DE10350411A1

DE10350411A1 - Separation of solids from gas scrubber, e.g. power station flue gas desulfurization plant with absorber and solid trap, involves adding flocculant and/or flocculation aid in separator after trap

Info

Publication number: DE10350411A1
Application number: DE10350411A
Authority: DE
Inventors: Frank Seida; Peter Graf
Original assignee: Stockhausen GmbH; Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Current assignee: Ineos Composites IP LLC
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-06-02

Abstract

In separation of solids from gas scrubbers, especially flue gas desulfurization plant with absorber(s) followed by a solid trap, the solid load not separated in this trap is deposited by using a separator with addition of flocculant(s) (I) and/or flocculation aid(s) (II).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststoffabtrennung aus Gaswäschern.The The present invention relates to a process for solids separation from gas scrubbers.

Bei der Verbrennung von fossilen, festen Brennstoffen werden neben dem entstehenden Rauchgas auch Stäube freigesetzt, die dann üblicherweise mittels Staubabscheider bzw. Staubfilter abgeschieden werden.at The burning of fossil, solid fuels will be next to the resulting flue gas and dusts then released be deposited by means of dust or dust filter.

Solche Staubabscheider bzw. Staubfilter lassen sich grundsätzlich nach ihren verwendeten physikalischen Abscheideprinzipien unterscheiden. Bekannte Staubabscheider sind z.B. Massenkraftabscheider, Naßabscheider oder sogenannte filternde Abscheider, die die Filterwirkung von z.B. mineralischen Fasern, Edelstahlfasern etc. nutzen.Such Dust collectors or dust filters can be basically after differentiate their physical separation principles used. Known dust collectors are e.g. Mass force separator, wet scrubber or so-called filtering separators, the filtering effect of e.g. use mineral fibers, stainless steel fibers, etc.

Bei Verfahrensprozessen, in denen hohe Abgastemperaturen und große Abgasströme auftreten wie z.B. in Großfeuerungsanlagen, Zementöfen und Eisenerzsinteröfen werden bevorzugt Elektrofilter als Staubabscheider eingesetzt. Die Arbeitsweise solcher Elektrofilter erfolgt prinzipiell in der Weise, daß die freigesetzten Stäube bzw. Staubpartikel in einem elektrischen Feld aufgeladen werden, wobei die aufgeladenen Staubteilchen zu einer Niederschlagselektrode getrieben werden, wo sie dann abgeschieden werden.at Processes in which high exhaust gas temperatures and large exhaust gas flows occur such as. in large combustion plants, cement kilns and iron ore sinters Preference is given to using electrostatic precipitators as dust separators. The Operation of such electrostatic precipitators takes place in principle in the manner that the liberated dusts or dust particles are charged in an electric field, wherein the charged dust particles to a collecting electrode be driven where they are then deposited.

Für Kraftwerke, die fossile Brennstoffe zur Energieerzeugung verbrennen, ist die Rauchgasentschwefelung gesetzlich vorgeschrieben. Es sind eine Vielzahl von Verfahren zur Rauchgasentschwefelung bekannt. Exemplarisch sei hier auf das Kalkwaschverfahren, ein nasses Entschwefelungsverfahren hingewiesen. Üblicherweise kommen bei der Rauchgasentschwefelung zweistufige Wäscheranlagen mit Vor- und Hauptwäscher zum Einsatz.For power plants, which burn fossil fuels for energy production is the Flue gas desulphurisation required by law. There are a lot of flue gas desulphurization processes. Exemplary here on the lime washing process, a wet desulphurization process pointed. Usually come in the flue gas desulfurization two-stage scrubber systems with pre and main washers for use.

Die erste Wäscherstufe, der sogenannte Vorwäscher, wird im stark sauren pH-Milieu betrieben und dient der Abscheidung der Elemente der 7. Hauptgruppe des Periodensystems. Hierzu werden die heißen Rauchgase im Vorwäscher abgekühlt und die sauren Bestandteile wie z.B. HF und HCl abgetrennt, da Fluor und Chlor im Hauptwäscher eine starke Beeinträchtigung der Gipsqualität zur Folge haben.The first scrubber stage, the so-called pre-scrubber, is operated in the strongly acidic pH environment and serves for the separation the elements of the 7th main group of the periodic table. To do this the hot flue gases in the pre-scrubber chilled and the acidic components such as e.g. HF and HCl separated, since fluorine and Chlorine in the main scrubber a severe impairment the gypsum quality have as a consequence.

Zwischen dem Vorwäscher und dem Hauptwäscher ist ein Tropfenabscheider geschaltet, um Tropfenüberrisse in den Hauptwäscher zu vermeiden und somit den Eintrag von Fluorid und Chlorid zu verhindern. Je nach Zusammensetzung des Brennstoffes und nach Bauart des Elektrofilters kann ein spezifischer Anteil der bei der Verbrennung freigesetzten Stäube nicht vollständig im Elektrofilter abgeschieden werden, sondern diese Staubfraktion wird letztendlich im Vorwäscher der Rauchgasentschwefelungsanlage ausgewaschen.Between the pre-washer and the main washer a mist eliminator is connected to prevent dripping cracks in the main scrubber avoid and thus prevent the entry of fluoride and chloride. Depending on the composition of the fuel and the type of electrostatic precipitator may be a specific proportion of the released during combustion dusts not completely be deposited in the electrostatic precipitator, but this dust fraction will eventually be in the pre-scrubber the flue gas desulphurisation plant washed out.

Als Gründe für den vermehrten Eintrag feinster Staubpartikel in den Vorwäscher können genannt werden:

– Änderung der üblichen Brennstoffzusammensetzung, z.B. wenn die Brennstoffzusammensetzung hierdurch einen zu geringen Schwefelgehalt aufweist
– Überlastung des Elektrofilters durch Steigerung der Kesselleistung bzw. den hierdurch hervorgerufenen höheren Rauchgasstrom
– Allgemeine Leistungsminderung des Elektrofilters, z. B. durch Alterung

As reasons for the increased entry of the finest dust particles in the pre-scrubber can be mentioned:

- Change the usual fuel composition, for example, if the fuel composition thereby has too low a sulfur content
- Overload of the electrostatic precipitator by increasing the boiler output and the resulting higher flue gas flow
- General reduction in performance of the electrostatic precipitator, z. B. by aging

Die ausgewaschene Staubfracht, die sich in Form von Schlamm im Vorwäscher aufkonzentriert, kann eine Vielzahl von Problemen nach sich ziehen.The washed-out dust, which is concentrated in the form of sludge in the pre-scrubber, can cause a variety of problems.

