DE19525119C2 - Verfahren zur Verbesserung des Wasserhaushaltes von Rauchgasentschwefelungsanlagen, wobei als Absorbens Branntkalk verwendet wird - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung des Wasserhaushaltes von Rauchgasentschwefelungsanlagen, wobei als Absorbens Branntkalk verwendet wird

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DE19525119C2 DE1995125119 DE19525119A DE19525119C2 DE 19525119 C2 DE19525119 C2 DE 19525119C2 DE 1995125119 DE1995125119 DE 1995125119 DE 19525119 A DE19525119 A DE 19525119A DE 19525119 C2 DE19525119 C2 DE 19525119C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wasserhaushaltes von Rauchgasentschwefelungsanlagen, wobei als Absorbens Branntkalk ver­ wendet wird.
Bekannt ist es, zur Rauchgasentschwefelung eines Kraftwerkes eine wäßrige Kalkstein-Suspension herzustellen und über einen Gaswäscher der Entschwe­ felungsanlage diese Suspension in die SO2-haltigen Rauchgase einzubringen. Für die Herstellung der wäßrigen Kalkstein-Suspension wird das bei der Ent­ schwefelung erzeugte sulfatangereicherte Wasser in einem Kreislaufprozeß verwendet (z. B. DE 37 14 092 C1). Der Vorteil besteht darin, daß bei einem zufriedenstellenden Entschwefelungsgrad das sulfatangereicherte Wasser wie­ derverwendet und somit die Wasserbilanz der Rauchgasentschwefelungsanla­ ge nicht beeinflußt wird. Das schlechte Löseverhalten des Kalksteins muß durch einen großen apparativen Aufwand kompensiert werden. Eine Minderung des Aufwandes ist dadurch erzielbar, daß für die Herstellung der Suspension Branntkalk verwendet wird, da eine wesentlich verbesserte Reaktivität sowie günstige Stöchiometrie beim Entschwefelungsprozeß eintreten. Aber auch Branntkalk enthält Bestandteile, die sich bei der Reaktion mit SO2-haltigen Rauchgasen zu leicht löslichen Sulfatverbindungen (überwiegend Magnesium­ sulfat) umsetzen, wodurch es zu einer Sulfatanreicherung in der Rauchgasent­ schwefelungsanlage kommt. Das aus dem Kreislauf entnommene salzbeladene Wasser kann in der Regel nicht ohne weiteres für andere Zwecke verwendet werden. Naheliegend ist eine nachgeschaltete, d. h. externe Fällung des im REA-Wasser enthaltenen Sulfats mit Calciumhydroxid. Dadurch wird nur die Salzfracht, aber nicht die Abwassermenge verringert. Es ergibt sich ein zusätz­ licher apparativer Aufwand. Die Verwendung von Branntkalk setzt voraus, daß der Branntkalk mit Frischwasser (sulfatarmes Wasser) gelöscht werden muß. (G. Pohl: "Der Einfluß von SO4-Ionen beim Löschen von Weißkalk", ZKG 8 (1955), S. 393 ff).
Der Einsatz von Frischwasser (Zusatzwasser) belastet die Wasserbilanz der Rauchgasentschwefelung. Werden andererseits von der Rauchgasentschwefe­ lung zurückgeführte sulfatbelastete Wässer zum Löschen eingesetzt, so tritt eine "Vergrießung" ein. Neben einer erhöhten Belastung der Fördertechnik durch diese grobkörnige Suspension ist vor allem die deutlich verminderte Re­ aktivität von Nachteil.
Die Kalkpartikel haben im REA-Kreislauf nicht Gelegenheit, sich vollständig umzusetzen. Der Kalkverbrauch ist erhöht und der nicht umgesetzte Kalk wird mit dem Gips ausgeschleust. Die Gipsqualität leidet unter dem Kalküberschuß.
Bekannt ist weiterhin, Branntkalk mit im Kreislauf geführtem sulfatangereicher­ tem Wasser zu löschen und zur Suspension verdünnt und dem Rauchgaswä­ schersumpf in bekannter Weise zuzuführen (DE 44 02 773 A1).
Die Bildung von Vergrießungen wird hier bewußt hingenommen. Da sich die Grieße im Kreislauf unzureichend am Stoffumsatz beteiligen, treten sie letztlich in den Produkten (Gips) auf, deren Qualität dadurch negativ beeinflußt wird.
