DE3139080A1

DE3139080A1 - Verfahren und einrichtung zur absorption von schadstoffen aus verbrennungsabgasen

Info

Publication number: DE3139080A1
Application number: DE19813139080
Authority: DE
Inventors: Heinz 3250 Hameln Koch
Original assignee: ELEKTRIZITAETSWERK WESERTAL GM
Current assignee: ELEKTRIZITAETSWERK WESERTAL GM
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3139080C2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Absorption
von Schadstoffen aus Verbrennungsabgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absorption von Schadstoffen aus Verbrennungsabgasen mittels trockener Absorptionsmassen bei Kraftswerksanlagen, Müllverbrennungsanlagen udgl Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und in vermehrtem Maße bei der Beseitigung von Müll durch Verbrennung entstehen Rauchgase mit erheblichen Anteilen von Schadgasen wie S03 HF, 302 und HCL.
Der HCL-Anteil ist hierbei am größten und belastet die Umwelt am höchsten Ziel zahlreicher Reinigungsverfahren ist es, die Schadstoffe aus den Abgasen vor dem Eintritt in die freie Atmosphäre zu ertfernen Die unerwünschten Beimengungen werden chemisch gebunden und dadurch dem Rauchgas entzogen.
Die Reinigungsverfahren können hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich in Naßverfahren und Trockenverfahren.
Mit den Naßverfahren gelingt es, hohe Abscheidegrade zu erzielen und den Chemikalienverbrauch durch stöchiometrischen Einsatz gering zu halten. Bei den Naßverfahren treten jedoch Probleme durch hohe Korrosionen in technischen Einrichtungen auf. Es entstehen kalte, wassergesättigte Rauchgase und erhebliche Abwasserprobleme. Der apparative Aufwand hierbei ist sehr hoch und liegt zur Zeit zwischen 3 - 5 Mio. DM für eine Verbrennungsanlage.
Ein weiteres Naßverfahren zeichnet s-ich dadurch aus, daß nicht nur Schadgase, sondern auch Stäube abgeschieden werden können. Die dabei anfallende Dünnschlämme wird in einer ersten Stufe durch Verdunstung des Wassers und Kühlung der Rauchgase getrocknet, so daß hierbei keine Abwasserprobleme auftreten.- Außerdem werden bei diesem Verfahren keine Staubfilter benötigt. Die Durchführung dieses Verfahrens erfordert jedoch einen hohen investitionsaufwand von zur Zeit 6 - 7 Mio. DM. Außerdem sind die laufenden Betriebskosten erheblich.
Bei einem Quasi-Trockenverfahren werden die sauren Gase an einem vernebelten Alkali gebunden, d; h. in die trockene Salzform überführt und dann als Staub abgeschieden. Hierbei ist der Sprühturnder verfahrensentscheidende Teil Es entstehen keine Abwasserprobleme, jedoch ist der Chemikalienverbrauch verhältnismäßig hoch. Als weitere Nachteile müssen nicht zu vermeidende Korrosionen genannt werden. Der apparative Aufwand ist ebenfalls erheblich und die Abscheidegrade bis zu 80 % sind erheblich niedriger als bei den Naßverfahren Bei den echten.Trockenverfahren wird pulverförmiges Absorbens in den Rauchgasstrom geblasen, nachdem dieser den Feuerungskessel verlassen hat0 Dies geschieht vielfach in Absorptionstürmen mit speziellen Reakxionsu strecken Sie enthalten Beruhigungsstrecken zu Herabsetzung der Rauchgasgeschwindigkeit, um die Verweií zeit zu erhöhen. Ferner gibt es Reaktionsstrecken mit expandierenden Wirbelschichten, wie nach dem Ver fahren von Lurgi, um das Absorbens in genügender Weise mit den Schadstoffen In Berührung zu bringen Die Trockenverfahren haben den Vorteil, daß es keine Abwasserprobleme gibt und keine Korrosionen auftreten Gegenüber den Naßverfahren haben die Trockenverfahren jedoch den Nachteil eines hohen Chemikalienverbrauchs und geringerer Abscheidegrade, die 80 % nicht übersteigen Der Investitionsaufwand liegt etwa in gleicher Höhe, nämlich zurzeit bei 3 - 5 Mio. DM für eine Verbrennungsanlage Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trockenverfahren zur Reinigung von Verbrennungsabgasen zu schaffen, welches mit nur geringen Investitionskosten durchführbar ist und höhere Abscheidegrade als die bisher bekannten Trockenverfahren ermbglicht, Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, 9 daß staubförmiges Absorptionsmittel unmittelbar in den Rauchgasstrom bei einer Temperatur von 350 - 40C C vor Verlassen des Feuerungskessels eingeblasen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit einem nur geringen technischen Aufwand durchführen, und zwar auch bei bereits bestehenden Feuerungskesseln. Hierfür ist es lediglich notwendig, Dosierrohre quer zur Rauchgasströmung in einen Kesselzug zu ziehen. Die Dosierrohre sind mit ihren äußeren Enden an eine für staubförmige Mittel übliche Dosiereinrichtung angeschlossen. Vorzugsweise ist die Anordnung der Dosierrohre paarweise übereinander. Ihre Mündungen befinden sich innerhalb des Kesselzugs verteilt mit unterschiedlichen Abständen von den Wandungen, um eine gute Verteilung zu erreichen.
