DE3308927A1 - Process for binding gaseous pollutants contained in flue gases - Google Patents
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Abstract
Description
"Verfahren zur Bindung von in Rauchgasen ent- "Process for binding of flue gases
haltenen gasförmigen Schadstoffen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bindung von in Rauchgasen aus einer Verbrennung von fossilen, mineralstoffhaltigen Brennstoffen, insbesondere Braunkohle und Steinkohle, enthaltenen gasförmigen Schadstoffen, wie Schwefeloxide,FluOr und Chlorverbindungen. retained gaseous pollutants "The invention relates to a method for binding in flue gases from a combustion of fossil, mineral-containing Gaseous pollutants contained in fuels, in particular lignite and hard coal, such as sulfur oxides, fluorine and chlorine compounds.
Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, insbesondere Braunkohle und Steinkohle, entstehen Rauchgase, die Schadstoffe, wie z. B. Schwefeloxide,Fluor-und Auenhalten. Diese Schadstoffe belasten die ruft, so daß versucht worden ist, diese Schadstoffe durch Zugabe von Additiven in die Rauchgase einzubiden, damit sie ihre umweltbelastende Wirkung verlieren. Die Reaktionsfähigkeit der den Rauchgasen zugegebenen Additive ist abhängig von der Temperatur, so daß für den Hoch-, Mittel- und Niedertemperaturbereich jeweils besondere Additive erforderlich sind, um das Reaktionsoptimum zu erzielen. Die Temperaturabhängigkeit in Bezug auf das Reaktionsvermögen legt seinerseits wiederum den Eingabeort für die Additive fest.When burning fossil fuels, especially lignite and coal, flue gases are produced, the pollutants such. B. sulfur oxides, fluorine and Keep out. These pollutants pollute the gets, so this has been attempted Incorporate pollutants into the flue gases by adding additives to make them their lose their environmental impact. The reactivity of the gases added to the flue gases Additive depends on the temperature, so that for the high, medium and low temperature range special additives are required in each case in order to achieve the optimum reaction. The temperature dependency in relation to the reactivity lays down in turn the input location for the additives.
Aufgrund der Kenntnis dieser physikalischen und chemischen Gegebenheiten sind daher auch die verschiedenen bekannten Verfahren in ihrer Verfahrensführung gehalten.Based on the knowledge of these physical and chemical conditions are therefore also the various known processes in their process management held.
So können z. B. bei Einsatz von Additiven, die ihr Reaktionsoptimum im Hochtemperaturbereich haben, die Additive dem Brennstoff vor der Verbrennung zugegeben werden.So z. B. when using additives that their reaction optimum in the high temperature range, the additives add to the fuel before combustion be admitted.
Im Mittel- und Niedertemperaturbereich optimal reagierende Additive werden außerhalb des Feuerraumbereiches den Rauchgasen zugemischt.Additives that react optimally in the medium and low temperature range are mixed with the flue gases outside the combustion chamber area.
Der Einsatz von Additiven, die z. B. Schwefeloxid, Fluord Chl verbigduRgen ist relativ teuer, so daß die Behandlung ausschließlich mit Additiven wirschaftlich ungünstig ist.The use of additives that z. B. sulfur oxide, fluorine chlorine is relatively expensive, so that treatment only with additives is economical is unfavorable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bei einer Verbrennung fossiler Brennstoffe, insbesondere Braunkohle und Steinkohle, entstehenden Flugaschen für die Bindung von im Rauchgas befindlichen gasförmigen Schadstoffen, wie z. B. Schwefeloxid, Fluor und Chlorver auch unter Einbeziehung von diese Schadstoffe einbindenden Additiven, wie Kalk, Magnesium, Kalkstein, auszunutzen. Dabei werden die in der Flugasche enthaltenen Mineralstoffe der vorgenannten Art für die Bindung der Schwefelstoffe mit ausgenutzt.The invention is therefore based on the problem of combustion fossil fuels, in particular lignite and hard coal, result from fly ash for the binding of gaseous pollutants in the flue gas, such as. B. Sulfur oxide, fluorine and chlorine also incorporate these pollutants Using additives such as lime, magnesium, limestone. The Fly ash containing minerals of the aforementioned type for binding the sulfur substances with exploited.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flugasche mit in ihr enthaltenen Mineralstoffen, wie z. B. Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid, nach Abscheidung in einem Filter in trockener und/oder suspendierter Form, gegebenenfalls unter Zugabe von Additiven, wie z. B. Kalk, Mangesiumoxid, Kalkstein, den aus der Feuerung kommenden Rauchgasen, vorzugsweise Rauchgasen des mittleren (3000 C bis 5ovo0 C) bzw. niederen (800 C bis 3ovo0 C) Temperaturbereichs, wieder zugemischt werden.To solve this problem, a method is proposed according to the invention, which is characterized in that the fly ash with its contained minerals, such as B. calcium oxide and / or magnesium oxide, after separation in a filter in dry and / or suspended form, optionally with the addition of additives, such as B. lime, magnesium oxide, limestone, the flue gases coming from the furnace, preferably middle (3000 C to 5ovo0 C) or lower (800 C) smoke gases up to 3ovo0 C) temperature range, can be added again.