In DE 39 39 214 A1 soll eine Kombinationswirkung bei der nachgeschalteten Rauchgasreinigung erreicht werden. Hier wird die Art der Zugabe zusätzlicher Substanzen vorgeschlagen. Eine gezielte Steuerung oder Veränderung des ei­ gentlichen Löschvorganges erfolgt nicht.
Unter dieser Prämisse besteht also das Problem, dem Löschprozeß entweder entsprechend große Mengen an unbelastetem Frischwasser zur Verfügung zu stellen oder stärker sulfathaltige Wässer aufzubereiten. Die Wasserbilanz der Anwendung schränkt die Möglichkeit der Einspeisung von Frischwasser häufig erheblich ein.
Es ist bekannt, zur Vermeidung unerwünschten Kristallwachstums von Fest­ stoffen in Suspensionen für Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen Branntkalk als Absorbens verwendet wird, sulfatbelastete Wässer, vorzugswei­ se sulfathaltige, wäßrige Reaktionsprodukte aus der Rauchgasentschwefe­ lungsanlage in einen Reaktionsbehälter zu leiten, dort mit einem Teilstrom der frischen Kalkhydrat-Suspension bei ausreichender Reaktionszeit bis zur Sulfat­ ausfällung in Kontakt zu bringen, so daß in der Löscheinrichtung beim Löschen des Branntkalks unter Zugabe von nunmehr sulfatarmem Wasser eine feinkör­ nige Kalkhydrat-Suspension entsteht, die keine nennenswerte Vergrießung aufweist (DE 44 18 478 A1).
Der Nachteil dieser Lösung ist eine unzureichende Steuerung des Sulfatgehal­ tes des Löschwassers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wasserhaushalt einer Rauch­ gasentschwefelungsanlage dahingehend zu beeinflussen, den Gehalt an leicht löslichen Sulfaten in der Rauchgasentschwefelungsanlage zu steuern.
Eine Entnahme von Abwasser, einschließlich seiner Aufbereitung, sowie des­ sen Ersatz durch Zugabe von Frischwasser soll minimiert werden.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß sulfathaltige, wäßrige Reakti­ onsprodukte aus der Rauchgasentschwefelungsanlage als ein Teilstrom direkt in eine Wasservorlage geleitet, dort mit einem Teilstrom der frischen Kalkhyd­ rat-Suspension in Kontakt gebracht und homogenisiert sowie ein weiterer Teil­ strom sulfatärmeren Zusatzwassers der Wasservorlage und/oder dem homo­ genisierten Gemisch zugeleitet wird, wobei der Teilstrom durch eine Proportio­ nierung gerade so eingestellt wird, daß der der Rauchgasentschwefelungsan­ lage zugeführte Hauptstrom der Kalkhydrat-Suspension eine hohe Reaktivität und/oder einen geringen Grießanteil aufweist und daß das aus der Wasser­ vorlage entnommene und homogenisierte Gemisch der ersten Stufe einer Löschanlage zugeführt sowie mit Branntkalk zu einer gelöschten Suspension verarbeitet wird, die einer zweiten Stufe der Löschanlage unter Zugabe von sulfathaltigen, wäßrigen Rekationsprodukten auf einen für die weitere Verwen­ dung geeigneten Feststoffgehalt verdünnt wird, wonach einerseits ein Teil­ strom dieser Kalkhydrat-Suspension zur Wasservorlage rückgeführt und ande­ rerseits der Hauptstrom dieser Kalkhydrat-Suspension der Rauchgasent­ schwefelungsanlage zugeführt wird.
Die verfahrenstechnische Lösung sieht vor, daß sich zwischen der Sulfatlösung und der Sulfatausfällung ein Gleichgewicht einstellt.
Falls der Restsulfatgehalt der Kalkhydrat-Suspension nach der zweiten Stufe infolge Zugabe unbehandelten REA-Wassers zu hoch ist, wird es notwendig, einen Teilstrom gelöschter Suspension aus der ersten Stufe der Löschanlage der Wasservorlage zuzuführen.
Mit der Erfindung soll durch die besondere stufenweise Zugabe von sulfatbe­ lastetem Wasser eine "Vergrießung" beim Löschen von Branntkalk vermieden werden. Negative Auswirkungen auf die Gipsqualität werden ausgeschlossen.
