DE2509692B2 - Verfahren zum entfernen von schwefeldioxid aus abgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Abgasen, bei dem das Abgas in einer Gaswascheinheit zunächst mit einer wäßrigen Waschflüssigkeit, die Calciumsalze und eine Konzentration von 250—5000 ppm an Magnesiumionen enthält, in Kontakt gebracht wird und anschließend durch eine Gasstromentnebelungseinrichtung geführt wird, und bei dem ein Teil des Abwassers in die Gaswascheinheit zurückgeführt wird, während ein anderer Teil des Abwassers einem Eindickungstank zugeführt wird, in dem Salze ausgefällt werden und eine geklärte Überströmflüssigkeit erhalten wird.

Es ist bekannt, das bei der Verbrennung von schwefelhaltiger Kohle entstehende Abgas in einer Gaswascheinheit in Kontakt zu bringen mit Calciumoxid oder -hydroxid, das gelöst oder in Form einer wäßrigen Aufschlämmung vorliegt. Durch chemische Reaktion zwischen dem Calciumoxid oder -hydroxid und dem Schwefeldioxid im Abgas wird vorwiegend Calciumsulfit und Calciumsulfat gebildet. Die verbrauchte Flüssigkeit wird aus der Gaswasciieinheit abgezogen und es wird zusätzliche Calciumoxidaufschlämmung zugesetzt, vorzugsweise in einem Sammeltank. Ein Anteil der so erzeugten Flüssigkeit wird zu der Gaswascheinheit rezyklisiert zur weiteren Umsetzung mit Schwefeldioxid und ein weiterer Anteil wird einem Eindickungstank zugeführt, in dem sich die Feststoffsalze des Calciums absetzen unter Bildung eines wäßrigen Schlamms, der dann aus dem System ausgetragen wird.

In derartigen Gaswaschsystemen ist in der Regel eine Gasstromentnebeiungseinrichtung vorgesehen, die üblicherweise aus einer Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Platten besteht, welche das Gas nach dessen Kontakt mit der wäßrigen calciumhaltigen Lösung zu einer gewundenen Strömung zwingen unter Entfernung der mitgerissenen Wassertröpfchen, welche Feststoffe enthalten können. Der Gasstrom wird dann aus dem Gaswäscher abgeführt und in die Atmosphäre entlassen. Die Entnebelungseinrichtung wird üblicherweise mit Wasser gewaschen oder ausgespritzt, um die Platten frei zu halten von Feststoffansätzen, die ein Verstopfen verursachen

können.

Zusätzlich zu dem Wasser, das zum Waschen der Entnebelungseinrichtung verwendet wird, erweist es sich als wünschenswert, frisches Wasser zum Löschen des gebrannten Kalks, d. h. Calciumoxids, zu verwenden, das zum Ersatz des Calciumoxids dient, das in der Waschflüssigkeit während des Waschprozesser durch Bildung von Schwefelsalzen des Calciums verlorengeht. Frischwasser wird für das Löschen bevorzugt werden

ic der verbesserten Dispergierung von Calciumhydroxid in sauberem Wasser im Gegensatz zu verschmutztem Wasser. Nach Löschen des Calciumoxids kann weniger reines Wasser verwendet werden für das Verdünnen zur Bildung der in der Gaswascheinheit verwendbaren Aufschlämmung.

Ein Problem besteht jedoch hinsichtlich der Verwendung von Frischwasser zum Auswaschen der Entnebelungseinrichtung und zum Kalklöschen insofern, als der Zusatz von mehr Wasser als normalerweise während des Betriebes des Gaswäschers verlorengeht, zu einer Verdünnung der Waschflüssigkeit führt und damit zu einer verringerten Waschleistung, wie auch zu einem vergrößerten Volumen oder Durchsatz an wäßrigem Medium, der höher liegt als dies wünschenswert und wirtschaftlich ist.

Der Verlust an Wasser in dem Gaswaschsystem erfolgt in der Regel hauptsächlich an zwei Stellen, nämlich dort, wo es durch Verdampfung der aus der Gaswascheinheit entweichenden Heißgase verlorengeht und bei der Entfernung des im Eindickungstank gebildeten Schlammes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die aufgezeigten Probleme mildert, den Bedarf an Frischwasser herabsetzt, das Wassergleichgewicht innerhalb des Systems stabilisiert und damit besonders wirtschaftlich arbeitet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Verwendung von etwa 250-5000 ppm Magnesiumionen in der Calciumoxidwaschflüssigkeit der Calciumio-

nengehalt der Überströmflüssigkeit aus dem Eindikkungstank unter einem Wert gehalten wird, der zum Ausfällen von Calciumsalzen führt, so daß diese Überströmflüssigkeit als Waschwasser in der Entnebelungseinrichtung verwendbar ist und zugeführtes Frischwasser im wesentlichen nur noch zum Löschen des Kalks und Bilden der Kalk/Magnesiumaufschlämmung verwendet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß geklärte Überströmflüssigkeit der Gasstromentnebelungseinrichtung zugeführt wird.

