DE3240373A1 - Verfahren und vorrichtung zur rauchgasentschwefelung von kohlenfeuerungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur rauchgasentschwefelung von kohlenfeuerungen

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DE3240373A1 DE19823240373 DE3240373A DE3240373A1 DE 3240373 A1 DE3240373 A1 DE 3240373A1 DE 19823240373 DE19823240373 DE 19823240373 DE 3240373 A DE3240373 A DE 3240373A DE 3240373 A1 DE3240373 A1 DE 3240373A1
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Description

Dr-In g, Holzhäuser Dlpl.-Met. Go ld bach Dipl.-Ing. Schieferdecker
P t e η t a π w δ 11 β Ä 37 -6050 OFFENBACH
österreichische Draukraftwerke Aktiengesellschaft
Kohldorfer Strasse A-9020 Klagenfurt, Österreich
Verfahren und Vorrichtung zur Rauchgas-
{ entSchwefelung von Kohlenfeuerungen»
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung von Kohlefeuerungen nach dem Trockenadditiwerfahren mit nachgeschalteten Staubfiltern. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim Betrieb von großen Feuerungsanlagen, wie z.B. Dampferzeugern für Dampfturbinen, muß in gesteigertem Ausmaß auf den Umweltschutz Rücksicht genommen werden. Dabei sind insbesondere die Schadstoffemissionswerte der Feuerungsanlagen so niedrig wie möglich zu hal- ten. Demgegenüber ist aus preislichen und volkswirtschaftlichen Gründen ein steigendes Bedürfnis gegeben, Kohle mit geringerer Qualität, insbesondere heimische Braunkohle, einzusetzen, die beim Verbrennen einen relativ hohen Anteil an Schadstoffen erzeugt. Dabei ist im besonderen auf die Konzentration des Schwefels in Form von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid in den Rauchgasen zu achten. Bei einer Entfernung des Schwefels bzw. von Schwefelverbindungen aus den Abgasen von Kraftwerksanlagen ist auch auf die Wirtschaftlichkeit Bedacht zu nehmen, da Anlagen zur Abgasentschwefelung einen hohen apparativen Aufwand und damit hohe Investitionen erfordern.
Um die Schwefelemission schon in der Feuerung zu reduzieren, ist bereits vorgeschlagen worden, den Schwefel nach sogenannten Trokkenadditiwerfahren durch Einbringung von Additiven in den Feuerraum so weit wie möglich chemisch zu binden. Hier ist insbesondere das Einblasen von feinkörnigem Calciumoxid oder Calciumkarbonat in den Feuerungsraum zu nennen. Bei Kohle-Staubfeuerungen mit Mahl-
Trocknungskreislauf wird das Calciumoxid der Kohle schon vor der Kohlemühle beigegeben. Beide Bestandteile gelangen gemeinsam über die Kohlenstaubbrenner in den .Feuerraum. Dieses bekannte Trockenadditivverfahren zeigt allerdings nicht unter allen Bedingütigen günstige Ergebnisse, wobei unter anderem die Art der eingesetzten Kohle eine Rolle spielt. Es zeigt sich, daß bei manchen Braunkohlearten die Entschwefelung ungenügend ist, da es offensichtlich infolge zu hoher Feuerraumtemperaturen zu einem Totbrennen des eingesetzten Calciumoxids kommt.