So neigen die eingetragenen Staubpartikel dazu, auf den Lamellen des Tropfenabscheiders, der sich üblicherweise zwischen Vor- und Hauptwäscher befindet, zu inkrustieren und den Rauchgasweg zu verengen. Die unmittelbare Folge hiervon ist ein Differenzdruckanstieg Δ P über dem Tropfenabscheider.So The registered dust particles tend to be on the slats of the Drop separator, which is usually between pre and main scrubber is to encrust and narrow the flue gas path. The immediate The consequence of this is a differential pressure increase Δ P above the mist eliminator.

Solche gebildeten Inkrustierungen können angefangen von der Reduzierung der Kraftwerksblockleistung bis hin zum Abfahren des Kraftwerksblockes erhebliche technische und auch betriebswirtschaftliche Störungen verursachen:
So können solche Inkrustierungen, die sich aus der Schlammphase des Vorwäschers gebildet haben, zu einer Verstopfung des Tropfenabscheiders führen.Such incrustations can cause considerable technical and business disruptions, starting from the reduction of the power plant block output to the shutdown of the power plant block:
Thus, such incrustations, which have formed from the sludge phase of the pre-scrubber, can lead to a blockage of the droplet separator.

Solche verstopften Tropfenabscheider zwingen dann die Kraftwerksbetreiber zur Reduzierung der Kraftwerksleistung, weil nicht mehr die gesamte Rauchgasmenge über die Rauchgasentschwefelungsanlage gefahren werden kann.Such clogged mist eliminators then force the power plant operators to reduce power plant output, because not the whole Amount of flue gas over the flue gas desulfurization can be driven.

Der klassische Weg zur Lösung dieses Problems sind aufwendige Reinigungsarbeiten des Tropfenabscheiders mittels Hochdruckwasserstrahl. Jedoch kann in Fällen von zu starker Inkrustierung nur noch mit dem kostenintensiven Austausch des Tropfenabscheiders reagiert werden.Of the classic way to the solution This problem involves elaborate cleaning of the mist eliminator by means of high-pressure water jet. However, in cases of over-incrustation only with the costly replacement of the mist eliminator be reacted.

Die Reinigung des Tropfenabscheiders ist aber nur eine Symptombehandlung dieses Problems und stellt keine Lösung desselbigen dar. Nicht nur, daß diese aufwendige und kostenintensive Reinigungsmaßnahme zyklisch durchzuführen ist, so führt auch dieser Einsatz von Hochdruckwasserstrahlen bei jeder Reinigung zur Aufrauhung des Tropfenabscheidermaterials. Diese größere Rauhigkeit des Tropfenabscheiders begünstigt jedoch wiederum die erneute Inkrustierung der Partikel und erhöht somit die erforderliche Reinigungsfrequenz.The Cleaning the droplet separator is only a symptom treatment this problem and does not represent a solution of the same. Not only that this costly and costly cleaning measure is carried out cyclically, so leads Also this use of high pressure water jets with every cleaning Roughening of the droplet separator material. This greater roughness the demister favored but again the re-incrustation of the particles and thus increases the required cleaning frequency.

Es besteht somit ein großes Bedürfnis nach einem Verfahren zur Feststoffabscheidung aus Gaswäschern, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und das mit geringem technischen und betriebswirtschaftlichen bzw. personellen Aufwand betrieben werden kann und das darüber hinaus in bestehende Entschwefelungsanlagen integrierbar sein soll.It There is thus a big one desire according to a process for the separation of solids from scrubbers, which does not have the aforementioned disadvantages and that with little technical and business or personnel expenses can be operated and beyond that in existing desulphurization plants should be integrated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein solches Verfahren zur Feststoffabscheidung aus Gaswäschern bereitzustellen, das die trotz der üblicherweise verwendeten Feststoff- oder Staubabscheider eingetragenen Feinstpartikel so weitgehend aus dem Gaswäscher abscheidet, daß am Gaswäscher kein Differenzdruckanstieg Δ P zu beobachten ist.task It was therefore the object of the present invention to provide such a method for Separation of solids from scrubbers which, despite the commonly used solid or dust collector registered finest particles so largely from the scrubber separates that on gas scrubber no differential pressure increase Δ P can be observed.

Es wurde überraschend gefunden, daß diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Feststoffabtrennung, insbesondere für Rauchgasentschwefelungsanlagen, gelöst werden kann, das mindestens eine Absorptionsvorrichtung aufweist, die einer Feststoffabscheidungsvorrichtung nachgeordnet ist, wobei die an der Feststoffabscheidungsvorrichtung nicht abgeschiedene Feststoffracht mittels Zugabe mindestens eines Flockungsmittels und/oder Flockungshilfsmittels und unter Verwendung einer Trennvorrichtung abgeschieden wird.It was surprising found that this Task by a method for solids separation, in particular for flue gas desulphurisation plants, solved can be, which has at least one absorption device, which is downstream of a Feststoffabscheidungsvorrichtung, wherein the non-deposited on the Feststoffabscheidungsvorrichtung Solid state by the addition of at least one flocculant and / or flocculation aid and using a separator is deposited.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feststoffabscheidung aus Gaswäschern weist mindestens eine Absorptionsvorrichtung, vorzugsweise eine Schwefeldioxidabsorptionsanlage, insbesondere für die Rauchgasreinigung auf, die beispielsweise einen Vor- und Hauptwäscher umfassen kann. Besonders bevorzugt ist die Absorptionsvorrichtung ein üblicher Rauchgasentschwefelungsvorwäscher (nachfolgend als REA-Vorwäscher abgekürzt).The inventive method for solids separation from scrubbers has at least one absorption device, preferably a sulfur dioxide absorption system, in particular for the Flue gas cleaning on, for example, include a pre- and main scrubber can. Most preferably, the absorption device is a common one Rauchgasentschwefelungsvorwäscher (hereinafter abbreviated as REA pre-scrubber).