Erfindungsgemäß kann die gesamte Überströmflüssigkeit der Gasstromentnebelungseinrichtung zugeführt werden oder es kann ein Teil derselben gewünschtenfalls dazu verwendet werden, zusätzliche Calcium- und Magnesiumkomponenten aufzuschlämmen.

Aus der US-PS 3 59 777 ist bereits ein verbessertes Naßwaschverfahren bekannt, bei dem ein Gehalt an 250—5000 ppm Magnesiumionen in der calciumhaltigen wäßrigen Waschflüssigkeit für die Gaswascheinheit vorgesehen ist zur Erhöhung der Alkalinität der Flüssigkeit unter Verbesserung des Wirkungsgrads der Schwefeldioxidentfernung.

Erfindungsgemäß wird nunmehr das Überströmwasser aus dem Eindickungstank in der Entnebelungsein-

h5 richtung verwendet, was überraschenderweise möglich ist trotz des herrschenden Vorurteils, daß durch Calciumverbindungen, die sich in dem Überströmwasser befinden, ein Verstopfen der Entnebelungseinrichtung

erfolgt

Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher veranschaulicht.

Die Gaswascheinheit I üblicher Bauweise kann z. B. eine solche vom Venturi-Typ sein. Die Entnebelungseinrichtung 2 wird normalerweise ausgewaschen oder ausgespritzt mit Wasser aus einer Sprüheinrichtung 3, die sich oberhalb befindet, und ggf. mit einer weiteren Sprüheinheit 4, die sich unterhalb befindet. Wasser für die Sprüheinheiten wird über eine Leitung oder ein Haar von Leitungen 5, 5' geliefert, wobei die Wasserquelle, falls Frischwasser verwendet wird, in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Ein Gasstrom, der Schwefeldioxid enthält, z. B. Abgas aus der Verbrennung von schwefelhaltiger Kohle, wird in die Gaswascheinheit 1 bei 6 eingeführt, während eine Calciumsalz enthaltende Waschflüssigkeit mit dem erforderlichen Gehalt an Magnesiumionen bei 7 eingeleitet wird. Nach Kontakt des Gasstroms mit der Waschflüssigkeit und dadurch bewirkter Entfernung von Schwefeldioxid gelangt der Gasstrom in die Entnebelungseinrichtung 2, in der mitgerissene Feststoffpartikeln und Wassertröpfchen entfernt werden, worauf ein sauberer Gasstrom 8 abgegeben wird, der, weil er heiß ist. Wasser in verdampftem Zustand mitreißt, so daß Verlust an Wasser die Folge ist. Die aus der Wascheinheit 1 abströmende Flüssigkeit wird über Leitung 9 in einen Sammel- oder Haltetank 10 geleitet, wo ihr frische wäßrige Kalkbrühe, die den erforderlichen Gehalt an Magnesiumionen enthält, zugesetzt wird.

Kalk, Calciumoxid und eine Magnesiumionen liefernde Verbindung, vorzugsweise Magnesiumhydroxid, werden in eine wäßrige Aufschlämmung gebracht im Kalkaufschlämmtank 11, der gespeist wird mit einer wäßrigen gelöschten Mischung, die in einem Kalklösch- J5 tank hergestellt und von dort abgezogen wird und aus Tank 11 über Leitung 12 und Pumpe 13 über Leitung 14 in den Sammeltank 10 gelaugt. Von dort wird die wäßrige Flüssigkeit über Leitung 15 zur Pumpe 16 geleitet und über Leitung 17 einem Ventil 18 zugepumpt, das sie in zwei Anteile aufteilt. Ein Anteil, der Calciumsalze, Calciumoxid oder -hydroxid und Magnesiumionen enthält, wird zu der Gaswascheinheit über Leitung 19 rezykliert zum nochmaligen Kontakt mit den schwefeldioxidhaltigen Gasen. Ein weiterer Anteil gelangt über Leitung 20 zu einem Feststoff-Flüssigkeits-Abscheider oder Eindickungstank 21, wo Salze wie Carbonate, Sulfite und Sulfate ausfallen unter Bildung eines wäßrigen Schlamms, der ausgetragen wird über Leitung 22 und Pumpe 23 zum Verwerfen oder zur weiteren Verwendung. Mit der wäßrigen Aufschlämmung geht ebenfalls Wasser verloren, wobei der Wassergehalt dieser Aufschlämmung in der Regel etwa 50—70% beträgt, bezogen auf das Gewicht des abgezogenen Schlammes. Ein Teil der geklärten wäßrigen Überströmflüssigkeit kann gewünschtenfaüs über Leitung 24, Pumpe 25 und Leitung 26 der wäßrigen Kalk/Magnesiumaufschlämmung zugeführt werden, die über Leitung 19 in die Wascheinheit eingespeist wird.