Weiters ist bereits vorgeschlagen worden, dem Feuerraum Kaltgas zuzuführen, um optimale Temperaturbedingungen für die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw. entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen. Eine Anlage,die nach diesem Verfahren arbeitet, ist weiter unten beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß die relative Feuchtigkeit des Rauchgases vor Eintritt in die Staubfilter erhöht wird. Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erfolgt die Erhöhung der relativen Feuchtigkeit des Rauchgases durch dessen Abkühlung auf eine niedrigere Temperatur, die jedoch über dem Wassertaupunkt des Rauchgases liegt. Im besonderen erfolgt die Erhöhung der relativen Feuchtigkeit des Rauchgases durch dessen Abkühlung mittels Wärmetauscher und/oder durch Einspritzen von Wasser in das Rauchgas, Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Kesselanlage und einer Rauchgasfilteranlage ist dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgasstrom vor der Rauchgasfilteranlage ein Wärmeaustauscher und/oder ein Einspritzkühler angeordnet ist, um die relative Feuchtigkeit des Rauchgases zu erhöhen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise naher beschrieben. In Fig. 3 ist rein schematisch eine Kesselanlage mit Kohle-Staubfeuerung gezeigt, wobei alle hier nicht wesentlichen Teile fortgelassen wurden. In den Fig. 2 bis 4 ist schematisch das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt.
Die in Fig. 3 gezeigte Kesselanlage ist für Kohle-Staubfeuerung eingerichtet und die Entschwefelung erfolgt in an sich bekannter Weise nach dem Trockenadditivverfahren. In yon der Anmelderin bereits vorgeschlagener Weise ist zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Entschwefelung die Rückführung von Kaltgas in den Feuerraum vorgesehen.
Die Braunkohle 2 und das Additiv CaCO, 3 gelangen in einem steuerbaren Mengenverhältnis zueinander über Förderanlagen und einem Zuteiler 4 in den Fallschacht 5. Der Fallschacht führt in die Kohlemühle 6, wobei heiße Rauchgase 7 aus dem Feuerraum 8 in den Fallschacht 5 geleitet werden und ebenfalls in die Kohlemühle 6 gelangen. In der Kohlemühle 6 wird die Kohle auf die notwendige Korngröße vermählen und durch die heißen Rauchgase gleichzeitig getrocknet. Das staubförmige Verbrennungsgemisch gelangt über Sichter 9 in die Kohlenstaubbrenner 10 und von dort in den Feuerraum 8, wo die Kohle zu Rauchgas und Asche verbrennt. Ein kleiner Teil 'dieses Rauchgases wird, wie gesagt, über den Fallschacht 5 rückgeführt, der größere Teil 11 durchströmt die Kesselanlage 1 und gibt seine Wärme an entsprechende, hier nicht dargestellte Heizflächen und Rohrschlangen ab. Das Rauchgas durchströmt in der Folge einen Ascheabscheider 12 und Saugzugventilatoren 13. Danach gelangt das Rauchgas durch Staubfilter 23 und als Reingas 15 durch einen Schornstein 16 in die Atmosphäre.
Dem bereits stark abgekühlten Rauchgas mit etwa 150 C wird wahlweise bei Entnahmestellen 17, 18, 26 oder 27 ein Teil entnommen und als Kaltgas über die Leitung 19 alternativ oder gleichzeitig über zwei Wege in den Feuerraum 8 geleitet. Der eine Weg führt über den Stutzen 20 in den Fallschacht 5, wo sich das Kaltgas mit dem heißen Rauchgas vermischt und nach Durchströmen der Kohlemühle 6 und der Sichter 9 über die Kohlenstaubbrenner 10 in den Feuerraum 8 gelangt. Der zweite Weg führt über die Leitung 21 zu KaItgaseinblasschlitzen 22, von wo das Kaltgas direkt in den Feuerraum 8 strömt.
Bei einer Entnahme des Kaltgases bei den Entnahmestellen 26, 27 und 17 ist das rückgeführte Kaltgas mit Ascheteilchen beladen, wodurch unverbrauchtes Additiv in den Feuerraum zurückgeführt wird. In bekannter Weise ist das Additiv in großem stöchiometrischem Überschuß zur Kohle vorhanden. Bei Entnahme des Kaltgases bei 18 liegt das Kaltgas als Reingas vor.
