DE1494791A1

DE1494791A1 - Procedure for avoiding SO2 emissions from furnaces

Info

Publication number: DE1494791A1
Application number: DE19651494791
Authority: DE
Inventors: Schuette Dr-Ing Alfred
Original assignee: Rheinstahl Henschel AG
Current assignee: Rheinstahl Henschel AG
Priority date: 1965-02-20
Filing date: 1965-02-20
Publication date: 1969-06-26

Description

Verfahren zur Vermeidung der SO2-Emissionen von Feuerungen.Procedure for avoiding SO2 emissions from furnaces.

Für die Verschmutzung der Atmosphäre eind u.a. auch die Abgase der Kraftwerke verantwortlich. Bei den Maßnahmen fUr die Reinhaltung der Luft treten zwei verschiedene Aufgaben aaf: 1.) Die Entfernung der mechanischen Verunreinigungen der Abgase, d.h. des Staubes, der mit dem Abgasstrom mit gerissenen Ascheteilchen usw.For the pollution of the atmosphere and among other things also the exhaust gases of the Power plants responsible. Take steps to keep the air clean two different tasks aaf: 1.) The removal of mechanical impurities the exhaust gases, i.e. the dust that comes with the exhaust gas flow with cracked ash particles etc.

2.) Die Entfernung des giftigen Schwefel-Dioxydes der Abgase.2.) The removal of the toxic sulfur dioxide from the exhaust gases.

Die erste Aufgabe kann als weitgehend gelöst betrachtet werden. Es haben sich viele Entstaubungseinrichtungen wie elektrostatische Filter, Zyklone usw. in der Praxis bewehrt. Die zweite Aufgabe ist sehr viel wichtiger und schwieriger. Die bisher angewendete Praxis durch Erhöhung der ochornsteine der Kraftwerke, die Immissionen auf einen gröPeren Raum zu verteilen, und damit die Abgase gewissermaßen zu verdünnen, kann nur als eine vorübergehende Hilfsma#nahme betrachtet werden, zumal wegen des stark zunehmenden Eneriebedarfs die Zahl und Grö#e der Kraftwerke dauernd zunimmt.The first task can be regarded as largely solved. It have many dust collectors like electrostatic filters, cyclones etc. proven in practice. The second task is much more important and difficult. The practice used so far by increasing the chimneys of the power plants that To distribute immissions over a larger room, and thus the exhaust gases to a certain extent diluting can only be viewed as a temporary auxiliary measure, especially because of the rapidly increasing energy demand, the number and size of the power plants constantly increasing.

Es gibt zwei Möglichkeiten, das gefährliche Schwefel-Dioxyd zu entfernen: 1.) Durch Entschweflung der Abgase selbst und 2.) durch Entschweflung des Brennstoffes.There are two ways to remove the dangerous sulfur dioxide: 1.) By desulphurisation of the exhaust gases themselves and 2.) By desulphurisation of the fuel.

Da die Abagasmenge immer bedeutend größer ist als die Brennstoffmenge, mu? man bei der Entschweflung der Abgase mit größeren Volumina und dnnit auch mit grö#eren Apparaturen rechnen.Since the amount of Abagas is always significantly larger than the amount of fuel, must one with the desulphurisation of the exhaust gases larger volumes and You can also expect larger equipment.

Die Entschwefelung der festen und flüssigen Brennstoffe, die immer noch die Hauptbrennstoffbasis fUr die Kraftwerke bilden, ist nach dem heutigen Stand der Technik praktisch unmöglich, Nun lassen sich aber Gase verhältnismäßig leicht entschwefeln. Es ist daher schon ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem der Brennstoff vor der Verbrennung vergast wird. In diesem Gas ist der Schwefel als Schwefelwasserstoff (H2S) enthalten. In einem Reaktor wird bei hohen Temperaturen von @ tO00°C unter Einwirkung von Calzium-Oxyd (CaO) bzw. Calzium-Karbonat (CaCO3) auf das schwefelwasserstoffhaltige Brenngas Calzium-ulfid (CaS) gebildet. Das CaS wird durch einen Zyklon aus den Brenngasen abgeschieden und einem Entschwefler zugeführt, in dem es mit Wasser und CO2-haltigen Abgasen zu CaC03 und Schwefelwasserstoff P (H2S) reagiert. Das CaCO3 kann wiederverwendet werden, während der H2S des Entschweflers in einer Claus-Anlage zu Schwefel und Wasser oxydiert wird.The desulfurization of solid and liquid fuels that always still form the main fuel base for the power plants, is according to the current state practically impossible with technology, but gases can now be converted relatively easily desulfurize. A method has therefore already been proposed in which the Fuel is gasified before combustion. In this gas the sulfur is as Contain hydrogen sulfide (H2S). In a reactor is at high temperatures of @ tO00 ° C under the influence of calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO3) Calcium sulphide (CaS) is formed on the fuel gas containing hydrogen sulphide. The CaS is separated from the fuel gases by a cyclone and fed to a desulphurizer, in which it is converted into CaC03 and hydrogen sulfide P with water and CO2-containing exhaust gases (H2S) reacts. The CaCO3 can be reused during the H2S of the desulphurizer is oxidized to sulfur and water in a Claus plant.

