DE19546149B4

DE19546149B4 - Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, wobei nach einer Naß-Rauchgasentschwefelungsanlage die verunreinigte Waschlösung einer speziellen Behandlung zugeführt wird

Info

Publication number: DE19546149B4
Application number: DE1995146149
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Plaschna; Viola Dr.rer.nat. Wilker; Dieter Dipl.-Chem. Steinrücken; Bringfride Buschmann; Rosemarie Raschke; Lothar Dipl.-Ing. Hilbert
Original assignee: VEAG POWERCONSULT GmbH; Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Current assignee: Veag Powerconsult 03226 Vetschau De GmbH; Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: DE19546149A1

Abstract

Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, wobei nach einer Nass-Rauchgasentschwefelungsanlage die magnesiumsulfatbelasteten Wässer mittels Calciumionen einer Fällungsreaktion unterzogen und von Feststoffen befreit werden, gekennzeichnet dadurch, dass die magnesium-sulfatbelasteten Wässer (1) in einem Behälter (2) mit einer reduzierten Menge an Calciumhydroxidsuspension (3), einem Anteil Asche (4) aus Verbrennungsanlagen sowie mit/ohne einem Flockungs-/Fällungshilfsmittel (10) vermischt, anschließend eine Feststoffabtrennung durch Sedimentation und/oder Filtration durchgeführt, die entstehende Klarphase (8) als Teilstrom (11) der Rauchgasentschwefelungsanlage (15) rückgeführt, ein weiterer Anteil der Klarphase (8) einer anderweitigen Verwendung (12) zugeleitet und das verbleibende Feststoffgemisch (9) einer Verwertung und/oder Entsorgung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, wobei nach einer Naß-Rauchgasentschwefelungsanlage die verunreinigte Waschlösung einer speziellen Behandlung zugeführt wird.
Bekannt ist es, dem sulfatbelasteten Wasser Calciumhydroxidsuspension zuzusetzen. Es kommt zu einer Fällungsreaktion, wobei Feststoff, hauptsächlich Calciumsulfat entsteht. Dieser Feststoff wird in der Regel von der Flüssigkeit abgetrennt.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß sich sehr feine Feststoffpartikel bilden, die sehr schlecht sedimentieren. Eine Fest-/Flüssig-Trennung, z. B. in einem Eindicker, wird dadurch erschwert. Erst nach langen Verweilzeiten erhält man einen Schlamm mit einem relativ geringen Feststoffgehalt. Demzufolge ist mit dem Schlamm auch eine große Flüssigkeitsmenge zu entsorgen. Wenn man eine zweite Trennstufe in Form einer Filtration des Schlamms nachschaltet, wird diese wiederum durch die Feinheit der Partikel nennenswert beeinträchtigt.
Es ist ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid unter Bildung von Gips und Magnesiumhydroxid bekannt, wobei nach einer Naßentschwefelung die entstehende wäßrige Abflußlösung gewonnen und rezirkuliert wird und daß dem Teil der wäßrigen Abflußlösung, der Magnesiumsulfit enthält, vor einer Oxidation in der Oxidationseinheit Calciumsulfat zugesetzt, so daß eine oxidierte wäßrige Ablauflösung gebildet, die Calciumsulfat-Feststoffe und gelöstes Magnesiumsulfat enthält, diese Lösung einen Regenerationstank zugeleitet, dort Kalk zugesetzt, so daß Gips ausfällt, welcher abgetrennt und zum Teil der Oxidationseinheit als Calciumsulfat wieder zugeführt wird ( EP 0505 607 ).
Das Verfahren arbeitet im Unterschied zur Kalk- oder Branntkalksuspension mit einer magnesiumhaltigen Waschlösung. Ein Calciumsulfatzusatz vor einer Oxidation bedeutet ein zusätzlicher Aufwand. Außerdem ist der Einsatz von Kalkstein/Kalk für eine Entschwefelung preiswerter. Man erhält keine Klarphase, die einen geringen Sulfatgehalt aufweist.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kalkhydrat-Suspension für die Rauchgasentschwefelung eines fossil gefeuerten Kraftwerkes, wobei sulfatangereichertes Kreislaufwasser aus dem Gesamtsystem der mit einem Gaswäscher versehenen Rauchgasentschwefelungsanlage verwendet und mit Branntkalk in eine Löschanlage eingebracht wird, wobei das sulfatangereicherte Kreislaufwasser zur vollständigen oder teilweisen Deckung des Wasserbedarfs für das Löschen des Branntkalkes und für das Anfeuchten von Asche in Abhängigkeit vom Wasseranspruch des zu löschenden Kalkhydrats und der anzufeuchtenden Asche aus dem Kreislauf des Gaswäschers über einen Hydrozyklon gesteuert ausgeschleust und in einen Eindicker gefördert wird, wobei ein feststoffangereicherter Teilstrom aus dem Trichter des Eindickers für die Ascheanfeuchtung und die Klarphase aus dem Eindicker als sulfatarmes Löschwasser in die Löschanlage gefördert wird (195 02 066.9). Hier entstehen feine Feststoffpartikel, die allein mit Flockungshilfsmitteln auch schlecht sedimentieren. Eine Sedimentation mit einer anschließenden Filterpresse erfordert ein größeres Platzangebot in der Anlage und ist aufwendig auszuführen.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Steuerung des Kristallwachstums, der Filtrierbarkeit und der Entwässerbarkeit von Rauchgasgips aus nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen bekannt, bei denen dem System grobkörniger Rauchgasgips über eine Hydrozyklon entzogen wird und der Suspension des Hydrozyklonoberlaufs dauernd oder in Intervallen mindestens ein Teil der feinerkörnigen Festteile entzogen und nur die verbleibende wässrige Phase der Suspension in das System zurückgeführt wird ( DE-OS 38 03 631 A1 ).