Gemäß vorliegender Erfindung wird die relative Feuchtigkeit des Rauchgases vor Eintritt in den Staubfilter 23 erhöht. Es geschieht dies im allgemeinen in dem Rauchgasstrombereich zwischen Ascheabscheider 12 und dem Staubfilter 23.
Es ist bereits bekannt, daß durch Nachschalten von Staubfiltern hinter Feuerungen nach dem Trockenadditiwerfahren der Einbindegrad des Schwefels in die Asche verbessert wird. Überraschend hat sich gezeigt, daß der Eiribindegrad noch weiter verbessert wird, wenn die relative Feuchtigkeit des Rauchgases angehoben wird.
Die erfindungsgemäße Erhöhung der relativen Feuchtigkeit der Rauchgase erfolgt in vorteilhafter Weise auf drei Arten:
- Abkühlung des heißen Rauchgases durch einen Wärmetauscher. Die hiebei rückgewonnene Wärme kann anderweitig verwendet werden, sodaß eine Wirkungsgradverbesserung ebenfalls erzielt werden kann.
- Durch Einspritzen von Wasser in das heiße Rauchgas.
- Durch Kombination der beiden zuvor angeführten Verfahren.
Normalerweise beträgt die Rauchgastemperatur ca. 15O0C. Bei der Erhöhung der relativen Feuchtigkeit wird die Temperatur auf einen Wert zwischen 50 und 100°C reduziert. Die Temperatur des Rauchgases muß dabei allerdings stets höher sein als der Wassertaupunkt des Rauchgases, damit im nachgeschalteten Staubfilter nur trockene Produkte anfallen.
Es sei darauf hingewiesen, daß üblicherweise Rauchgase aus Feuerungen nicht auf die oben erwähnten Temperaturen abgekühlt werden kön-
3 ? /, Ο 3 7
neu, weil dann massive Korrosionen durch Schwefelsäure auftreten würden. Im gegenständlichen Trockenadditivverfahren ist dies aber nicht der Fall, da das Additiv den größten Teil des SO, absorbiert. Aus diesem (!runde ist eine Absenkung der Rauchgaslomperatur auf :, oben beschriebene Werte zwischen i>0 und KX)0C zulässig.
Durch das erfindungsgem'iße Verfahren ist es möglich, mit dem Trockenadditiwerfahren den üntschwefelungsgrad von Naßanlagen zu erreichen.
In den Fig. 2 bis 4 sind die drei olu-ngeiiannlen Varianten y.ur lirhöhung der relativen Fein hl igkei I des Rmicligaso.s gnm/iß lirfindung schema I isch dargestellt. D.iboi i;,| mit den Be/.iigszeichen /. die Kohlt! und /> das Additiv btv/,cii hnet, wobei die Kohle im Kessel 28 verbrennt und ein Teil des Additivs mit dem entstehenden Schwefel b/.w.
IS Schwefelvorhi ndungen reagiert. IUn Teil der Asche und des Additivs wird bei ^9 ausgetragen. IUn großer Teil der Verbrennungswärme wird bei 30 abgeführt.
Das heiße Rauchgas 31 gelangt mit Asche und reaktionsfähigem Addi- M) tiv entweder in einen W/inm-austauscher /A (IMg. 2) oder in einen IU nspri I 7.WIhItH- 2Γ> (l;ig. '>) oder n;u heinaiidor in oiixtn Wärmeaustauscher und einen lUnspriI/kühler (IMg. 4). Das abgekühl Ic Rauchgas 3Z mil: erhöhter relativer l'Oucht igkeit gelangt ilann in den Staubfilter 23 und eiitwehht von dort al·; Reingas l!> durch den 2!i Rauchl'ang Id in die Atmosphäre. Im Staiihlilter 23 wird die restliche Asche und die lintschwofohmgsprOdtikto 33 ausgetragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgein.'iße Vorrichtimg sind auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Die Kesselanlage (siehe Fig. I) kann auch anders arbeiten. Wesentlich ist nur, daß ein Trockenadditiwerfahren vorliegt und daß im Rauchgasstrom vor dem Staubfilter noch unverbrauchtes Additiv vorhanden ist, das mit dem restlichen Schwefel bzw. dessen Verbindungen reagieren kann. Das erfindungsgem'iße Verfahren ist für Kohle aller Art geeignet und nicht auf Braunkohle beschränkt. Die in IMg. I gozeiglo Rückführung des Kaltgases in den I'euerraum
BAD ORIGINAL
stellt eine beyorzugte Ausführung dar, ist aber in Verbindung mit dem erf indungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt notwendig.