Diese Absorptionsvorrichtung ist einer Feststoffabscheidungsvorrichtung nachgeordnet, d.h. vor der Absorptionsvorrichtung findet eine Feststoffabscheidung bzw. Staubabscheidung statt. Für das erfindungsgemäße Verfahren können die im Stand der Technik bekannten Feststoffabscheidungsvorrichtungen, die eine Feststoff/Gas-Trennung z.B. aus Rauchgasen oder anderen in technischen Prozessen anfallenden Abluftströmen eingesetzt werden, wie beispielsweise die bekannten Massenkraftabscheider Zyklon oder Absetz- und Drehströmungskammer, Naßabscheider oder auch filternde Abscheider. Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren Elektrofilter zur Feststoffabtrennung eingesetzt.These Absorbing device is a Feststoffabscheidungsvorrichtung downstream, i. in front of the absorption device finds a solids deposition or dust separation instead. For the inventive method can the solid-state separation devices known in the art, the one solid / gas separation e.g. from flue gases or other technical processes exhaust air are used, such as the known Massenkraftabscheider Cyclone or settling and rotary flow chamber, scrubber or filtering separators. Preference is given in the process according to the invention Electrostatic precipitator used for solids separation.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in 1 in Form eines Schaltbildes beispielhaft erläutert, das einen konventionellen REA-Vorwäscher (1) bzw. einen diesbezüglichen Vorwäscherkreislauf zeigt.The inventive method is described in 1 in the form of a circuit diagram exemplifying a conventional REA pre-scrubber ( 1 ) or a related Vorwascherkreislauf shows.

Dieser Vorwäscherkreislauf mit dem Vorwäscher (1) weist eine Druckableitung (2), die zum Abwasserbehälter (3) der Rauchgasentschwefelungsanlage führt, sowie eine Umwälzpumpvorrichtung (4) dieses Vorwäscherkreislaufs (Kühlerpumpen) auf. Erfindungsgemäß ist in diese Ableitung eine Trennvorrichtung (5) eingebracht worden, die der Eindickung der abgeleiteten Suspension bzw. der Abtrennung der mitgeführten Feststoffe dient.This pre-scrubber cycle with the pre-scrubber ( 1 ) has a pressure derivative ( 2 ) leading to the wastewater container ( 3 ) of the flue gas desulphurisation plant, as well as a circulation pumping device ( 4 ) of this pre-washer cycle (radiator pumps). According to the invention, a separation device ( 5 ) has been introduced, which serves the thickening of the derived suspension or the separation of entrained solids.

Die Einbindung der Trennvorrichtung (5) in den Vorwäscherkreislauf erfolgt beispielsweise dergestalt, daß über ein Regelventil (6), das die Ausschleusung eines Teilstromes aus dem Vorwäscher (1) zur REA-Abwasserbehandlungsanlage steuert, ein Teilstrom (7) zur Trennvorrichtung (5) geführt wird. Die Dosierung des Flockungsmittels erfolgt hierbei vor Eintritt in die Trennvorrichtung mittels einer Dosierungsvorrichtung (8) vor der Trennvorrichtung (5), die erfindungsgemäß besonders bevorzugt ein Hydrozyklon ist.The integration of the separation device ( 5 ) takes place in the pre-washer cycle, for example, such that via a control valve ( 6 ), the removal of a partial stream from the pre-scrubber ( 1 ) to the REA wastewater treatment plant controls a partial flow ( 7 ) to the separation device ( 5 ) to be led. The dosage of the flocculant takes place before entering the separation device by means of a metering device ( 8th ) in front of the separating device ( 5 ), which is particularly preferably a hydrocyclone according to the invention.

Nach erfolgter Phasentrennung wird die Feinfraktion im Überlauf der Trennvorrichtung als Klarphase (9) abgetrennt bzw. in den REA-Vorwäscher (1) zurückgeführt, während der Unterlauf der Trennvorrichtung (10) die abgetrennte Grobfraktion der sich üblicherweise anschließenden Abwasseranlage (11) zuführt.After phase separation, the fine fraction in the overflow of the separator as clear phase ( 9 ) or in the REA pre-scrubber ( 1 ), while the underflow of the separating device ( 10 ) the separated coarse fraction of the usually subsequent wastewater treatment plant ( 11 ) feeds.

Solche Trennvorrichtungen wie z.B. Zyklone sind in der Lage, Feststoffpartikel oder Flüssigkeitströpfchen mit Hilfe der Flieh- und Schwerkraft abzutrennen. Zyklone für flüssige Systeme werden auch als Hydrozyklone bezeichnet, deren Verwendung zur Eindickung von Trüben und zur Abtrennung von Feststoffen aus Schlamm wie z.B. im Bereich der Gipssuspension oder bei der Sink-Schwimm-Aufbereitung seit vielen Jahren Stand der Technik ist.Such Separators such as e.g. Cyclones are capable of solid particles or liquid droplets with To separate help of centrifugal and gravitational force. Cyclones for liquid systems are also referred to as hydrocyclones, their use for thickening from tarnish and for separating solids from sludge such as e.g. in the area the gypsum suspension or the sink-swimming treatment for many Years prior art.

Wesentliche Einflußgrößen für den Trennvorgang im Zyklon bzw. Hydrozyklon sind dabei die Dichten von Trägerflüssigkeit und Feststoff. So wird beispielsweise eine von Feststoffen zu befreiende Suspension in das Einlaufgehäuse des Hydrozyklons geführt. Diese tangentielle Einführung bewirkt eine Rotation der Suspension im Inneren des Hydrozyklons. Unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft erfolgt dann die Phasentrennung, wobei die Feinfraktion im Zyklonüberlauf als Klarphase abgetrennt bzw. entsprechend 1 in den REA-Vorwäscher zurückgeführt wird, während der Zyklonunterlauf der Grobfraktion der sich üblicherweise anschließenden Abwasseranlage zuführt wird.Important factors influencing the separation process in the cyclone or hydrocyclone are the densities of carrier liquid and solid. For example, a suspension to be liberated from solids is guided into the inlet housing of the hydrocyclone. This tangential introduction causes a rotation of the suspension inside the hydrocyclone. Under the action of the centrifugal force, the phase separation takes place, wherein the fine fraction is separated in the cyclone overflow as a clear phase or correspondingly 1 is returned to the REA pre-scrubber, while the cyclone underflow of coarse fraction of the usually subsequent wastewater plant is fed.

