DE19751934A1

DE19751934A1 - Cleaning flue gases from waste incineration plant

Info

Publication number: DE19751934A1
Application number: DE1997151934
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Dohmann; Iqbal Muhammad Mian
Original assignee: Deutsche Babcock Anlagen AG
Current assignee: DOHMANN, JOACHIM, PROF.-DR.-ING., 32657 LEMGO, DE
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1997-11-22
Publication date: 1999-05-27

Abstract

The irrigation- or scrubbing liquid in the first scrubber, is neutralized with dry material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Rauchgas, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a method for cleaning flue gas, in particular from waste incineration plants with the characteristics of The preamble of claim 1.

Rauchgase aus Müllverbrennungsanlagen werden in einer aufwendigen Rauchgasreinigungsanlage von Schadstoffen befreit. Eine bekannte Variante derartiger Anlagen besteht aus einem Sprühtrockner, einer Entstaubung und zwei in Reihe geschalteten Wäschern, von denen der erste Halogenwasserstoffe und der zweite Schwefeloxide aus den Rauchgasen entfernt. Daran schließen sich weitere Verfahrensschritte an, z. B. die Entfernung von Stickoxiden und organischen Spurenstoffen. Bei diesem Verfahren kommen dem Sprühtrockner zwei wesentliche Funktionen zu. Zum einen soll die Temperatur des Rauchgases auf einen für die nachgeschaltete Entstaubung vorteilhaften Wert eingestellt werden, und zum anderen sollen die aus den übrigen Verfahrensschritten stammenden Prozeßwässer mittels des Sprühtrockners eingedampft werden. Die dabei entstehenden Feststoffe werden über die dem Sprühtrockner nachgeschaltete Entstaubung aus dem Gesamtprozeß ausgeschleust. Die verdampfenden Prozeßwässer bestehen überwiegend aus den Abflutströmen der beiden Wäscher. Die sauren Bestandteile, Halogenwasserstoffe und Schwefeloxide, werden mit Kalkmilch neutralisiert.Flue gases from waste incineration plants are in one complex flue gas cleaning system freed of pollutants. A known variant of such systems consists of a Spray dryer, one dedusting and two in series Washers, the first of which is hydrogen halide and the second sulfur oxides removed from the flue gases. That follow further process steps, e.g. B. the Removal of nitrogen oxides and organic trace substances. At This process gives the spray dryer two essentials Functions too. On the one hand, the temperature of the flue gas should rise a value that is advantageous for the subsequent dedusting to be set, and on the other hand those from the rest Process steps originating process water by means of Spray dryer can be evaporated. The resulting Solids are downstream of the spray dryer Dedusting removed from the overall process. The evaporating process water consist mainly of the Drainage flows from the two washers. The acidic ingredients Hydrogen halides and sulfur oxides are made with milk of lime neutralized.

Die als Neutralisationsmittel eingesetzte Kalkmilch wird in einer Löschstation aus Branntkalk, Wasser und ggf. weiteren Hilfsstoffen hergestellt und enthält damit nicht unerhebliche Mengen an Wasser. Die Reaktivität der in der Löschanlage erzeugten Kalkmilch besitzt einen wesentlichen Einfluß auf die Güte der SO₂-Abscheidung im SO₂-Wäscher. Zur Erreichung einer ausreichenden Reaktivität werden hohe Qualitätsanforderungen an das zur Löschung eingesetzte Löschwasser gestellt. The milk of lime used as a neutralizing agent is produced in a slaking station from quicklime, water and possibly other auxiliary substances and thus contains not inconsiderable amounts of water. The reactivity of the lime milk produced in the extinguishing system has a significant influence on the quality of the SO ₂ separation in the SO ₂ scrubber. To achieve sufficient reactivity, high quality requirements are placed on the extinguishing water used for extinguishing.

