DE3535600C1 - Verfahren zur Verminderung des Schadstoffgehaltes von staubhaltigen Rauch- oder Prozessgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Schadstoffgehaltes, insbesondere Schwefeldioxides, von staubhaltigen Rauch- oder Prozeßgasen, bei dem die Gase zur Staubabscheidung gefiltert, mittels eines Einspritzkühlers durch Einspritzen und Ver­ dampfen von Wasser gekühlt, einem Absorber mit Ak­ tivkoksschüttung zugeführt und aus der Aktivkoks­ schüttung im Regenerator Schwefeldioxid desorbiert und weiterverarbeitet wird.

Es sind, insbesondere in Verbindung mit der Rauch­ gasreinigung für Kraftwerke, Verfahren der vorge­ nannten Art bekannt, bei denen die aus dem Kessel und durch einen anschließenden Wärmetauscher hindurch­ strömenden Rauchgase zunächst einem Elektrofilter zur Staubabscheidung zugeleitet werden, ehe die Rauch­ gase in einen Einspritzkühler gelangen, in welchem die Temperatur der Rauchgase auf etwa 120°C vermin­ dert wird, ehe die Gase durch die Aktivkoksschüttung bzw. -schüttungen eines Adsorbers zur Beladung des Ak­ tivkokses mit Schadstoffen, insbesondere Schwefeldi­ oxid, hindurchgeleitet werden. Eventuell vorhandene zu hohe Staubanteile werden dann in nachgeschalteten Staubfiltern abgeschieden und die so gereinigten Rauch­ gase dem Kamin zugeführt.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den Rauchgasen im Zuge des Verfahrens Ammoniakgas zuzugeben, um die in dem Rauchgas enthaltenen Stickoxide zumindest teil­ weise katalytisch zu zersetzen und auch diese Schad­ stoffe aus dem Rauchgas teilweise zu entfernen.

Ein Problem bei der Behandlung der Gase bringt dessen SO₃-Gehalt mit sich. Dieser bestimmt wesentlich den Säuretaupunkt der Gase und verursacht Korrosionserschei­ nungen, die beim bekannten Verfahren praktisch nicht vermieden werden können.

Ein weiteres Problem bereiten die im Rauchgas enthal­ tenen Halogene, die ebenfalls zu Korrosionsschäden füh­ ren können, und die Schwermetalle, die oft nicht oder nur ungenügend abgeschieden werden.

Schließlich ergeben sich Probleme, wenn zur Verminde­ rung des Schadstoffgehaltes dem Rauchgas Ammoniakgas zugegeben wird, welches dazu führt, daß Ammoniaksalze entstehen, die sich an dem Aktivkoks anlagern und eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des Rauchgases in der Aktivkoksschüttung verursachen. Außerdem kann durch die Kristallbildung der Ammonsalze bei dem Behandlungs­ zyklus des Aktivkokses eine Sprengwirkung auftreten, durch welche die Aktivkoksteilchen zerstört werden, was zu einem erhöhten Aktivkoksverbrauch im Verfahrens­ ablauf führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren der einleitend genannten Art so auszubilden, daß die beschriebenen Nachteile weitgehend vermieden und eine Erniedrigung des Taupunktes der Rauchgase bei ihrer Überprüfung in den Adsorber erreicht sowie ein korro­ sionsfreies Betreiben des Adsorbers ermöglicht und der Aktivkoks vor der Zerstörung durch Ammonsalze geschützt werden.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich das eingangs genannte Verfahren dadurch, daß die Gase mit ihrem Staubgehalt vor der Filterung wenigstens durch einen Einspritzkühler unter gleichzeitiger Zugabe von Ammoniak als Additiv hindurchgeleitet werden, und daß die Gase nach der Filterung in den Adsorber überführt werden und der mit den angelagerten Salzen beladene Staub nach seinem Austrag zur Rückgewinnung des Ammo­ niaks aufbereitet wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, die in dem Rauchgass enthaltenen Staubteilchen vor ihrem Aus­ trag durch die Filterung als Trägerpartikel zu verwen­ den, an denen sich die durch die Zugabe des Ammoniaks bildenden Ammonsalze anlagern können, so daß diese ge­ meinsam mit dem Staub bei der nachfolgenden Filterung ausgetragen werden. Dabei erfolgt durch die Zugabe des Ammoniaks als Additiv in den Einspritzkühler eine gleich­ mäßige Verteilung in dem Gasvolumen, und zwar auch dann, wenn das Ammoniak als flüssige Lösung in den Einspritz­ kühler eingebracht wird, weil im Einspritzkühler eine Verdampfung erfolgt und damit Ammoniakgas frei wird, welches sehr schnell mit den Halogenen und dem SO₃ re­ agiert und Ammonsalze bildet, die sich durch die genannte Anlagerung an die Staubpartikelchen einschl. der Schwer­ metallstaubteilchen bei der Filterung zugleich mit der Befreiung des Gases von dem Staub austragen lassen.

