DE19623981A1 - Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen von Sinteranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen von Sinteranlagen, bei welchem pulverförmige Sorbentien in den Abgasstrom gegeben und von diesem mitgeführt werden und die Adsorption der schädlichen Inhaltsstoffe durch die in Form einer Flugstaubwolke im Abgas­ strom befindlichen Sorbentien erfolgt und der Abgasstrom durch einen Elektrofilter geführt wird, in dem zumindest ein Teil der beladenen Sorbentien aus dem gereinigten Abgas entfernt wird.

Aus DE-OS 44 13 280 ist ein Verfahren zur Abtrennung von poly­ halogenierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen aus dem Abgas eines Sinterprozesses bekannt, bei welchem das gesamte staub­ haltige Abgas des Sinterbandes oberhalb des Taupunktes bei ei­ ner Temperatur von 90-180°C und einer Geschwindigkeit von 6-20 m/s mit einer Mischung aus natürlich vorkommenden Zeo­ lithen in einer Gas-Feststoff-Suspension während einer Reakti­ onszeit von 0,5-10 s in Kontakt gebracht wird und Staub so­ wie die Zeolith-Mischung anschließend gemeinsam aus der Gas- Feststoff-Suspension abgetrennt werden. Die Verwendung von Zeolithen geschieht insbesondere mit der Zielsetzung, die Ver­ wendung von Aktivkohle als Adsorptionsmittel zu vermeiden. Da Zeolithe teuer sind, ist eine Regenerierung erforderlich, wo­ bei aufgrund der gleichzeitigen Abscheidung von Staub und Zeo­ lithen im Elektrofilter zunächst eine Trennung zwischen diesen beiden Komponenten durchgeführt werden muß. Insgesamt ist die­ ses bekannte Verfahren sowohl hinsichtlich des Betriebes als auch in bezug auf die erforderlichen Investitionen außeror­ dentlich aufwendig. Hinzu kommt, daß die Adsorptionswirkung von Zeolithen als eingeschränkt wirkungsvoll bezeichnet werden kann. Aus diesem Grunde ist zur Erzielung einer ausreichenden Reinigung der Abgase vorgesehen, dem Elektrofilter ein Schlauchfilter nachzuschalten, um auf diesem eine adsorptiv wirksame Filterschicht aufzubauen. Dies mag dazu beitragen, die verhältnismäßig geringe Adsorptionskapazität der Zeolithe zu kompensieren. Allerdings macht die Verwendung von Schlauch­ filtern, bei denen es sich um Gewebefilter handelt, das Ver­ fahren aufwendig und zudem störanfällig für den robusten Be­ trieb eines Sinterprozesses.

Aus DE-OS 44 29 027 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von polyzyklischen und polyhalogenierten Koh­ lenwasserstoffen aus dem Abgas eines Sinterprozesses bekannt, welches weitgehend dem Verfahren gemäß DE-OS 44 13 280 ent­ spricht, jedoch anstelle der Zeolithe die Verwendung von To­ nen, Schichtsilikaten oder Diatomeenerde als Sorbentien vor­ sieht. Auch dieses Verfahren entspricht weitgehend jenem gemäß dem einleitend als bekannt vorausgesetzten Verfahren, so daß auch wesentliche Nachteile des letzteren vorhanden sind. Die Adsorptionswirkung der im Vergleich mit den Zeolithen billige­ ren Tone, Schichtsilikate und Diatomeenerde ist nicht besser, eher schlechter als die der teuren Zeolithe, so daß auch bei diesem zweiten bekannten Verfahren die Verwendung eines Schlauchfilters vorgesehen ist. Hinzu kommt, daß die Frage der Entsorgung der als Sorbentien verwendeten Materialien unbe­ antwortet bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art so abzuwandeln, daß die für seine Anwendung erforderlichen Investitions- und Betriebskosten ge­ ringer sind, ohne daß hinsichtlich des Wirkungsgrades beim Entfernen der schädlichen Inhaltsstoffe merkliche Einbußen in Kauf genommen werden müßten. Insbesondere wird ein robuster und zuverlässiger Betrieb gegenüber dem vorgenannten Verfahren angestrebt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß Kokse aus Braunkohle als Sorbentien verwendet werden und die Menge der Sorbentien sowie deren spezifische Oberfläche und deren Verweilzeit im Abgasstrom so eingestellt werden, daß ein im Abgasstrom nach Entfernen der Sorbentien aus diesem noch ver­ bleibende Restgehalt an schädlichen Inhaltsstoffen die zuläs­ sige Höchstgrenze nicht überschreitet und die beladenen Sor­ bentien unter Nutzung ihres Heizwerts zur Entsorgung in den Sinterprozeß zurückgeführt werden. Die adsorbierten schädli­ chen organischen Inhaltsstoffe werden dabei thermisch zer­ stört.

Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, die Sorbentien an meh­ reren Stellen in den Abgasstrom einzuführen, um so eine mög­ lichst gleichmäßige Verteilung über den Querschnitt des Abgas­ stromes zu erreichen. Eine gleichmäßige Verteilung der Sor­ bentien im Abgasstrom kann auch dadurch begünstigt werden, daß eine turbulente Strömung hervorgerufen wird, beispielsweise durch den Einbau von Turbulenzgeneratoren oder entsprechende Führung des Abgasstromes in der Reaktionsstrecke.

Als Sorbens kann insbesondere Herdofenkoks aus Braunkohle verwendet werden, der eine große spezifische Oberfläche und insbesondere eine weite Porenradienverteilung aufweist und so­ mit besonders für großmolekulare organische Verbindungen ein sehr gutes Adsorptionsvermögen besitzt. Dazu wird auf die Veröffentlichungen in Braunkohle, Heft 7, 1981, S.242-246 und Energie, Jg. 35, Heft 3, 1983, S. 35-37 und in Chemie Inge­ nieur Technik 9/95, S. 1208-1209 verwiesen.

Da die Adsorptionskapazität auch von der Korngröße des Sorbens abhängt, ist es zweckmäßig, das Sorbens möglichst feinstkör­ nig, ggf. staubförmig in den Abgasstrom einzuführen. Insbe­ sondere bei Verwendung von Herdofenkoks sollte die Korngröße vorteilhafterweise weniger als 0,5 mm, gegebenenfalls sogar weniger als 0,1 mm betragen. Diese geringe Korngröße hat zudem den Vorteil, daß die Mindestgeschwindigkeit, mit welcher der Abgasstrom durch die Reaktionsstrecke geführt wird, verhält­ nismäßig gering sein und beispielsweise nur 5-15 m/s betra­ gen kann, ohne daß das Sorbens sich absetzt oder die gleichmä­ ßige Verteilung desselben über den Querschnitt des Abgasstro­ mes eine merkliche Verschlechterung erfährt. Aus dem Anfangs­ gehalt an schädlichen Inhaltsstoffen und den nach der Reini­ gung noch zulässigen Restgehalt derselben ergibt sich die Ver­ weilzeit der Sorbentien im Abgasstrom, die erforderlich ist, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Da die Verweilzeit abhängt von Länge der Reaktionsstrecke und der Strömungsge­ schwindigkeit des Abgases, welche insbesondere bei bestehenden Anlagen nicht beliebig variiert werden kann, soll durch Varia­ tion der Feinheit der Sorbentien der äußere Stofftransport der Schadstoffe zum Sorbens verbessert werden, wodurch die gleiche Reinigungsleistung auch bei geringeren Verweilzeiten in der Reaktionsstrecke erreicht werden kann.

Zur Erzielung der angestrebten möglichst gleichmäßigen Vertei­ lung der staubförmigen Absorbentien im Abgasstrom und zur Er­ zielung einer möglichst langen Verweilzeit der einzelnen Par­ tikel im Abgasstrom kann es zweckmäßig sein, zumindest einen Teil der Sorbentien entgegen der Strömungsrichtung des Abgas­ stromes in diesen einzublasen. Dies hat auch eine hohe Rela­ tivgeschwindigkeit zwischen dem Abgasstrom und dem einzelnen Partikel zur Folge, wodurch die Beladung des Partikels mit den zu entfernenden Substanzen begünstigt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es bei sachge­ rechter Wahl der Prozeßbedingungen, wie z. B. Korngröße des Sorbens, Verweilzeit im Abgasstrom usw., das Entfernen schäd­ licher Inhaltsstoffe mit Wirkungsgraden, die mit jenen be­ kannten Verfahren z. B. gemäß DE-OS 40 12 982 vergleichbar sind, bei welchem die auf Gewebefiltern abgelagerten Sorben­ tien den größten Teil der entfernten schädlichen Inhaltsstoffe aufnehmen. Eine Vorentstaubung ist beim Verfahren gemäß der Erfindung nicht erforderlich. Vielmehr kann der von der Sin­ teranlage kommende Prozeßstaub mit den Sorbentien gemeinsam in einem Elektrofilter aus dem Abgasstrom entfernt werden.