Bei allen Verfahren zur Entschweflung muß darauf geachtet werden, da# der aus dem Brennztoff bzw. aus den Abgasen gewonnene Schwefel, bzw. die Schwefelverbindungen, insbesondere ochwefelslure auch nutzbringend verwertet werden kGnnen. Z. Zt. ist diese ? ffUglichkeit noch ohne weiteres gegeben. Mit zunehmender Energie-Erzeugung und damit auch zunehmenden Entechweflungsanlagen kann aber der Zustand eintreten, da# der Markt für die anfallenden Schwefelmengen nicht mehr aufnahmefähig ist. Es sollen also die bei den Entachweflungsanlagen anfallenden vehwefelprodukte derart sein, daß sie ohne die Gefahr einer Vergiftung oder Schädigung des Grundwassers oder der Luft auf Abraumhalden oder sonstwie abgesetzt werden können. Dies ist bei der vorerwähnten Entschweflungsanlage für den Brennstoff der Fall, nicht jedoch bei den Entschweflungsanlagen der Abgase, bei denen meistens Schwefelsäure anfällt.In all processes for desulphurisation it must be ensured that because # the sulfur obtained from the fuel or from the exhaust gases, or the sulfur compounds, in particular, oulfuric acid can also be usefully utilized. Currently is these ? The possibility is still given without further ado. With increasing energy generation and thus also increasing dewatering systems, however, the condition can arise because # the market is no longer receptive to the amount of sulfur that arises. It So should the vehulfur products occurring in the dewaxing plants in this way be able to use them without the risk of poisoning or damage to the groundwater or the air can be deposited on spoil heaps or in any other way. This is at the aforementioned desulphurisation system for the fuel is the case, but not in the desulphurisation systems of the exhaust gases, which mostly produce sulfuric acid.

Diese beschriebene entschweflungsanlage hat jedoch den Nachteil, daß die Vergasuneseinrichtung, besonders wenn sie auch fUr die Verpasung von festen Brennstoffen geeignet sein soll, recht urfangrelch und aufwendig wird. Sie ist nur fUr die Vergasung von flüssigen Brennstoffen vorgeechlagen.However, this desulphurization system described has the disadvantage that the gasification device, especially if it is also used for the missed fixed Fuels should be suitable, quite primeval and expensive. She just is proposed for the gasification of liquid fuels.

Der Zweck der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beseitigen. The purpose of the invention is to remedy this deficiency.

Sie besteht darin, dab als Vergasungseinrichtung ein Schlakkenbad-generator, der unter erhöhtem Druck, beispielsweise 20 bis 25 atü betrieben wird und mit einem Abhitzekessel zusammengebaut ist, verwendet wird, daE zur Reinigung insbesondere bei Vergasung von festen Brennstoffen ein Zyklon oder ein anderer geeigneter Apparat zur Abscheidung der vom Gasstrom aus dem Schlackenbad-Generator mitgerissenen Asche, bzw. nicht oder unvollkommen vergaster Brennstoffteilchen vorgesehen ist und daß das gereinigte und schwefelfreie Brenngas nach Passieren eines Wärmetauschere in einer Entspannungsturbine entspannt und anschlie#end im tärmetauscher durch das verdichtete Reingas wieder erwärmt und der Feuerung zugeleitet wird, wobei die Entspannungsturbine den oder die Verdichter fUr die Vergasungsluft und einen Stromerzeuger zur Aufnahme der Überschu#leistung der Turbine antreibt, und die vom Verdichter geförderte Vergasungsluft vor Eintritt in den Schlackenbad-Generator durch die hei-Ben Brenngase in einer Wärmetauscher vorgewärmt wird.It consists in using a Schlakkenbad generator as the gasification device, which is operated under increased pressure, for example 20 to 25 atmospheres, and with a Waste heat boiler is assembled, is used, especially for cleaning a cyclone or other suitable apparatus for gasification of solid fuels to separate the ash carried along by the gas flow from the slag bath generator, or not or incompletely gasified fuel particles is provided and that the cleaned and sulfur-free fuel gas after passing through a heat exchanger in an expansion turbine and then expanded in the heat exchanger through the compressed clean gas is reheated and fed to the furnace, with the expansion turbine the compressor (s) for the gasification air and a power generator for intake the excess power of the turbine drives, and the gasification air delivered by the compressor before entering the slag bath generator through the hot fuel gases in a Heat exchanger is preheated.