Da die in der Flugasche enthaltenen Mineralstoffe in der Regel im mittleren bzw. niederen Temperaturdreich ihr Reaktionsoptimum entwickeln, ist das Verfahren auf diese Temperaturbereic#beschränkt. Es können bei Einsatz von in die Rauchgase rückgeführter Flugasche zur Erhöhung des Einbindegrades der Schadstoffe zusätzlich Additive eingesetzt werden, die entweder zusammen mit der Flugasche als Gemisch oder aber von der Flugasche getrennt an verschiedenen Orten in den vorgenannten Temperaturbereichen dem Rauchgas zugegeben werden.Since the minerals contained in the fly ash are usually in the develop their reaction optimum in a medium or low temperature range, that is Procedure restricted to this temperature range. When using in the Flue gases from recirculated fly ash to increase the degree of integration of the pollutants in addition additives are used, either together with the fly ash as Mixture or separated from the fly ash at different locations in the aforementioned Temperature ranges are added to the flue gas.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Dampferzeuger mit einer Braunkohle- bzw. Steinkohlefeuerung liegen die Zugabeorte für die Flugasche bzw.When applying the method according to the invention to steam generator with A lignite or hard coal furnace is where the fly ash is added respectively.
die Flugasche und das Additiv im Bereich zwischen Kesselheizflächenende und Eintritt Luftvorwärmer oder im Bereich nach Luftvorwärmer, aber vor Eingang Filter.the fly ash and the additive in the area between the end of the boiler heating surface and inlet air preheater or in the area after the air preheater, but before the entrance Filter.
Die vorgenannten Streckenabschnitte gewährleisten die Temperaturbereiche, in denen sowohl die in der Flugasche befindlichen Mineralstoffe als auch die Additive ihr Reaktionsoptimum entwickeln. Die Zugabe der Flugasche bzw. F#ugasche und Additive kann, was die spezielle Verfahrenführung der Eingabe in das Rauchgas angeht, erfindungsgemäß im Kreuz-, Gegen- oder Gleichstrom erfolgen, wobei die Zugabe vorzugsweise über eine Eindüsung erfolgt.The aforementioned sections of the route guarantee the temperature ranges in which both the minerals in the fly ash and the additives develop their optimal response. The addition of the fly ash or fly ash and additives can, according to the invention, as far as the specific process management of the input into the flue gas is concerned take place in cross, countercurrent or cocurrent, the addition preferably via an injection takes place.
Die Zugabe der Additive kann in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere was den Ort der Zugabe angeht, an verschiedenen Stellen erfolgen, wobei diese Stellen entweder nur im Mittel- oder nur im Niedertemperaturbereich oder aber auch in beiden Bereichen liegen können. Die Wahl verschiedener Eingabeorte in dem einen oder anderen oder in beiden Temperaturbereichen hängt davon ab, wie stark die Einbindung der Schadstoffe in die Mineralstoffe der Flugasche bzw. Flugasche und Additive erfolgt.The addition of the additives can in a further embodiment of the invention Procedure, especially as regards the place of addition, at different points take place, with these points either only in the medium or only in the low temperature range or can be in both areas. The choice of different input locations in one or the other or in both temperature ranges depends on how strong the integration of the pollutants in the minerals of the fly ash or fly ash and additives takes place.
Mitunter kann zur Beeinflussung der Einbindung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe die Konsistenz der Flugasche bzw. Flugasche und Additive während der Eingabe in die Rauchgase sein. Das erfindunsgemäße Verfahren sieht daher gemäß einer bevorzugten usführungsform vor, daß im mittleren Temperaturbereich Flugasche bzw.Occasionally it can influence the integration of the in the flue gases contained pollutants the consistency of the fly ash or fly ash and additives be in the flue gases while entering. The method according to the invention therefore looks according to a preferred embodiment that fly ash in the medium temperature range respectively.
