DE3139080C2

DE3139080C2 - Verfahren zur Reinigung von Verbrennungsabgasen aus Müllverbrennungsabgasen

Info

Publication number: DE3139080C2
Application number: DE19813139080
Authority: DE
Inventors: Heinz 3250 Hameln Koch
Original assignee: Elektrizitätswerk Wesertal GmbH, 3250 Hameln
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1987-04-09
Also published as: DE3139080A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von insbesondere Chlorwasserstoff (HCl) und Fluorwasserstoff (HF) enthaltenden Verbrennungsabgasen aus Müllverbrennungsabgasen mittels Kalkhydrat als Absorptionsmasse, wobei staubförmiges Kalkhydrat unmittelbar in den Rauchgasstrom vor Verlassen des Feuerungskessels eingeblasen wird.
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 SO&sub3;, HF, SO&sub2; 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 entfernen. 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 sich 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 ein vernebeltes Alkali gebunden, d. h. in die trockene Salzform überführt und dann als Staub abgeschieden. Hierbei ist der Sprühturm der 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 hat. Dies geschieht vielfach in Absorptionstürmen mit speziellen Reaktionsstrecken. Sie enthalten Beruhigungsstrecken zur Herabsetzung der Rauchgasgeschwindigkeit, um die Verweilzeit zu erhöhen. Ferner gibt es Reaktionsstrecken mit expandierenden Wirbelschichten, wie nach dem Verfahren 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 zur Zeit bei 3-5 Mio. DM für eine Verbrennungsanlage. Als Beispiel eines Trockenverfahrens ist die trockene Heißreinigung von Rauchgasen in "Maschinenmarkt", Würzburg, 85 (1979) 32, S. 620-623 beschrieben. Für die Reinigung von HCl und HF enthaltenden Verbrennungsabgasen sind jedoch Rauchgastemperaturen im Bereich unter 350°C für HCl und unter 600°C für HF vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trockenverfahren zur Reinigung von insbesondere HCl und HF enthaltenden Verbrennungsabgasen so zu gestalten, daß es höhere Abscheidegrade als die bisher bekannten Trockenverfahren ermöglicht und mit nur geringen Investitionskosten anwendbar ist. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aus.
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, deren äußere Enden an eine für staubförmige Absorptionsmittel übliche Dosiereinrichtung angeschlossen sind, quer zur Rauchgasströmung in einen Kesselzug zu ziehen. Für die Abscheidungen von HCl und für HF gelangt dasselbe Absorbens zum Einsatz.
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) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz44&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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 gleichbleibender Rauchgastemperatur und Einblasegeschwindigkeit der Abscheidegrad von 83,2 bis auf fast 96% hochgetrieben werden konnte.
Die Zeichnung zeigt rein schematisch die Einrichtung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt und die Meßergebnisse gewonnen wurden, wobei
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 Fig. 2,
Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch den Kesselzug gemäß Fig. 2 und
Fig. 5 eine Einzelheit aus der Darstellung gemäß Fig. 3 zeigen.
Der Kessel einer Müllverbrennungsanlage 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.
Über eine Zuführleitung 9 wurde Absorptionsmaterial unmittelbar in den Kessel geblasen, um die in dem Rauchgas befindlichen Schadstoffe chemisch zu binden. Das Einblasen geschah in einem Temperaturbereich des Rauchgases zwischen 350-400°C.
Zu diesem Zweck wurde das Absorptionsmaterial, beispielsweise Kalziumhydroxid, von einem Silo 10 über eine übliche Fördereinrichtung 11 und eine Rohrleitung 12 in einen Zwischenbehälter 13 gefördert. Von dort wurde das Absorbens über eine übliche Dosiereinrichtung 14, beispielsweise eine Zellenradschleuse mit jeweils einer Zelle für jedes Dosierrohr, in die Zuführungsleitungen 9 geleitet und gelangte in die in den Temperaturbereich zwischen 350-400°C reichenden Dosierrohre 15 und 16, deren Mündungen verschiedene Abstände zur Kesselwand 17 zur guten Verteilung aufweisen. Die Dosierrohre können in einen Zwischenraum zwischen zwei übereinander angeordneten Heizflächenpaketen 18, 19 enden. Mit 20 ist der Austrittssammler der Speisewasser-Vorwärmerohre 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 Rauchgasströmungsrichtung hinter den Dosierrohren befindlichen Heizflächen 18 sind diese mit Prallblechen 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 geführte Absorptionsmittel trat mit unterschiedlicher Entfernung von der Kesselwand 17 aus den Dosierrohren aus, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die wesentlich über der des Rauchgases lag. In Verbindung mit der Einblasrichtung quer zum Rauchgasstrom wurde für eine gute Durchmischung, d. h. Verteilung der Absorptionspartikel im Rauchgasstrom gesorgt. Der Vermischungseffekt wurde 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 die optimale Reaktionstemperatur. Dadurch ist eine Verringerung der Rauchgasgeschwindigkeit durch Bildung besonderer Reaktionsstrecken nicht notwendig. Das Rauchgas kann mit der gewünschten optimalen Temperatur in die freie Atmosphäre geleitet werden, nachdem es zuvor im Elektrofilter die Feststoffe fast vollständig abgegeben hat.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von insbesondere HCl und HF enthaltenden Verbrennungsabgasen aus Müllverbrennungsanlagen mittels Kalkhydrat als Absorptionsmasse, wobei staubförmiges Kalkhydrat unmittelbar in den Rauchgasstrom vor Verlassen des Feuerungskessels eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalkhydrat dem Rauchgasstrom im Temperaturbereich von 350°C bis 400°C zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkhydrat mit einer Geschwindigkeit von 12-16 m/s quer zum Rauchgasstrom eingeblasen wird.