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass lediglich eine Absicherung der erforderlichen Gipsqualität erfolgt. Eine Änderung von gelösten Komponenten, wie Magnesium und Sulfat, wird nicht erreicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften der bei der Fällung von magnesiumsulfat-belasteten Wässern anfallenden Feststoffe dahingehend zu beeinflussen, dass eine Abtrennung der Flüssigphase entscheidend erleichtert und der Wassergehalt im anfallenden Feststoff reduziert wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass erfindungsgemäß die magnesium-sulfatbelasteten Wässer in einem Behälter mit einer reduzierten Menge an Calciumhydroxidsuspension, einem Anteil Asche aus Verbrennungsanlagen sowie mit/ohne einem Flockungs-/Fällungshilfsmittel vermischt, anschließend eine Feststoffabtrennung durch Sedimentation und/oder Filtration, bei Filtration vorzugsweise mit einem Bandfilter , durchgeführt , die entstehende Klarphase als Teilstrom der Rauchgasentschwefelungsanlage rückgeführt, ein weiterer Anteil der Klarphase einer anderweitigen Verwendung zugeleitet und das verbleibende Feststoffgemisch einer Verwertung und/oder Entsorgung zugeführt wird.
Die zur Fällung verwendete Menge Calciumhydroxidsuspension wird um den wirksamen basischen Anteil der Asche reduziert. Als Flockungs-/Fällungshilfsmittel werden hochpolymere, vorzugsweise stark anionische Stoffe eingesetzt. Die Klarphase wird zur Kalk-Suspensionsherstellung und/oder zur Anfeuchtung der Asche verwendet. Die abgetrennten Feststoffe werden einer baustofftechnischen Verwertung, vorzugsweise als Zusatzstoff zur Zementherstellung und/oder als Baustoff, zugeführt.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Verfahrensschema. Im Ausführungsbeispiel dient das Verfahren der Sulfatfällung von aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage 15 entnommenen sulfathaltigen wäßrigen Reaktionsprodukten – dem sulfathaltigen Wasser 1. Die Rauchgasentschwefelungsanlage 15 ist einem kohlegefeuerten Dampferzeuger mit Staubabscheidung nachgeschaltet, bei dem Asche 4 anfällt. Das gelöste Sulfat im sulfatbelasteten Wasser 1 liegt überwiegend als leicht lösliches Magnesiumsulfat vor. Durch Zugabe von Calciumhydroxidsuspension 3 zum sulfatbelasteten Wasser 1 in die Fällungsstufe 5 kommt es zur Bildung von Gips und Magnesiumhydroxid, welches wegen der geringen Löslichkeit als Feststoff ausfällt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei einer Zugabe von Kraftwerksasche 4 zur Fällungsstufe 5 die basischen Bestandteile dieser Asche an der Fällungsreaktion teilnehmen, so daß eine Reduzierung des Verbrauches an Calciumhydroxidsuspension in Umfängen eintritt. Eine weitere und überraschende Wirkung der Kraftwerksasche 4 besteht jedoch in diesem Zusammenhang darin, die Eigenschaften des Gemisches 6 dahingehend zu beeinflussen, daß eine rasche und nachhaltige Trennung von fester und flüssiger Phase durch Sedimentation als auch durch Filtration ermöglicht wird. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies mit einem Bandfilter 7. Hier wird die flüssige Phase als Filtrat 8 abgesaugt. Das Feststoffgemisch 9 fällt als Filterkuchen an. Die strukturverbessernde Wirkung der Asche 4 wird durch Einsatz eines Flok- kungshilfsmittels unterstützt, wodurch der Filterkuchen 9 noch leichter entwässerbar ist. Außerdem entsteht durch Flockung der Trübstoffe ein relativ klares Filtrat 8. Bei der Verwendung von speziellen Kraftwerksaschen mit hydraulischen Eigenschaften erhält man mit dem erfindungsgemäß in der Struktur veränderten Filterkuchen 9 ein abbindefähiges Produkt mit einer strukturbedingt verringerten Dichte.
Dichte. Das Filtrat 8 weist infolge der Fällungsreaktion einen deutlich reduzierten Sulfatgehalt auf. Infolge der erfindungsgemäß verbesserten Abtrennung der Klarphase in Form des Filtrats 8 steht eine größere Menge im Sulfatgehalt reduzierten Wassers zur Verfügung. Möglich sind die Rückführung eines Teilstromes 11 in die Rauchgasentschwefelungsanlage 15, was den Wasserhaushalt entlastet, und eine anderweitige Verwendung 12.
Erfolgt eine Trennung durch Sedimentation, wird das Gemisch 6 über den Eindicker 13 und anschließend entweder direkt einer Deponie 14 oder dem Bandfilter 7 zugeleitet. Auch in diesem Fall kann die Klarphase 8 so wie vorher beschrieben verwendet werden.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Die alkalischen Bestandteile der Kraftwerksasche reagieren mit dem in der Waschlösung gelösten Sulfat, wodurch der Verbrauch an einzusetzender Kalksuspension reduziert werden kann.
2. Die Zugabe von reiner Kraftwerksasche bzw. in Kombination mit einem Flockungs-/Fällungshilfsmittel zu der mit Kalksuspension gefällten Waschlösung, führt zu einer Verbesserung der Struktur des Feststoffgemischs, wodurch eine schnellere und nachhaltigere Entwässerung durch Sedimentation oder durch Filtration möglich ist.
3. Das entwässerte Produkt ist nicht mehr breiig/schmierig, sondern körnig/fest.
4. Auf den Einsatz spezieller Eindickungsmechanismen kann im Falle einer Filtration verzichtet werden.
5. Durch die weitgehende Rückgewinnung des sulfatreduzierten Wassers als Filtrat wird der Wasserhaushalt der Rauchgasentschwefelungsanlage verbessert. Das Wasser kann rezirkuliert werden, z. B. zur Abreinigung der Tropfenabscheider und für die Herstellung und Verdünnung der Kalkhydratsuspension verwendet werden.

