DE3243969A1

DE3243969A1 - Verfahren zur rauchgasentschwefelung und heizungskessel zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE3243969A1
Application number: DE19823243969
Authority: DE
Inventors: Günter 3559 Allendorf Feisel; Emanuel Prof. Dr. 3550 Marburg Pfeil; Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1982-11-27
Filing date: 1982-11-27
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3243969C2

Description

Verfahren zur Rauchgasentechwefelung
und ileizungakessel zu seiner Durchfflhrung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung gemaß Oberbegriff des Hauptansprucheerund einen Heizungakessel zu seiner Durchführung.
Verfahren zur Rauchgasentachwefelung der genannten Art sind bekannt. Abgesehen von Maßnahmen, die auf eine Reduzierung des Schwefelgehaltes der Brennstoffe selbst zielen, hat man in Konkurrenz zu üblichen Kohlefeuerungen im Kraftverkehrsbereich zwecks Rauchgasentschwefelung das bekannte Wirbelschichtverfahren zur Anwendung gebracht, bei dem mehr oder weniger feinkörnige Feststoffe mittels eines gasfUrmigen Mediums in einen Fließzustand versetzt werden, wobei das alkalisch reagierende Absorbens mit eingebracht wird. Naturgemäß ist dies mit einem intensiven Kontakt der beteiligten Komponenten (gekörnten Festbrennstoff und Absorbens) verbunden, so daß bei der vorliegenden Anwendung zur Rauchgasentschwefelung mittels insbesondere Kalk eine gut wirksame bzw. befriedigende Entachwafelung erreicht werden kann, wobei sich das aus Schwefeldioxyd und dem Absorbens bildende Reaktionsprodukt mit der Asche ablagert.
Diese Methode ist jedoch wegen ihres apparativen Au?-wandes praktisch nur auf den Kraftwerksbereich beschränkt und schließt sich demgemS r eine Anwendung im eingangs genannten Heizungsbereich aus, unter dem in diesem Falle gr5Bere Wohneinheiten, Krankenhäuser, BehBrdengebSude, Kasernen od. dgl. zu verstehen sind, die durch gröbere Heizungsanlagen beheizt werden und die aufgrund ihrer Große wesentlich mit zur entsprechenden Umweltebelaatung beitragen.
Wie sich gezeigt hat, ist eine Rauchgasentachwefelung auf Basis der Zugabe alkalisch reagierender Absorbentien jedoch nicht möglich bzw. führt zu nicht befriedigenden Ergebnissen, wenn man die Festbrennstoff/Absorbens-Mischung in herkömmlichen Heizungakesseln bzw. Feuerungen verbrennt, da in diesen Temperaturen auftreten, die fUr die Entschwefelung zu hoch sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anknüpfen an die bekannte Gegebenheit der Schwefelbindung mittels eines alkalisch reagierenden Absorbens ein Verfahren zu schaffen, das bei wesentlich geringerem und vertretbaren apparativen Aufwand im Vergleich zum Wirbelschichtverfahren die Anwendung der Rauchgasentachwefelung mittels Absorbentien auch insbesondere im oben definierten. Heizungebereich ermöglicht, Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Patentanapruches Erfaßte gelöst.
Wesentlich ist für das arfindungagemaße Verfahren, daß die Verbrennung in einer nicht verwirbelten MischungsschUttung erfolgt, wobei aber die Reaktions- bzw. Brennzone durch angepaßte Luftzuführung auseinandergezogen und dafür gesorgt wird, daß die Temperaturen in der Reaktionazone nicht Ober 900°C # steigen. Wie sich gezeigt hat, gelingt dies mit dem erfindungsgemäGen Verfahren einwandfrei und andererseits läßt sich dafür, wie schon die VerfahrensfUhrung ohne weiteres zu erkennen gibt, ein relativ geringfügig modifizierter Heizungakessel verwenden, d.h., fUr die Gestaltung des eigentlich wärmeabführenden Kesselteiles kann ohne weiteres auf bekannte Konstruktions- und Bemessungsgrundlagen zurückgegritfen werden. Die feuerungeseitigen Voraussetzungen, nämlich die Verweilzeit in der Anfangsphase der Verbrennung bei relativ niedriger Temperatur, Korngr#ßenab stimmung von Brennstoff- und Absorbenakomponente, Mischungsverhältnis (Dosierung) sind ohne weiteres empirisch, orientiert am optimal erreichbaren Entschwefelungagrad, zu ermitteln. Grundsätzlich und vorteilhaft ist bezüglich der Korngrößenabstimmung von Brennstoff- und Absorbenakomponente zu beachten, daß die Körnung der Kalkkomponente kleiner ist als die des Brennstoffes, d.h. die Korngroße des Absorbens ist am Zwickelvoluman der Brennstoffkörnung zu orientieren.