Der Einsatz von Trennvorrichtungen bzw. Hydrozyklonen allein in einem solchen Vorwäscherkreislauf wäre jedoch nicht in der Lage, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.Of the Use of separation devices or hydrocyclones alone in one such a precautionary cycle would be however unable to solve the problem of the invention.

Die Ursache hierfür ist, daß es sich bei den z.B. bei der Verbrennung von Brennstoffen freigesetzten Stäube, die mittels Staubabscheider bzw. Staubfilter wie die üblicherweise verwendeten Elektrofilter nicht abgeschieden werden können, um kleinste Flugstaubpartikel handelt, deren Durchmesser zu 90 % unter 5 μm liegen, so daß das im Vorwäscher suspendierte Material sehr feindispers ist, weil nahezu 100 % des Materials eine Korngröße < 20 μm aufweist. Aufgrund der zu geringen Masse wäre daher im Vorwäscherkreislauf eine Fest-/Flüssigtrennung mittels Hydrozyklon verfahrenstechnisch nicht möglich.The Cause for this Is that it is at the e.g. in the combustion of fuels released dusts, the using a dust collector or dust filter like the usual ones used electrostatic precipitator can not be deposited to smallest particulate matter whose diameter is 90% below 5 μm, so that in the pre-scrubber suspended material is very finely dispersed, because nearly 100% of the Material has a particle size <20 microns. Because of the low mass would be therefore in the precautionary cycle a solid / liquid separation procedurally not possible by means of hydrocyclone.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine Fest-/Flüssigtrennung unter Verwendung üblicher Trennvorrichtungen, vorzugsweise Hydrozyklonen möglich ist, weil eine Teilchenagglomeration bzw. Flockung erreicht wird, wenn die Zugabe mindestens eines Flockungsmittels in der verwendeten Trennvorrichtung erfolgt. Durch diese Teilchenagglomeration bzw. Flockung wird eine Vergrößerung der Teilchengröße/Flocke bzw. des Teilchendurchmessers/Flockendurchmessers bewirkt.Surprisingly was found that one Solid / liquid separation using conventional separation devices, preferably hydrocyclones possible is because a particle agglomeration or flocculation is achieved if the addition of at least one flocculant in the used Separating device takes place. Through this particle agglomeration or Flocculation will be an enlargement of the Particle size / flake or the particle diameter / flock diameter causes.

Bei der Auswahl der einzusetzenden Flockungsmittel ist zu berücksichtigen, daß die Koagulation oder Flockung der Feststoffpartikel sehr hohe Anforderungen an das einzusetzende Flockungsmittel stellt, da der pH-Wert der Wäscherflüssigkeit im Dauerbetrieb um den pH-Wert 0 liegt und die gebildeten Flocken in den Trennvorrichtungen, insbesondere in Hydrozyklonen extremen mechanischen Beanspruchung unterworfen werden. Weiterhin muß sich die Flockenbildung spontan im Durchfluß der Abscheidungsvorrichtung ausbilden, wenn keine Misch- oder Konditionierungsbehälter in der Anlagenschaltung vorgesehen sind, um die Investitionskosten für die Anlage und den verfahrentechnischen Aufwand zu minimieren.at the choice of flocculants to be used must be taken into account that the Coagulation or flocculation of the solid particles very high demands to the flocculant to be used, since the pH of the washer fluid in continuous operation around the pH 0 and the flakes formed in the separators, especially in hydrocyclones extreme be subjected to mechanical stress. Furthermore, the must Flocculation spontaneously in the flow of the deposition device train if no mixing or conditioning tank in the plant circuit are provided to the investment costs for the Plant and to minimize the process engineering effort.

Erfindungsgemäß können ohne Einschränkung alle Flockungsmittel bzw. auch Flockungsmittelkombinationen eingesetzt werden, die eine Koagulation oder Agglomeration der Feststoffpartikel in einer Trennvorrichtung ermöglichen, so daß eine Fest-/Flüssigtrennung durchgeführt werden kann. Vorzugsweise sind solche Flockungsmittel einzusetzen, die eine Vergrößerung der Teilchen bzw. der abzutrennenden Flocke auf mindestens > 15 μm und besonders bevorzugt auf mindestens > 20 μm in der eingesetzten Trennvorrichtung bewirken, so daß dort eine sichere Fest-/Flüssigtrennung gewährleistet wird und am Gaswäscher, insbesondere dem Vorwäscher kein Differenzdruckanstieg Δ P zu beobachten ist.According to the invention without restriction all flocculants or flocculant combinations used which are a coagulation or agglomeration of the solid particles in a separator allow so that one Solid / liquid separation carried out can be. Preferably, such flocculants are to be used, an enlargement of the Particles or the flake to be separated to at least> 15 microns and especially preferably at least> 20 microns in the used separator, so that there is a safe solid / liquid separation guaranteed will and at the scrubber, especially the pre-scrubber no differential pressure increase Δ P can be observed.

Weiterhin werden unter dem Begriff "Flockungs- und/oder Flockungshilfsmittel" erfindungsgemäß alle Stoffe und/oder Mittel verstanden, die Teilchenpartikel so beeinflussen können, daß sie zu Flocken aggregieren und aus dem System entfernt werden können. Erfindungsgemäße Flockungsmittel sind somit alle Verbindungen bzw. Mittel, die zur Fest-/Flüssigtrennung z.B. beim Klären von Flüssigkeiten, bei der Eindickung und Entwässerung von Schlamm, beispielsweise bei der Reinigung von industriellen und kommunalen Abwässern, der Aufbereitung von Trinkwasser, der Gewinnung von Steinsalz, Steinkohle, Kaolin und Erzen durch Flotation etc. zum Einsatz kommen und vielfach auch einfach mit den Begriffen Flockungshilfsmittel oder auch Sedimentationsbeschleuniger benannt werden.Farther are termed flocculation and / or flocculants "according to the invention all substances and / or means that affect particle particles so can, that she aggregate into flocs and can be removed from the system. Inventive flocculants are thus all compounds or agents for solid / liquid separation e.g. when clearing up of liquids, during thickening and drainage of sludge, for example in the purification of industrial and municipal wastewater, the treatment of drinking water, the extraction of rock salt, hard coal, Kaolin and ores are used by flotation etc. and many times also simply with the terms flocculants or sedimentation accelerators be named.

