DE19502635C9 - Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen aus einem mit fossilen Brennstoffen gefeuertes Kraftwerk - Google Patents

Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen aus einem mit fossilen Brennstoffen gefeuertes Kraftwerk

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betriebsweise für das Einbringen von Kalkhydrat-Suspension zu entwickeln, um einer Wirkungsgradreduzierung entgegenzuwirken.$A Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom SO↓2↓-Gehalt des Rauchgases und von einem SO↓2↓-Grenzwert stufenweise die frische Kalkhydrat-Suspension gemeinsam mit der umlaufenden Gaswäscher-Suspension pH-Wert-gesteuert bis zu einem pH-Wert von maximal 8,3 über die oberen Sprühebenen in den Gaswäscher eingebracht wird und die insbesondere zur Verhinderung der Bildung von Magnesiumsulfat darüber hinaus benötigte frische Kalkhydrat-Suspension stufenweise über die unteren Sprühebenen und/oder über den Sumpf in den Gaswäscher eingebracht wird.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen aus einem mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Kraftwerk.
Für die Rauchgasentschwefelung wird eine Kalkhydrat-Suspension verwendet, die als Bestandteil der umlaufenden Gaswäscher-Suspension in einen Gaswäscher mit Sprühebenen eingebracht wird (DE 44 02 773.7, 44 04 774.6, DE 44 06 715.1).
Die durch die Reaktion der Rauchgase verbrauchte Kalkhydrat-Suspension ist durch Einbringen von frischer Kalkhydrat-Suspension in den Kreislauf zu ersetzen.
Es wurde jedoch festgestellt, daß der Wirkungsgrad mit zunehmendem SCVGehalt im Rauchgas aufgrund der sich einstellenden Gleichgewichtszustände geringer wird.
Aus diesem Grund werden die Rauchgasentschwefelungsanlagen nach SCVSpitzenwerten ausgelegt. Dadurch werden ein größerer Wäscherraum und zusätzliche Sprühebenen erforderlich. Außerdem müssen große Mengen an Wäscher-Suspension in Umlauf gebracht werden. Dies führt zu hohen Anlagen- und Betriebskosten.
Bekannt ist ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen, bei dem sulfatangereichertes Kreislaufwasser einer Rauchgasentschwefelungsanlage in Verbindung mit einer Kalksuspension dem Wäscher zugesetzt wird (DE 33 35 947). Es wird bei der sehr breit angegebenen Spannweite des ph-Wertes von unter 7, vorzugsweise 4-6,5 nicht verhindert, daß sich im Absorber enthaltene Magnesium-Verbindungen mit dem Schwefeloxid der Rauchgase zu Magnesiumsulfat umsetzen. Ein wirkungsvoller Entschwefelungsprozeß, insbesondere bei hohen Schwefeldioxidgehalten der Rauchgase und im niedrigen pH-Bereich, kann hiermit nicht erreicht werden.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen von Kraftwerkskesselfeuerungen, wobei die Suspension aus Kalk oder Kalkstein hergestellt, diese in den Waschturm eingeführt, der entstehende Schlamm entnommen, der Chloridgehalt im Rauchgas in der Suspension gemessen und die Suspension in Abhängigkeit von der gemessenen Konzentration als Steuerparameter nach einer bestimmten Formel so eingedickt wird, daß der Restsauerstoffgehalt des Rohgases > 4% beträgt (DE 37 28 128).
Mit einer Kalkstien-Rauchgasentschwefelungsanlage kann die Salzbildung (MgSOzO m der Wäschersuspension nicht verhindert werden. Die dafür hohen pH-Werte von > 6,5 können aufgrund der Alkalität des Kalksteins nicht erreicht werden. Die Steuerung der Eindickung der Waschwasser-Suspension über die Cl-Konzentration und den Restsauerstoffgehalt ist zum einen ökonomisch nicht sinnvoll und bewirkt zu anderen keine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades der Rauchgasentschwefelungsanlage. Der SO2-Gehalt bleibt bei dieser Steuerung unberücksichtigt. Außerdem wird die Gipsqualität nicht im erforderlichen Maß verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betriebsweise für das Einbringen von Kalkhydrat-Suspension zu entwickeln, um einer Wirkungsgradreduzierung entgegenzuwirken.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom SCVGehalt des Rauchgases und von einem SO2"Grenzwert stufenweise die frische Kalkhydrat-Suspension gemeinsam mit der umlaufenden Gaswäscher-Suspension pH-Wertgesteuert bis zu einem pH-Wert von maximal 8.3 über die oberen Sprühebenen in den Gaswäscher eingebracht wird und die insbesondere zur Verhinderung der Bildung von Magnesiumsulfat darüber hinaus benötigte frische Kalkhydrat-Suspension stufenweise über die unteren Sprühebenen und/oder über den Sumpf in den Gaswäscher eingebracht wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Anlagenschema für einen Gaswäscher der Rauchgasentschwefelung.