Ferner hat sich in diesem Zusammenhang auch als vorteilhaft erwiesen, daß die beiden Komponenten erst unmittelbar am Zuförderorgan (in der Regel Förderschnecke) bei entsprechender Dosierung zusammengebracht werden, womit einer dem Reaktionevorgang nachteiligen Entmischung entgegengewirkt wird. Die Förderschnecke kann zwar eine vorhandene Mischung aufrechterhalten, weitgehend entmischte Komponenten (Entmischungagefahr bestünde bei Silobevorratung der Mischung) auf der relativ kurzen Förderstrecke aber hinsichtlich der Mischung nicht wesentlich verbessern.
Die Maßgabe, die Gasführung in der Schüttung auf- oder absteigend zu führen, ist so zu verstehen, daß nicht nur eine Brennstoffzufuhr von unten in die Feuerung (bei aufsteigender Gasführung) m#glich ist, sondern auch von oben, bei dann abateigender Gasführung. Die weitere Maßgabe der Luftzufuhr im unteret#chiometrischen Verhältnis in der Reaktionszone ist natürlich nicht so zu verstehen, daß sich der gesamte Verbrennungsvorgang im unterstöchiometrischen Verhältnis vollzieht, sondern cm Ende der Gesamtverbrennung liegen stUchlometrische Verhältnisse vor.
Die weitere Maßgabe im Unteranspruch 5, daß nämlich die spezifische Belastung der Brennmulde und damit die Temperatur gradientenm#Big regelbar sein soll, ist apparativ so zu verstehen bzw. zu verwirklichen, daß die Luftzufuhr#ffnungen in ihrer querschnittsgröße Je nach auf-oder absteigender Gasführung von unten nach oben oder von oben nach unten zunehmend großer werdend bzw. einstellbar ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der Heizungakessel zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungabeispieles näher erläutert.
Es zeigt schematisch Fig. 1 einen Heizungakeasel im Schnitt mit aufsteigender Gasführung; Fig. 2 einen Heizungekessel im Schnitt mit.sbsteigender Gasführung.
In beiden Fig. sind bezeichnet mit 1 die Zuf#rdervorrichtung 1 in Form einer Förderschnecke, mit 1' das Aufgabeende, mit 2 die Feuerungseinrichtung, mit 3 die Ascheabfuhrelemente (bspw. ein einfacher #ingspalt/Fig. 1 oder Ringapalt mit kegelf(SrmigemDrehteller/Fig. 2), mit 4 die Zuluftöffnungen für die Reaktionszone 6, mit 5 die Absorbenszudosiereinrichtung, mit 7 eine Aufgabevorrichtung für den Festbrennstoff und mit 8 der das Heizmedium führende Kesselteil, dessen Konstruktion, ohne hier auf Einzelheiten einzugehen, natUrlich nach Maßgabe moderner Kesselbauweisen erfolgt.
Die Zufördervorrichtung 1 ist mit einer Aufgabevorrich tung 7 in Form eines gekapselten Aufnahmetrichters versehen, dem der gemahlene Festbrennstoff über geeignete Förderelemente 7' zugeführt wird. An dieser Aufgabevorrichtung 7 sitzt die Dosiereinrichtung 5, durch die im eingestellten Mengenuerhältnie das entsprechend feinkdrnige Absorbens zugemischt wird. Die beiden gemischten Komponenten werden gemäß Fig. l von unten in die Reaktionazone 6 pfropfenartig und entsprechend der Abbrandgeschwindigkeit eingedrückt bzw. eingeschoben, wobei sich der Entachwefelungsvorgang vollzieht. Die Asche mit dem gebundenen Schwefel wandert nach den Seiten vom sich bildenden SchUttkegel 6' ab. Wie erkennbar, ist an apparativem Aufwand im Grunde nur ein zusätzliches Dosiergerät 5 für das Absorbens erforderlich.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der beschriebenen praktisch nur dadurch, daß bei Gasführung (Pfeil 9) von oben nach unten die Beschickung der in diesem Falle mehr schachtartig ausgebildeten Reaktionszone 6 von oben erfolgt. Entsprechende Bezugszeichen sind deshalb für sich entsprechende Elemente verwendet.
Zur Zeit lassen die gesetzlichen Vorschriften für Kohlekraftwerke noch eine maximale Schwefeldioxyd-Konzentration von o,85 g/m3N im Rauchgas zu.
Im oben definierten Heizungsbereich aind SO2-Gehalte im Rauchgas in der Gröaenordnung von etwa o,25 bis o,4 g/m3N bei mit Heizßl-El betriebenen Heizungakesseln erreichbar, was mit normalen Festbrennstoffkesseln bei weitem nicht erzielt werden kann, aber ohne weiteres mit Heizungskesseln, wie beschrieben, erreichbar iet wie nachfolgendes Beispiel zeigt: Ausführungsbeispiel Verwendeter Kessel 375 KW mit Unterschubfeuerung Brennstoff amerikanische Langflammkohle (Schwefelgehalt S = o,16%) Kesselleistung % loo 30 Kalkanteil (Absorbens) % 5 5 Körnung (Absorbens) mm 3-5 3-5 C02 % lo,8 7,o CD X 502 g/m3N 0,35 o,225 Der jeweilige prozentuale Anteil der Absorbenskomponente richtet sich natürlich nach dem jeweiligen Schwefelgehalt des Festbrennstoffes, liegt aber in der Größenordnung bis etwa 10%.
Leerseite

