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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Chlorid- und
Feinstpartikelbelastung in Rauchgasentschwefelungsanlagen.
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Rauchgase
aus fossil gefeuerten Dampfkraftwerken müssen aufgrund ihrer Belastung
mit Schwefel einer entsprechenden Reinigung unterzogen werden. Dazu
ist u. a. auch das nasse Rauchgasreinigungsverfahren bekannt, bei
welchem eine Waschsuspension (z. B. aus Kalkstein zubereitet) mit den
Rauchgasen in einem Wäscher
(Absorber) in Kontakt gebracht wird. Als Reaktionsprodukt entsteht Gips,
welcher als Produkt einer weiteren Verwendung, z. B. in der Bauindustrie,
zugeführt
wird.
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Aus
dem Sumpf des Absorbers wird zur Gewinnung des Gipses ein Teil der
Waschsuspension, welche mit dem durch das Rauchgas eingetragenen SO2 in Kontakt war, abgezogen und einem Hydrozyklon
zur Trennung in eine feststoffreiche und eine feststoffarme Suspension
zugeführt.
Die im Unterlauf des Hydrozyklons geführte feststoffreiche Suspension
gelangt zur Entwässerung
zu einer Entwässerungsvorrichtung,
z. B. einen Vakuumbandfilter, der diese Suspension auf ca. 7–8% Restfeuchte
zu Gips entwässert.
Eine einfache Rückführung des
feststoffarmen Oberlaufs des Hydrozyklons in den Absorber würde zu einer
Hufkonzentration von gelösten
Salzen und inerten Feinstpartikeln in der Suspension führen.
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Es
ist bekannt, den Oberlauf des Hydrozyklons einem Eindicker zuzuführen, um
dem feststoffreicheren Teilstrom des Eindickers für eine Ascheanfeuchtung
zu verwenden, somit einer Aufkonzentration entgegenzuwirken und
die Klarphase aus dem Eindicker dem Absorber oder einer Löschanlage
für Branntkalk
zuzuführen
(
DE 195 02 066 A1 ).
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Mit
der Ausschleusung des feststoffreichen Teilstromes des Eindickers
werden u. a. in der Suspension befindliche Chloride und Feinstpartikel,
welche durch die dem Prozess zugeführten Medien eingetragen werden,
aus dem Prozess entfernt. Das zulässige Chloridlevel in REA-Absorbersystemen
wird durch die Werkstoffe der suspensionsberührten Komponenten und der genehmigten
Chloridlast des Ascheanfeuchtwassers definiert. Hohe Chloridgehalte
fördern
die Korrosion der metallischen Wäscherkomponenten.
Feinstpartikel wirken störend
auf die Gipswaschung und -entwässerung
und damit auf die Einhaltung erforderlicher Gipsqualitäten für die nachfolgenden
Verwertungsprozesse.
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Die
DE 198 02 182 A1 schlägt zur Lösung des
Problems vor, einen Teil des für
die Ascheanfeuchtung vorgesehenen feststoffreichen Teilstroms des
Eindickers dem Verbrennungsprozess des der Rauchgasentschwefelungsanlage
vorgeschalteten Kraftwerksanlage zuzuführen.
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Dies
geschieht durch Aufgabe auf die Rohbraunkohle im Grabenbunker oder
auf einem Gurtband oder einem Kesselbunker mittels einer Pumpeinrichtung.
Alternativ kann auch eine Verdüsung
direkt in einen Dampferzeuger erfolgen.
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Diese
Verfahrensweise bringt aber auch Nachteile mit sich. Das mit dem
feststoffreichen Teilstrom des Eindickers mitgeführte Wasser verdampft bei Einbringung
in den Dampferzeuger. Die dafür
notwendige Wärme
geht dem Dampferzeugerprozess verloren bzw. muss zusätzlich aufgewendet
werden. Weiterhin wird das im feststoffreichen Teilstrom des Eindickers
u. a. mitgeführte
Chlorid in den Dampferzeuger eingetragen. Dies kann letztlich zu
einem zusätzlichen
Angriff auf die im Dampferzeuger eingesetzten hochlegierten Stähle der
Heizflächen
(Chloridkorrosion) führen.
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Aus
der
DE 36 07 191 A1 ist
ein Verfahren zur Verminderung der Chloridbelastung des oberen Absorberkreislaufes
von zweistufigen nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen bekannt.
Die aus einer ersten Hydrozyklonstufe über den Oberlauf des Hydrozyklons
ausgeschleuste Suspension enthält
feinerkörnige
Festteile. Diese Suspension wird einer weiteren Hydrozyklonstufe
zugeführt
und dort aufgetrennt. Diese Auftrennung erfolgt einerseits in eine konzentriertere
Suspension, welche die grobkörnigeren
Festteile enthält.
