DE19856560A1 - Reinigung von Rauchgasen - Google Patents

Reinigung von Rauchgasen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kombination von Verfahrensschritten zur Reinigung von Rauchgasen aus der Verbrennung behandelter, kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe, insbesondere solcher mit einem merklichen Gehalt an Chlor, unabhängig davon, ob die Brennstoffe direkt verbrannt oder vorher einer Behandlung, z. B. Vergasung oder Schwelung, unterzogen werden. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß diese Rauchgasreinigung in Aufwand und Kosten möglichst niedrig und damit den kleineren dezentralen Energieerzeugungsanlagen angepaßt ist. Charakteristisches Merkmal ist, daß die Rauchgasreinigung in der Reihenfolge Staubabscheidung, Adsorption und Sauergasabscheidung erfolgt und die Adsorption an Kohlenstoffadsorbentien in Gegenwart des im rohen Rauchgas vorhandenen Chlorwasserstoffs erfolgt, der als Aktivator für die Adsorption fungiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination von Verfahrensschritten zur Reinigung von Rauchgasen aus der Verbrennung behandelter, kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe, insbesondere solcher mit einem merklichen Gehalt an Chlor, unabhän­ gig davon, ob die Brennstoffe direkt verbrannt oder vorher einer Behandlung, z. B. Vergasung oder Schwelung, unterzogen werden.
Die Reinigung der Rauchgase insbesondere aus Großfeuerungsanlagen zur Entfer­ nung von hauptsächlich Schwefeldioxid sind Stand der Technik. Die überwiegende Anzahl der errichteten Rauchgasreinigungsanlagen arbeitet mit Kalk als Reaktand. Es existieren eine Reihe von nach diesem Prinzip arbeitenden Rauchgasreinigungs­ verfahren, die sowohl als Naß- als auch als Trockenverfahren arbeiten (Chem.-Ing.- Techn. 55 (1983) 9, 667; VGB Kraftwerkstechn. 65 (1985) 8, 713). Diese Verfahren, die sich in Großfeuerungsanlagen zur Minderung der Schwefeldioxid- und auch der Chlorwasserstoffemission bewährt haben, bereiten jedoch in kleinen nicht durchge­ hend betriebenen Anlage Probleme, insbesondere wegen des Absetzens der in der Waschflüssigkeit suspendierten Feststoffe bei Stillstand oder geringen Strömungs­ geschwindigkeiten und des Verteilens der geringen benötigten Mengen an festem oder suspendiertem Reaktand. Es wurden weitere Verfahren zur Rauchgasreini­ gung/Rauchgasentschwefelung vorgeschlagen, z. B. das Waschen mit Ammoniak­ lösung (Chemie-Techn. 10 (1981), 297), die oxydative Adsorption an Kohlenstoff­ material (Chem.-Ing.-Techn. 56 (1984) 11, 819), das Waschen mit Natriumhydrogen­ sulftlösung (Chemie-Techn. 12 (1983) 7, 21) oder Lösungen anderer Stoffe (Chem.- Ing.-Techn. 57 (1985) 4, 365; Brennst.-Wärme-Kraft 36 (1984) 10, 411). Als letzte Stufe von Rauchgasreinigungsanlagen ist Stand der Technik, bei Bedarf eine Aktiv­ kohleadsorption nachzuschalten, um die Emission organischer Rauchgasbestandteile zu mindern. Die aufgeführten Verfahren sind jedoch weniger bei kleinen dezentra­ len Energieerzeugungsanlagen für den Einsatz kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe, insbesondere solcher mit einem merklichen Gehalt an Chlor, geeignet wegen den bereits genannten Schwierigkeiten und der Entstehung zusätzlicher Schadstoffe, z. B. von chlorierten Dibenzodioxinen/furanen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rauchgas aus der energetischen Ver­ wertung kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe, insbesondere solcher mit einem merklichen Gehalt an Chlor, in kleineren dezentralen Anlagen so zu behandeln und dabei die Konzentrationen der für die genannten Brennstoffe typi­ schen Schadstoffe so weit zu reduzieren, daß diese Rauchgase problemlos in die Atmosphäre abgeleitet werden können. Dabei ist es unwesentlich, ob die Brenn­ stoffe direkt verbrannt oder vorher einer Behandlung, z. B. Vergasung oder Schwelung, unterzogen werden. Typische Schadstoffe der genannten Brennstoffe sind insbesondere Chlorwasserstoff und die infolge der Anwesenheit von Chlor­ verbindungen gebildeten polychlorierten Dibenzodioxine und -furane, andere or­ ganische insbesondere aromatische Verbindungen, schwermetallhaltige Stäube, teilweise flüchtige Schwermetalle und Metalloide bzw. deren Verbindungen und gegebenenfalls Fluorwasserstoff und auch Schwefeldioxid. Ein wesentlicher Ge­ sichtspunkt der der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe ist, daß diese Rauch­ gasreinigung in Aufwand und Kosten möglichst niedrig und damit den kleineren dezentralen Energieerzeugungsanlagen angepaßt ist.
