DE2460312A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von schwefeldioxid und anderen schadstoffen aus rauchgas - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus Rauchgas Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörende Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus Rauchgas, bei dem das Rauchgas mit einem vorzugsweise kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht wird und das Adsorptionsmittel anschließend zur Desorption einer thermischen Behandlung unterworfen wird.
• Es ist bekannt, als kohlenstoffhaltiges Adsorptionsmittel Aktivkoks zu verwenden, der in einem feststehenden oder einem wandernden Bett quer von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird.
• Ein solches Verfahren kann trocken durchgeführt werden und vermeidet dadurch die bei den nassen Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas auftretenden Mängel. Diese sind darin zu sehen, daß das behandelte Gas vor dem Eintritt in den Kamin aufgeheizt werden muß und daß Belästigungen der Umgebung durch die im Gas noch vorhandenen Feuchtigkeit eintreten. Der Aktivkoks läßt sich zudem noch einfach regenerieren, wobei keine störenden Nebenreaktionen ablaufen. Außer Schwefeldioxid werden auch andere Schadstoffe, wie Stickoxide, Chlor oder Fluor aus dem Rauchgas entfernt.
• Bei den bisher bekannten Verfahren für Rauchgasentschwefelung an Aktivkoks wurde dieser nur in stückiger Form eingesetzt.
• Um dabei den Druckverlust in der Koksschüttung niedrig zu halten, sind große Anströmquerschnitte erforderlich, die eine große Adsorbervorrichtung zur Folge haben. An den Aktivkoks werden hohe Anforderungen hinsichtlich seiner Abriebfestigkeit, Beladbarkeit, Entzündungstemperatur und Abbrand bei der Regeneration gestellt, so daß nur hochwertige Adsorptionsmittel eingesetzt werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Bauaufwand für die Entschwefelungsanlage und die qualitativen Anforderungen an das Adsorptionsmittel gesenkt werden können.
• Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß das Adsorptionsmittel im staubförmigen Zustand mit hoher Energie als Flugstaubwolke in das vorentstaubte Rauchgas eingeblasen, nach einer Verweilzeit in dem Rauchgas zusammen mit dem restlichen Flugstaub in einem Elektrofilter abgetrennt und in einer Wirbelschicht regeneriert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann gleichzeitig gas- und staubförmige Schadstoffe aus dem Rauchgas abtrennen, da es in einer Vorrichtung durchgeführt wird, die aus der Kombination eines Adsorbers mit einem Elektrofilter besteht. Der Adsorber ist wenig aufwendig, da ein einfacher Blechkanal mit Einblasedüsen für den staubfömigen Aktivkoks verwendet werden kann. Da ohnehin staubförmiges Material eingesetzt wird, braucht der Abriebfestigkeit keine Aufmerksanikeit geschenkt zu werden. Die einzusetzenden mechanische Aktivkokse brauchen nicht nur eine geringere Qualität gegenüber den bekannten stückigen Aktivkoksen aufzuweisen, sie sind auch reaktionsfreudiger, so daß sich kleinere Verweilzeiten und höhere Beladungsraten ergeben. Das Ein- und Ausbringen des Staubes in der aus Anlageteilen sowie das Fördern ist erheblich einfacher als bei stückigem Aktivkoks. Das gleiche gilt für das Regeneieren. Der Aktivkoksstaub kann in einer Wirbelschicht mit sehr geringem Aufwand thermisch regeneriert werden und in einer anschließenden Verfahrensstufe rückgekühlt werden.
• Es ist zwar bekannt, zur Rauchgasentschwefelung kalzinierten Dolomit in das Rauchgas einzublasen und die aus dem Rauchgas abgetrennten Produkte in einem Wirbelschichtreaktor thermisch zu zersetzen, jedoch sind die bei diesem Äbsorptionsverfahren ablaufende Vorgänge grundsätzlich verschieden von denen bei Adsorpionsverfahren, so daß die bei dem einen Verfahren bekannten Maßnahmen nicht auf das andere übertragen werden können.
• Hinzu kommt, daß bei der Adsorption, die einen physikalischen Vorgang darstellt, keine störenden Nebenreaktionen ablaufen.
• Demgegenüber werden bei der Absorption chemische Verbindungen aufgebaut, wobei Nebenreaktionen auftreten. Zu den meist einfachen thermischen Regenerationsschritten gehören daher bei der Absorption immer zusätzliche Verfahrensmaßnahmen, um die entstandenen Sulfate, Chloride, Fluoride u.a. wieder aufzubereiten.
