DE3243969C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches und einen Heizungskessel zu seiner Durchführung.

Ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung der genannten Art ist bspw. nach der GB-PS 15 86 314 bekannt, bei dem mehr oder weniger feinkörnige Feststoffe mittels eines gasförmigen Mediums in einen Fließzustand (Wirbelbett) versetzt werden, wobei das alkalisch reagierende Absorbens mit eingebracht wird. Naturgemäß ist dies mit einem intensiven Kontakt der beteiligten Komponenten (gekörnter Festbrennstoff und Absorbens) verbunden, so daß bei der vorliegenden Anwendung zur Rauchgasentschwefelung mittels insbesondere Kalk eine gut wirksame bzw. befriedigende Entschwefelung erreicht werden kann, wobei sich das aus Schwefeldioxyd und dem Absorbens bildende Reaktionsprodukt mit der Asche ablagert. Diese Methode ist jedoch wegen ihres apparativen Aufwandes praktisch nur auf den Kraftwerksbereich beschränkt und schließt sich demgemäß für eine Anwendung in Heizungsbereichen aus, unter denen in diesem Falle größere Wohneinheiten, Krankenhäuser, Behördengebäude, Kasernen od. dgl. zu verstehen sind, die durch größere Heizungsanlagen beheizt werden und die aufgrund ihrer Größe wesentlich mit zur entsprechenden Umweltbelastung beitragen.

Nach der DE-OS 30 15 977 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein in ein Elektro-Filter abgeschiedenes CaSO₃-CaSO₄-Gemisch allerdings nicht dem zuzufördernden Brennstoff, sondern der Feuerung zugeführt wird. Dieses Verfahren und die zugehörige Anlage sind relativ aufwendig, da das CaSO₃-CaSO₄-Gemisch aus einem weiteren nachgeschalteten Tuchfilter abgesogen und wieder in die Feuerung zurückgeleitet wird, um das gebildete CaSO₄ mit der Asche und/oder Schlacke auszutragen.

Aus dem weiteren Stand der Technik ist Chemical Engineering Progress (Vol, 65, No. 12, S. 61/62) aus 1969 zur berücksichtigen. Hierbei handelt es sich um eine Kohlestaubfeuerung, wobei der Brennstoff in die Brennkammer eingeblasen wird. Unmittelbar darüber werden die alkalisch reagierenden Zuschläge ebenfalls als Pulver eingeblasen. Schließlich ist noch auf VGB Kraftwerkstechnik 61, Heft 9, S. 758 aus 1981 zu verweisen, deren Gegenstand eine Müllverbrennungsanlage betrifft, bei der das Absorber-Silo mit einem nachgeschalteten Elektrofilter in Verbindung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anknüpfend an die bekannte Gegebenheit der Schwefelbindung mittels eines alkalisch reagierenden Absorbens ein Verfahren zu schaffen, das bei geringem und vertretbarem apparativen Aufwand die Anwendung der Rauchgasentschwefelung mittels Absorbentien auch insbesondere im oben definierten Heizungsbereich ermöglicht.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung duruch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst.

Wesentlich ist für das erfindungsgemäße Verfahren, daß die Verbrennung in einer nicht verwirbelten Mischungsschüttung erfolgt, wobei aber die Reaktions- bzw. Brennzone durch angepaßte Luftzuführung auseinandergezogen und dafür gesorgt wird, daß die Temperaturen in der Reaktionszone nicht über 900°C steigen. Wie sich gezeigt hat, gelingt dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einwandfrei und andererseits läßt sich dafür, wie schon die Verfahrensführung ohne weiteres zu erkennen gibt, ein relativ geringfügig modifizierter Heizungskessel verwenden, d. h., für die Gestaltung des eigentlich wärmeabführenden Kesselteiles kann ohne weiteres auf bekannte Konstruktions- und Bemessungsgrundlagen zurückgegriffen werden. Die feuerungsseitigen Voraussetzungen, nämlich die Verweilzeit in der Anfangsphase der Verbrennung bei realtiv niedriger Temperatur, Korngrößenabstimmung von Brennstoff- und Absorbenskomponente, Mischungsverhältnis (Dosierung) sind ohne weiteres empirisch, orientiert am optimal erreichbaren Entschwefelungsgrad, zu ermitteln. Grundsätzlich und vorteilhaft ist bezüglich der Korngrößenabstimmung von Brennstoff- und Absorbenskomponente zu beachten, daß die Körnung der Kalkkomponente kleiner ist als die des Brennstoffes, d. h., die Korngröße des Absorbens ist am Zwickelvolumen 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 Reaktionsvorgang nachteiligen Entmischung entgegengewirkt wird. Die Förderschnecke kann zwar eine vorhandene Mischung aufrechterhalten, weitgehend entmischte Komponenten (Entmischungsgefahr bestünde bei Silobevorratung der Mischung) auf der relativ kurzen Förderstrecke aber hinsichtlich der Mischung nicht wesentlich verbessern. Die erfindungsgemäße 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) möglich ist, sondern auch von oben, bei dann absteigender Gasführung. Die weitere Maßgabe der Luftzufuhr im unterstöchiometrischen Verhältnis in der Reaktionszone ist natürlich nicht so zu verstehen, daß sich der gesamte Verbrennungsvorgang im unterstöchiometrischen Verhältnis vollzieht, sondern am Ende der Gesamtverbrennung liegen stöchiometrische Verhältnisse vor. Was die Angabe "etwa" bezüglich der Korngröße betrifft, so ist diese dadurch bedingt, daß es bei der nicht genau zu definierenden Struktur der hier zu verarbeitenden Komponenten nämlich unmöglich ist, weder das Zwickelvolumen noch die Korngröße des Absorbens exakt aufeinander abzustimmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der Heizungskessel zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Heizungskessel im Schnitt mit aufsteigender Gasführung;