Diese Suspension wird über
den Unterlauf in den Absorberkreislauf zurückgeführt. Andererseits werden über den
Hydrozyklonoberlauf der weiteren Hydrozyklonstufe feinstteilige
Feststoffe und gelöste
Salze abgeführt.
Diese Fraktion, welche die Chloride und Feinstpartikel enthält, werden
dem Abwasser bzw. einer Abwasseraufbereitungsanlage zugeführt. Abwasseraufbereitungsanlagen
erfordern hohe Investitionen und Betriebskosten aufgrund des Einsatzes
von hochlegierten Stählen
und korrosionsfester Materialien. Der Reststoff dieser Abwasseraufbereitungsanlagen
ist in der Regel ein Sonderabfall. REA-Abwasser durch Verdünnung dem
natürlichen Wasserkreislauf
zurückzuführen, verbietet
sich meist aufgrund der nachhaltigen Umweltrelevanz und der gesetzgebenden
Akzeptanz.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ausschleusung von
chlorid- und feinstpartikelbelasteten Wässern aus dem Prozess der Rauchgasentschwefelung
und Zuführung
dieser Wässer
in den Verbrennungsprozess eines Kraftwerkes eine zusätzliche
Materialbelastung der eingesetzten Heizflächen des Dampferzeugers sowie
den Entzug von Wärme
aus dem Dampferzeuger zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mindestens ein Teilstrom des Schlammabzuges der Kläranlage
aus der Rauchgasentschwefelungsanlage ausgeschleust und nach einem
Dampferzeuger und vor einem Elektrofilter dem Rauchgasstrom des
Dampferzeugers zugegeben wird.
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Der
Anteil an Chloriden der Suspension im Absorber ergibt sich aus dem
Eintrag, welcher durch das Rauchgas, das Absorbens und das zur Herstellung
der Suspension zugeführte
Prozesswasser, in den Prozess eingeführt wird.
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Damit
stellt sich im Absorber ein bestimmtes Chloridlevel ein, welches
bei Überschreitung
eines Grenzwertes die bekannten negativen Auswirkungen hat. Befindet
sich der Chloridlevel bereits nahe dem Grenzwert, ist z. B. bei
Schwankungen des Chlorideintrages über das Rauchgas eine Überschreitung des
Grenzwertes leicht möglich.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es nunmehr möglich,
eine einfache und kostengünstige Chlorid-
und Feinstpartikelsenke zu schaffen.
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Bei
der Suspensionsverdampfung nach dem Dampferzeuger und vor dem Elektrofilter
wird die Abwärme
aus dem Verbrennungsprozess genutzt. Bei der Temperatur des Rauchgases
zwischen 150°C–200°C erfolgt
eine schockartige Verdampfung des wässrigen Inhalts des Schlammabzuges.
Die dadurch erfolgte Kühlung
des Rauchgases minimiert außerdem
den üblichen
Quenche-Aufwand in den REA-Absorbern und spart damit auch Quenche-Wasser.
Die Chloridinhalte des Schlammabzuges verbinden sich ähnlich der
Ascheanfeuchtung mit den calciumoxidreichen Aschepartikeln und werden
wie die inerten Feinstpartikel über
den Elektrofilter abgeschieden. Durch die Nutzung der Rauchgas-Abwärme für die Verdampfung
des Schlammabzuges wird keine zusätzliche Wärmeenergie benötigt.
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Eine
vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
der Schlammabzug über
Düsen dem
Rauchgasstrom nach dem Dampferzeuger und vor dem Elektrofilter zugegeben wird.
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Schlammabzug über
Mehrstoffdüsen
dem Rauchgasstrom nach dem Dampferzeuger und vor dem Elektrofilter zugegeben,
wobei Dampf als Treibmittel verwendet wird.
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Im
nachfolgenden Ausführungsbeispiel
wird das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert. Die
Figur zeigt dabei schematisch das Schaltbild einer Rauchgasentschwefelungsanlage.
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Einem
kohlenstaubgefeuerten Dampferzeuger 1 ist eine Rauchgasentschwefelungsanlage nachgeschaltet.
Das Rauchgas aus dem Dampferzeuger 1 wird mittels einer
Rauchgasleitung 2 einem Elektrofilter 3 zur Aushaltung
von Filterasche zugeführt,
bevor es über
die weitergeführte
Rauchgasleitung 2 in den Absorber 4 der Rauchgasentschwefelungsanlage
gelangt. Im Absorber 4 wäscht eine kalkhaltige Absorbenssuspension
mittels eines im oberen Teil des Absorbers 4 angebrachten
Sprühsystems
die mit dem Rauchgas eingetragene SO2-Fracht
aus dem Rauchgas aus. Die sich im Sumpf des Absorbers 4 sammelnde
Suspension enthält
das sich aus dem SO2 bildende Calciumsulfat, gelöste Salze
und inerte Feinstpartikel. Ein Teil dieser Suspension wird u. a.
mit der Pumpe 5 über
die Leitung 6 dem Hydrozyklon 7 zugeführt.