Der Gaswäscher 1 weist den Rauchgaskanal 2 für das Rauchgas 21 und den Reingaskanal 3 für das Reingas 22 sowie den Wäschersumpf 4 auf. Im Gaswäscher 1 sind die Sprühebenen 5; 6; 7; 8; 9; 10 angeordnet. Der Wäschersumpf 4 ist über die Pumpen 11 und die Leitungen 12 mit den Sprühebenen 5; 6; 7; 8; 9; 10 verbunden. Die Leitung 13 für frische Kalkhydrat-Suspension 14 ist zum einen über die Leitung 15 sowie Pumpe 16 mit dem Wäschersumpf 4 und zum anderen mit den Leitungen 17 verbunden. Die Leitungen 17 sind über die Pumpen 18 mit den Sprühebenen 5; 6; 7; 8; 9; 10 verbunden.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Das Rauchgas 21 mit einem SO2-Gehalt von 10 000 mg/Nm3 gelangt über den Kanal 2 in den Gaswäscher 1. Die bereits Kalkhydrat enthaltende Gaswäscher-Suspension 23 gelangt aus dem Wäschersumpf 4 und Pumpen 11 über die Leitungen 12 in die Sprühebenen 5; 6; 7; 8; 9; 10. In einem ersten Schritt gelangt gleichzeitig frische Kalkhydrat-Suspension 14 über die Leitung 13 und die Pumpe 18.1 in die obere Sprühebene 5. Die Pumpe 18.1 wird so beaufschlagt, daß durch die dadurch eingebrachte frische Kalkhydrat-Suspension 14 in der ersten oberen Sprühebene 5 ein pH-Wert von kleiner 8,3 erreicht wird (Verhinderung Karbonatbildung). Wird dadurch der SCVGrenzwert von 400 mg/Nm3 deutlich unterschritten, so ist eine oder mehrere der unteren Sprühebenen 8; 9; 10 außer Betrieb zu nehmen. Falls der resultierende pH-Wert im Wäschersumpf 4 noch nicht ausreicht, um die Magnesiumsulfatbildung zu unterbinden, so ist durch Dosierung von frischer Kalkhydrat-Suspension 14 in eine oder mehrere untere Sprühebenen 9; 10 der pH-Wert entsprechend anzuheben (zu dosierende Kalkhydrat-Suspensionsmenge bzw. einzustellender pH-Wert sind entsprechend Anlagenkonfiguration und SO2-Gehalt einzustellen).
Wird der SC^-Grenzwert von 400 mg/Nm3 mit diesem ersten Schritt nicht deutlich erreicht, so wird mit der Pumpe
18.2 in einem zweiten Schritt weitere frische Kalkhydrat-Suspension 14 über die zweite obere Sprühebene 6 eingebracht. Wird durch die Dosierung von weiterer frischer Kalkhydrat-Suspension 14 in die Sprühebene 6 bis zu einem pH-Wert von kleiner 8,3 der SO2-Grenzwert von 400 mg/Nm3 deutlich unterschritten, so werden eine oder mehrere untere Sprühebenen 8; 9; 10 außer Betrieb genommen.