Der Schlackenbad-Generntor hat den gro#en Vorteil, daß er feste und flüssige Brennstoffe gemeinsam oder getrennt vergasen kann, und ein Brenngas von sehr hoher Temperatur liefert. The slag bath generator gate has the great advantage that it is fixed and can gasify liquid fuels together or separately, and a fuel gas of very high temperature.

Das Brenngas wird in der Dampfkesselfeuerung praktisch unter Atmosphärendruck benötigt. Es wäre daher naheliegend, auch den Vergaser unter Atmosphärendruck arbeiten zu lassen. Nun nimmt aber die Gaserzeugung im Schlackenbad-Generator, die schon bei Atmosphärendruck sehr groß ist, mit dem Druck sehr stark zu, sodaß man bei erhöhtem Druck mit einem wesentlich kleineren Vergaser, bzw. mit einer wesentlich verringerten Zahl von Vergasern auskommen kann. The fuel gas in the steam boiler is practically under atmospheric pressure needed. It would therefore be obvious to also work the carburetor under atmospheric pressure allow. Now, however, the gas production in the slag bath generator has started at atmospheric pressure is very high, with the pressure very strong, so that one at increased Pressure with a much smaller carburetor, or with one essential reduced number of carburetors.

Durch den erhöhten Druck werden auch die erforderlichen Apparaturen wie Zyklons, Reaktor, Wärmetauscher usw. verkleinert. Hinzu kommt lediglich die entspannungsturbine mit Verdiohter ibr die Vergasungsluft. Da die Vergasungsluttmenge geringer ist, als die erzeugte Gasmenge und die Temperatur des brenngases eehr hoch ist, liefert die Entspannungsturbine eine über den Leistungsbedarf des Verdichter für die Vergasungsluft hinausgehende Überschu#-leistung. Um auch die Leistungsaufnahme dar bzw. der Verdichter möglichst klein su balten, wird erfindungsgemä# in an sich bekannter Weise der Verdichter mit einer Zwischenkühlung ausgeführt. The necessary equipment is also due to the increased pressure such as cyclones, reactors, heat exchangers, etc. downsized. In addition, there is only the relaxation turbine with evaporator ibr the gasification air. As the amount of gasification slush is less than the amount of gas generated and the temperature of the fuel gas is very high is, the expansion turbine delivers one over the power requirement of the compressor excess power going beyond the gasification air. To the power consumption to keep the compressor as small as possible, is according to the invention per se As is known, the compressor is designed with intercooling.

In- Weiterbildung der Erfindung wird als Kühlwasser des Schlackenbad-Generators, der Abscheider und des Reaktors und als Speisewasser fur des abhitzekessel das Kondensat des Dampfkraftwerkez verwendet, welches dadurch stark erwärmt wird und somit diese Wärmemenge dem Dampfkassel zuführt. Da dae Breängas beim Austritt aus dc. schlackenbad-Generator trots intensiver Kühlung durch din Kühlmantel des Schlaokenbad-Generators noOh eine sehr hohe Temperatur von @ 120000 hFt, ist der Abhitzekessel erforderlich, um das Brenngas soweit abzukühlen, daß es mit @ 1000°C in den Reaktor eintritt. In a further development of the invention is used as the cooling water of the slag bath generator, the separator and the reactor and the condensate as feed water for the waste heat boiler of the steam power station, which is strongly heated as a result and thus this Adds the amount of heat to the Dampfkassel. Since dae Breängas when leaving dc. slag bath generator despite intensive cooling through the cooling jacket of the Schlaokenbadgenerator noOh very high temperature of @ 120000 hFt, the waste heat boiler is required to generate the Cool the fuel gas to such an extent that it enters the reactor at @ 1000 ° C.

In der Abbildung ist beispielsweise eine Anordnung nach dem erfindungsgemä#en Verfahren achematisch darge@tellt. The figure shows, for example, an arrangement according to the invention Process shown achematically.

Im Schlackenbad-Generator 1 wird der Brennstoff vergast. The fuel is gasified in the slag bath generator 1.