Die im Sprühtrockner und im HCl-Wäscher verdampfte Wassermenge hängt überwiegend vom Zustand der Rauchgase, wie Feuchte und Temperatur am Eintritt in den Sprühtrockner ab. Das Rauchgas wird durch den in beiden Apparaten auftretenden, adiabaten Wärme- und Stoffaustausch bis nahezu auf die Kühlgrenztemperatur abgekühlt. Die während dieses Abkühlvorganges vom Rauchgas aufgenommene Feuchte ist in dem bekannten Verfahren nicht oder nur innerhalb enger Grenzen beeinflußbar. Allerdings kann die Herkunft, die vorausgehende Verwendung und die Qualität des in das System Sprühtrockner/HCl-Wäscher eingespeisten Wassers unterschiedlich sein. Das zu verdampfende Wasser stammt in den bekannten Anlagen je nach der Schadstoffbeladung der Rohgase, zu Wesentlichen Teilen aus der zur Neutralisation erforderlichen Kalkmilch. Dementsprechend ist dieser Anteil des einzusetzenden Prozeßwassers zuvor in guter Qualität der Kalklöschanlage bereitzustellen.The amount of water evaporated in the spray dryer and in the HCl washer depends mainly on the condition of the flue gases, such as humidity and Temperature at the entrance to the spray dryer. The flue gas is caused by the adiabatic effect occurring in both apparatus Heat and mass transfer almost to the Cooling limit temperature cooled. The during this Cooling process is the moisture absorbed by the flue gas known methods not or only within narrow limits influenceable. However, the origin can be the preceding one Use and quality of the system Spray dryer / HCl scrubber fed water differently be. The water to be evaporated comes from the known Plants depending on the pollutant load of the raw gases Essential parts from those required for neutralization Lime milk. Accordingly, this portion is the one to be used Process water beforehand in good quality of the limestone extinguishing system to provide.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart zu gestalten, daß der Sprühtrockner mit minderwertigen Prozeßwässern betrieben werden kann.The invention has for its object the generic To design the process so that the spray dryer with inferior process water can be operated.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is carried out in a generic method according to the invention by the characterizing features of Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Unter einem trockenen Neutralisationsmittel wird ein solches festes, körniges, fließfähiges Mittel verstanden, das zwar von sich aus gewisse Anteile an Wasser mit sich bringen kann, ohne jedoch pumpfähig zu sein. Unter Verwendung eines solchen trockenen Neutralisationsmittels bleibt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gesamtmenge der bei der Neutralisationsreaktion gebildeten Reaktionssalze unverändert.Under a dry neutralizing agent, one such solid, granular, flowable means understood, which by can bring with it certain proportions of water without however, to be pumpable. Using one dry neutralizing agent remains with the inventive method, the total amount of the Neutralization reaction formed reaction salts unchanged.

Jedoch enthält der dem HCl-Wäscher zugeführte Neutralisationsmittelstrom keine nennenswerten Wasseranteile. However, the one fed to the HCl scrubber contains Neutralizing agent flow no significant water content.

Eine Verminderung der zur Neutralisation erforderlichen Wassermengen geht mit einer Reihe von Vorteilen einher, etwa dem eines ausgewogenen Wasserhaushaltes. Das zur Verdampfung im Sprühtrockner erforderliche Prozeßwasser kann vor der Einbringung in das System "Sprühtrockner-Wäscher-Neutralsation" einer anderen Nutzung zugeführt werden, z. B. zur zusätzlichen Spülung von Tropfenabscheidern. Das in der Kalklöschanlage einzusetzende Wasser von relativ hoher Qualität muß dadurch in vermindertem Umfang zur Herstellung eines gelösten oder suspendierten Neutralisationsmittels bereitgestellt werden. Damit sind wesentlich geringere Qualitätsanforderungen an den übrigen Teil des verwendeten Prozeßwassers zu stellen. Erst die geringere, durch die Erfindung erreichbare Qualitätsanforderung des in der Rauchgasreinigungsanlage zu verdampfenden Wassers ermöglicht die Anwendung anderer Verfahrensschritte, bei denen belastete Abwässer auftreten.A reduction in the necessary for neutralization Amounts of water come with a number of advantages, including: that of a balanced water balance. That for evaporation in Spray water required process water before Integration in the "spray dryer-scrubber neutral station" system be used for another use, e.g. B. for additional Rinsing droplet separators. That in the limestone extinguishing system Water of relatively high quality to be used must be in reduced extent to the production of a dissolved or suspended neutralizing agent are provided. This means that the quality requirements for the to provide the remaining part of the process water used. First the lower quality requirement achievable by the invention of the water to be evaporated in the flue gas cleaning system enables the use of other process steps in which contaminated waste water occur.