Vorzugsweise können im erfindungsgemäßen Verfahren Polymere aus nichtionogenen, anionischen sowie besonders bevorzugt kationischen Vinyl- und/oder Acrylatpolymeren, die als Flockungsmittel bei der Abwasserbehandlung, Erz- und Kohleaufbereitung sowie der Papierherstellung verwendet werden, eingesetzt werden. Von besonderer Bedeutung sind hierbei wasserlösliche, kationische Polyelektrolyte, die in großen Mengen weltweit in Wasseraufbereitungsanlagen, insbesondere zur Verbesserung der Flockung und der Entwässerung der anfallenden Klärschlämme eingesetzt werden und in der Regel aus Polymeren von kationisierten Acrylsäurederivaten wie z.B. kationische Acrylsäure- oder Methacrylsäureestern bzw. Copolymerisate dieser Ester mit Acrylamid etc. bestehen. Bevorzugt werden kationische Flockungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.Polymers of nonionic, anionic and particularly preferably cationic vinyl and / or acrylate polymers which are used as flocculants in wastewater treatment, ore and coal preparation and papermaking can preferably be used in the process according to the invention. Of particular importance in this case are water-soluble, cationic polyelectrolytes, which are used in large quantities worldwide in water treatment plants, in particular for improving flocculation and Ent are used in the aqueous sewage sludge and usually from polymers of cationized acrylic acid derivatives such as cationic acrylic acid or methacrylic acid esters or copolymers of these esters with acrylamide etc. Preference is given to using cationic flocculants in the process according to the invention.

Als für das erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugt zu verwendende Flockungsmittel sind Flockungsmittel zu nennen, die nach dem in der DE 100 61 483 A1 beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Die dort beschriebenen Wasser-in-Wasser-Polymerdispersionen werden hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mitaufgenommen. Für das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft sind hierbei die gemäß DE 100 61 483 A1 erhältlichen Wasser-in-Wasser-Polymerdispersionen, die von der Stockhausen GmbH & Co. KG, Krefeld unter dem Handelsnamen PRAESTOL^® E 150 hergestellt bzw. vertrieben werden.As for the process according to the invention particularly preferably to be used flocculants are to call, according to the in the DE 100 61 483 A1 produced manufacturing processes are produced. The water-in-water polymer dispersions described therein are hereby incorporated by reference into the specification of the present invention. For the method according to the invention are particularly advantageous in accordance with DE 100 61 483 A1 available water-in-water polymer dispersions, which are manufactured or sold by the Stockhausen GmbH & Co. KG, Krefeld under the trade name PRAESTOL ^® E 150.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Praestol E 150^© Flockungsmittel der Firma Stockhausen ohne aufwendige Löse- und Dosiertechnik in das Verfahren integriert werden können, so daß hierdurch Investitionen für Löse- und Dosiertechnik auf ein Minimum reduziert und die Betriebssicherheit der betriebenen Anlage stark erhöht werden kann.It is particularly advantageous that the Praestol E 150 ^© flocculants company Stockhausen can be integrated into the process without costly solvent and dosing, so that this investment for solvent and dosing reduced to a minimum and the reliability of the operated system can be greatly increased ,

Weitere für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendende Flockungsmittel, die hiermit auch durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mitaufgenommen werden, sind in den Patentschriften DE 42 16 167 A1 , DE 43 16 200 A1 , DE 43 35 567 A1 und DE 44 01 951 A1 beschrieben.Other flocculants to be used in the process of the invention, which are also incorporated herein by reference in the description of the present invention, are in patents DE 42 16 167 A1 . DE 43 16 200 A1 . DE 43 35 567 A1 and DE 44 01 951 A1 described.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann darüberhinaus vorteilhaft in Form eines kontinuierlichen Abscheideverfahrens geführt werden, um während des Betriebes der Vorwäscheranlage die eingetragene Feststoffracht zu entfernen.The inventive procedure can go beyond that be advantageously carried out in the form of a continuous deposition process, around during the operation of the pre-scrubber system to remove the registered solids.

Dies wird im Wege einer Teilstromfiltration erreicht, die den Feststoffgehalt im Vorwäscher deutlich reduziert. Hierdurch kann man im Vorwäscherkreislauf höher eindicken und dementsprechend die Abwassermengen minimieren. Hierzu wird ein Teilstrom aus dem Vorlauf der Vorwäscher-Waschflüssigkeit entnommen und der Trennvorrichtung, vorzugsweise ein Hydrozyklon zugeführt wird. Der stark Feststoff abgereicherte Oberlauf des Hydrozyklons wird in den Wäscherkreislauf als Klarphase zurückgeführt. Diese Verfahrensweise sichert die Eindickung und den Niveaustand des Vorwäschers. Der mit Feststoff angereicherte Unterlauf des Hydrozyklons wird auf dem klassischen Weg der Abwasseranlage zugeleitet. Die konventionelle Abschlämmung des Vorwäschers wird geschlossen, da der gesamte Vorwäscherhaushalt über die Trennvorrichtung bzw. die Hydrozyklon-Anlage geregelt wird.This is achieved by way of partial flow filtration, which determines the solids content in the pre-scrubber significantly reduced. This allows you to thicken higher in the pre-washer cycle and minimize wastewater volumes accordingly. This is a Partial flow from the flow of pre-scrubber washing liquid taken and the separation device, preferably a hydrocyclone supplied becomes. The strongly solids-depleted headwaters of the hydrocyclone gets into the scrubber cycle attributed as a clear phase. These Procedure ensures the thickening and the level of the pre-scrubber. The solids-enriched underflow of the hydrocyclone is fed on the classical way of the sewage plant. The conventional blowdown of the pre-washer is closed because the entire pre-washer household over the Separating device or the hydrocyclone plant is regulated.

