DE2357407C2

DE2357407C2 - Verfahren zur Beseitigung des Schlamms aus einem Gaswäscher

Info

Publication number: DE2357407C2
Application number: DE2357407A
Authority: DE
Inventors: Leonard John Cheltenham Pa. Minnick; Charles Leroy Conshohocken Pa. Smith; William Charles Norristown Pa. Webster
Original assignee: CONVERSION SYSTEMS Inc HORSHAM PA US; Conversion Systems Inc Horsham Pa
Current assignee: Conversion Systems Inc 19044 Horsham Pa Us
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1986-01-23
Also published as: DE2357407A1; BE807539A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung des Schlamms aus einem Gaswäscher entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aufgrund der zunehmenden Beachtung des Umweltschutzes werden immer größere Anstrengungen unternommen, die Verunreinigungen und Verschmutzungsprodukte aus den Abgasen von Verbrennungsanlagen, wickohlebeheizten Kraftwerken, zu beseitigen.

Ein Haupt-{Abfa!l-)Produkt aus solchen Anlagen, insbesondere kohlebeheizten Anlagen, besteht aus einem feir.teiügen, s!s Flugasche bekanntem Material. Dieses wird aus den Kamingasen in der Regel auf elektrostatischem Wege abgeschieden. Die chemische Reaktionsfähigkeit und insbesondere die Puzzolanaktivität der Flugasche ist bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, daß beim Vereinigen einer solchen Flugasche mit Kalk zementartige Massen entstehen. Auf diese Weise kann man die sonst als Abfallprodukt betrachtete Flugasche auf sinnvolle und unschädliche Weise einem Gebrauchszweck zuführen.

Es ist bereits bekannt, daß man verbesserte Kalk/ Flugasche-Reaktionen erreichen kann, wenn man dem Gemisch Sulfate einverleibt oder von Hause aus von einem sulfathaltigen Abfallschlamm ausgeht Eines der ausgehärteten Reaktionsprodukte aus einer solchen zementartigen Masse ist das als »Ettringit« bekannte kristalline Material.

Ungeachtet der Kenntnisse von der Kalk/Flugasche-Reaktion und der Kalk/Flugasche-Sulfat-Reaktion und ungeachtet des Gebrauchszwecks, dem auf diese Reaktionen beruhende zementartige Massen aus Abfallprodukten zugeführt werden können, bleibt das Problem, ein weiteres Abfallprodukt aus den Abgasen von Verbrennungsanlagen in geeigneter Weise beseitigen zu können, noch ungelöst. Hierbei handelt ei sich um den bei der Schwefeloxidentfernung durch Naßwäsche, wobei die Kamingase aus Verbrennungsanlagen mit Wasser und entweder Erdalkalimetallhydroxiden oder Erdalkalimetallcarbonaten gewaschen werden, anfallenden Schlamm. Wenn Erdalkalimetallhydroxide verwendet werden, enthält der Schlamm ErdalkalimetallsulfitAsulfat und überschüssiges Erdalkalimetallhydroxid. Wenn Erdalkalimetallcarbonate verwendet werden, enthält der Schlamm Erdalkalimetallcarbonate und -sulfiteZ-sulfate.

In der Regel können die Vorrichtungen zur Schwefeloxidentfernung aus Kamingasen durch Naßwäsche sehr verschieden gestaltet sein. Drei verschiedene Formen solcher Vorrichtungen haben sich bereits bewährt, wobei die eine mit gelöschtem Kalk, die andere mit pulverisiertem Kalkstein und die dritte mit Magnesiumoxid oder -hydroxid arbeitet In jedem Falle wird das »Kal kungsmittel« bei der Kesselgaswäsche in Form einer die Schwefeloxide aus den Kesselgasen bindenden und hauptsächlich in Kalziumsulfit/-sulfat überführenden Aufschlämmung verwendet Einige dieser Waschanlagen scheiden gleichzeitig die Flugasche ab, in anderen

is Waschanlagen wird die gesamte Flugasche auf elektrostatischem Wege abgeschieden, bevor die Gase die eigentliche Waschzone erreichen.