• Der hierfür erforderliche Aufwand macht sich sowohl bei den Investitionskosten als auch bei den Betriebskosten beträchtlich bemerkbar. Ein Deponieren der bei der Absorption anfallenden Produkte beseitigt zwar diese Schwierigkeit, wirft aber neue Umweltprobleme auf.
• Es ist weiterhin bekannt, daß bei der Desorption von Aktivkoks aus der Rauchgasentschwefelung, zunächst beginnend bei Temperaturen unterhalb von 100 Grad C nur Wasser ausgetrieben wird.
• Erst bei höheren Temperaturen von oberhalb 185 Grad C wird neben Wasser auch Schwefeldioxid aus dem Aktivkoks entfernt.
• Außerdem entsteht noch Kohlendioxid. Die Erfindung macht sich diese Erscheinung zunutze, indem ein mehrstufiges Desorptionsverfahren vorgeschlagen wird. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Desorption in der Wirbelschicht dreistufig durchgeführt wird, indem das Adsorptionsmittel in der ersten Stufe zur Abscheidung einer Teilmenge des adsorbierten Wassers des Adsorptionsmittels auf eine Temperatur bis zu 185 Grad C gebracht wird, in der zweiten Stufe zur Abscheidung des Schwefeldioxides bis auf 500 Grad C erhitzt wird und in der dritten Stufe nach erfolgter weitgehender Desorption aller adsorbierten Bestandteile auf eine Temperatur von etwa 130 Grad C gekühlt wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung und deren vorteilhafte Eigenschaften sind in dem nachfolgende beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel enthalten.
• Es zeigen: Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch einen Adsorber und den Kreislauf des Aktivkokses durch den Desorber gemäß der Erfindung Figur 2 im Querschnitt die Anordnung zum Einblasen des staubförmigen Aktivkokses und Figur 3 eine andere Ausführungsform für den Wirbelbettdesorber Der dargestellte Adsorber mit einer Flugstaubwolke aus Aktivkoks besteht aus einer ersten Elektrofilterstufe 1, dem eigentlichen Adsorber 2 und einer zweiten Elektrofilterstufe 3, die alle hintereinander geschaltet sind.
• Die mit Schadstoffen beladenen Abgase kommen in die aus 2 Elektro filtern 1' und 1" bestehenden ersten Stufe des Elektrofilters 1, in welcher bereits 98 % des Flugstaubes abgeschieden werden. Von dort treten sie in den aus einem Blechkanal bestehenden Adsorber 2 und gelangen zu den Elektrofiltern der zweiten Stufe, welche zweckmäßigerweise aus drei Elektrofiltern 3', 3 " und 3 " ' bestehen. In dem Elektrofilter 3' wird Flugstaub mit etwas Aktivkoks abgeschieden, während die Hauptmengen des Aktivkokses aus dem Elektrofilter 3 " abgeschieden werden. In dem Elektrofilter 3''' wird nur noch feinster Aktivkoksstaub entfernt. Aus dem Elektrofilter 3 tritt dann das gereinigte Abgas in den Kamin aus.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird die Adsorption des Schwefeldioxides dadurch vorgenommen, daß entgegen der Strömungsrichtung der aus dem Elektrofilter 1 austretenden Rauchgase staubförmiger Aktivkoks über venturiartig ausgebildete Einblasedüsen 4 mit Hilfe eines Trägergases (z.B. gereinigtes Rauchgas)9' eingeblasen wird. Einzelheiten der Einblasedüsen 4 und ihrer Beschickung sind in Figur 2 dargestellt. Der staubförmige Aktivkoks wird durch die später noch erwähnte Leitung 6 einer Aktivkokszuführungsleitung 5 zugeführt, in der er durch Fluidisieren in einer Kokswirbelschicht 7 transportiert und verteilt wird.
