DE3109847A1 - Process for generating an SO3-containing gas for exhaust gas purification in the electrostatic precipitator - Google Patents

Process for generating an SO3-containing gas for exhaust gas purification in the electrostatic precipitator

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DE3109847A1 DE19813109847 DE3109847A DE3109847A1 DE 3109847 A1 DE3109847 A1 DE 3109847A1 DE 19813109847 DE19813109847 DE 19813109847 DE 3109847 A DE3109847 A DE 3109847A DE 3109847 A1 DE3109847 A1 DE 3109847A1
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Abstract

By combustion of sulphur, fed in liquid form, with combustion air in a furnace, an SO2-rich combustion gas is generated. This combustion gas is subjected to a catalytic conversion for enriching SO3 and the SO3-containing gas is admixed to an exhaust gas before purification in an electrostatic precipitator. An air heater is provided for the combustion air. The temperature is measured at the inlet or outlet of the catalytic conversion of the SO2-rich combustion gas and either the flowrate of cold air fed to the combustion gas or the flowrate of the combustion air passed to the sulphur combustion is regulated by this temperature. The air heater is regulated on the basis of the sulphur metering. The sulphur metering can be controlled via measurement of the dust content in the clean gas leaving the electrostatic precipitator.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines SO 3-haltigen Gases Process for generating a gas containing SO 3

für die Abgasreinigung im Elektrofilter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines 503 haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines SO2-reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO, geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Do3i.ereirlrichtung und die Verbrennungsluft durch einen Lufterhj.tzer (leln Oler zugeführt werden. for exhaust gas purification in the electrostatic precipitator The invention relates to a Method for generating a gas containing 503 by burning sulfur with Combustion air conveyed by a fan in a furnace to produce a SO2-rich combustion gas passed through a converter for catalytic conversion from SO2 in the presence of oxygen to SO, and a water vapor-containing Exhaust gas is admixed in an electrostatic precipitator before cleaning, with the sulfur in liquid form via a Do3i.ereirlrichtung and the combustion air through a Air ventilators (to be supplied with oils.

Ein solches Verfahren ist aus dem US-Patent 3 993 429 bekannt.Such a method is known from US patent 3,993,429.

Für das bekannte und das erfindungsgemäße Verfahren ist es von entscheidender Bedeutung, auf welche Weise das Verfahren gesteuert wird. Beim bekannten Verfahren mißt man die Temperatur im Verbrennungsgas hinter dem Ofen und regelt damit einen Erhitzer für die Verbrennungsluft.It is more crucial for the known method and the method according to the invention Importance of how the process is controlled. With the known method one measures the temperature in the combustion gas behind the furnace and controls one with it Combustion air heater.

Die Regelung des eingangs genannten Verfahrens wird aus verschiedenen Gründen nötig. Insbesondere treten wechselnde Bedingungen in der im Elektrofilter stattfindenden Abgaserltstaubung z.B. dann auf, wenn sich die Brennstoffq##alitäten in der das Abgas produzierenden Verbrennung ändern. Bei dieser Verbrennung kann es sich z.B. um einen oder mehrere Kessel eines Kraftwerks handeln. Auch wechselnde Lastbedingungen im Kessel führen zu Veränderungen im Abgas, was zu Anderungen der Betriebsbedingungen des Elektrofilters führt. Einem verstärkten Staubgehalt im Abgas kann durch eine erhöhte Zudosierung von SO, begegnet werden. Das S03 reagiert mit dem Wasserdampf des Abgases zu H2S04 und verbessert die Abscheideleistung des Elektrofilters beträchtlich.The regulation of the procedure mentioned at the beginning is made up of various Reasons necessary. In particular, changing conditions occur in the electrostatic precipitator existing exhaust gas dusting, e.g. when the fuel q ## alities in the combustion producing the exhaust gas. With this combustion can For example, it is one or more boilers in a power plant. Also changing Load conditions in the boiler lead to changes in the exhaust gas, which leads to changes in the Operating conditions of the electrostatic precipitator leads. An increased dust content in the exhaust gas can be achieved by increasing the dosage of SO, to be met. That S03 reacts with the water vapor in the exhaust gas to form H2S04 and improves the separation efficiency of the electrostatic precipitator.

Nachfolgend werden mit Hilfe der Zeichnung mehrere Varianten erläutert, wie man die-Erzeugung von S03 regeln kann. Ziel dieser Varianten ist es, die Regelung auf einfache und sichere Weise und mit möglichst geringer Trägheit durchzuführen.Several variants are explained below with the help of the drawing, how to regulate the generation of S03. The aim of these variants is the scheme to be carried out in a simple and safe manner and with as little inertia as possible.