Flugasche und Additive in suspendierter Form und im Niedertemperaturbereich Flugasche bzw. Flugasche und Additive in trockener Form den Rauchgasen beigemischt werden.Fly ash and additives in suspended form and in the low temperature range Fly ash or fly ash and additives in dry form are added to the flue gases will.
Neben dem Zugabeort und der Art der Einbringung der Flugasche bzw. der Flugasche und der Additive in die Rauchgase ist ferner deren Menge entscheidend Gemäß der Er findung wird daher vorgeschlagen, daß die den Rauchgasen zugegebene Menge an Flugasche bzw. Flugasche und Additi ven in Abhängigkeit von den gemessenen gasförmigen Rest schadstoffen in den Rauchgasen vor Eintritt Schornstein gewählt wird.In addition to the place of addition and the type of introduction of the fly ash or of the fly ash and the additives in the flue gases, their amount is also decisive According to the invention, it is therefore proposed that the added to the flue gases Amount of fly ash or fly ash and additives depending on the measured gaseous residual pollutants in the flue gases selected before entering the chimney will.
Eng mit der den Rauchgasen zugegebenen Menge an Flugasche bzw. Flugasche und Additiven verbunden ist die Tatsache, daß bei einmaligem Umlauf der Flugasche bzw. Flugasche und Additive ihr Einbindevermögen an Schadstoffen noch nicht voll ausgeschöpft ist. Die Erfindung sieht daher weiter vor, daß die Flugasche bzw. Flugasche und Additiv mehrmals dem Rauchgas zugegeben werden. Dies setzt natürlich voraus, daß an einer bestimmten Stelle des Rauchgasstromes die Flugasche bzw. Flugasche und das Additiv abgeschieden und in den Prozeß wieder zurückgeführt werden.Closely with the amount of fly ash or fly ash added to the flue gases and additives is connected to the fact that with a single circulation of the fly ash or fly ash and additives are not yet fully able to bind pollutants is exhausted. The invention therefore further provides that the fly ash or fly ash and additive are added to the flue gas several times. This of course presupposes that at a certain point of the flue gas flow the fly ash or fly ash and the additive can be deposited and fed back into the process.
Um eine intensive Durchmischung der Flugasche bzw.To ensure intensive mixing of the fly ash or
Flugasche und Additive mit den Rauchgasen und eine damit verbundene Optimierung der Einbindung der Schadstoffe an diese Mittel zu gewährleisten, wird weiter vorne schlagen, daß im mittleren und niederen Temperaturbereich nach dem Zugabeort für die Flugasche bzw.Fly ash and additives with the flue gases and an associated one To ensure optimization of the incorporation of the pollutants in these funds will be further suggest that in the medium and low temperature range after the place of addition for the fly ash or
Flugasche und Additive eine Vorrichtung zur intensiven Durchmischung der Rauchgase mit Flugasche bzw. Flugasche und Additiv vorgesehen wird.Fly ash and additives a device for intensive mixing the flue gases is provided with fly ash or fly ash and additive.
Da in dieser Mischstrecke die überwiegende Einbindung der Schadstoffe an die den Rauchgasen zugegebenen Mittel erfolgt, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung am Ende der Vorrichtung zur intensiven Durchmischung bereits eine Vorabscheidung der Flugasche bzw.Because in this mixing section the predominant integration of the pollutants takes place on the agent added to the flue gases, can in a further embodiment the invention at the end of the device for intensive mixing already one Pre-separation of the fly ash or
Flugasche und Additiv erfolgen.Fly ash and additive take place.
Wie oben bereits erwähnt, ist die Beladefähigkeit der Flugasche bzw. Flugasche und Additiv nach einmaligem Umlauf noch nicht erschöpft. Aus diesem Grund kann, wie bereits oben vorgeschlagen, ein mehrmaliger Umlauf erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch in seiner weiteren Ausgestaltung so geführt werden, daß die Flugasche bzw. Flugasche und Additiv aus den verschiedenen Abscheidesystemen mengenmäßig entsprechend ihrer Beladefähigkeit gemischt und den verschiedenen Zugabeorten ganz oder teilweise wieder zugeführt bzw.As already mentioned above, the loading capacity of the fly ash resp. Fly ash and additive not yet exhausted after one circulation. For this reason can, as already suggested above, be repeated several times. The inventive However, the method can also be carried out in its further development so that the fly ash or fly ash and additive from the various separation systems mixed in terms of quantity according to their loading capacity and the various addition locations wholly or partially returned or
entnommen werden.can be removed.