• Die Kokswirbelschicht 7 entsteht über einem Anströmboden 8 infolge der Einwirkung eines Trägergases 9. In die Kokswirbelschicht 7 ragen mit den Einblasedüsen 4 verbundene Zuführungsleitungen 10 hinein, die an ihren Enden mehrere Öffnungen oder Schlitze 11 aufweisen, durch die der Aktivkoks aus der Kokswirbelschicht 7 eintreten kann. Bei einer geringen Höhe der Kokswirbelschicht 7 tritt weniger Aktivkoks in die Zuführungsleitung 10 ein, als wenn die Schicht höher liegt. Dadurch kann die zur Einblasedüse 4 zugeführte Aktivkoksmenge leicht entsprechend dem Durchtritt der Menge an zu reinigendem Abgas angepaßt werden.
• Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Einblasedüsen 4 versetzt und gitterartig hinter dem Elektrofilter der ersten Stufe 1 anzuordnen, um eine bestimmte Verweilzeit innerhalb des Adsorbers zu erzielen.
• Der Kokskreislauf ist aus dem unteren Teil der Figur 1 ersichtlich. Aus den Elektrofiltern 3'' -und 3''' der zweiten Elektrofilterstufe 3 gelangt der mit Schwefeldioxid beladene Aktivkoks über die Leitung 13 zum Wirbelschichtdesorber, in dem das thermische Regenerieren des Aktivkokses stattfindet.
• Das Regenerieren wird in zwei Stufen durchgeführt, denen noch eine dritte Stufe zur Ruckkühlung des Aktivkokses nachgeschaltet wird. In der ersten Stufe 14 des Wirbelschichtdesorbers findet das Austreiben von Wasserdampf statt, indem der über die Leitung 13 zugeführte beladene Aktivkoks in einer Wirbelschicht 15 auf dem Anströmboden 16 gehalten wird, der über die Leitung 17 mit erwärmtem gereinigtem Rauchgas versorgt wird. Dabei wird über die Leitung 18 der entweichende Wasserdampf abgeführt. In dieser Stufe wird eine Temperatur von 185 Grad C eingehalten.
• Der von Wasserdampf befreite Aktivkoks fließt über die Leitung 19 in die zweite Stufe 20 des Wirbelschichtdesorbers, die wiederum eine Wirbelschicht 21 über einem Anströmboden 22 aufweist, und der über die Leitung 23 heiße Gase mit Temperaturen von 400 bis 500 Grad C zugeführt werden. Dabei werden das ausgetriebene Schwefeldioxid und ggf. andere vom Aktivkoks aufgenommenen Schadstoffe über die Leitung 24 abgeführt.
• Der Aktivkoks gelangt über die Leitung 25 in die dritte Stufe 26 des Wirbelschichtdesorbers, in der das Rückkühlen des Aktivkokses in der Wirbelschicht 27 auf dem Anströmboden 28 stattfindet. Dazu wird über die Leitung 29 gekühltes Gas eingeführt.
• Dieses tritt erwärmt über die Abluftleitung 30 aus. Der regenerierte und gekühlte Aktivkoks verläßt den Desorber über die Leitung 31 und gelangt über die Leitung 6 in der von einem Förder gebläse 32 geförderte Rauchgase strömen, zu der Aktivkokszuführungsleitung 5 und den Einblasedüsen 4.
• Der in dem Elektrofilter 3' abgeschiedene Flugstaub und Flugkoks wird über die Leitung 33 zur Feuerung zurückgeführt. Das gleiche geschieht mit der Flugasche aus den Elektrofiltern der ersten Stufe 1 über die Leitung 34.
• Bei dem in Figur 3 dargestellten Wirbelschichtdesorber ist eine Wärmerückgewinnung mit Zusatzbeheizung vorgesehen, durch die die Arbeitstemperatur in den einzelnen Stufen genau eingehalten werden kann. Zu diesem Zweck ist in der Wirbelschicht 15 der ersten Stufe 14 des Wirbelschichtdesorbers ein Rohrsystem 35 verlegt, durch das gereinigtes Rauchgas mit einer Ausgangstemperatur von etwa 200 Grad C geführt wird. Weiterhin ist in dieser Wirbelschicht 15 ein weiteres Rohrsystem 36 vorgesehen, das aus der Leitung 24 mit dem aus dem Aktivkoks in der zweiten Desorberstufe ausgetriebenen Gas gespeist wird. Ein Teilstrom des gleichen Gases wird in einem Wärmetauscher 37 erhitzt und über die Leitung 23 als Trägerstrom zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht 21 unter den Anströmboden 22 eingeführt.