In den Figuren der Zeichnung werden gleiche Bezugsziffern für gleiche -Vorrichtungen verwendet.In the figures of the drawing, the same reference numbers are used for the same Devices used.

In der Anordnung der Fig. 1 wird Schwefel in einem Ofen 1 verbrannt. Der Schwefel kommt aus einem Tank 2, in dem er flüssig gehalten -wird. Über eine- Dosierpumpe 3 wird der Schwefel dem Ofen 1 zugeführt.. Verbrennungsluft wird dem Ofen durch die Leitung 4 zugegeben. Die Verbrennungsluft wird durch ein Gebläse 5 angesaugt und, falls nötig, durch einen Lufterhitzer 6 geführt.In the arrangement of FIG. 1, sulfur is burned in a furnace 1. The sulfur comes from a tank 2 in which it is kept liquid. Over a- Dosing pump 3, the sulfur is fed to the furnace 1. Combustion air is the Oven added through line 4. The combustion air is blown by a fan 5 sucked in and, if necessary, passed through an air heater 6.

Das im Ofen 1 erzeugte Verbrennungsgas ist reich an S02 und hat am Ausgang des Ofens Temperaturen im Bereich von etwa 400 - 80000. Zum Umwandeln von S02 in S03 wird das Verbrennungsgas durch einen Konverter 8 geleitet, der einen geeigneten Katalysator enthält. Für bekannte Katalysatoren (z.B.The combustion gas generated in the furnace 1 is rich in SO2 and has am Output of the furnace temperatures in the range of about 400-80000. For converting S02 in S03, the combustion gas is passed through a converter 8, the one contains suitable catalyst. For known catalysts (e.g.

Vanadiumpentoxid) wird vorausgesetzt, daß die Temperatur am Eingang des Konverters 8 im Bereich von etwa 380 - 50000 und vorzugsweise 420 - 48000 liegt.Vanadium pentoxide) it is assumed that the temperature at the entrance of the converter 8 is in the range of about 380-50,000 and preferably 420-48,000.

Um die Temperaturgrenzen am Eingang des Konverters 8 einzuhalten, kann man einerseits die Verbrennung im Ofen 1 so.In order to comply with the temperature limits at the input of converter 8, you can on the one hand the combustion in furnace 1 like this.

regeln, daß das Verbrennungsgas die gewünschte Temperatur aufweist. Andererseits ist es möglich, im Ofen 1 ein heißeres Verbrennungsgas zu erzeugen und ihm vor Eintritt in den Konverter Luft etwa von Umgebungstemperatur zuzumischen. In der Schaltung der Fig. 1 kann dies durch das Gebläse 21 geschehen; die so zugemischte Luft wird im nachfolgenden Kühlluft genannt. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 kann man auf das Gebläse 21 auch verzichten und die Kühlluft nach (;ebläse 5 abzweigen und durch die gestrichelte Leitung 5a dem Vcrbrennungsgas zuführen.regulate that the combustion gas has the desired temperature. On the other hand, it is possible to generate a hotter combustion gas in the furnace 1 and admix it with air at approximately ambient temperature before it enters the converter. In the circuit of FIG. 1, this can be done by the fan 21; the so mixed In the following, air is referred to as cooling air. Deviating from the representation in Fig. 1 can be opened the fan 21 also do without and the cooling air after (; ebläse 5 branch off and feed through the dashed line 5a to the combustion gas.

Das S03-haltige Gas aus dem Konverter 8 wird durch die Leitung 9 in den Rauchgaskanal 10 gegeben. Das so konditionierte Rauchgas gelangt in den Elektrofilter 11 und wird dort entstaubt. Durch den Reingaskanal 12 strömt das ontstavll)te Algas in den Kamin 13, Mit Hilfe des Rauchdichtemeßgeräts 14, das sich im Reingaskanal 12 befindet, wird der Staubgehalt im Reingas gemessen.The S03-containing gas from the converter 8 is fed through the line 9 in the flue gas duct 10 given. The flue gas conditioned in this way enters the electrostatic precipitator 11 and is dusted there. The constant algas flows through the clean gas channel 12 in the chimney 13, with the help of the smoke density meter 14, which is in the clean gas duct 12 is located, the dust content in the clean gas is measured.