Unmittelbar hinter dem Schlackenbad-Generator 1 ist ein Abhitzekessel 2 angeordhet. Von hier strömen die hei#en Brenngase über einen Wärzetauscher 3, in dem die Vergasungsluft vorgewärmt wird, zum Zyklon 4, in dem nicht oder unvollkommen weigaste Brennstoffteilchen und @vtl. r die mit dem Gaz mitgerissen sind, abgeschieden und dem Schlackenbad-Generator 1 wieder zugeführt werden. Das gereinigte Brenngas tritt dana in den Reaktor 5 ein, in de durch Einddaen von CaO, bzw. CaCO3 der im Brenngae enthaltene H2S in CaS und H20 bzw. CaS und H2O und C02 umgewandelt wird. In den nachfolgenden Zyklon 6 wird das CaS ausgeschieden und in einen Entschwefler 13 su CaCO3 regeneriert, welches wieder in den Reaktor 5 eingedüst werden kann. Der im Entechwefler 13 gebildete H2S wird einer Claus-Anlage 14 zugeführt, in der er zu Schwefel und Wasser oxydiert wird. Die gereinigten und entschteielten Brenngase treten aus dem Zyklon 6 über einen Wärmetauscher 7 in die Entspannungsturbine 8 ein, welche die beiden Verdichter 9 und 10, zwischen denen ein Zwischenkühler 11 angeordnet ist, und einen Stromerzeuger 12, der die Überschu#leistung der Entanannangsturbine 8 aufnimmt, antreibt. Die entspannten Brenngase werden anschließend im Wärmetauscher 7 durch die vom Zyklon 6 kommenden heißen Brenngase wieder erwärmt. Danach werden sie zu einer nicht darrestellten Dampfkessel-Feuerung geführt. Die aus dem Verdichter 10 austretende verdichtete Vergasungsluft wird in dem Wärmetauscher 3, der durch die heißen Brenngase des Schlackenbad-Generators 1 beaufschlagt wird, vor den Eintritt in diesen vorgew4'rmt. Immediately behind the slag bath generator 1 is a waste heat boiler 2 arranged. From here the hot combustion gases flow over a heat exchanger 3, in which the gasification air is preheated, to the cyclone 4, in which not or imperfectly weigaste fuel particles and @vtl. r who are carried away with the gaz, deposited and fed back to the slag bath generator 1. The cleaned fuel gas Dana enters the Reactor 5, in de by adding CaO, resp. CaCO3 of the H2S contained in the fuel gas is converted into CaS and H20 or CaS and H2O and C02 will. In the subsequent cyclone 6, the CaS is separated out and passed into a desulfurizer 13 su CaCO3 regenerated, which can be injected into the reactor 5 again. The H2S formed in the Entechwefler 13 is fed to a Claus plant 14 in which it is oxidized to sulfur and water. The cleaned and degassed fuel gases emerge from the cyclone 6 via a heat exchanger 7 into the expansion turbine 8 a, which the two compressors 9 and 10, between which an intercooler 11 is arranged, and a power generator 12, the excess power of the Entanannangsturbine 8 picks up, drives. The relaxed combustion gases are then in the heat exchanger 7 heated again by the hot fuel gases coming from the cyclone 6. After that will be it led to a steam boiler furnace not shown. The one from the compressor 10 exiting compressed gasification air is in the heat exchanger 3, which is through the hot fuel gases of the slag bath generator 1 is acted upon before the entry preheated in this.

Claims

Claims ================ 1.) Method to avoid the SO emissions from plants in which solid and / or liquid fuels are burned be, especially steam power plants, where the fuel is in a gasification plant is converted into gaseous fuel, and the fuel gas produced is very high Temperature in a reactor into which fine-grain CaO or CaCO3 is blown is freed from the E2S contained in the fuel gas, which in the reactor at the reaction of CaO, resp.

CaCO3 CaS formed with the raw gas in a cyclone or another suitable separator separated and then in a desulfurization plant with the formation of H2S, which oxidizes to sulfur and water in a Claus plant is desulphurized while the clean gas is fed to the furnace, characterized in that a slag bath generator is used as the gasification device (1), which is operated under increased pressure, for example 20 to 25 atU and is assembled with a waste heat boiler (2) or a downstream waste heat boiler (2) possesses, that is used for cleaning, especially when gasifying solid Fuels a cyclone (4) or another suitable apparatus for separation the ash carried away by the gas flow from the slag bath generator (1) or not or incompletely gasified fuel particles is provided, and that # the purified and carbon dioxide-free fuel gas after passing through a heat exchanger (7) in an expansion turbine (8) expanded and then in the heat exchanger (7) through the compressed clean gas again achieved and fed to the furnace, whereby the expansion turbine @ (8) the compressors (9) and (10) for the gasification air and a power generator (12) to absorb the surplus benefit the expansion turbine (8) drives and the gasification air delivered by the compressor (10) tor entry into the Slag bath generator (1) through the hot combustion gases in a heat exchanger (3) is preheated.

2.) Method according to claim 1, characterized in that # as cooling water for the slag bath generator (1) the absorbers (4) and (6) and the reactor (5) and the condensate of the steam power plant as feed water for the boiler (2) used, and then the boiler of the steam power plant as preheated feed water is fed back.

3.) The method according to claim 1, characterized in that # the heat exchanger (3) Gate preheating of the gasification air through the exhaust gases from the combustion system will.

Blank page