurtförderer 8 liegen de angefeuchtete Flugasche gelangt. Bei dem Wasser handelt es sich um Brauch- oder Prozeßwasser des Kraftwerkes und/oder um Wasser aus der dem Kraftwerk nachgeschalteten Rauchgasentschwefelungsanlage.

Durch den Transportweg bis zum Rohrstück 13 wird der Flugasche die Möglich keit gegeben, das zuerst im Verladeschlauch zugegebene Wasser aufzuneh men, so daß nach einer Reaktionszeit von mindestens 10 s während des Transportes über den Gurtförderer 8 die angefeuchtete Flugasche weiteres Wasser aufnehmen kann. Würde dieses Wasser bereits im Verladeschlauch der Asche zugegeben, käme es unweigerlich zu einem Verklumpen und Verkleben der Flugasche und damit nach geringer Zeit zum Ausfall der nachgeschalteten Transportanlagen, weil beispielsweise Übergabestationen aufgrund der Anbac kungen der zu feuchten Flugasche total verstopfen oder bei einem ansteigen den Gurtförderer die zu schlammige Flugasche entgegen der Transportrichtung herunterrutscht.

Bei einer Transportgeschwindigkeit des Gurtförderers 8 von ca. 1,7 m/s muß das Rohrstück 13 mindestens ca. 17 m Förderstrecke vom Verladeschlauch entfernt installiert werden, um eine Reaktionszeit der Flugasche zur Aufnahme des Wassers von mindestens 10 s zu garantieren.

Die Flugasche ist erst nach dieser Reaktionszeit in der Lage, weiteres Wasser aufzunehmen, ohne daß die Mischung aus Wasser und Asche verklumpt oder verklebt. Entsprechend einer vorgewählten Gesamtfeuchte von 20% und der gemessenen Aschemenge im Schüttstrommesser 4 und Wassermenge im Durchflußmesser 11 wird mit dieser Verzögerungszeit von mindestens 10 s über den Durchflußmesser 15 und die Regelarmatur 16 die zugehörige Was sermenge für die Feuchtedifferenz von 5% dem Rohrstück 13 zugeführt. Die Gesamtfeuchte kann in einem Bereich von 15% bis 35% eingestellt werden.

Es ist auch ohne weiteres möglich, die Nachbefeuchtung statt an einer Stelle des Transportweges an mehreren Stellen durchzuführen. Dabei sollten zur bes seren Durchmischung der Flugasche mit dem Wasser zur Nachbefeuchtung weitere Mischvorrichtungen bzw. -zonen genutzt werden, beispielsweise Über gabeschurren von einem Gurtförderer auf den nächsten. Aber auch die Tragrollen des Gurtförderers, welche in entsprechenden Abständen angebracht sind, bewirken ein Aufbrechen der auf der Oberfläche der transportierten nach befeuchteten Flugasche sich durch das aufgesprühte Wasser ausbildenden Kruste und damit ein, wenn auch geringfügiges Mischen des Wassers mit der Flugasche. Die Wasserzugabe erfolgt soweit, bis sich der gewünschte Feuchte gehalt der Flugasche einstellt.

Eine Regelung der Wasserzugabe zur Nachbefeuchtung der Flugasche kann dabei in Abhängigkeit von der Aschefeuchte vor der Nachbefeuchtung und/oder durch die Asche- und Wassermenge vom ersten Mischen erfolgen. Die Wasser zugabe zur Nachbefeuchtung der Flugasche ist auch in die Abwurfparabel der vom Gurtförderer abgeworfenen Flugasche in diese möglich, wobei gleichzeitig eine gute Durchmischung stattfindet. Weiterhin kann die Wasserzugabe auch während der Verladung der Flugasche in beispielsweise Einseitenkastenkippern und/oder unmittelbar vor dem Einbringen der Flugasche in ein Depot erfolgen. Das Wasser zum Anfeuchten der Flugasche kann auch zur Erhöhung der Ober flächenfeuchte und/oder zur Oberflächenversiegelung auf die Asche aufge bracht werden.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

- Gewährleistung einer sicheren Betriebsführung von Gurtförderern durch Vermeidung von Anbackungen in Schurren, Minderung des Anlagenver schmutzungsgrades, Vermeidung von Staubaustritten.
- Sicherung eines abwasserfreien Betriebes von Rauchgasentschwefelungs anlagen, auch bei aschearmer Kohle.
- Gewährleistung einer staubfreien Verladung der behandelten Flugasche, beispielsweise in Einseitenkastenkipper.
- Schaffung einer staubfreien Verbringung, beispielsweise in ein Depot.
- Senkung der erforderlichen Flugaschemenge zur Aufnahme des Wassers aus Rauchgasentschwefelungsanlagen und damit Erhöhung einer verkauf- bzw. absetzbaren Flugaschemenge, beispielsweise für die Bauindustrie.
- Minderung der Staubentwicklung beim Betriebsregiemes bei noch nicht ge schlossenen Depots, insbesondere bei trockener Witterung.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Flugaschesilo

2

Schieber

3

Dosierwalze

4

Schüttstrommesser

5

Fallrohr

6

Ringspaltdüse des Verladeschlauches

7

Elastische Mischstrecke des Verladeschlauches

8

Gurtbandförderer

9

Rohrleitung

10

Absperrarmatur

11

Durchflußmesser

12

Regelarmatur

13

Rohrstück mit Bohrungen

14

Absperrarmatur

15

Durchflußmesser

16

Regelarmatur

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Flugasche mit vergleichsweise niedrigem Freikalkgehalt nach einem ersten Mischen mit Wasser zur Herstellung der Transport- und Deponiefähigkeit, gekennzeichnet dadurch, daß die Flugasche räumlich vom ersten Mischen mit Wasser getrennt nach Ab lauf einer Reaktionszeit einer Nachbefeuchtung unterworfen wird, wobei die Nachbefeuchtung an ein oder mehreren Stellen des dem ersten Mischen mit Wasser nachfolgenden Transportweges der Flugasche durchgeführt und somit ein Feuchtegehalt der Flugasche von 15% bis 35% eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für eine Fluga sche aus Braunkohle des Lausitzer Raumes eine Reaktionszeit von mindestens 10 s eingehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Was serzugabe zur Nachbefeuchtung der Flugasche durch die Aschefeuchte vor der Nachbefeuchtung und/oder durch die Asche- und Wassermenge vom ersten Mischen geregelt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Wasser zum Anfeuchten der Flugasche vorzugsweise Brauch- oder Prozeßwasser eines Kraftwerkes und/oder Wasser einer Rauchgasent schwefelungsanlage verwendet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Wasser zum Anfeuchten der Flugasche im Bereich des Ober trums eines Gurtbandförderers und/oder in eine Abwurfparabel der vom Gurt bandförderer abgeworfenen Flugasche und/oder während der Verladung der Flugasche in Waggons und/oder unmittelbar vor dem Einbringen der Flugasche in ein Depot in diese eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Wasser zum Anfeuchten der Flugasche zur Erhöhung der Oberflächenfeuchte und/oder zur Oberflächenversiegelung auf die Asche auf gebracht wird.