Die Meßwerte speist man einem Regler 15 ein, der damit die Schwefeldosierpumpe 3 steuert. Die Regelungssignale werden durch die strichpunktierten Leitungen geführt, Entsprechend der Einstellung der Dosierpumpe 3 wird der Lufterhitzer 6 gesteuert. Dabei erfordert eine abnehmende Schwefelmenge eine Erhöhung der Temperatur der Verbrennungsluft in der Leitung 4, damit die Temperatur des Verbrennungsgases am Ausgang des Ofens 1 ungefähr konstant gehalten wird.The measured values are fed into a controller 15, which thus controls the sulfur metering pump 3 controls. The control signals are routed through the dash-dotted lines, The air heater 6 is controlled in accordance with the setting of the metering pump 3. A decreasing amount of sulfur requires an increase in the temperature of the combustion air in line 4, so that the temperature of the combustion gas at the exit of the furnace 1 is kept approximately constant.

Eine Feinregelung erfolgt mit Hilfe der Temperaturmef##telle 22, die sich in der Leitung 9 befindet. Die in der Meßstelle 22 gemessene Temperatur steuert das Gebläse 21 für die Kühlluft zufuhr so, daß am Eingang des Konverters 8 die gewünschte Temperatur z.B. im Bereich von 420 - 4800C herrscht. Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 kann die Temperaturmeßstelle 22 auch am Eingang des Konverters 8 liegen. Falls das Gebläse 21 nicht vorhanden und an seine Stelle die Abzweigleitung 5a getreten ist, muß in der Leitung 5a eine Drosselklappe vorgesehen werden, die über die Temperaturmeßstelle 22 angesteuert wird.A fine control takes place with the help of the Temperaturmef ## telle 22, the is in line 9. The temperature measured in the measuring point 22 controls the fan 21 for the cooling air supply so that at the input of the converter 8 the desired The temperature is e.g. in the range of 420 - 4800C. Deviating from the representation 1, the temperature measuring point 22 can also be at the input of the converter 8. If the fan 21 is not available and the branch line 5a has taken its place is, a throttle valve must be provided in the line 5a, which over the temperature measuring point 22 is controlled.

Es ist nicht in jedem Fall notwendig, dem Rauchgas im Kanal 10 S03 zur Konditionierung zuzumischen. Deshalb wird der Stanbgehalt im Reingaskanal 12 durch das Meßgerät 14 überwacht.It is not always necessary to add S03 to the flue gas in duct 10 to mix in for conditioning. Therefore, the rod content in the clean gas duct is 12 monitored by the measuring device 14.

Beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts von z.B.When a predetermined limit value is exceeded, e.g.

150 mg Staub pro Qubikmeter wird die Erzeugung von S03-haltigem Gas in Gang gesetzt, und zwar nur in der Menge, die erforderlich ist, um den Staubgehalt auf etwa 150 mg/m³ zu halten.150 mg of dust per square meter is used to generate SO3-containing gas set in motion, and only in the amount required to control the dust content to be kept at around 150 mg / m³.

zur einen Kraftwerksblock von 300 MW werden für die Zumischwung von 30 ppm S03 in den Rauchgaskanal 10 ca. 50 kg Schwefel pro Stunde benötigt. Der Lufterhitzer 6 und auch das Kühlluftgebläse 21 sind in diesem Verfahrenszustand ausgeschaltet.on the one hand a power plant block of 300 MW will be used for the admixture of 30 ppm S03 in the flue gas duct 10 requires approx. 50 kg of sulfur per hour. The air heater 6 and also the cooling air fan 21 are switched off in this process state.

Bei einer Außentemperatur von 0°C sind für den genannten Betriebsfall pro Stunde 800 m3 Verbrennungsluft durch die Leitung 4 erforderlich. Steigt die Außentemperatur auf 3000 an, werden durch das Kühlluftgebläse 21 etwa 60 m3/h Kühlluft dem Verbrennungsgas des Ofens 1 beigemischt. Wird der S03-Bedarf im Rauchgaskanal 10 auf 20 ppm reduziert, sind nur noch ca. 34 kg Schwefel pro Stunde zu verbrennen. Die nun erforderliche Heizleistung durch den Erhitzer 6 beträgt ungefähr 50 kW,Bei dieser Betriebsbedingung und einer Außenluft-Ternpeiatur von 0°C beträgt die AustritFstemperatur des Konverters 8 etwa 5200C, das Kühlluftgebläse 21 ist ausgeschaltet. Steigt die Außentemperatur auf 300C an, werden durch das Gebläse 21 dem Verbrennungsgas des Ofens 1 pro Stunde etwa 60 m3 Kühlluft beigemischt.At an outside temperature of 0 ° C, for the specified operating case 800 m3 of combustion air required through line 4 per hour. Increases the If the outside temperature rises to 3000, the cooling air fan 21 generates about 60 m3 / h of cooling air mixed with the combustion gas of the furnace 1. If the S03 requirement in the flue gas duct 10 reduced to 20 ppm, only about 34 kg of sulfur per hour have to be burned. The heating power now required by the heater 6 is approximately 50 kW, At This operating condition and an outside air temperature of 0 ° C is the outlet temperature of the converter 8 about 5200C, the cooling air fan 21 is switched off. Increases the Outside temperature to 300C, are blown by the fan 21 to the combustion gas of the Oven 1 mixed with about 60 m3 of cooling air per hour.