Unter dem Ausdruck »gelöschter Kalk« :·Λ hier und im folgenden ein Kalziumhydroxid oder ein Gemisch aus Kalziumhydroxid und entweder Magnesiumoxid oder magnesiumhydroxid zu verstehen. In entsprechender Weise ist unter dem Ausdruck »Kalkstein« ein natürlich vorkommender Kalkstein oder ein in der Regel aus Kaliumcarbonat oder einem Gemisch aus Kalzi umcarbonat und Magnesiumcarbonat bestehender Do lomit zu verstehen.

Der in den beschriebenen Naßwäschern anfallende Schlamm enthält nach dem Entwässern etwa 70% Feststoffe. Vor dem Entwässern besitzt der Schlamm einen Feststoffgehalt in der Größenordnung von etwa 9%. Diese Schlammfeststoffe bestehen in der Regel aus Kalziumsulfit nebst etwas durch Oxidation gebildetem Kalziumsulfat, Flugasche und überschüssigem »Kalkungsmittel«- In diesem Zusammenhang sei darauf hingewie- sen, daß sämtliche Entschwefelungsanlagen nicht vollständig quantitativ arbeiten, so daß eine größere als die stöchiometrische Menge »Kalkungsmittel« erforderlich ist Kesselabgase enthalten in typischer Weise geringe Mengen Schwefeltrioxid und relativ große Mengen Schwefeldioxid. Das Schwefeltrioxid rührt vermutlich von einer Oxidation des Schwefeldioxids im Kessel her. In einem Wäscher des beschriebenen Typs wird aus dem Schwefeltrioxid Kalziumsulfat gebildet Daneben kann in dem Wäscherschlamm enthaltener Sauerstoff nennenswerte Mengen Kalziumsulfit zu Kalziumsulfat oxidieren. Eine vergleichbare Situation ist für die Magnesiumverbindungen gegeben. Je nach den im Kessel und Wäscher herrschenden Bedingungen kann das Sulfit/

so Sulfat-Verhältnis sehr verschieden sein.

Aus Martin, Taylor, Plumiey, »The C-E Air Pollution Control System'«·, Industrial Coal Conference, 1970, University of Kentucky, S. 1 —10, ist ein Verfahren zur Beseitigung des Schlamms aus einem Gaswäscher bekannt, in welchem die Kamingase eines kohlebeheizten Ofens durch Behandlung mit einer wäßrigen Aufschlämmung von Kalk oder Kalkstein in Gegenwart von Flugasche entschwefelt werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein weiteres

Verfahren zur Beseitigung des Schlamms aus einem Gaswäscher bereitzustellen. Diese Aufabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst

Wie bereits ausgeführt, sind oftmals in Wäscherschlämmen infolge einer Oxidation von Sulfiten oder Schwefeldioxid Sulfate in größeren Mengen enthalten. Hierdurch wird die Ausnutzung eines solchen Schlamms keineswegs beeinträchtigt, da die Umsetzung abläuft, solange merkliche Mengen an Sulfit vorhanden sind. In

anderen Worten gesagt, wird ein Sulfitgehalt von, bezogen auf die Gesamtmenge an vorhandenen Sulfiten und Sulfaten, unter 10% erfindungsgemäß als unwesentlich angesehen. Unterhalb dieses Grenzwerts trägt das vorhandene Sulfit erwartungsgemäß nicht nennenswert zur Zementbildungsreaktion bei.
Ein typisches Beispiel stellt folgendes Verfahren dar: Die Abgase aus einem mit pulverisierter Kohle beheizten Kraftwerk werden durch einen Venturigaswäscher geleitet