Wird als Neutralisationsmittel ein Karbonat, z. B. Kalkstein eingesetzt, so steht im Vergleich mit Branntkalk oder Löschkalk ein kostengünstiges Neutralisationsmittel zur Verfügung. Während Branntkalk zur Erreichung guter Kalkmilchqualitäten über eine hinreichende Mahlfeinheit verfügen muß, braucht Kalkstein oder Dolomit nur eine vergleichsweise gröbere Körnung aufzuweisen, da Anbetracht des niedrigen pH-Wertes der HCl-Wäscherabflut oder der HCl-Wäscher-Kreislaufflüssigkeit sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeiten der zwischen dem Karbonat und der Säure ablaufenden Reaktion erreicht werden. Es kann also ein Teil der aufzuwendenden Mahlarbeit eingespart werden. Ebenso vermindert sich durch den Entfall des energetisch aufwendigen Brennens des Kalksteins ein großer Teil des Primärenergiebedarfs für die Bereitstellung des Neutralisationsmittels.If a carbonate, e.g. B. Limestone compared to quicklime or quicklime an inexpensive neutralizing agent is available. While quicklime to achieve good lime milk qualities must have sufficient fineness, needs Limestone or dolomite is only a relatively coarser grain to show, because of the low pH of the HCl scrubber drain or the HCl scrubber cycle liquid very high reaction rates between the carbonate and the acidic reaction can be achieved. It can part of the grinding work to be saved. Likewise diminishes energetically by the elimination of the extensive burning of the limestone is a large part of the Primary energy requirements for the provision of the Neutralizing agent.

Die Kalklöschstation kann kleiner ausgeführt werden, da Kalkmilch fast ausschließlich für die Neutralisation des Schwefeldioxid benötigt wird. Bei Nachrüstungen vorhandener Anlagen kann, je nach Bauart der Löschstation, die Verweilzeit des Kalkes in der Löschstation vergrößert werden, was zu einer Steigerung der Kalkmilchreaktivität führt. Es wird auch eine einstufige Neutralisationsstation möglich, so daß gegenüber der bekannten zweistufigen Bauart ein Behälter, eine Pumpe und Dosier- und Regeleinrichtungen entfallen können.The limestone extinguishing station can be made smaller because Lime milk almost exclusively for the neutralization of the Sulfur dioxide is needed. Existing retrofits Depending on the type of extinguishing station, the dwell time can be attached of the lime in the extinguishing station, resulting in a Lime milk reactivity increases. It will be one too single - stage neutralization station possible, so that compared to the known two-stage design a container, a pump and Dosing and control devices can be omitted.

Bei der Verwendung von Dolomitgestein als Neutralisationsmittel kann die im HCl-Wäscher anfallende Rohsäure zum Dolomitaufschluß eingesetzt werden. Damit lassen sich wertvolle Magnesiumsalze bilden, die nach geeigneter Aufbereitung zu einer Leistungssteigerung des SO₂-Wäschers eingesetzt werden können.When dolomite rock is used as a neutralizing agent, the crude acid produced in the HCl scrubber can be used for dolomite digestion. This enables valuable magnesium salts to be formed, which can be used to increase the performance of the SO ₂ scrubber after suitable processing.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Verfahrensschema zur Reinigung von Rauchgas.Several embodiments of the invention are shown on the Drawing explained in more detail below. The drawing shows a Process scheme for cleaning flue gas.

Ungereinigtes Rauchgas (Rohgas) aus einer Feuerungsanlage, z. B. einer Müllverbrennungsanlage wird in einem ersten, nicht gezeigten Entstauber entstaubt und tritt danach in einen Sprühtrockner 1 ein. In diesem Sprühtrockner 1 wird in den Rohgasstrom Prozeßwasser aus einer Leitung 2 eingesprüht. Im Wärmetausch mit dem Rohgas verdampft das Prozeßwasser. Das abgekühlte Rohgas gelangt in einem weiteren Entstauber 3. Nach dem Austritt aus diesem Entstauber 3 wird das Rohgas einem ersten Wäscher 4, dem HCl-Wäscher und danach einem zweiten Wäscher 5, dem SO₂-Wäscher zugeführt. Den zweiten Wäscher 5 verläßt das Gas als Reingas und wird gegebenenfalls nach einer Entstickung oder weiteren Rauchgasreinigungsschritten durch einen Kamin an die Umgebung abgegeben.Uncleaned flue gas (raw gas) from a furnace, e.g. B. a waste incinerator is dedusted in a first dust collector, not shown, and then enters a spray dryer 1 . In this spray dryer 1 , process water from a line 2 is sprayed into the raw gas stream. The process water evaporates in the heat exchange with the raw gas. The cooled raw gas arrives in a further deduster 3. After leaving this deduster 3 , the raw gas is fed to a first scrubber 4 , the HCl scrubber and then to a second scrubber 5 , the SO ₂ scrubber. The second scrubber 5 leaves the gas as clean gas and is optionally released into the environment through a chimney after denitrification or further flue gas cleaning steps.