Ebenfalls zur Erzielung einer besonders günstigen Verteilung und zum Schutz der Heizflächen in dem Kesselzug vor Erosion durch die Partikel des Absorbens und vor Korrosion sind wenigstens die in der Nähe der Dosierrohre verlaufenden Heizflächen mit Prallblechen ausgerüstet. Diese sind von äußerster Einfachheit.
Sie bestehen aus winkelförmigen Profileisen, die die Heizflächen von unten umfassen.
Neben dem Vorteil der besonders einfachen technischen Ausrüstung zur Durchführung des Verfahrens wurden hohe Abscheidegrade bis zu 95 % für HCL gemessen. Diese hohen Werte ergaben sich bei einer Einblasegeschwindigkeit des Absorbens von 12 - 16 m/s quer zum Rauchgasstrom der eine Geschwindigkeit von etwa 7 m/s hatte.
Zum Nachweis der besonders günstigen, bisher mit einem Trockenverfahren nicht erreichbaren Abscheidegrade sind in den nachstehenden Tabellen die Ergebnisse drei verschiedener Meßreihen für Dosiermengen von 300 - 600 kg Kalkhydrat/h aufgeführt: HCl-Messung im Roh- und Reingas eines Müllkessels (abschließende Meßreihe) Rohgas Reingas Abscheidegrad Bemerkungen mg/Nm³ f mg/Nm³ f % 11 % O2 11 % O2 612 103 83,2 Rauchgasmenge: 60 000 Nm³ f/h 722 102 85,9 Dosierung bei 350 - 400°C 1 184 177 85,0 Einblasegeschwindigkeit: 16 m/se 1 356 194 85,7 Dosiermenge: 300 kg Kalkhydrat/h 834 140 83,2 Dosierstelle und -station: 1 277 171 86,6 s. Anlage 1 + 2 1 092 135 87,6 922 124 85,5 HCl-Messung im Roh- und Reingas eines Müllkessels (abschließende Meßreihe) Rohgas Reingas Abscheidegrad Bemerkungen mg/Nm³ f mg/Nm³ f % 11 % O2 11 % O2 879 88 90,0 Rauchgasmenge: 60 000 Nm³ f/h Dosierung bei 350 - 400°C 1 297 108 91,7 Einblasegeschwindigkeit: 16 m/sec 955 96 89,9 Dosiermenge: 450 kg Kalhydrat/h 1 065 106 90,0 Dosierstelle und -station: s. Anlage 1 + 2 1 266 112 91,1 1 255 96 92,3 793 62 92,2 746 75 90,0 934 94 89,9 HCl-Messung im Roh- und Reingas eines Müllkessels (abschließende Meßreihe) Rohgas Reingas Abscheidegrad Bemerkungen mg/Nm³ f mg/Nm³ f % 11 % O2 11 % O2 1 047 71 93,2 Rauchgasmenge: 60 000 Nm³ f/h 1 289 80 93,8 Dosierung bei 350 - 400 °C 1 033 56 94,6 Einblasegeschwindigkeit: 16 m/sec 966 40 95,9 Dosiermenge: 600 kg Kalkhydrat/t 662 37 94,4 Dosierstelle und -station: 893 40 95,5 s.Anlage 1 + 2 967 47 95,1 784 35 95,5 Die Messungen des Salzsäuregehaltes in Roh- und Reingas wurden bei einer Müllverbrennungsanlage der Anmelderin in Hameln durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß in Abhängigkeit von der Dosiermenge bei wechselnder Rauchgasmenge aber gleichb-leibender Rauchgastemperatur und Einblasegeschwindigkeit der Abscheidegrad von 83 9 2 % bis auf fast 96 % hochgetrieben werden konnte.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 Ein Übersichtsbild der Gesamtanlage, Fig. 2 einen Teil eines Vertikalschnitts parallel zur Rohrführung einer Heizfläche, Fig. 3 einen Teil eines Vertikalschnitts senkrecht zur Darstellung gemäß,Figur 2, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch den Kessel-Zug gemäß Figur 2 und Fig. 5 eine Einzelheit aus der Darstellung gemäß Figur 3.