Erfindungsgemäß wird geklärte Überströmflüssigkeit aus dem Eindickungstank 21 über Leitung 27 abgezogen und mittels Pumpe 28 in die Leitungen 5 und 5' geleitet, die dazu dienen, Waschwasser den Sprühdüsen 3 und <! zuzuführen.

Die Verwendung der magnesiumionenhaltigen wäßrigen Flüssigkeit führt zu einer Überströmfiüssigkeit, die arm ist an krustenbildenden Komponenten, z. B. Schwefelsalzen des Calciums und einen Calciumionengehalt von unter etwa 200 ppm aufweist, so daß diese Überströmflüssigkeit in der Gasstromentnebelungseinrichtung 2 verwendbar ist, ohne daß sich Krusten und Ablagerungen bilden oder anderweitig ein Verstopfen der Entnebelungseinrichtung erfolgt. Deshalb kann Frischwasser, das dem System zugesetzt wird, hauptsächlich dazu verwendet werden, den Kalk zu löschen, obwohl, wie erwähnt, gegebenenfalls ein Ventil 30 in Leitung 29 vorgesehen ist, um einen Teil der Überströmflüssigkeit gewünschtenfalls über Leitung 31 dem Kalkaufschlämmtank 11 zuzuführen.

Eine Überschlagsrechnung des Wasserbedarfs bei der Naßwäsche von Abgasen in einer Stromerzeugungsanlage ergibt folgendes Bild. Wird ausgegangen von einer Anlage zur Erzeugung von 100-MW-Leistung, für die Kohle mit einem Schwefelgehalt von etwa 3,5% verfeuert wird, so fallen 10 000 mVmin an schwefeldioxidhaltigen Abgasen an. Werden diese durch einen Naßwäscher geführt, so beträgt der Verlust an Wasser durch Verdampfungsnebel aus dem Naßwäscher, z. B. bei 8 in der Zeichnung, etwa 100 kg/min, während der Wasserverlust in dem Schlamm des Eindickungstanks 21, wo der Schlamm etwa 40% Feststoffe und 60% Wasser enthält, etwa 250 kg/min beträgt. Im Kalkaufschlämmtank 11 gelangen zum Löschen des Calciumoxids und zur Aufschlämmung des zugesetzten Magnesiumoxids oder -hydroxids etwa 350 kg/min Frischwasser zum Einsatz. Das Wasser, das in der Entnebelungseinrichtung verwendet wird, kann je nach Grad der Waschleistung zwischen etwa 250 und 1000 kg/min betragen. Ein Vergleich der aus dem System verlorengehenden Wassermenge mit der Wassermenge, die erforderlich ist, zum Löschen des Kalks und zum Waschen der Entnebelungseinrichtung läßt erkennen, daß die Verwendung von nur frischem Wasser für die letztgenannten beiden Arbeitsgänge zu einer Überwässerung innerhalb des Systems führt und damit zu einem niedrigeren Wirkungsgrad. Es ist daher ersichtlich, daß durch Verwendung der im Eindickungstank anfallenden Überströmflüssigkeit der Entnebelungseinrichtung der Zusatz von Frischwasser zum System praktisch begrenzt werden kann auf die Frischwassermenge, die zum Löschen des Kalks gebraucht wird, so daß das Gesamtwassergleichgewicht des Systems erhalten bleibt und zugleich die Überströmflüssigkeit die Entnebelungseinrichtung nicht verstopft oder anderweitig deren Betrieb stört.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Abgasen, bei dem das Abgas in einer Gaswascheinheit zunächst mit einer wäßrigen Waschflüssigkeit, die Calciumsalze und eine Konzentration von 250—5000 ppm an Magnesiumionen enthält, in Kontakt gebracht wird und anschließend durch eine Gasstromentnebelungseinrichtung geführt wird, und bei dem ein Teil des Abwassers in die Gaswascheinheit zurückgeführt wird, während ein anderer Teil des Abwassers einem Eindickungstank zugeführt wird, in dem Salze ausgefällt werden und eine geklärte Überströmflüssigkeit erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß geklärte Überströmflüssigkeit der Gasstromentnebelungseinrichtung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der geklärten Überströmflüssigkeit einem SchJammtank zur Verwendung beim Aufschlämmen von gelöschtem Kalk und Magnesiumhydroxid zugeführt wird.