Wegen der erfindungsgemäßen Beeinflussung des Sulfatgehalts muß REA- Wasser nur infolge der Anreicherung anderer Bestandteile ausgeschleust wer­ den (z. B. Inertanteile und gelöste Chloride). Dieses sulfatreduzierte REA- Wasser läßt sich aufgrund der spezifischen Zusammensetzung der im Kraft­ werksprozeß anfallenden Braunkohlenfilterasche (z. B. hoher freier Kalkgehalt) nach entsprechender Vermischung sehr gut für eine selbsterhärtende Deponie­ rung einsetzen.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die da­ zugehörige Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den Verfahrensablauf als Schema.
In der Rauchgasentschwefelungsanlage 2 entstehen bei der Reaktion von der zudosierten Kalkhydrat-Suspension 14 mit dem Schwefeldioxid aus dem Rauchgas hauptsächlich Calciumsulfat und außerdem Magnesiumsulfat, weil Branntkalk geringfügig Magnesiumoxid enthält. Calciumsulfat hat eine geringe Löslichkeit. Es entstehen Gipskristalle, die aus dem Prozeß ausgeschleust werden. Magnesiumsulfat hat eine sehr hohe Löslichkeit und verbleibt im Kreislauf. Die Folge ist eine unerwünschte Anreicherung. Dieser Anreicherung soll durch die erfindungsgemäße, gezielte Zugabe von sulfatbelastetem Wasser 1 aus der Rauchgasentschwefelungsanlage 2 in die Löschanlage 13 ein Abbau an gelöstem Magnesium und Sulfat entgegengesetzt werden. Gleichzeitig wird durch die Rezirkulation dieser Wasserqualität der Bedarf an sulfatarmem Zu­ satzwasser 6 verringert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 3 Schritte unterteilt, die sich aus der Wasservorlage 4, der ersten Stufe 9 und der zweiten Stufe 12 der Löschanlage 13 zusammensetzen. In die Wasservorlage 4 werden ein Teilstrom sulfatbelas­ tetes Wasser 3 aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage 2 und ein Teil­ strom Kalkhydrat-Suspension 7 in Kontakt gebracht. Das homogenisierte Ge­ misch 8 wird gemeinsam mit sulfatarmem Zusatzwasser 6 der ersten Stufe 9 der Löschanlage 13 zugeführt. Das Verhältnis sulfatbelastetes Was­ ser/sulfatarmes Zusatzwasser richtet sich nach der Qualität des Haupt­ stroms Kalkhydrat-Suspension 14. Der Anteil an sulfatbelastetem Wasser wird mit der Proportionierung 5 gerade so hoch eingestellt, daß sich keine deutliche Verschlechterung der Reaktivität der Kalkhydrat-Suspension 14 ein­ stellt.

sulfatbelastetes Wasser = Proportionierung × sulfatarmes Zusatzwasser
Beispiel Faktor = 0,2 . . . 0,5
Die durch Löschen von Branntkalk 10 in der ersten Stufe 9 entstehende Sus­ pension 11 wird der zweiten Stufe 12 der Löschanlage 13 zugeführt, wo eine Zugabe von sulfatbelastetem Wasser aus der Rauchgasentschwefelungsanlage 1 in unbehandelter Form erfolgt. Diese Zugabe dient der Verdünnung auf die für die Anwendung in der Rauchgasentschwefelungsanlage erforderliche End­ konzentration.
Bei hohen pH-Werten (deutlich über 10) werden die Magnesium-Ionen aus der Lösung verdrängt. Es kommt relativ schnell zum Ausfall von schwer löslichem Magnesiumhydroxid. Aus dem gelösten Sulfat entsteht Gips.
Damit ist eine Reduzierung des Sulfatgehaltes verbunden. Die ursprünglich leicht löslichen Magnesium- und Sulfationen können so als Feststoff aus dem Prozeß ausgeschleust werden.