Insgesamt ist der Betrieb einfacher, weniger störanfällig und somit weniger aufwendig. Dies wird im wesentlichen auch durch die Rückführung der im Elektrofilter abgeschiedenen Mischung aus Prozeßstaub und Sorbens in die Sinteranlage erreicht. Auf­ grund der bei Sinterprozessen vorherrschenden hohen Temperatu­ ren von über 1000°C werden adsorbierte organische Inhalts­ stoffe, insbesondere Dioxine und Furane, beim Durchgang durch die Sinteranlage gespalten, so daß sie nicht wieder in das Ab­ gas gelangen. Diese unkomplizierte und zudem wirtschaftliche Entsorgung der mit Schadstoffen beladenen Sorbentien stellt einen ganz wesentlichen Vorteil des Verfahrens gemäß der Er­ findung dar.

Über die homogene Verteilung des Sorbens im Abgasstrom einer­ seits und über die aufgrund des Verzichts auf eine Vorentstau­ bung andererseits im Abgas ohnehin vorhandenen brand- oder ex­ plosionstechnisch inerten Stäube ist überdies der Explosions­ schutz durch die auf diese Weise herbeigeführte sogenannte Feststoffinertisierung gewährleistet.

Es ist selbstverständlich möglich, dem als Sorbens verwendeten Braunkohlenkoks auch andere Stoffe mit adsorptiven Eigenschaf­ ten zuzumischen, beispielsweise Kalk (CaCO), der zumindest teilweise durch Kalkhydrat oder sonstige inerte Feststoffpar­ tikel wie Flugasche oder Tonerde ersetzt sein kann. Diese Zu­ mischungen sollen jedoch nicht mehr als maximal 80% der Ge­ samtsorbentien ausmachen, wobei die mit dem Abgas aus dem Sin­ terprozeß ausgetragenen Aschepartikel nicht mitgerechnet sind.

Es ist zwar bekannt, zur Verbesserung der Entstaubungsleistung von Elektrofiltern einen Teil des als Sinterbrennstoff ver­ wendeten Koksgrußes zu mahlen und in das Abgas der Sinteran­ lage einzuführen. Dieser gemahlene Koksgruß wird dann im Elek­ trofilter gemeinsam mit dem Filterstaub abgeschieden, wobei dieses Gemisch in den Sinterprozeß zurückgeführt wird. Die Zielsetzung dieses bekannten Verfahrens besteht jedoch darin, die Wirksamkeit der Elektrofilter zu verbessern. Das Entfernen von Schadstoffen mittels Adsorption ist nicht vorgesehen, zumal Koksgruß dafür ohnehin nicht geeignet ist (vgl. EP-OS 033 31 243).

In der Zeichnung ist stark vereinfacht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das Fließschema eines Verfahrens zur Abgasreinigung einer Sinterbandanlage,

Fig. 2 im Querschnitt einen Abschnitt der Reaktionsstrecke mit darin angeordneten Einblasdüsen für das Sorbens,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Das aus der Sinterbandanlage 1 abgesaugte Prozeßgas 2, welches mit schädlichen Inhaltsstoffen beladen ist, durchläuft mit ei­ ner Temperatur oberhalb des Taupunktes und einer Geschwindig­ keit von z. B. 5-15 m/s eine Reaktionsstrecke 3, in welcher es mit fein verteilten pulverförmigen Sorbentien in Form von Braunkohlenkoks intensiv vermischt wird. Zu diesem Zweck ist am Beginn der Reaktionsstrecke 3 eine Zugabeeinrichtung 4 für die Sorbentien angeordnet. Zur innigen Vermischung und gleich­ mäßigen Verteilung der Sorbentien im Abgasstrom über den Quer­ schnitt der die Reaktionsstrecke 3 bildenden Leitung werden die Sorbentien an mehreren Stellen in den Abgasstrom ein­ getragen. Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die Sorbentien in wenigstens einer Ebene der Reaktionsstrecke 3 durch vier über den Querschnitt verteilte Einblasdüsen in den Abgasstrom ein­ geblasen werden, und zwar entgegen der Strömungsrichtung 16 desselben. Abweichend von der Darstellung in der Zeichnung können die Sorbentien auch unter einem anderen Winkel zur Strömungsrichtung 16 bzw. zur Längsachse und/oder in mehreren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Stellen und/oder Ebenen der Reaktionsstrecke 3 eingeblasen werden. Je­ denfalls besteht die Möglichkeit, durch geeignete Anordnung und Ausführung der Einblasdüsen - oder anderer geeigneter Zu­ führeinrichtungen - die lokal jeweils erforderlichen Mindest­ mengen an Sorbens so einzugeben, daß die angestrebte Entfer­ nung von schädlichen Inhaltsstoffen und die Einhaltung des Ex­ plosionsschutzes mittels Feststoffinertisierung erreicht wer­ den.