Wird der SO2-Grenzwert von 400 mg/Nm3 auch mit diesem zweiten Schritt nicht erreicht, so wird über die Pumpe
18.3 in einem dritten Schritt weitere frische Kalkhydrat-Suspension 14 über die dritte obere Sprühebene 7 eingebracht. Diese Verfahrensweise wird stufenweise solange durchgeführt, bis der SCVGrenzwert deutlich erreicht wird. Besteht z. B. aufgrund niedrigerer SCVGehalte im Rauchgas 21 nicht die Notwendigkeit einer Unterbindung der Magnesiumsulfatbildung bzw. kann das Problem nicht anderweitig gelöst werden, so braucht der pH-Wert in den unteren Sprühebenen 8; 9; 10 nicht angehoben zu werden und die benötigte Restmenge an Kalkhydrat-Suspension wird in den Wäschersumpf 4 dosiert. Kurzzeitig auftretende Spitzenwerte an SO2 im Rauchgas 21 werden dadurch begegnet, daß ebenso kurzzeitig im gesamten System der pH-Wert kleiner 8,3 angehoben wird.
Dabei werden wie vorher beschrieben in weiteren Schritten stufenweise weitere obere Sprühebenen mit Kalkhydrat-Suspension 14 beaufschlagt.
Je nach Auslegung des Gaswäschers 1 wird die frische Kalkhydrat-Suspension 14 gemeinsam mit der umlaufenden Gaswäscher-Suspension 23 über die jeweils oberen betriebenen Sprühebenen 5; 6; 7 eingebracht.
Ebenso wird die darüber hinaus benötigte frische Kalkhydrat-Suspension 14 über die jeweils unteren betriebenen Sprühebenen 8; 9; 10 eingebracht.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
1. Deutliche Erhöhung des Wäscher-Wirkungsgrades.
2. Einsparung von Betriebskosten durch Außerbetriebnahme von Sprühebenen.
3. Schaffung einer wesentlich verbesserten Manövrierfähigkeit bei Änderungen der SCVGrenzwerte oder beim Auftreten von SCVSpitzenwerten im Rauchgas.
4. Reduzierung der Salzfracht durch Verhinderung der Magnesiumsulfatbildung.
5. Reduzierung der anfallenden Abwassermengen.
6. Verhinderung von Anbackungen im Wäschersystem.
7. Schaffung günstigerer Bedingungen für die Oxidation des Sulfites und für die Gipsbildung sowie davon abgeleitet eine weitere Wirkungsgradverbesserung.
8. Senkung der Investkosten durch die Möglichkeit, eine Gaswäscheranlage nicht nach SO2-Spitzenwerten auslegen zu müssen.
Bezugszeichenliste
1 Gaswäscher
2 Rauchgaskanal
3 Reingaskanal
4 Wäschersumpf
5 Sprühebene
6 Sprühebene
7 Sprühebene
8 Sprühebene
9 Sprühebene
10 Sprühebene
11 Pumpe
12 Leitung
13 Leitung
14 Kalkhydrat-Suspension
15 Leitung
16 Pumpe
17 Leitung
18 Pumpe
18.1 Pumpe
18.2 Pumpe
18.3 Pumpe
19 Kalkhydrat-Suspension
21 Rauchgas
22 Reingas
23 Gaswäscher-Suspension

Claims (2)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen aus einem mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Kraftwerk, wobei eine Kalkhydrat-Suspension verwendet und als umlaufende Gaswäscher-Suspension in einen Gaswäscher mit Sprühebenen eingebracht und in den Kreislauf frische Kalkhydrat-Suspension dosiert wird, ge kennzeichnet dadurch, daß in Abhängigkeit vom
SO2"Gehalt des Rauchgases und von einem SO2-Grenzwert stufenweise die frische Kalkhydrat-Suspension gemeinsam mit der umlaufenden Gaswäscher-Suspension pH-Wert - gesteuert bis zu einem pH-Wert von maximal 8,3 über die oberen Sprühebenen in den Gaswäscher eingebracht wird und die insbesondere zur Verhinderung der Bildung von Magnesiumsulfat darüber hinaus benötigte frische Kalkhydrat-Suspension stufenweise über die unteren Sprühebenen und/oder über den Sumpf in den Gaswäscher eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei kurzzeitig auftretenden Spitzenwerten an SO2 im Rauchgas so viel frische Kalkhydrat-Suspension in das gesamte System eingebracht wird, daß der pH-Wert im gesamten System auf maximal 8,3 angehoben wird.
Hierzu 1 Seite(n) Zeichnungen
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