Fig. 2 einen Heizungskessel im Schnitt mit absteigender Gasführung.

In beiden Figuren sind bezeichnet mit 1 die Zufördervorrichtung 1 in Form einer Förderschnecke, mit 1′ das Aufgabenende, mit 2 die Feuerungseinrichtung, mit 3 die Ascheabfuhrelemente (bspw. ein einfacher Ringspalt/Fig. 1 oder Ringspalt mit kegelförmigem Drehteller/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, natürlich nach Maßgabe moderner Kesselbauweisen erfolgt.

Die Zufördervorrichtung 1 ist mit einer Aufgabevorrichtung 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 Mengenverhältnis des entsprechend feinkörnige Absorbens zugemischt wird. Die beiden gemischten Komponenten werden gemäß Fig. 1 von unten in die Reaktionszone 6 pfropfenartig und entsprechend der Abbrandgeschwindigkeit eingedrückt bzw. eingeschoben, wobei sich der Entschwefelungsvorgang vollzieht. Die Asche mit dem gebundenen Schwefel wandert nach den Seiten vom sich bildenden Schüttkegel 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 0,85 g/m³N im Rauchgas zu.

Im oben definierten Heizungsbereich sind SO₂-Gehalte im Rauchgas in der Größenordnung von etwa 0,25 bis 0,4 g/m³N bei mit Heizöl-El betriebenen Heizungskesseln erreichbar, was mit normalen Festbrennstoffkesseln bei weitem nicht erzielt werden kann, aber ohne weiteres mit Heizungskesseln, wie beschrieben, erreichbar ist, wie nachfolgendes Beispiel zeigt:

Ausführungsbeispiel

Der jeweilige prozentuale Anteil der Absorbenskomponente richtet sich natürlich nach dem jeweiligen Schwefelgehalt des Festbrennstoffes, liegt aber in der Größenordnung bis etwa 10%.

Claims (6)

1. Verfahren zur Rauchgasentschwefelung mittels alkalisch reagierender Zuschläge bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Festbrennstoffen im Heizungsbereich, wobei die gekörnten Festbrennstoffe und die alkalisch reagierenden Zuschläge entsprechend gemischt bei unter 900°C liegenden Temperaturen verbrannt werden, und zwar mit abgestufter Zuführung der Verbrennungsluft im unterstöchiometrischen Verhältnis in die Reaktionszone bei insgesamt stöchiometrischer Luftmengenzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Festbrennstoff-Absorbens-Schüttung die Festbrenstoff-Absorbens-Mischung von oben oder unten kontinuierlich zugeführt wird, die Gasströmung in der Schüttung in bekannter Weise ab- oder aufsteigend geführt wird, und die Körnung der beiden Komponenten derart eingestellt wird, daß die Korngröße des Absorbens etwa dem Zwickelvolumen benachbarter Festbrennstoffpartikel entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kontinuierlich zugeführten Komponenten unmittelbar vor Eintritt in die Schüttung zusammengeführt und homogen gemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbens dem Festbrennstoff in Abhängigkeit vom verwendeten Festbrennstoff im Verhältnis von 3-10% zugemischt wird.

4. Heizungskessel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mit einer Zufördereinrichtung und mit regelbaren Luftzufuhröffnungen versehenen Feuerungseinrichtung mit das Heizmedium führendem Kesselteil, dadurch gekennzeichnet, daß die eine vertikale Reaktionszone aufweisende Feuerungseinrichtung (2) mit oberen oder unteren Ascheabfuhrelementen (3) ausgestattet ist, und die regelbaren Luftzuführöffnungen (4) längs der vertikalen Reaktionszonenerstreckung angeordnet sind.

5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zufördereinrichtung (1) eine Absorbenszudosiereinrichtung (5) angeordnet ist.

6. Heizungskessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufördereinrichtung (1) als Schneckenförderer ausgebildet ist, und daß an dessen Aufgabenenden (1′) die Absorbenszudosiereinrichtung (5) angeordnet ist.