Besonders vorteilhaft an dieser kontinuierlichen Verfahrensweise ist, daß die Feststoffracht in der Absorptionsvorrichtung, z.B. im Vorwäscher im gesamten Betriebszeitraum < 2 g, vorzugsweise < 1,5 g und besonders bevorzugt < 1 g Feststoff pro Liter Vorwäscherflüssigkeit gehalten werden kann, wobei diese sehr geringe Feststoffkonzentration unter allen Betriebsbedingungen eingehalten werden kann. Das Δ P des Tropfenabscheiders zeigt in den gewählten Betriebszeiträumen keinen Anstieg. Somit können Inkrustierungen am Tropfenabscheider verhindert werden bzw. werden ausgeschlossen. Auf Grund der höheren Eindickung und der damit verbundenen größeren Säurekapazität, insbesondere im Hinblick auf die HF-Konzentration wird eine Rücklösung bereits gebildeter Inkrustierungen bewirkt.Especially advantageous in this continuous procedure is that the solids in the absorption device, e.g. in the pre-scrubber throughout the operating period <2 g, preferably <1.5 g and especially preferably <1 g Solid per liter prewash liquid can be maintained, this very low solids concentration can be maintained under all operating conditions. The Δ P of the droplet separator shows in the selected Operating periods no increase. Thus, you can Encrustations on the mist eliminator can be prevented or become locked out. Because of the higher Thickening and the associated greater acid capacity, especially with regard to on the HF concentration is a return of already formed encrustations causes.

Besonders bevorzugt wird der Hydrozyklon als Trennvorrichtung im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt, weil dieses Trennaggregat den in der Praxis gestellten Anforderungen z.B. in einer konventionellen Rauchgasentschwefelungsanlage gerecht wird, da die Abscheideleistung über den zugeführten Volumenstrom effektiv an die aktuellen Betriebsverhältnisse angepaßt werden kann.Especially Preferably, the hydrocyclone is used as a separation device in the process according to the invention, because this separation unit the demands made in practice e.g. fair in a conventional flue gas desulphurisation plant is because the separation efficiency over the supplied Volume flow effectively to the current operating conditions customized can be.

In der Praxis läßt sich beobachten, daß die resultierende Abflut, bestehend aus dem Unterlauf der Hydrozyklonanlage wesentlich geringer ist als die konventionelle Abflut.In the practice can be observe that the resulting discharge, consisting of the lower reaches of the hydrocyclone plant is much lower than the conventional drain.

Aus den oben beschriebenen Kausalitäten ergibt sich eine drastische hydraulische Entlastung der Abwasseranlage. Die zu behandelnde Schlammmenge bleibt selbstverständlich mit der konventionellen Menge identisch.Out the causalities described above results in a drastic hydraulic discharge of the wastewater system. The amount of sludge to be treated of course remains with identical to the conventional quantity.

Die Einstellung des Trennschnittes, des Massensplitts und die Auslegung der Umwälzmenge über die verwendeten Trennvorrichtungen wie beispielsweise Hydrozyklonanlagen sind von einer Vielzahl von Faktoren abhängig: Die Umwälzmenge legt den Volumenstrom des Hydrozyklonzulaufes fest. Die Auslegung der Umwälzmenge ist von der Menge des in den Vorwäscher eingetragenen Feststoffes, der gegebenen baulichen Bedingungen des Vorwäschers und dem vorwiegenden Einsatz des Kraftwerksblockes abhängig.The adjustment of the separation section, the mass split and the design of the recirculation through the used separation devices such as hydrocyclone plants are dependent on a variety of factors: The circulation rate determines the flow rate of the hydrocyclone feed. The interpretation of the Um The amount of rolling depends on the amount of solid matter stored in the pre-scrubber, the prevailing structural conditions of the pre-scrubber and the predominant use of the power plant unit.

Der Volumensplitt gibt an, in welchem Verhältnis der Hydrozyklonzulauf in Oberlauf und Unterlauf geteilt wird. Grundsätzlich wird der Volumensplitt durch die Unter- und Oberlaufdüsen des Hydrozyklons festgelegt.Of the Volume split indicates in what ratio the hydrocyclone feed is divided into upper and lower reaches. Basically, the volume split through the lower and upper runners of the hydrocyclone.

Für die praktische Auslegung einer Anlage, in die das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden kann, ist als erster Schritt für die Auslegung der zu verwendenden Trennvorrichtung der Zulauf in Abhängigkeit zur eingetragenen Feststoffmenge festzulegen.For the practical Design of a plant in which the inventive method is used can, is as a first step for the design of the separator to be used, the inlet in dependence to set the registered amount of solids.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feststoffabtrennung, insbesondere für Rauchgasentschwefelungsanlagen mit der verwendeten Trennvorrichtung muß im Gesamtprozeß der Anlage betrachtet werden, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Feststoffabtrennung eingesetzt wird, weil das Abwasser z.B. über den Hydrozyklonunterlauf der Abwasseranlage direkt zuläuft.The inventive method for solids separation, in particular for flue gas desulphurisation plants with the separator used must in the overall process of the plant considered in the process of the invention for solids separation is used, because the wastewater is e.g. via the hydrocyclone underflow the wastewater system directly tapers.

Bedingt durch den geringeren Volumenstrom und damit verbunden, der geringeren Abwassermenge ist eine deutliche hydraulische Entlastung der Abwasseranlage zu beobachten. Das Entwässerungsverhalten der anfallenden Schlämme z.B. an der Kammerfilterpresse wird durch die duale Flockung hinsichtlich der Restfeuchte im Schlamm und der Reinheit des Filtrates positiv beeinflußt. Die Massenbilanz der abgeschiedenen Feststoffe verbessert sich insofern, da der Trockensubstanzgehalt des Filterschlammes erhöht wird.conditioned due to the lower volume flow and associated, the lower Effluent is a significant hydraulic discharge of the wastewater system to observe. The drainage behavior of accumulating sludge e.g. on the chamber filter press is due to the dual flocculation the residual moisture in the sludge and the purity of the filtrate positive affected. The mass balance of the separated solids improves insofar as because the dry matter content of the filter sludge is increased.