Es wurde gefunden, daß die Adsorption organischer Schadstoffe des Rauchgases, insbesondere der polychlorierten Dibenzodioxine und -furane, an Kohlenstoff­ adsorbentien in Gegenwart vea Chlorwasserstoff deutlich effektiver abläuft als bei Abwesenheit von Chlorwasserstoff und bei Anwesenheit von Ammoniak, der z. B. als Schlupf aus einer thermischen oder katalytischen Entstickung stammt, deutlich behindert wird. Darauf aufbauend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kombination von Verfahrensschritten gelöst, bestehend aus
  • - Staubabscheidung
  • - Adsorption und
  • - Sauergasabscheidung.
Der erste Verfahrensschritt "Staubabscheidung" besteht in der Aushaltung von Staub durch ein Staubfilter. Da die Schwermetalle im abgekühlten Rauchgas zu­ meist an Staub gebunden sind, werden diese staubgebundenen Schwermetalle im ersten Verfahrensschritt ebenfalls aus dem Rauchgas entfernt. Lediglich das Quecksilber ist teilweise filtergängig und gelangt dadurch zum Teil in den näch­ sten Verfahrensschritt.
Einen wesentlichen Bestandteil der erfindungsgemäßen Kombination stellt der zweite Verfahrensschritt "Adsorption" insofern dar, als dieser Verfahrensschritt im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren der Rauchgasreinigung den er­ sten Schritt der Entfernung gasförmiger Schadstoffe aus dem Rauchgas darstellt. In diesem Verfahrensschritt "Adsorption" werden durch Kohlenstoffadsorbentien in Gegenwart des im Rauchgas enthaltenen Chlorwasserstoffs, der aus der ener­ getischen Verwertung kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe mit einem merklichen Gehalt an Chlor resultiert, in erster Linie die polychlorierten Dibenzo­ dioxine und -furane, andere organische Rauchgasinhaltsstoffe und das filtergängi­ ge Quecksilber aus dem vorangegangenen Verfahrensschritt entfernt. Der vorhan­ dene Chlorwasserstoff wirkt dabei als Aktivator.
Der dritte Verfahrensschritt der erfindungsgemäßen Kombination ist die "Sauergasabscheidung". Unter Sauergas sollen hier insbesondere Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff und Schwefeldioxid verstanden werden. Die Sauergasabscheidung erfolgt mit Reaktionspartnern, die in der Lage sind, die aufgeführten Bestandteile zu binden, die also ein alkalisches Potential besitzen. Diese Stoffe können in gelö­ ster, suspendierter oder fester Form eingesetzt werden. Solche Reaktionspartner sind z. B. Alkali- und Erdalkalioxide, -hydroxide, -carbonate oder -hydrogen­ carbonate und Stickstoffbasen, z. B. Ammoniak. Um bei kleineren dezentralen An­ lagen die Gefahr der Verkrustung und der Sedimentierung unlöslicher Stoffe vor­ zubeugen, sind wäßrige Lösungen von Alkaliverbindungen, insbesondere Soda, vorzuziehen. Bei einer Wäsche mit Sodalösung entstehen dann aus Chlorwasser­ stoff und Fluorwasserstoff Natriumchlorid und Natriumfluorid und aus dem Schwefeldioxid unter Mitwirkung des im Rauchgas enthaltenen Sauerstoffs Natriumsulfat.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wer­ den. Mechanisch und biologisch vorbehandelter und pelletierter Hausmüll mit einem Heizwert von 15.000 kJ/kg wf und einem Chlorgehalt von 0,7% wf werden mit Luft und Wasser als Vergasungsmittel vergast, das entstehende Brenngas ver­ brannt und der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase über einen Abhitzekessel abge­ führt. Das dabei erhaltene rohe Rauchgas weist folgende Parameter auf:
Staub 165 mg/m3
Chlorwasserstoff 122 mg/m3
Fluorwasserstoff 1,1 mg/m3
Schwefeldioxid 295 mg/m3
Cges 12 mg/m3
Quecksilber 0,1 mg/m3
Dioxine/Furane 1,5 ng I-TEQ/m3
Dieses Rauchgas wird durch eine Rauchgasreinigungsanlage, bestehend aus einer Staubabscheidung in Form eines Gewebestaubfilter, einer Adsorption in Form einer 75 cm hohen Aktivkoksschüttung und einer Sauergasabscheidung in Form eines mit einer 5%-igen Sodalösung betriebenen Wäschers geleitet. Dabei resultiert ein Reingas mit folgenden Parametern:
Staub 0,05 mg/m3
Chlorwasserstoff 0,9 mg/m3
Fluorwasserstoff <0,2 mg/m3
Schwefeldioxid 11 mg/m3
Cges 1,0 mg/m3
Quecksilber 0,0004 mg/m3
Dioxine/Furane 0,05 mg/m3

Claims (1)

  1. Kombination von Verfahrensschritten zur Reinigung von Rauchgas aus der ener­ getischen Nutzung behandelter, kontaminierter oder abfallstämmiger Brennstoffe, insbesondere solcher mit einem merklichen Gehalt an Chlor, bestehend aus den Verfahrensschritten Staubabscheidung, Adsorption und Sauergasabscheidung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Adsorption von Schadstoffen an Kohlenstoff­ adsorbentien nach der Staubabscheidung als erster Schritt zur Entfernung gasför­ miger Schadstoffe durchgeführt und der im unbehandelten Rauchgas enthaltene Chlorwasserstoff als Aktivator für die Adsorption genutzt wird.
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