DE19652482A1 - Verfahren zum Vermindern des Feststoffgehaltes einer Suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermindern des Feststoffgehaltes einer aus einem Wäscher einer Rauchgasent­ schwefelungsanlage (REA) abgezogenen Suspension, wobei die Suspension in einer Mehrzahl parallel geschalteter Hydrozy­ klone in einen feststoffreichen Unterlauf und einen fest­ stoffarmen Überlauf getrennt wird und wobei die Hydrozyklone in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit zu- bzw. abgeschaltet werden.

Die REA-Wäschersuspension fällt in der Regel mit einem Feststoffgehalt von ca. 100 bis 200 g/l an. Die Feststoffe bestehen im wesentlichen aus Gips. In den Hydrozyklon-Batte­ rien werden die Feststoffe im Unterlauf auf ca. 500 bis 1500 g/l aufkonzentriert, woraufhin eine Entwässerung des Gipses erfolgt, beispielsweise auf Vakuum-Bandfiltern. Die Feststoffkonzentration im Überlauf der Hydrozyklone soll unter 10 g/l liegen, um die nachgeschaltete Rauchgasent­ schwefelungs-Abwasserbehandlungsanlage (RAA) möglichst wenig mit Feststoffen zu belasten, da deren Entsorgung zusätzliche Kosten verursacht.

Andererseits soll ein Mindestwert der Feststoffkonzen­ tration im Überlauf der Hydrozyklone nicht unterschritten werden, da andernfalls die Gipsqualität absinkt und der Ver­ kauf des Gipses an Wirtschaftlichkeit verliert. Diese untere Grenze der Feststoffkonzentration im Überlauf der Hydrozy­ klone liegt je nach Einsatzkohle bei ca. 0,5 bis 1,5 g/l.

Man ist also bestrebt, die Feststoffkonzentration im Überlauf auf einem Wert zu halten, der mit ausreichendem Sicherheitsabstand oberhalb des Mindestwertes liegt, im üb­ rigen aber so niedrig wie möglich ist.

In der Praxis muß sich die REA auf unterschiedliche Leistungen des Kraftwerks einstellen. Dies bedeutet, daß die Wäschersuspension in unterschiedlicher Menge und mit unter­ schiedlicher Suspensionsdichte anfällt. Die nachgeschalteten Hydrozyklone hingegen arbeiten nur zuverlässig bei vorgege­ bener Durchflußgeschwindigkeit. Um Änderungen in der Suspen­ sionsmenge zu kompensieren, werden daher bei Bedarf Zyklone zu- bzw. abgeschaltet. Eine Kompensation von Änderungen der Suspensionsdichte findet dabei nicht statt.

Ferner bleibt unberücksichtigt, daß die Hydrozyklone ei­ nem raschen Verschleiß unterliegen. Selbst bei konstanter Kraftwerksfahrweise wäre daher ein optimaler Betrieb der nachgeschalteten Hydrozyklone nur während weniger Wochen di­ rekt nach der Neubestückung möglich. Anschließend kommt es zu gravierenden Änderungen der Strömungsverhältnisse inner­ halb der Hydrozyklone, und zwar resultierend aus Ablagerun­ gen und Erosionserscheinungen, letztere hervorgerufen durch den Ascheanteil der Feststoffpartikel und die Scharfkantig­ keit frisch gebildeter Gipskristalle. Die Folge des Ver­ schleißes sind Änderungen der Durchflußgeschwindigkeit und dementsprechend der Trenngüte.

Um die Qualität des Gipses nicht zu gefährden, ist man daher bisher gezwungen, eine Feststoffkonzentration im Über­ lauf der Hydrozyklone anzustreben, die mit ausreichendem Sicherheitsabstand oberhalb der Mindestgrenze liegt und die RAA entsprechend belastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Verfahrensführung vorzuschlagen, mit der die Feststoffkonzentration im Überlauf der Hydrozyklone zuverlässig gesenkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver­ fahren dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsdichte im feststoffarmen Überlauf der Hydrozyklone mittels einer hoch­ frequenten Ultraschall-Extintionsmessung erfaßt und in Ab­ hängigkeit hiervon die Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozy­ klone geregelt wird.