Ein Kessel für eine Müliverbrennungsanlage ist mit drei Zügen 1 2 und 3 ausgerüstet. In den Zügen 2 und 3 befinden sich Heizflächen 5 und 6, paketartig angeordnet, zur Vorwärmung und Verdampfung des Kesselspeisewassers.
Das Rauchgas, welches den letzten Zug 3 verläßt, gelangt über eine Zuleitung 7 zu einem Elektrofilter 8, mit dessen Hilfe das Rauchgas von Staubpartikeln befreit wird Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß über eine Zuführleitung 9 Absorptionsmaterial unmittelbar in den Kessel geblasen wird, um die in dem Rauchgas befindlichen Scnadstoffe chemisch zu binden. Das Einblasen geschieht in einem Bereich, in dem Rauchgas eine Temperatur von 35C - 400 CV aufweist.
Zu diesem Zweck wird das Absorptionsmaterial, beispielsweise Kalziumhydroxyd, von einem Silo 10 über eine übliche Fördereinrichtung 11 und eine Rohrleitung 12 in einen Zwischenbehälter 13 gefördert.
Von dort wird das Absorbens über eine übliche Dosiereinrichtung 14, beispielsweise eine Zellenradschleuse mit jeweils einer Zelle für jedes Dosierrohr, in die Zuführungsleitungen 9 geleItet. von dort gelangt das Absorbens in die in den Temperaturbereich 350 - 430 OC reichenden Dosierrohre 15 und 6, derer. Mündungen verschiedene Abstände zur Kesselwand 17 zur guten Verteilung aufweisen. Die Dosierrohre können in einen Zwischenraum. zwischen. zwei übereinander angeordneter Heizflächenpaketen 18, 19 enden Mit 20 ist der Austrittssammler der Speisewasser-Vorwärrnerrohre bezeichnet Die Dosierrohre 15 und 16 sind übereinander angeordnet und werden durch Befestigungsflansche 21 am Kessel befestigt und gehalten Zum Schutze der oberhalb, d. h. in Rauchgasströmungs richtung hinter den Dosierrohren befindlichen Heizflächen 18 sind diese mit Prellblechen in Form von Winkelprofilen versehen, die neben dem Schutz vor Korrosion und Erosion für eine bessere Verteilung des Absorbens im Rauchgasstrom sorgen.
Das durch die Dosierrohre 15 und 16 eintretende Absorptionsmittel tritt mit unterschiedlicher Entfernung von der Kesselwand 17 aus den Dosierrohren aus und zwar mit einer Geschwindigkeit, die wesentnich die des Rauchgases übersteigt. In Verbindung mit der Einblasrichtung quer zum Rauchgasstrom wird für eine gute Durchmischung, d. h. Verteilung der Absorptionspartikel im Rauchgasstrom gesorgt. Der Vermischungseffekt wird durch die Form der Prallbleche 22 noch zusätzlich erhöht.
Es hat sich erwiesen, daß nicht nur die Verweilzeit des staubförmigen Absorbens im Rauchgasstrom für einen guten Abscheidegrad von Bedeutung ist, sondern in erster Linie eine optimale Reaktionstemperatur.
Dadurch ist eine Verringerung der Raucligasgeschwin digkeit durch Bildung besonderer Reaktionsstrecken nicht notwendig. Das Rauchgas kann mit der optimalen gewünschter. Temperatur in die freie Atmosphäre geleitet werden, nachdem es zuvor im Elektrofilter die Feststoffe fast vollständig abgegeben hat.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Absorption von Schadstoffen aus Verbrennungsabgasen mittels trockener Absorptionsmassen bei raftwerksanlagen, Müllverbrennungsanlagen dgl., dadurch gekennzeichnet, daß staubförmiges Absorbens unmittelbar in den Rauchgasstrombei 350 - 400 OC vor Verlassen des Feuerungskessels eingeblasen wird 2 Verfahren nach Anspruch 1s dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbens mit einer Geschwindigkeit von 12 - 16 m/s quer zum Rauchgasstrom eingeblasen wird 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dosierrohre (15, 16), welche in einen mit Heizflächen (5, 6) bestückten Kesselzug reichen und mit ihren äußeren Enden an eine Dosiereinrichtung (14) angeschlossen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierrohre (15, 16) paarweise übereinander angeordnet sind und unterschiedliche Längen aufweisen.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die unmittelbar in Strömungsrichtung des Rauchgases hinter den Dosierrohren angeordneten Heizflächen (18) mit Prallblechen (22) zur Verbesserung der Verteilung des Absorbens und zum Schutz vor Erosion und Korrosion ausgerüstet sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Prallbleche winkelförmige, die Heizflächen in Strömungsrichtung teilweise umfassende Profileisen eingesetzt sind.