• In der Wirbelschicht 21 der zweiten Stufe 20 des Wirbelschichtdesorbers ist ein Rohrsystem 38 vor#esehen, durch das über die Leitung, 39 zugeführtes Inertgas mit 500 Grad C strömt. Dieses Inertgas wird vorher in einer Gaserhitzerkammer 40 auf die erforderliche Temperatur gebracht. Das Inertgas wird zur Rückgewinnung eines Teils der Wärme aus lflfirbelschicht 27 im Umlauf geführt, indem es aus der zweiten Stufe 20 über die Leitung 41 abgeführt wird. Es durchströmt dabei einen von kühlwasser durchflossenen Gaskühler 42. Durch ein Umwälzgebläse 43 gelangt das Inertgas mit etwa 100 Grad C in die Leitung 44 und von dort in die Rohre 45, die innerhalb der Wirbelsehicht 27 verlegt sind.
• Das sich dort aufwärmende Inertgas wird aber die Leitung 46 zum Gaserhitzer 40 zurückgeführt.
• Das die Wirbelschicht 27 verlassende Gas wird über die Leitungen 47 und 17 unter den Anströmboden 16 der ersten Stufen 14 des Wirbels chichtdesorbers eingeführt.
• Anstelle des im Ausführungsbeispiel beschriebenen Aktivkokses kann auch ein anderes geeignetes Adsorptionsmittel verwendet werden.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus Rauchgas, bei dem das Rauchgas mit einem vorzugsweise kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht wird und das Adsorptionsmittel anschließend zur Desorption einer thermischen Behandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel im staubförmigen Zustand mit hoher Energie als Flugstaubwolke in das vorentstaubte Rauchgas eingeblasen, nach einer hinreichend langen Verweilzeit in dem Rauchgas zusammen mit dem restlichen Flugstaub in einem Elektrofilter abgetrennt und in einer Wirbelschicht desorbiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorption in der Wirbelschicht mehrstufig durchgeführt wird, indem das Adsorptionsmittel in der ersten Stufe zur Abscheidung einer Teilmenge des adsorbierten Wassers auf eine Temperatur von bis zu 185 Grad C gebracht wird, in der zweiten Stufe zur Abscheidung des Schwefeldioxides das Adsorptionsmittel bis auf 500 Grad C erhitzt wird und indem in der dritten Stufe nach erfolgter weitgehender Desorption aller adsorbierten Bestandteile das Adsorptionsmittel auf eine Temperatur von etwa 130 Grad C rückgekühlt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Rauchgas führenden Leitung über dem Leitungsquerschnitt verteilt Einblasedüsen (4) zum Einblasen des Adsorptionsmittels vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasedüsen (4) venturiartig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichn daß die Einblasedüsen (4) hinter einem Elektrofilter (1) zur Abtrennung des Flugstaubes aus dem Rauchgas angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasedüsen (4) mit einer Zuführung für das Trägergas und einer Zuführleitung (1) für das Adsorptionsmittel versehen sind, die an ihrem Ende mit öffnungen (11) versehen sind, die in eine Wirbelschicht (7) hineinragen, die innerhalb eines Adsorptionsmittelzuführungsrohres (5) aufrechterhalten ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Wirbelschicht (7) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen (14, 20, 26) des mehrstufigen Wirbelschichtdesorbers mit jeweils einem eigenen Gasanschluß (17, 23, 29) versehen und durch das Adsorptionsmittel führende Leitungen (19, 25) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wirbelschichten (15, 21, 27) des Wirbelschichtdesorbers Rohrsysteme (35, 36, 38, 45) für eine Wärmerückgewinnung mit Zusatzbeheizung vorgesehen sind.

0. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeheizung (38) der zweiten Stufe (20) mit der der dritten Stufe (26) des Wirbelschichtdesorbers zu einem in sich geschlossenen Kreislauf verbunden ist und daß vor dem Eintritt des Kreislaufmediums in die dritte Stufe (26) ein Gaskühler (42) und vor dem Eintritt in die zweite Stufe (20) ein Gaserhitzer (40) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Stufe (20) des Wirbelschichtdesorbers verlassende Gas durch das in der Wirbelschicht (15) der ersten Stufe (14) vorgesehene Rohrsystem (36) geführt ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des die zweite Stufe (20) des Wirbelschichtdesorbers verlassende Gases nach einer Erwärmung in einem Wärmetauscher (37) unter den Anströmboden (22) der zweiten Stufe (20) geführt ist.

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