Die Erfindung gestattet also eine direkte Kontrolle der Trenngüte der Hydrozyklone. Dies war bisher nur mit radiome­ trischen Methoden möglich, da die sonstigen zur Verfügung stehenden optischen Methoden aufgrund der Undurchsichtigkeit der Suspension nicht eingesetzt werden konnten. Radiome­ trische Methoden zur Dichtemessung sind außergewöhnlich kompliziert und aufwendig, ganz abgesehen davon, daß regel­ mäßige behördliche Überprüfungen durchgeführt werden müssen.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich sämt­ liche Änderungen der wesentlichen Betriebsparameter sofort erfassen und in eine Regelung der Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozyklone umsetzen, mit dem Ergebnis, daß die Fest­ stoffkonzentration im Überlauf konstant in geringem Abstand oberhalb der Mindestgrenze gehalten werden kann. Ein hohe Gipsausbeute bei ausreichender Qualität ist die Folge, und zwar verbunden mit einer geringen Belastung der nachgeschal­ teten RAA.

Unter den wesentlichen Betriebsparametern sind hier zu verstehen die Suspensionsmenge, die Suspensionsdichte und der Verschleißzustand der Hydrozyklone. Wenn bei der Messung im Überlauf festgestellt wird, daß die Trenngüte den vorge­ gebenen Wert der Feststoffkonzentration im Überlauf nicht mehr erzielen läßt, daß also dort die Feststoffkonzentration zunimmt, so wird die Trennwirkung der Hydrozyklone durch Er­ höhung der Durchflußgeschwindigkeit gesteigert.

Der vorgegebene Wert der Feststoffkonzentration im Über­ lauf der Hydrozyklone liegt vorzugsweise unter 3 g/l, opti­ malerweise bei 1,5 g/l, und zwar wiederum in Abhängigkeit von der Art der Einsatzkohle.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, daß die Suspensi­ onsdichte auch im Zulauf oder im feststoffreichen Unterlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ultraschall- Extintionsmessung erfaßt wird und daß die Durchflußgeschwin­ digkeit der Hydrozyklone in Abhängigkeit vom Gradienten der Suspensionsdichte geregelt wird. Dies verbessert das Regel­ verhalten. Die Suspensionsdichte im Zulauf der Hydrozyklone, d. h., die Suspensionsdichte im REA-Wäscherkreislauf, dient außerdem zusammen mit dem Wäscherfüllstand als Regelgröße für diejenige Suspensionsmenge, die aus dem Wäscher abzuziehen und den Hydrozyklonen zuzuführen ist.

Im übrigen stellt die Dichtemessung ein extrem empfind­ liches Verfahren dar, das sich nur bedingt für die hier an­ gestrebte Regelung eignet. Daher schafft die Erfindung fer­ ner eine alternative Lösung der gestellten Aufgabe, wobei das eingangs genannte Verfahren hierzu dadurch gekennzeich­ net ist, daß die Korngrößenverteilung im feststoffarmen Überlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ul­ traschall-Extintionsmessung erfaßt und hieraus das aktuelle Trennkorn ermittelt wird und daß die Durchflußgeschwindig­ keit der Hydrozyklone in Abhängigkeit von Abweichungen des aktuellen Trennkorns von einem Soll-Trennkorn geregelt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Qualität des Gipses insbesondere vom Feinkornanteil der Feststoffe beeinträchtigt wird, da dieser Anteil die unver­ meidbarerweise vorhandenen Schwermetalle (Metallhydroxide) enthält. Es gilt also, den Feinkornanteil im Überlauf zu konzentrieren. Die Erfassung dieses Anteils wiederum, die ein unempfindlicheres Verfahren als die Dichtmessung dar­ stellt, ermöglicht eine rasche und sensible Steuerung des Prozesses durch Beeinflussung der Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozyklone.