Die Vorteile, die mit dem Verfahren nach der Erfindung erreicht werden, bestehen darin, daß durch die Ausnutzung der in der Flugasche enthaltenen Mineralstoffe zur Einbindung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe, wie z. B. Schwefeloxide, Fluor und Chl ChlorV,e behandlungsverfahren in Bezug auf Einbindung dieser Schadstoffe wirtschaftlicher gestaltet werden kann.Darüber hinaus ist durch den zusätzlichen Einsatz der bekannten klassischen Additive in Verbindung mit der Flugasche die Einbindung der Schadstoffe nahezu optimal. Unterstützt wird die optimale Einbindung der Schadstoffe in den Rauchgasen durch die Flugasche bzw. Flugasche und Additive noch dadurch, daß an verschiedenen Orten des Mittel- und/oder Niedertemperaturbereiches, d. h.The advantages that are achieved with the method according to the invention consist in that by using the minerals contained in the fly ash to incorporate the pollutants contained in the flue gases, such as. B. sulfur oxides, Fluorine and Chl ChlorV, e treatment process with regard to the integration of these pollutants can be designed more economically. In addition, the additional Use of the well-known classic additives in connection with the fly ash the integration the pollutants almost optimal. The optimal integration of the pollutants is supported in the flue gases through the fly ash or fly ash and additives still through that at different locations of the medium and / or low temperature range, d. H.
durch eine in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen gestufte Zugabe, das Einwirken der die Einbindung auslösenden Mittel erhöht wird und diese wiederum durch die Konsistenz der Flugasche bzw. Flugasche und Additive, nämlich in suspendierter und/oder trockener Form, weiter positiv beeinflußt werden kann.through a gradual addition seen in the flow direction of the flue gases, the effect of the agents triggering the involvement is increased and this in turn due to the consistency of the fly ash or fly ash and additives, namely in suspended form and / or dry form, can be further positively influenced.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist das Verfahren gemäß der Erfindung an Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema eines braunkohlegefeuerten Dampferzeugers, bei dem ausschließlich Flugasche für die Schadstoffeinbindung im Mitteltemperaturbereich verwendet wird, Fig. 2 das Schema der Fig. 1, bei dem Flugasche und Additive für die Schadstoffeinbindung im Niedertemperaturbereich verwendet werden, Fig. 3 das Schema der Fig. 1, bei dem Flugasche und Additiv in suspendierter Form im Mitteltemperaturbereich und Flugasche und Additiv in trockener Form im Niedertemperaturbereich verwendet werden.The method is based on the figures shown in the drawings described below according to the invention using exemplary embodiments. Show it: Fig. 1 is a scheme of a lignite-fired steam generator in which exclusively Fly ash is used to bind pollutants in the medium temperature range, FIG. 2 shows the diagram of FIG. 1, in which fly ash and additives for binding pollutants are used in the low temperature range, Fig. 3 shows the scheme of Fig. 1, in which Fly ash and additive in suspended form in the medium temperature range and fly ash and additive can be used in dry form in the low temperature range.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, wird den Rauchgasen aus der Braunkohlefeuerung 1 des Dampferzeugers 2 unmittelbar hinter der letzten Heizfläche Flugasche zugegeben.As can be seen from Fig. 1, the flue gases from the lignite furnace 1 of the steam generator 2 is added immediately after the last heating surface fly ash.
Die Flugasche entstammt einem Vorabscheider 3 und einem Hauptabscheider 4. Uber die Leitungen 5, 6 und 7 erfolgt der Transport der Flugasche. In den Rauchgasweg des Dampferzeugers 2 ist hinter der letzten Heizfläche eine Flugaschezugabevorrichtung 8 eingebaut, die eine erste gleichmäßige Verteilung der Flugasche im Rauchgas vorffl nimmt. Stromabwärts ist eine weitere Mischeinrichtung 9 vorgesehen, in der neben der Fortsetzung der Durchmischung der wesentliche Anteil der Schadstoffeinbindung erfolgt.The fly ash comes from a pre-separator 3 and a main separator 4. The fly ash is transported via lines 5, 6 and 7. In the flue gas path of the steam generator 2 is a fly ash addition device behind the last heating surface 8 installed, which pre-flow a first uniform distribution of the fly ash in the flue gas takes. Downstream a further mixing device 9 is provided, in addition to the continuation of the intermixing the essential part of the pollutant binding he follows.