Claims

PatentansprUche: 1. Verfahren zur Rauchgasentschwefelung mittels alkalisch reagierender Zuschläge, insbesondere Kalk, bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Festbrennstoffen im Heizungabereich, wobei die gekdrnten Festbrennstoffe und das alkalisch reagierende Absorbens entsprechend gemischt bei unter 9oo°C liegenden Temperaturen verbrannt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Festbrennetoff/Absorbens-Sch#ttung die Festbrennstoff/Absorbens-Mischung von oben oder unten kontinuierlich zugefUhrt, die Gssstrßmung in der SchUttung ab- oder aufsteigend geführt und die Reaktionazone mit abgestufter Zufuhrung der Verbrennungsluft im unterstUchiometrischen Verhältnis, bei insgesamt stöchiometrischer Luftmengenzufflhrung, beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Körnung der beiden Komponenten derart eingestellt wird, daß die Korngröße des Absorbens etwa dem Zwickelvoluman benachbarter Featbrennetoffpartikel entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden kontinuierlich zugeführten Komponenten vor Eintritt in die Schüttung zusammengeführt und homogen gemischt werden.
4. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Absorbens dem Festbrennstoff in Abhängigkeit vom verwendeten Festbrennstoff im Verhältnis von 3 - lo% zugemischt wird.
5. Heizungskessel zur DurchfUhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mit Zufßrdervorrichtung versehenen Feuerungseinrichtung mit das Heizmedium fUhrendem Kesselteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit der Zufördervorrichtung (1) versehene Feuerungseinrichtung (2) mit oberen oder unteren Ascheabführelementen (3) längs ihrer vertikalen Reaktionszonenerstreckung mit Luftzufuhr#ffnungen (4) versehen ist und diese bezUglich der Jeweils zuzuführenden Luftmenge regelbar derart ausgebildet, daß die spezifische Belastung der Brennmulde und damit die Temperatur gradientenm#ßg regelbar ist.
6. Heizungakessel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an der ZufUrdervorrichtung (1) eine Absorbenszudosiereinrichtung (5) angeordnet ist.
7. Heizungakessel nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zufdrdervorrichtung (1) in an sich bekannter Weise als Schneckenförderer ausgebildet und an dessen Aufgabeende (1') die Absorbenszudosiereinrichtung (5) angeordnet ist.