Anhand des Trennkorns läßt sich die Güte des Trennvor­ ganges darstellen. Bei jedem Trennvorgang gibt es einen Korngrößenbereich, der sich sowohl im Grobgut (Unterlauf der Zyklone) als auch im Feingut (Überlauf der Zyklone) findet. Das Trennkorn gibt in diesem Bereich diejenige Korngröße an, von der 50% in das Grobgut und 50% in das Feingut verwie­ sen werden.

Das Trennkorn bildet den zentralen Punkt der Trennkurve. Diese erstreckt sich über demjenigen Korngrößenbereich, der sich sowohl im Grobgut als auch im Feingut findet. Die Trennkurve gibt für jede dieser Korngrößen das Verhältnis der in das Grobgut verwiesenen Menge zu der im Aufgabegut vorhandenen an. Anstelle eines Soll-Trennkorns kann der Re­ gelung auch eine Soll-Trennkurve vorgegeben werden, wobei dann aus der gemessenen Korngrößenverteilung die aktuelle Trennkurve ermittelt und mit der Soll-Trennkurve verglichen wird. Dieses Verfahren ist zwar komplizierter, hat jedoch den Vorteil, daß neben dem Trennkorn zusätzliche Informatio­ nen in die Regelung einfließen.

Die Korngrößenverteilung im Zulauf der Hydrozyklone ist ihrerseits abhängig von der Auslastung des Kraftwerks, also der Aufenthaltsdauer der Suspension in der REA, und ferner auch von der Art der Einsatzkohle. Um die Korngrößenvertei­ lung des Aufgabengutes in die Regelung eingehen zu lassen, ist es besonders vorteilhaft, daß die Korngrößenverteilung der Suspension auch im Zulauf oder im feststoffreichen Un­ terlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ultra­ schall-Extintionsmessung erfaßt und hieraus das Soll-Trenn­ korn ermittelt wird.

Die Bestimmung der Soll-Trennkurve auf der Basis der Korngrößenverteilung im Zulauf erfolgt anhand entsprechender Diagramme. Wird die Korngrößenverteilung nicht im Zulauf, sondern im Unterlauf der Hydrozyklone ermittelt, so ist wie­ der eine entsprechende Umrechnung unter Einbeziehung der Korngrößenverteilung im Überlauf erforderlich, um die Dia­ gramme nutzen zu können.

Im übrigen liefert die Erfindung zusätzlich eine beson­ ders vorteilhafte Möglichkeit, die Funktion der REA zu kon­ trollieren. Angestrebt wird, die REA mit pH 5,5 bis 5,7 im Sumpf arbeiten zu lassen. Steigt der Wert über pH 6, so kön­ nen sich nämlich komplexe Salze bilden, die den Anteil an großen Körnern ansteigen lassen. Diese Agglomerate wandern in den Unterlauf der Zyklone. Da in die Agglomerate Feinkorn eingebunden sein kann, besteht also die Gefahr einer Verun­ reinigung des Gipses, obwohl im übrigen die Werte der Sus­ pensionsdichte und der Trenngüte in den angestrebten Berei­ chen liegen. Durch die Erfassung der Korngrößenverteilung ist es nach dem vorgeschlagenen Verfahren in bevorzugter Weise möglich, steuernd auch auf den Betrieb der REA einzu­ wirken.

Die Verstellung der Durchflußgeschwindigkeit der Hydro­ zyklone kann nach wie vor in diskreten Schritten durch Zu- bzw. Abschaltung von Hydrozyklonen erfolgen. Zusätzlich dazu bietet die Erfindung die Möglichkeit, zur Regelung der Durchflußgeschwindigkeit den Druck im Zulauf der Hydrozy­ klone zu verändern. Dies stellt eine stufenlos wirksame und sensible Maßnahme dar, die die sensible Erfassung der Fest­ stoffkonzentration und/oder der Korngrößenverteilung, wie sie durch die Erfindung ermöglicht wird, optimal umsetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließ­ schema einer Anlage mit einer REA, einer RAA und zwischenge­ schalteten Hydrozyklonen.