Die nicht für den SchadstoffeinbindungsProzeß erforderliche Flugasche wird über die Leitung lo aus dem Vorabscheider 3 abgezogen. Um eine ausreichende Menge an Flugasche für die Schadstoffeinbindung in den Bereichen 8, 9 zur Verfügung zu haben, wird bei 11 die noch im Rauchgas enthaltene Schadstoffmenge gemessen und über diesen Meßwert die Menge der zugegebenen Flugasche zu den Rauchgasen bei 8 gesteuert.The fly ash not required for the pollutant binding process is withdrawn from the pre-separator 3 via the line lo. To be adequate Amount of fly ash available for the containment of pollutants in areas 8, 9 to have, the amount of pollutants still contained in the flue gas is measured at 11 and Using this measured value, the amount of fly ash added to the flue gases at 8 controlled.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 erfolgt eine Zugabe von Flugasche und Additiv, und zwar hinter dem Luftvorwärmer 12 über eine Vorrichtung Ba. Die intensive Mischung zwischen Flugasche und Flugasche und Additiv mit gleichzeitiger weitgehender Schadstoffeinbindung erfolgt in der stromabwärts eingebauten Mischeinrichtung 9a. Die Aufbereitung von Flugasche und Additiv erfolgt in einem Mischer 14. Dabei werdeaas Additiv über die Leitung 13 und Flugasche über die Leitung 7a gefördert. Die Steuerung der bei 8a eingegebenen Menge an Flugasche und Additiv wird wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch eine Schadstoffmessung des Rauchgases bei lla vollzogen.In the embodiment of FIG. 2, fly ash is added and additive, namely after the air preheater 12 via a device Ba. the intensive mixture between fly ash and fly ash and additive with simultaneous Substantial integration of pollutants takes place in the downstream mixer 9a. The processing of fly ash and additive takes place in a mixer 14 the additive is conveyed via line 13 and fly ash via line 7a. The control of the amount of fly ash and additive entered at 8a is the same as at the embodiment of Fig. 1 by a pollutant measurement of the flue gas lla completed.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 werden zur Einbindung der Schadstoffe in den Rauchgasen Flugasche und Additiv in suspendierter und in trockener Form zugegeben.In the embodiment of FIG. 3, the pollutants are included fly ash and additive are added in suspended and dry form to the flue gases.
Dabei erfolgt die Zugabe von Flugasche und Additiv in suspendierter Form bei Bb mit anschließender Vorrichtung 9b zur intensiven Durchmischung mit den Rauchgasen und die Zugabe von Flugaschqund Additiv in trockener Form bei 8c mit anschließender Mischeinrichtung 9c. Die suspendierte Flugasche und Additiv werden in einem Mischer 15 erzeugt, wobei Flugasche über die Leitung 7b, Additiv über die Leitung 13a und Wasser über die Leitung 16 zugeführt werden. Aus dem Mischer 15 wird die Suspension über die Leitung 17 mit Pumpe 18 der Eingabestelle 8b zugeführt. Dieser Zugabeort ist durch einen Mitteltemperaturbereich gekennzeichnet. Der Zugabeort für die Flugasche und Additiv in trockener Form liegt bei 8 c und ist durch einen Nieder temperaturbereich gekennzeichnet. Die Zugabeart erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Der Austrag von Flugasche aus dem Vorabscheider 3b geschieht über die Leitung lob. Die Menge der an den verschiedenen Zugabeorten 8b und 8c den Rauchgasen beigemischten Mittel -Flugasche und Additiv in suspendierter Form bzw. Flugasche und Additiv in trockener Form- wird wie bei den in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Verfahren über den in den Rauchgasen bei llb gemessenen Schadstoffanteil gesteuert.Fly ash and additive are added in suspension Form at Bb with subsequent device 9b for intensive mixing with the Flue gases and the addition of Flugaschqund additive in dry form at 8c with subsequent mixing device 9c. The suspended fly ash and additive will be generated in a mixer 15, with fly ash via line 7b, additive via the Line 13a and water are supplied via line 16. From the mixer 15 the suspension is fed via line 17 with pump 18 to input point 8b. This place of addition is through a Medium temperature range marked. The place of addition for the fly ash and additive in dry form is 8 c and is characterized by a low temperature range. The type of addition takes place in same way as in the embodiment of FIG. 2. The discharge of fly ash from the pre-separator 3b happens via the line lob. The amount of at the different Addition points 8b and 8c to the flue gases mixed agent - fly ash and additive in suspended form or fly ash and additive in dry form - as with the method described in FIGS. 1 and 2 over that in the flue gases at 11b measured proportion of pollutants controlled.
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