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Der
Hydrozyklon 7 trennt die Suspension in eine im Unterlauf
des Hydrozyklons 7 geführte
feststoffreiche Gipssuspension 8 (mit ca. 50% Feststoffgehalt)
und eine im Oberlauf des Hydrozyklons 7 geführte feststoffarme
Suspension 9 (Feststoffgehalt < 5%).
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Die
feststoffreiche Gipssuspension 8 gelangt nachfolgend zu
einem Vakuumbandfilter (in der Fig. nicht dargestellt), in dem eine
Entwässerung
der feststoffreichen Gipssuspension 8 zu Gips erfolgt.
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Die
feststoffarme Suspension 9 des Oberlaufs des Hydrozyklons 7 wird
getaktet sowohl zu einer Feinteilausschleusung, bestehend aus einem weiteren
Hydrozyklon 14 und einer nachgeschalteten Kläranlage 10 (z.
B. Eindicker oder Rundklärer),
als auch dem Absorber 4 zugeführt. Diese feststoffarme Suspension 9 enthält Chloride
und inerte Feinteile, die bei komplettem Verbleib im Prozess der
Rauchgasentschwefelung akkumulieren würden. Es erfolgt in der Feinteilausschleusung
eine Extraktion der inerten Feinteile. Die dabei anfallende Klarphase 15 der feststoffarmen
Suspension 9 wird dem Rauchgasentschwefelungsprozess wieder
zugeführt.
Der Unterlauf des Hydrozyklons 14 der Feinteilausschleusung wird
ebenfalls dem Rauchgasentschwefelungsprozess wieder zugeführt.
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Der
Schlammabzug 12 aus der Kläranlage 10 der Feinteilausschleusung
wird nunmehr zum Teil der Ascheanfeuchtstation 11 zugeleitet.
Hier erfolgt eine Anfeuchtung von Filterasche 13. Die angefeuchtete
Filterasche wird nachfolgend verwendet (Deponie).
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Der
andere Teil des Schlammabzuges 12 aus der Kläranlage 10 der
Feinteilausschleusung wird erfindungsgemäß mittels einer Pumpe und einer Rohrleitung
nach dem Dampferzeuger 1 und vor dem Elektrofilter 3 der
Rauchgasleitung 2 zugeführt
und damit dem aus dem Dampferzeuger 1 kommenden Rauchgas
zugegeben.
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Das
Verhältnis
der Menge der Aufteilung des Schlammabzuges 12 aus der
Kläranlage 10 in
Richtung Ascheanfeuchtstation 11 sowie nach Dampferzeuger 1 und
vor Elektrofilter 13 hängt
von der Gesamtchloridfracht des Schlammabzuges 12 und der Chloridaufnahmekapazität der Asche
des Rauchgases in der Rauchgasleitung 2 nach dem Dampferzeuger 1 ab.
Zur Zugabe des Schlammabzuges 12 zum Rauchgas nach Dampferzeuger 1 und
vor Elektrofilter 3 wird ein Bedüsungssystem aus ein oder mehreren
Einstoffdüsen,
bevorzugt aber ein Mehrstoffdüsensystem
mit ein oder mehreren Mehrstoffdüsen
mit Dampf als Treibmittel verwendet. Das Rauchgas weist an dieser
Stelle in der Regel eine Temperatur von ca. 150–200°C auf. Der Wasseranteil des Schlammabzuges 12 verdampft
dadurch schockartig. Die Chloride aus dem Schlammabzug 12 verbinden
sich mit dem calciumoxidhaltigen Aschepartikel des Rauchgases und
werden über
den Elektrofilter 3 abgeschieden. Die inerten Feinstpartikel
werden ebenfalls im Elektrofilter 3 abgeschieden und mit
der Filterasche 13 ausgeschieden.
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- 1
- Dampferzeuger
- 2
- Rauchgasleitung
- 3
- Elektrofilter
- 4
- Absorber
- 5
- Pumpe
- 6
- Leitung
- 7
- Hydrozyklon
- 8
- Gipssuspension
- 9
- Suspension
- 10
- Kläranlage
- 11
- Ascheanfeuchtstation
- 12
- Schlammabzug
- 13
- Filterasche
- 14
- Hochleistungshydrozyklon
- 15
- Klarphase