Dem ersten Wäscher 4 werden Prozeßwasser über eine Leitung 6 und über eine an den Kopf oder den Wäschersumpf angeschlossene Leitung 7 ein trockenes, festes Neutralisationsmittel zugegeben. Als trockenes, festes Neutralisationsmittel werden Oxide, Hydroxide oder Karbonate von Erdalkalimetallen oder Mischungen davon eingesetzt, wie Branntkalk, Kalziumhydroxid, Dolomitgestein oder vorzugsweise Kalkstein. Es wird ein solcher pH-Wert eingestellt, daß in dem ersten Wäscher 4 aus dem Rohgas die Halogenwasserstoffe, insbesondere HCl entfernt werden. Dem zweiten Wäscher 5 werden über eine Leitung 8 Prozeßwasser (z. B. zur Spülung der in dem Wäscher 5 vorhandenen Tropfenabscheider) und als Neutralisationsmittel Kalkmilch oder ein anderes zur Rauchgasentschwefelung verwendbares Neutralisationsmittel über eine Leitung 9 in einer solchen Menge zugeführt, daß aufgrund des sich einstellenden pH-Wertes in diesem zweiten Wäscher 5 aus dem Rohgas die Schwefeloxide entfernt werden. Das in dem zweiten Wäscher 5 verbrauchte, Reaktionssalze enthaltende Prozeßwasser wird, gegebenenfalls nach der nicht eingezeichneten Abscheidung von verwertbarem Gips als Abflutung einer Neutralisationsstation 10 zugeführt. In dieser Neutralisationsstation 10 wird die Abflutung des zweiten Wäschers 5 mit einem aus Kalkmilch bestehenden Neutralisationsmittel neutralisiert, das über eine Leitung 11 zugeführt wird. Das so behandelte, neutralisierte Prozeßwasser wird über die Leitung 2 in den Sprühtrockner 1 eingespeist. Die bei der Verdampfung des Prozeßwassers als Feststoffe anfallenden Reaktionssalze werden in dem Entstauber 3 abgeschieden und über eine Leitung 12 ausgeschleust.Process water is added to the first scrubber 4 via a line 6 and a dry, solid neutralizing agent via a line 7 connected to the head or the laundry sump. Oxides, hydroxides or carbonates of alkaline earth metals or mixtures thereof, such as quicklime, calcium hydroxide, dolomite rock or preferably limestone, are used as the dry, solid neutralizing agent. A pH value is set such that the hydrogen halides, in particular HCl, are removed from the raw gas in the first scrubber 4 . Process water (e.g. for rinsing the droplet separators present in the scrubber 5 ) and lime milk or another neutralizing agent which can be used for flue gas desulfurization are fed via a line 9 to the second scrubber 5 via a line 8 in such an amount that due to the adjusting pH in this second scrubber 5, the sulfur oxides are removed from the raw gas. The process water containing reaction salts used in the second scrubber 5 is fed to a neutralization station 10 , if appropriate after the separation of usable gypsum (not shown). In this neutralization station 10 , the flooding of the second scrubber 5 is neutralized with a neutralizing agent consisting of lime milk, which is supplied via a line 11 . The neutralized process water treated in this way is fed via line 2 into the spray dryer 1 . The reaction salts obtained as solids during the evaporation of the process water are separated in the deduster 3 and discharged via a line 12 .

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Waschflüssigkeit oder die Abflutung des ersten Wäschers 4 einem Reaktor 13 zugeführt und hier mit einem trockenen, festen Neutralisationsmittel versetzt, das über eine Leitung 14 zugeführt wird. Die so behandelte Abflutung wird über eine Leitung 15 in die dem zweiten Wäscher 5 nachgeschaltete Neutralisationsstation 10 gegeben und dort zusammen mit der Abflutung des zweiten Wäschers 5 mit Kalkmilch neutralisiert und anschließend in den Sprühtrockner 1 eingesprüht. Die in dem Reaktor 13 behandelte Waschflüssigkeit kann ganz oder teilweise von dem Reaktor 13 in den Wäscher 4 zurückgeführt werden. In another exemplary embodiment, part of the washing liquid or the discharge from the first scrubber 4 is fed to a reactor 13 and here a dry, solid neutralizing agent is added, which is fed in via a line 14 . The thus treated is passed through a blowdown line 15 into the second scrubber 5 downstream neutralization station 10 and there neutralized together with the blowdown of the second scrubber 5 with milk of lime, and then sprayed into the spray dryer. 1 All or part of the washing liquid treated in the reactor 13 can be returned from the reactor 13 to the scrubber 4 .