Fig. 2 zeigt eine weitere Regelungsvariante, wobei zur Vereinfachung der Rauchgas-Reingasteil sowie auch die Rauchdichtemessung mit zugehöriger Regelung weggelassen wurden.Fig. 2 shows a further control variant, wherein for simplification the flue gas clean gas part as well as the smoke density measurement with associated control have been omitted.

Die Anordnung der Fig. 2 weist zusätzlich den Regler 30 und die Drosselklappe 31 in der Verbrennungsluftleitung 4 auf.The arrangement of FIG. 2 also has the controller 30 and the throttle valve 31 in the combustion air line 4.

Die Zumischung von Kühlluft entfällt hier.The admixture of cooling air is not necessary here.

über die Dosierpumpe 3 wird ein festes Verhältnis der Heizleisttlllg im Erhitzer 6 und der Verbrennungsluftmenge (Drosselklappe 31), in Abhätigigk"#it von der dosierten Schwefelmenge eingestellt. Der Lufterhitzer 6 kann dabei außer Betrieb bleiben, so lange die Schwefeldosierung nicht weiter als auf etwa 60 % des Maximums absinkt. Bei weiterer Abnahme der Schwefeldosierung wird die Heizleistung des IJrtlit,zers 6 wachsend ansteigen.A fixed ratio of the heat output is achieved via the metering pump 3 in the heater 6 and the amount of combustion air (throttle valve 31), as a function of "#it on the amount of sulfur dosed set. The air heater 6 can remain out of operation as long as the sulfur dosage does not exceed drops to about 60% of the maximum. If the sulfur dosage decreases further, the heating power of the IJrtlit, zers 6 increases.

Anderungen der Temperatur der Außenluft wirken sich auch auf die Temperatur des Verbrennungsgases am Ausgang des Ofens 1 sowie auf die Temperatur des Gases in der Leitung 9 aus. Die so hervorgerufenen Temperaturschwankungen werden durch die Temperaturmeßstelle 22 registriert. Diese Meßstelle 22 steuert den Regler 30 an. Der Regler 30 wiederum beeinflußt die Einstellung der Drosselklappe 31 für die Menge der dem Ofen 1 zugeführten Verbrennungsluft. An die Stelle der Drosselklappe 31 i:ann auch ein regelbares Gebläse 5 treten. Es ist auch möglich, die Temperatur-Meßstelle 22 vor den Eingang des Konverters 8 zu legen.Changes in the temperature of the outside air also affect the temperature of the combustion gas at the outlet of the furnace 1 and the temperature of the gas in line 9. The temperature fluctuations caused in this way are through the temperature measuring point 22 is registered. This measuring point 22 controls the controller 30 at. The controller 30 in turn influences the setting of the throttle valve 31 for the Amount of the combustion air supplied to the furnace 1. In place of the throttle valve 31 i: can also a controllable fan 5 step. It is also possible to use the temperature measuring point 22 to be placed in front of the input of the converter 8.

Bei einem Kraftwerksblock von 300 MW und einer Zudosierung von 30 ppm S03 in den Rauchgaskanal 10 sind pro Stunde 50 kg Schwefel durch die Dosierpumpe 3 und 860 m³ Vorbrennutigluft durch das Gebläse 5 erforderlich. Der Lufterhitzer 6 ist in diesem Falle ausgeschaltet und die Drosselklappe 31 voll geöffnet. Bei einer Auentemperatur von 300C stellt sich eine Gastemperatur am Ausgang des Konverters 8 von etwa 500 0C ein. Geht die Außentemperatur z.B. auf OOC zurück, wird die dem Ofen 1 über die Drosselklappe 31 zugeführte Verbrennungsluftmenge durch den Regler 30 in Abhängigkeit von der Temperaturmessung der Meßstelle 22 auf etwa 800 m3/h reduziert.With a power plant block of 300 MW and an additional dosage of 30 ppm S03 in the flue gas duct 10 are 50 kg of sulfur per hour through the metering pump 3 and 860 m³ of preliminary air through the blower 5 are required. The air heater 6 is switched off in this case and the throttle valve 31 is fully open. at an outside temperature of 300C is a gas temperature at the output of the converter 8 of about 500 0C. If the outside temperature goes back e.g. to OOC, the dem Furnace 1 via the throttle valve 31 supplied amount of combustion air by the controller 30 depending on the temperature measurement of the measuring point 22 to about 800 m3 / h reduced.