1: magnesiumsulfatbelastetes Wasser
2: Behälter
3: Calciumhydroxidsuspension
4: Asche
5: Fällungsstufe
6: Gemisch
7: Bandfilter
8: Filtrat/Klarphase
9: Feststoffgemisch
10: Flockungs-/Fällungshilfsmittel
11: Teilstrom
12: anderweitige Verwendung
13: Eindicker
14: Deponie
15: Rauchgasentschwefelungsanlage

Claims

Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, wobei nach einer Nass-Rauchgasentschwefelungsanlage die magnesiumsulfatbelasteten Wässer mittels Calciumionen einer Fällungsreaktion unterzogen und von Feststoffen befreit werden, gekennzeichnet dadurch, dass die magnesium-sulfatbelasteten Wässer (1) in einem Behälter (2) mit einer reduzierten Menge an Calciumhydroxidsuspension (3), einem Anteil Asche (4) aus Verbrennungsanlagen sowie mit/ohne einem Flockungs-/Fällungshilfsmittel (10) vermischt, anschließend eine Feststoffabtrennung durch Sedimentation und/oder Filtration durchgeführt, die entstehende Klarphase (8) als Teilstrom (11) der Rauchgasentschwefelungsanlage (15) rückgeführt, ein weiterer Anteil der Klarphase (8) einer anderweitigen Verwendung (12) zugeleitet und das verbleibende Feststoffgemisch (9) einer Verwertung und/oder Entsorgung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die zur Fällung verwendete Menge Calciumhydroxidsuspension (3) um den wirksamen basischen Anteil der Asche (4) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass als Flockungs/Fällungshilfsmittel (10) hochpolymere, vorzugsweise stark anionische Stoffe eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Klarphase (8) zur Kalk-Suspensionsherstellung und/oder zur Anfeuchtung der Asche verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die abgetrennten Feststoffe einer baustofftechnischen Verwertung zugeführt werden.