In Hinblick auf die Fig. 1 sei der Klarheit halber darauf hingewiesen, daß der Ascheabscheider 12 ein Abscheider für Kesselasche und der Staubfilter 23 ein Staubfilter für Flugasche ist. Wie bereits oben beschrieben, wird die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung vor dem Staubfilter 23 eingebaut. Die relative Feuchtigkeit der Rauchgase wird dabei vorteilhaft auf einen Wert größer 50 % bis 100 %, vorzugsweise größer 80 % bis 100 % angehoben.
-G-
BAD ORIGINAL
Österreichische Draufkraftwerke Aktiengesellschaft, Klagenfurt (AT)
Bezugszeichenliste
1 Kesselanlage
2 Kohle
3 Additiv
4 Zuteiler
5 Fallschacht
6 Kohlemühle
7 Rauchgas
8 Feuerraum
9 Sichter
10 Kohlenstaubbrenner
11 Rauchgas
12 Ascheabscheider
13 Saugzugventilator
15 Reingas
16 Schornstein
17 Entnahmestellen
18 Entnahmestellen
19 Leitung
20 Stutzen
21 Leitung
22 Kaltgaseinblasschlitz
23 Staubfilter
24 Wärmetauscher
25 Einspritzkühler
26 Entnahmestellen
27 Entnahmestellen
28 Kessel
29 Austrag
30 Verbrennungswärme
31 Rauchgas (heiß)
32 Rauchgas (abgekühlt)
33 Austragprodukte
Ί-
Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    1 . Verfahren zur Rauchgasentschwefelung von Kohlefeuerungen nach dem Trockenadditivverfahren, wobei die Kohle in Gegenwart von Additivmaterial gegebenenfalls unter Zufuhr von Kaltgas im Kessel verbrennt und zum Teil nicht umgesetztes Additivmaterial den Kessel mit dem Rauchgas verläßt und in nachgeschalteten Staubfiltern die Asche mit dem Additivmaterial abgeschieden wird, dadurch .ger kennzeichnet, daß die relative Feuchtigkeit des Rauchgases vor Eintritt in die Staubfilter erhöht wird, sodaß die im Rauchgas enthaltenen Schwefelverbindungen mit dem Additivmaterial in den Staubfiltern in erhöhtem Maße reagieren.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der relativen Feuchtigkeit des Rauchgases durch dessen Abkühlung auf eine niedrigere Temperatur, die jedoch über dem Wassertaupunkt des Rauchgases liegt, erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der relativen Feuchtigkeit des Rauchgases durch dessen Abkühlung mittels Wärmetauscher und/oder durch Einspritzen von Wasser in das Rauchgas erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgastemperatur, normalerweise in der Höhe von etwa 1500C, bei der Erhöhung der relativen Feuchtigkeit auf eine Temperatur zwischen 50 C und 100 C abgesenkt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Feuchtigkeit des Rauchgases auf einen Wert zwischen größer 50 % bis 100 %, vorzugsweise größer
    80 % bis 100 \ erhöht wird.
    5
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Kesselanlage und einer Rauchgasfilteranlage, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgasstrom (11) vor der Rauchgasfilteranlage (23) ein Wärmeaustauscher (24) und/ oder ein Einspritzkühler (25) angeordnet ist, um die relative Feuchtigkeit des Rauchgases zu erhöhen.
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