Es wurde gefunden, daß der höchste Sulfatabbau der Suspension erst mit dem Durchlaufen aller Verfahrensschritte unter den genannten Bedingungen erreicht wird. Allein die beschriebene stufenweise Zugabe des sulfatbelasteten REA- Wassers garantiert, daß ein maximaler Sulfatabbau ohne eine Verschlechte­ rung der Reaktivität der Kalkhydrat-Suspension 7; 14 erreicht wird. Dadurch wird das dynamische Gleichgewicht im REA-Kreislauf zu geringeren Sulfat­ gehalten verschoben und das sulfatbedingte Erfordernis zur Entnahme von REA-Wasser aus dem System minimiert.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
sulfatbelastetes Wasser
2
Rauchgasentschwefelungsanlage
3
Teilstrom sulfatbelastetes Wasser
4
Wasservorlage
5
Proportionierung
6
sulfatarmes Zusatzwasser
7
Teilstrom Kalkhydrat-Suspension
8
homogenisiertes Gemisch
9
erste Stufe
10
Branntkalk
11
gelöschte Suspension
12
zweite Stufe
13
Löschanlage
14
Hauptstrom Kalkhydrat-Suspension
15
Teilstrom gelöschte Suspension

Claims (6)

1. Verfahren zur Verbesserung des Wasserhaushaltes von Rauchgasent­ schwefelungsanlagen, wobei als Absorbens Branntkalk verwendet wird, der in einem Reaktionsbehälter gelöscht sowie suspendiert wird und die entstandene Suspension der Rauchgasentschwefelungsanlage zugeführt sowie Reaktions­ produkte wiederverwendet werden, gekennzeichnet dadurch, daß sulfathaltige, wäßrige Reaktionsprodukte (1) aus der Rauchgasentschwe­ felungsanlage (2) als ein Teilstrom (3) direkt in eine Wasservorlage (4) geleitet, dort mit einem Teilstrom der frischen Kalkhydrat-Suspension (7) in Kontakt ge­ bracht und homogenisiert sowie ein weiterer Teilstrom (6) sulfatärmeren Zu­ satzwassers der Wasservorlage (4) und/oder dem homogenisierten Gemisch (8) zugeleitet wird, wobei der Teilstrom (3) durch eine Proportionierung (5) gerade so eingestellt wird, daß der der Rauchgasentschwefelungsanlage (2) zugeführte Hauptstrom der Kalkhydrat-Suspension (14) eine hohe Reaktivität und/oder ei­ nen geringen Grießanteil aufweist und daß das aus der Wasservorlage (4) ent­ nommene und homogenisierte Gemisch (8) der ersten Stufe (9) einer Löschan­ lage (13) zugeführt sowie mit Branntkalk (10) zu einer gelöschten Suspension (11) verarbeitet wird, die einer zweiten Stufe (12) der Löschanlage (13) unter Zugabe von sulfathaltigen, wäßrigen Reaktionsprodukten (1) auf einen für die weitere Verwendung geeigneten Feststoffgehalt verdünnt wird, wonach einer­ seits ein Teilstrom (7) dieser Kalkhydrat-Suspension zur Wasservorlage (4) rückgeführt und andererseits der Hauptstrom (14) dieser Kalkhydrat- Suspension der Rauchgasentschwefelungsanlage (2) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Sulfat­ lösung und Sulfatausfällung ein Gleichgewicht eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einstellung der Proportionierung auch nach dem Restsulfatgehalt des homogenisierten Gemisches (8) erfolgt, welches der ersten Stufe (9) der Löschanlage (13) zu­ geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als sulfatarmes Zusatzwasser (6) entweder Brauchwasser und/oder Kühlkreislaufwasser ver­ wendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das sulfatbelas­ tete Wasser Gipskristalle aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teilstrom (15) der gelöschten Suspension (11) zur Wasservorlage (4) rückgeführt wird, so daß der Teilstrom (7) der Kalkhydrat-Suspension aus der zweiten Stufe (12) der Löschanlage (13) ganz oder teilweise ersetzt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4402773A1 (de) * 1994-01-27 1995-08-03 Ver Energiewerke Ag Verfahren zum Betreiben einer Rauchgasentschwefelungsanlage für ein braunkohlenstaubgefeuertes Kraftwerk
DE4418478A1 (de) * 1994-05-20 1995-11-23 Ver Energiewerke Ag Verfahren zur Verminderung unerwünschten Kristallwachstums von Feststoffen in Suspensionen für Rauchgasentschwefelungsanlagen, insbesondere zur Naßentschwefelung in Kohlekraftwerken

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