Demnach ist einer REA 1 eine Pumpe 2 nachgeschaltet, die ständig Waschflüssigkeit aus dem Sumpf entnimmt und oben in die Wäsche zurückfördert. Je nach Füllstand und Dichte der Waschflüssigkeit wird ein Ventil 3 gesteuert, durch das Waschflüssigkeit in eine Batterie von Hydrozyklonen 4 ge­ langt, deren zugeschaltete Anzahl von der zu verarbeitenden Suspensionsmenge abhängt. Die Überläufe der Hydrozyklone 4 werden zur REA rezirkuliert. Wenn die Chlorkonzentration der Waschflüssigkeit zu stark ansteigt, wird ein Ventil 5 geöff­ net, so daß ein Teil des Überlaufs der Hydrozyklone 4 zu ei­ ner RAA 6 gelangt.

Im Zulauf zu den Hydrozyklonen 4 ist ein Meßgerät 7 an­ geordnet, und im Überlauf der Hydrozyklone, nämlich in dem zur RAA 6 führenden Zweig, ist ein Meßgerät 8 vorgesehen. Beide Meßgeräte erfassen die Korngrößenverteilung und steu­ ern in Abhängigkeit hiervon die Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozyklone 4, und zwar durch weitere Zu- bzw. Abschaltung von Zyklonen und/oder durch Änderung der Druckverhältnisse.

Die beigefügten Tabellen zeigen ein Rechenbeispiel für den Betrieb eines Kraftwerks von 750 MW, wobei die Tabelle 1 den konventionellen und die Tabelle 2 den erfindungsgemäß geregelten Betrieb wiedergibt. Ein Vergleich der Tabellen zeigt die Ersparnis, die dadurch erzielt werden kann, daß der Feststoffanteil der Suspension im Überlauf der Hydrozy­ klone von 4 g/l auf 1,5 g/l vermindert wird. Die Spalten 1 bis 5 beziehen sich auf die in Fig. 1 eingekreist wiederge­ gebenen Meßstellen 1 bis 5.

Claims (6)

1. Verfahren zum Vermindern des Feststoffgehaltes einer aus einem Wäscher einer Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) abgezogenen Suspension, wobei die Suspension in einer Mehr­ zahl parallel geschalteter Hydrozyklone in einen feststoff­ reichen Unterlauf und einen feststoffarmen Überlauf getrennt wird und wobei die Hydrozyklone in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit zu- bzw. abgeschaltet werden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Suspensionsdichte im fest­ stoffarmen Überlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfre­ quenten Ultraschall-Extintionsmessung erfaßt und in Abhän­ gigkeit hiervon die Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozy­ klone geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffkonzentration im Überlauf der Hydrozyklone auf einen Sollwert von unter 3 g/l, vorzugsweise von etwa 1,5 g/l eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Suspensionsdichte auch im Zulauf oder im feststoffreichen Unterlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ultraschall-Extintionsmessung erfaßt wird und daß die Durchflußgeschwindigkeit der Hydrozyklone in Abhän­ gigkeit vom Gradienten der Suspensionsdichte geregelt wird.

4. Verfahren zum Vermindern des Feststoffgehaltes einer aus einem Wäscher einer REA abgezogenen Suspension, wobei die Suspension in einer Mehrzahl parallel geschalteter Hy­ drozyklone in einen feststoffreichen Unterlauf und einen feststoffarmen Überlauf getrennt wird und wobei die Hydrozy­ klone in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit zu- bzw. abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngrößenverteilung der Suspension im feststoffarmen Über­ lauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ultra­ schall-Extintionsmessung erfaßt und hieraus das aktuelle Trennkorn ermittelt wird und daß die Durchflußgeschwindig­ keit der Hydrozyklone in Abhängigkeit von Abweichungen des aktuellen Trennkorns von einem Soll-Trennkorn geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngrößenverteilung der Suspension auch im Zulauf oder im feststoffreichen Unterlauf der Hydrozyklone mittels einer hochfrequenten Ultraschall-Extintionsmessung erfaßt und hieraus das Soll-Trennkorn ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Durchflußgeschwindig­ keit der Druck im Zulauf der Hydrozyklone verändert wird.