Dadurch wird.die Temperatur am Ausgang des Konverters 8 auf ca,-5000C konstant gehalten.This increases the temperature at the output of converter 8 to approx. -5000C kept constant.

Falls eine verringerte Zudosierung von S03 von G i)pm 1 m Rauchgaskanal 10 genügt, werden pro Stunde 34 kg Schwefel dem Ofen 1 zugeführt. Zusätzlich wird der Lufte#hitzer 6 auf eine Heizleistung von 10 kW geschaltet, die Drosselklat e 31 ist voll geöffnet. Um auch in. diesem Fall die Temperatur im Gas am Austritt des Konverters auf ungefähr 5000C zu halten, werden bei 30°C Außentemperatur pro Stunde 650 m3 an Verbrennungsluft dem Ofen 1- zugeführt. Bei einer Außentemperatur von OOC wird, ausgehend von der Temperatur-Meßstelle 22 und dem Regler 30, die Drosselklappe 31 so eingestellt, daß die dem Ofen 1 zugeführte Verbrennungsluftmenge 610 m3/h beträgt.If there is a reduced addition of SO3 from G i) pm 1 m flue gas duct 10 is sufficient, 34 kg of sulfur are fed to furnace 1 per hour. Additionally will the air heater 6 is switched to a heating output of 10 kW, the throttle valve e 31 is fully open. In order to keep the temperature in Keeping the gas at the outlet of the converter at about 5000C will be at 30 ° C outside temperature 650 m3 of combustion air is fed into the furnace 1 per hour. At an outside temperature from OOC, starting from the temperature measuring point 22 and the controller 30, the throttle valve 31 is set so that the combustion air quantity supplied to the furnace 1 is 610 m3 / h amounts to.

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Claims (3)

Patentansprüche 1) Verfahren zum Erzeugen eines SO3-haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines 502 reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO3 geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Dosiereinrichtung und die Verbrennungsluft durch einen Lufterhitzer dem Ofen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur am Eingang oder Ausgang des Konverters mißt und damit die Menge der dem Verbrennungsgas zuzumische@den Kühlluft regelt, und ilam mit dell Luf~terhitzer Ueber d#e Schwefeldosierung so steuert, daß dem Ofen bei verringerter Schwefelzufuhr Verbrennungsluft mit höherer Temperatur zugeführt wird. Claims 1) Method for generating an SO3-containing gas by burning sulfur with combustion air conveyed by a fan in a furnace to produce a 502 rich combustion gas that is passed through a Converter for the catalytic conversion of SO2 in the presence of oxygen to SO3 and an exhaust gas containing water vapor before cleaning in an electrostatic precipitator is admixed, the sulfur in liquid form via a metering device and the combustion air is supplied to the furnace through an air heater, thereby characterized in that the temperature is measured at the input or output of the converter and thus regulates the amount of cooling air to be added to the combustion gas, and ilam with the air heater controls the sulfur metering in such a way that the furnace if the sulfur supply is reduced, combustion air is supplied at a higher temperature will. 2) Verfahren zum Erzeugen eines SO3-haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines SOz-reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO3 geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Dosiereinrichtung tind die Verbrennungsluft durch eLnen Lufterhitzer dem Ofeti zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Schwefeldosierung die Menge der Verbrennungsluft und den Lufterhitzer steuert und die Menge der Verbrennungsluft über eine Messung der Temperatur am Eingang oder Ausgang des Konverters zusätzlich regelt.2) Process for generating a gas containing SO3 by burning of sulfur with combustion air conveyed by a fan in a furnace for Generation of a SOz-rich combustion gas, which through a converter to the catalytic Conversion of SO2 in the presence of oxygen to SO3 and a water vapor Exhaust gas is admixed in an electrostatic precipitator before cleaning, with the sulfur The combustion air is supplied in liquid form via a metering device Air heater are fed to the Ofeti, characterized in that one with the Sulfur dosing controls the amount of combustion air and the air heater the amount of combustion air via a measurement of the temperature at the inlet or Additionally regulates the output of the converter. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefeldosierung über eine Messung des Staubgehalts im das Elektrofilter verlassenden Reingas steuert.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that one the sulfur metering via a measurement of the dust content in the electrostatic precipitator Clean gas controls.
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