In diesen Wäscher wird gleichzeitig eine Aufschlämmung von etwa 3,5 Gew.-% feinpulverisierten Kalksteins (CaCO3) in Wasser eingespeist. Die bei der Verbrennung der pulverisierten Kohle entstandenen Schwefeloxide werden durch die Kalksteinaufschlämmung chemisch gebunden. In dem entstandenen Reaktionsprodukt herrscht ein Kalziumsulfit-zu-Kalziumsulfat-Verhältnis von 1:1. Daneben wird die mit den Kesselabgasen mitgerissene Flugasche physikalisch in dem Flüssigkeitsstreai eingefangen. Der aus dem Wäscher ausgetragene Schlamm besitzt folgende Zusammensetzung:

Wasser 91,0%

CaSO₃ - V₂ H₂O-I-CaSO₄ ■ 2 H₂O 23%

Nichtumgesetzter Kalkstein (CaCOs) 1,4%

Flugasche 4,7%

Dieser Schlamm wird in einen Eindicker übergeführt, in welchem er auf einen Feststoffgehalt von etwa 50% gebracht wird. Er aus dem Eindicker austretende Schlamm wird einem Vakuumtro^meiiilter zugeführt, worin der Feststoffgehalt weiter auf etwa 74% erhöht wird. Der in dem Vakuumtroinmei' lter anfallende Filterkuchen wird auf ein Förderband fallengelassen, das zu einem Trockner, beispielsweise einem Heizscheibentrockner, führt Auf das Förderband wird gleichzeitig mit Hilfe eines Trichters und einer Schüttelzufuhrvorrichtung Kalk zugeführt, so daß der Heizscheibentrockner sowohl als Mischer als auch als Trockner dient Das aus dem Heizscheibentrockner austretende Produkt besitzt einen Feststoffgehalt von etwa 80% und besitz*, nach der Zugabe des gelöschten Kalks folgende Zusammensetzung:

stellt werden, daß der Schlamm aus der Wäsche (mit Kalkstein) der Abgase aus einem mit pulverisierter Kohle beheizten Kraftwerk in einem Venturigaswäscher mit Hilfe von Klärbottichen und Vakuumfiltern bis zu einer Masse der folgenden Zusammensetzung:

Pulverisierter Kalkstein	20%
Kilziumsulfithemihydrat	20%
Kalziumsulfatdihydrat	20%
Steinkohlenflugasche	20%
Wasser	20%

Wasser 20%

CaSO₃ · V₂ H₂O+ CaSO₄ ■ 2 H₂O 25%

Nichtumgesetzter Kalkstein (CaCO₃) 12%

Flugasche 40%

Gelöschter Kalk - Ca(OH)₂ 3%

entwässert wird, worauf die erhaltene Masse mit, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangsmasse, 5% gelöschtem Kalk, weiter 20% trockener Flugasche und genügend Wasser bis zum Erreichen eines Wassergehalts von 16% (das Wasser wird in diesem Falle zur Bildung einer extrudierbaren Masse zugesetzt; unter normalen Umständen ist kein Wasserzusatz erforderlieh) versetzt wird. Das erhaltene Gemisch wird dann in einem Mischer gleichmäßig gemischt und einer Walzenpelletisiervorrichtung des aus der US-PS 35 61 050 beschriebenen Typs, einer Pelletisierpfanne oder einer anderen Ausformvorrichtung zugeführt und zu stückigen Zuschlagstoffen einer Querschnittsfläche von etwa 2,41 cm² und einer Länge von 19 bis 32 m;n verarbeitet Die erhaltenen Pelfets können dann je nach den herrschenden Witterungsbedingungen mehr oder minder lange Zeit auf Halde gelagert werden, bis sie eine solche Härte angenommen haben, daß sie als Zuschlag in stabilisiertem Untergrund, asphaltischem Beton und dergleichen verwendet werden können.