Nach Passieren der Reaktionsstrecke 3 tritt das Abgas in das zur Staubabscheidung vorgesehene Elektrofilter 5 ein, dem ein beispielsweise als Zyklon ausgebildeter Vorabscheider 6 vorge­ schaltet ist, in welchem die gröberen Kornfraktionen abge­ trennt werden. Die nach dem Vorabscheider 6 verbleibende Staubfracht wird in den elektrischen Feldern des Elektrofil­ ters 5 abgeschieden. Das von Schadstoffen zumindest teilweise befreite Abgas 7 wird über ein Gebläse 8 abgezogen und in den Kamin 9 abgegeben. Das im Elektrofilter 5 und gegebenenfalls auch im Vorabscheider 6 abgeschiedene Gemisch aus Prozeßstaub und Sorbens 10 wird über eine Bandanlage 11 dem Sinterprozeß vollständig oder gegebenenfalls auch teilweise zugeführt.

Die Reaktionsstrecke 3 kann somit als Flugstromreaktor aufge­ faßt werden. Aufgrund der sehr guten Adsorptionseigenschaften von Braunkohlenkoks, insbesondere Herdofenkoks, können die Investitionsaufwendungen erheblich geringer sein als bei der Verwendung beispielsweise von Zeolithen, da es nicht erforder­ lich ist, besondere Vorkehrungen zu treffen, um die beladenen Sorbentien zu entsorgen oder zu desorbieren. Da Braunkohlen­ koks - jedenfalls im Vergleich zu anderen Sorbentien, insbe­ sondere Zeolithen - preiswert ist, besteht auch die Möglich­ keit, durch eine größere Zugabe dieses Sorbens in die Reaktionsstrecke 3 in relativ kurzer Zeit die Schadstoffe zu entfernen, wobei auch eine unzureichende Beladung der Sorben­ tien in Kauf genommen werden kann, da diese aufgrund der Rück­ führung in den Sinterprozeß wirtschaftlich als Sinterbrenn­ stoff genutzt werden können. Die Verwendung von Braunkohlen­ koks, insbesondere Herdofenkoks, bewirkt aufgrund der sehr guten Adsorptionseigenschaften, des niedrigen Preises und der Benutzung als Brennstoff eine Optimierung, insbesondere auch im Sinne von Einfachheit und Flexibilität, die mit ande­ ren Sorbentien nicht erreicht werden kann. Dazu trägt nicht zuletzt die Tatsache bei, daß auf die Verwendung von Schlauch- oder anderen Gewebefiltern verzichtet werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zum zumindest teilweisen Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen von Sinteranlagen, bei welchem pul­ verförmige Sorbentien in den Abgasstrom gegeben und von diesem mitgeführt werden und die Adsorption der schädlichen Inhalts­ stoffe durch die in Form einer Flugstaubwolke im Abgasstrom befindlichen Sorbentien erfolgt und der Abgasstrom durch einen Elektrofilter geleitet wird, in dem zumindest ein Teil der beladenen Sorbentien aus den gereinigten Abgasen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Koks aus Braunkohle als Sorbens verwendet wird und die Menge der Sorbentien sowie de­ ren spezifische Oberfläche und deren Verweilzeit im Abgasstrom so eingestellt werden, daß ein im Abgasstrom nach Entfernen der Sorbentien aus diesem noch verbleibender Restgehalt an schädlichen Inhaltsstoffen die zulässige Höchstgrenze nicht überschreitet, und die beladenen Sorbentien in den Sinterpro­ zeß zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom vor Passieren des Elektrofilters durch einen Vorab­ scheider geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien an mehreren Stellen in den zu reinigenden Abgas­ strom eingeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergleichmäßigung der Verteilung der Sorbentien in dem Abgas­ strom letzterer so beeinflußt wird, daß eine turbulente Strö­ mung entsteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der schädlichen Inhaltsstoffe erfolgt, ohne daß die aus der Sinteranlage kommenden Abgase vor Hinzufügung der Sorbentien entstaubt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Teil der dem Vorabscheider und/oder Elektrofilter aus den Abgasen entfernten Sorbentien erneut in das von der Sinteranlage kommende Abgas eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ak­ tivkoks wie Herdofenkoks aus Braunkohle als Sorbens verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien eine Korngröße unter 0,5 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm aufweisen.