Wird in den Reaktor 13 ein karbonatisches Neutralisationsmittel eingegeben, so entsteht durch Reaktion mit der sauren Abflutung des ersten Wäschers 4 Kohlendioxid. Dieses Kohlendioxid wird aufgefangen, über eine Leitung 16 abgeführt und kann sinnvoll in einem anderen Prozeß genutzt werden. In vorteilhafter Weise kann das entstandene Kohlendioxid zur Behandlung von Rostaschen verwendet werden, die bei der Verbrennung von Abfallstoffen in einer Müllverbrennungsanlage anfallen, deren Rauchgase in der beschriebenen Weise gereinigt werden.If a carbonate neutralizing agent is introduced into the reactor 13 , 4 carbon dioxide is produced by reaction with the acidic flooding of the first scrubber. This carbon dioxide is collected, discharged via a line 16 and can be usefully used in another process. The carbon dioxide formed can advantageously be used for the treatment of rust ash which is produced when waste materials are burned in a waste incineration plant, the flue gases of which are cleaned in the manner described.

Die mit dem trockenen Neutralisationsmittel neutralisierte Abflutung des ersten Wäschers 4 kann über eine Leitung 17 auch in den zweiten Wäscher 5 eingespeist werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn als festes Neutralisationsmittel Dolomitgestein verwendet wird, da durch die vorhandenen, aus dem Dolomitgestein stammenden Magnesiumsalze der Abscheidegrad der Schwefeloxide in dem zweiten Wäscher 5 verbessert wird.The flooding of the first scrubber 4 neutralized with the dry neutralizing agent can also be fed into the second scrubber 5 via a line 17 . This is particularly advantageous if dolomite rock is used as the solid neutralizing agent, since the degree of separation of the sulfur oxides in the second scrubber 5 is improved by the magnesium salts present from the dolomite rock.

Der erste Wäscher 4 ist mit einem Flüssigkeitsumlauf 18 versehen, durch den Waschflüssigkeit aus dem Wäschersumpf zu einer in dem Kopf oder in der Waschzone des Wäschers 4 befindlichen Flüssigkeitszerstäubung gepumpt wird. Das trockene Neutralisationsmittel kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel in den Flüssigkeitsumlauf 18 über eine Leitung 19 eingespeist werden.The first washer 4 is provided with a liquid circulation 18 , through which washing liquid is pumped out of the washing sump to a liquid atomization located in the head or in the washing zone of the washing device 4 . In a further exemplary embodiment, the dry neutralizing agent can be fed into the liquid circulation 18 via a line 19 .

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das trockene, feste Neutralisationsmittel auch direkt in den ersten Wäscher 4 eingegeben werden. Ebenfalls sinnvoll kann die Zugabe des trockenen Neutralisationsmittels über eine Einspeisung 20 zu dem in den ersten Wäscher 4 eintretenden Rauchgasstrom sein.In a further exemplary embodiment, the dry, solid neutralizing agent can also be input directly into the first scrubber 4 . The addition of the dry neutralizing agent via a feed 20 to the flue gas stream entering the first scrubber 4 can also be useful.

Claims

1. A method for cleaning flue gas, in particular from waste incineration plants, in which the flue gas is cooled in a spray dryer, then dedusted and freed from hydrogen halides and sulfur oxides in two scrubbers connected in series, and in which the washing liquid or the washing off of the two scrubbers with a neutralizing agent are neutralized and fed to the spray dryer, characterized in that the flooding or the washing liquid of the first washer is neutralized with a dry neutralizing agent.

2. The method according to claim 1, characterized in that as Neutralizing agent for the drainage or the Washing liquid of the first washer is a carbonate, oxide or Hydroxide of one or more alkaline earth metals or Mixtures thereof are used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the neutralization of the washing liquid with the dry neutralizing agent in the first washer is made.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the neutralization of the flood or the Wash liquid with the dry neutralizing agent in a reactor made outside the first scrubber becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that the with the dry Neutralization treated drainage of the first Washer fully or partially fed to the second washer becomes.

6. The method according to any one of claims 1, 2, 4, 5, characterized characterized in that the neutralization with carbonate neutralizing agent released Carbon dioxide collected and fed to an end user becomes.

7. The method according to any one of claims 1, 2, 4, 5, characterized characterized in that the dry neutralizing agent first washer supplied via the incoming flue gas stream becomes.