Bei möglicher Verwendung einer Kalk, Flugasche, Sulfit und Sulfat enthaltenden, anfallenden Masse als Straßenbelag bereitet man eine Mischung aus 13% gelöschtem Kalk, 13% Sulfiiächlarom, 10,4% Steinkohlenflugasche und 87,0% sortierten dolomitischen Zuschlagstoffer. Der Sulfitschlamm besteht vornehmlich aus Kalziumsulfithemihydrat mit einer Begrenzten Menge an Kalziumsulfatdihydrat und nichtumgesetztem Kalkstein.

Der Zuschlag kann aus einem üblichen mineralischen Zuschlag oder in gleicher Weise aus einem vorstehend genannten synthetischen Zuschlag bestehen. In typischer Weise besitzt ein solcher Zuschlag folgende Siebanalyse:

Die erhaltene Masse wird nun mit üblichen Kippern ins Gelände zur Geländeauffüllung transportiert An Ort und Stelle wird die Masse lediglich abgekippt, wobei sie im Laufe der Zeit ohne Verfestigung schrittweise undurchdringlich und monolithisch wird.

In jedem Falle kam es jedoch zu einer chemischen Umsetzung zwischen den drei Hauptbestandteilen der Masse, wobei Reaktionsprodukte entstanden, die der Masse Festigkeit und Dichtigkeit verliehen. Der Grad der jeweiligen Festigkeit und Dichtigkeit hängt selbstverständlich von der Zusammensetzung der Masse ab.

Eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallende Masse kann auch zur Herstellung eines selbsthärtenden, relativ leichtgewichtigen, synthetischen Allzweckzuschlags verwendet werden.

Ein synthetischer Zuschlag unter Verwendung der anfallenden Masse kann beispielsweise dadurch herge-Durchixittsmenge durch ein Sieb einer
Maschenweite von

so 19,05 mm 90%

9,52 mm 60%

4,69 mm 42%

236 mm 32%

0,59 mm 16%

030 mm 10%

0,15 mm 8%

Feünheitsmodul 5,2

Die genannten Bestandteile werden dann in einer übliehen Mischanlage gemischt, wobei abgemessene Mengen dex betreffenden Bestandteile aus Lagertrichtern oder Tanks auf ein Förderband überführt und von diesem einem Kollergang zugeführt werden. Hier wird die erforderliche Wassermenge zugesetzt und das Ganze gründlich gemischt. Die Masse, die in feuchtem, verfestigbarem Zustand mit etwa 8% Wasser vorliegt, wird mit Kippern zu der jeweiligen Baustelle transportiert. Hier wird die Masse verteilt und mit Hilfe von Stahlrad-

walzen bis zu einer Tiefe von etwa 12,7 cm verfestigt Auf diese Fahrbahnunterlage wird dann die eigentliche Bitumenfahrbahndecke aufgetragen. Die Unterlage erreicht in annehmbarer Zeit Druckfestigkeitswerte (bei unbehinderter Seitenausdehnung) von etwa 70 χ ΙΟ⁵ Pa und ist gegenüber Dimensionsänderungen infolge Naßwerdens und Trocknens oder gegen Beschädigung durch Gefrier-Auftau-Zyklen äußerst stabil.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beseitigung des Schlamms aus einem Gaswäscher, in welchem die Kamingase eines kohlebeheizten Ofens durch Behandhing mit einer wäßrigen Aufschlämmung von Kalk oder Kalkstein entschwefelt werden, wonach der hierbei erhaltene Schlamm entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Schlamm bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 80 Gew.-% entwässert und sodann mit so viel Flugasche und gelöschtem Kalk versetzt wird, daß letztlich eine Suspension mit 40 Gew.-% Flugasche, 3 Gew.-% gelöschtem Kalk und 25 Gew.-% hydratisiertem Calciumsulfit und Calciumsulfat entsteht, wobei das hydratisierte Calciumsulfit mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf den SuIHt- und Sulfatgehalt, ausmacht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Flugasche enthaltenden Kamingasen gearbeitet wird.