Weiterhin vorteilhaft am erfindungsgemäßen Verfahren ist, das es keine Fremdenergie, die beispielsweise über Pumpen und Hilfsaggregate zugeführt werden müßte und auch keine aufwendige Steuerungs- oder Leittechnik benötigt, da das System sich selbst reguliert und sich den ändernden Betriebszuständen selbständig anpaßt.Farther advantageous in the method according to the invention is that there is no external energy, for example, about pumps and auxiliary units supplied would have to and no complex control or control technology needed because The system regulates itself and adapts itself to the changing operating conditions.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.in the Following, the invention will be explained by way of examples. These Explanations are merely exemplary and limit the general inventive concept not a.

Beispiele:Examples:

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abscheidung der Feststoffracht wurde in einer der drei Rauchgasentschwefelungsanlagen eines Kraftwerkes der E.ON Kraftwerksgruppe in Betrieb genommen. Die dort eingesetzten Rauchgasentschwefelungsanlagen arbeiten nach dem Kalk-Absorptionsverfahren und sind zweistufig ausgelegt, d.h. sie weisen einen Vorwäscher und Hauptwäscher auf.The inventive method for the separation of solids was in one of the three flue gas desulphurisation of a power station belonging to E.ON Kraftwerksgruppe. The flue gas desulphurisation systems used there work after the lime absorption process and are designed in two stages, i. they have a pre-washer and main washers on.

Trotz der in den Anlagen vorhandenen Staubfilter fand ein erhöhter Feststoffeintrag in den Vorwäscher statt, weil die nach den Elektrofilter (E-Filter) gemessenen Staubkonzentrationen bei ca. 250 mg/m³ lagen. Die Feststoffkonzentrationen lagen üblicherweise zwischen 3 und 6 g/l. Der erhöhte Feststoffgehalt führte nach einiger Zeit zu Anbackungen an den Kühler-Tropfenabscheidern und hatte einen Differenzdruckanstieg Δ P zur Folge, so daß ab einem bestimmten Differenzdruck die Blockleistung abgesenkt und der Tropfenabscheider beim nächsten planmäßigen Kraftwerksstillstand gereinigt werden mußte.Despite the existing in the plants dust filter increased solids entry into the pre-scrubber took place, because after the electrostatic precipitator (e-filter) measured dust concentrations were about 250 mg / m ³ . The solids concentrations were usually between 3 and 6 g / l. The increased solids content led after some time to caking on the cooler-droplet and resulted in a differential pressure increase Δ P result, so that from a certain differential pressure, the block performance lowered and the mist had to be cleaned at the next scheduled power plant standstill.

Dies läßt sich anhand der nachfolgenden Beispielrechnung darstellen:
Feststoffeintrag = Rauchgasmenge·Staubkonzentration nach Abscheidung am E-Filter
= 300 000 m³/h·ca. 250 mg/m³
= ~ 75 kg/h Staubeintrag in den Vorwäscher
Abschlämmung = 8 m³/h·5 g/l (Feststoffgehalt im Vorwäscher)
= 40 kg/h (Austrag/h)This can be illustrated by the following example calculation:
Solid input = amount of flue gas · Dust concentration after separation on the E-filter
= 300 000 m ³ / h · approx. 250 mg / m ³
= ~ 75 kg / h of dust in the pre-scrubber
Slurry = 8 m ³ / h x 5 g / l (solids content in pre-scrubber)
= 40 kg / h (discharge / h)

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in eine bestehende Rauchgasentschwefelungsanlage integriert, und die Anlage läuft seit der Inbetriebnahme störungsfrei im Dauerbetrieb. Als Trennvorrichtung wurde eine Hydrozyklonanlage bzw. Multizyklonanlage der Firma Schauenburg (Mühlheim a.d. Ruhr, Deutschland) verwendet, die sich sowohl in der Versuchsphase als auch im Dauerbetrieb als zuverlässig und störungsunanfällig erwiesen hat.The inventive method was integrated into an existing flue gas desulphurisation plant, and the system is running since commissioning trouble-free in continuous operation. The separator was a hydrocyclone plant or multi-cyclone plant of the company Schauenburg (Mühlheim a.d. Ruhr, Germany), both in the experimental phase as well as in continuous operation as reliable and fault-proof Has.

Die Einbindung des Hydrozyklons in die Druckleitung des Vorwäscherkreislauf erfolgte in der Weise, daß nach einem Regelventil über eine Druckleitung ein Teilstrom von ca. 17 m³/h ausgeschleust und zu einer Multizyklonstation geführt. In diese Zulaufleitung wird eine Mischstrecke eingesetzt, wobei diese Mischstrecke zur Dosierung des Flockungsmittels in die Zulaufleitung des Hydrozyklons verwendet wird. Die gleichmäßige Verteilung des Flockungsmittels wird durch die Zugabe von Verdünnungswasser in die Mischstrecke bewirkt.The integration of the hydrocyclone in the pressure line of the precautionary circulation was carried out in such a way that after a control valve via a pressure line a partial flow of about 17 m ³ / h discharged and led to a Multizyklonstation. In this feed line a mixing section is used, this mixing section is used to dose the flocculant in the feed line of the hydrocyclone. The uniform distribution of the flocculant is effected by the addition of dilution water into the mixing section.

Als Flockungsmittel wurde PRAESTOL^® E 150 eingesetzt, das mittels automatischer Dosierpumpe zugegeben wurde. Die Menge des zudosierten Flockungsmittels lag in der Größenordnung von ca. 100 g/h, wobei ca. 350 l/h Verdünnungswasser zur Mischung verwendet wurde.The flocculant used was PRAESTOL ^® E 150, which was added by means of an automatic dosing pump. The amount of flocculant added was of the order of about 100 g / h, with about 350 l / h of dilution water being used for the mixture.

Die Kühlerflüssigkeitsmenge zum Hydrozyklon betrug ca. 17 m³/h. Der Hydrozyklon wurde so ausgelegt, das sich eine Volumentrennung von 1/3 : 2/3 Teilen ergab. Dies hat verfahrenstechnisch zur Folge, daß ca. 13 m³/h mit einem Feststoffgehalt von < 1 g/l in den Vorwäscher über den Zyklonüberlauf zurückgeführt bzw. ca. 4 m³ mit einem Feststoffgehalt von ca. 19 g/l zur Abwasseranlage über den Zyklonunterlauf ausgeschleust werden. Die Abschlämmung beträgt ca. 75 kg/h (4 m³/h·ca. 19 g/l).The amount of cooler liquid to the hydrocyclone was about 17 m ³ / h. The hydrocyclone was designed to give a volume separation of 1/3: 2/3 parts. This has the procedural effect that about 13 m ³ / h returned with a solids content of <1 g / l in the pre-scrubber over the cyclone overflow or about 4 m ³ with a solids content of about 19 g / l to wastewater over the cyclone underflow are discharged. The slurry is about 75 kg / h (4 m ³ / h · about 19 g / l).

In einem weiteren Kraftwerk wurde das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls mit einem Hydrozyklon als Trennaggregat in Betrieb genommen und das Verfahren arbeitet seitdem störungsfrei.In Another power plant, the inventive method was also with a hydrocyclone as a separation unit in operation and the Procedure works since then trouble-free.

Beide beschriebenen Anlagen zeigen das gleiche Betriebsverhalten. Die Feststoffracht im Vorwäscher konnte im gesamten Betriebszeitraum unter 1g Feststoff pro Liter Vorwäscherflüssigkeit gehalten werden. Diese sehr geringe Feststoffkonzentration konnte unter allen Betriebsbedingungen eingehalten werden. Das Δ P des Tropfenabscheiders zeigte im Betriebszeitraum keinen Anstieg, somit sind Inkrustierungen bei Betreiben des erfindungsgemäßen Verfahrens am Tropfenabscheider auszuschließen.Both described systems show the same performance. The Solid matter in the pre-scrubber could less than 1g of solid per liter of pre-washer fluid throughout the operating period being held. This very low solids concentration could be maintained under all operating conditions. The Δ P of the droplet separator showed no increase during the operating period, thus incrustations when operating the method according to the invention to exclude at the droplet separator.

Weitere in den vorgenannten Kraftwerke betriebene Vorwäscheranlagen, die nicht nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise betrieben wurden, zeigten im Vergleichszeitraum einen deutlichen Anstieg des Differenzdruckanstiegs Δ P am Vorwäscher, so daß der übliche Reinigungsvorgang durchgeführt werden mußte.Further operated in the aforementioned power plants Vorwäscheranlagen, not nach the procedure according to the invention operated in the same period of the previous year Increase of the differential pressure increase Δ P at the pre-scrubber, so that the usual cleaning process carried out had to become.

Betriebsversuch 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens REA 1

Operating trial 1 of the method REA 1 according to the invention

Ergebnis:Result:

Die Abwassermenge wurde von 7 auf 3 m³/h reduziert. Bei einer Feststoffkonzentration von 0,4 g/l ist ein stationäres Gleichgewicht im Vorwäscher erreicht.The amount of wastewater was reduced from 7 to 3 m ³ / h. At a solids concentration of 0.4 g / l, a steady state equilibrium is achieved in the pre-scrubber.

In der REA-Abwasseranlage konnten keine negativen Auswirkungen erkannt werden. Sowohl beim Klarwasserablauf als auch beim Pressverhalten gab es sehr gute Ergebnisse. Durch die geringere hydraulische Belastung der RAA ist das Schlammabsetzverhalten wesentlich positiver, so daß die Menge an Flockungshilfsmittel um ca. 20% reduziert werden konnte.In the REA wastewater treatment plant could not detect any negative effects become. Both in the clear water drain as well as the pressing behavior There were very good results. Due to the lower hydraulic load the RAA is the mud settling behavior much more positive, so that the Amount of flocculants could be reduced by about 20%.

Betriebsversuch 2 REA 1

Operational trial 2 REA 1

Man erkennt, daß schon in relativ kurzer Zeit (5 Std.) eine Feststoffreduzierung um ca. 60 % erfolgt. Die Abwassermenge wird um 65% reduziert.you realize that already in a relatively short time (5 hours) a solids reduction by approx. 60% done. The amount of waste water is reduced by 65%.

Claims

Process for the separation of solids from scrubbers, in particular for flue gas desulphurisation plants, which has at least one absorption device arranged downstream of a solids separation device, characterized in that the solid matter not separated on the solids deposition device is deposited by adding at least one flocculant and / or flocculation aid using a separating device.

Method according to claim 1, characterized in that that as Solid Separation Device An electrostatic filter for solids purification is used.

Process according to claims 1 to 2, characterized that as Absorption device a sulfur dioxide absorption system for flue gas cleaning is used.

Method according to claim 3, characterized that the Absorption device a pre-scrubber one Flue gas desulfurization plant is.

Process according to claims 1 to 4, characterized that as Separator a hydrocyclone is used.

Process according to claims 1 to 5, characterized that before the separation device, a metering device for dosing the Flocculant and / or flocculant is arranged.

Process according to claims 1 to 6, characterized that by Addition of at least one flocculant and / or flocculant in the separation device, a solid / liquid separation is performed.

Process according to claims 1 to 7, characterized that as Separator a hydrocyclone is used.

Process according to claims 1 to 8, characterized that the Addition of the flocculant and / or flocculant in the Separator causes particle agglomeration, the agglomerated Particles have a particle and / or flock diameter of at least> 15 microns.

Process according to claims 1 to 9, characterized that this Flocculants and / or flocculants a non-ionogenic, anionic or cationic vinyl and / or acrylate polymer is.

Process according to claims 1 to 10, characterized that this Flocculant and / or flocculant a cationic flocculant is.

Process according to claims 1 to 11, characterized that this Flocculant and / or flocculant a water-in-water polymer dispersion is.

Process according to claims 1 to 12, characterized the existence Partial flow is passed from the absorption device to the separation device, after the solid / liquid separation is separated in the separating device as a lower and upper run, wherein the fine fraction is returned to the absorption plant, while the coarse fraction is fed in the lower reaches of a wastewater device, wherein the solid state in the absorption device <2 g of solid per Liters of washing liquid is.