Der so ausgetragene und mit den angelagerten Ammonsal­ zen versehene Staub kann nach dem Abscheiden in bekann­ ter Weise aufbereitet werden, um eine Rückgewinnung des Ammoniaks zu erreichen, welches dann erneut in dem Verfahren verwendet wird, so daß für das Verfahren bis auf den Ersteinsatz des Ammoniaks nur die Verlustmen­ gen des Ammoniaks ergänzt werden müssen.

Durch die Rückgewinnung des Ammoniaks fällt ein leicht zu deponierender Feststoff nur in geringen Mengen an.

Es wird der weitere Vorteil erreicht, daß in dem Ad­ sorber praktisch nur noch SO₂ mittels des Aktivkokses abgeschieden wird, wodurch sich eine Erleichterung der Reinigung und Weiterverarbeitung des sog. Reichgases nach der Regeneration des Aktivkokses ergibt, da im Reichgas allenfalls noch Spuren von Halogenen enthalten sind.

Durch den Entzug von SO₃ und der Halogene aus dem Rauch- oder Prozeßgas vor der Einleitung dieses Gases in den Adsorber wird eine erhebliche Erniedrigung des Säure­ taupunktes und des Korrosionspotentials des Gases er­ reicht, so daß der Adsorber mit geringeren Temperaturen als bisher betrieben werden kann. Dies wiederum führt zu dem großen Vorzug, daß sich die Voraussetzungen für die Abscheidung von SO₂ in dem Adsorber verbessern. Die Aufnahmekapazität von Aktivkoks für SO₂ ist tem­ peraturabhängig und wird mit geringeren Temperaturen günstiger. Durch das neue Verfahren kann somit entweder der Bedarf an Aktivkoks verringert, oder aber es kann die Aufenthaltszeit der Rauchgase beim Durchströmen durch den Adsorber vermindert werden.

Durch die Zugabe des Ammoniaks in den Einspritzkühler und die dort erfolgende obenbeschriebene schnelle Ver­ teilung des Ammoniaks über das gesamte im Einspritz­ kühler vorhandene Gasvolumen ist es praktisch möglich, eine stöchiometrische Zugabe des Ammoniaks vorzusehen.

Wie bereits oben beschrieben wurde, kann Ammoniak in den Einspritzkühler in Form einer wässrigen Lösung ein­ gegeben werden, da durch die Verdampfung das sich schnell in dem Mischraum verteilende Ammoniakgas entsteht.

Eine besonders günstige und schnellere Reaktion erreicht man, wenn das Additiv wenigstens teilweise in Form von Ammoniakgas zugegeben wird.

Da der mit Ammonsalzen beladene Flugstaub in dem aus dem Einspritzkühler austretenden Rauchgas eine gegen­ über nichtbeladenem Flugstaub erhöhte elektrische Leit­ fähigkeit aufweist, kann bei Verwendung eines Elektro­ filters zur Abscheidung des mit den Ammonsalzen bela­ denen Flugstaubes eine Verbesserung des Abscheidegrades erzielt werden. Man erreicht einen besseren Abscheide­ grad des Feinstaubes, an dem die Schwermetalle bevor­ zugt angelagert sind. Durch die zuvor im Einspritzküh­ ler erfolgte Verminderung der Gastemperatur kann das Elektrofilter gegenüber der bisherigen Anordnung vor dem Einspritzkühler entweder kleiner bemessen oder aber bei gleicher Bemessung mit größerer Verweilzeit des Gases bzw. verminderter Gasgeschwindigkeit und damit geringeren Druckverlusten betrieben werden. Für den Austrag des Staubes mit den Anlagerungen können je nach Zweckmäßigkeit Filtersysteme unterschiedlicher Art, ggf. auch in Kombination, verwendet werden.

Bei der Aufbereitung des mit den angelagerten Ammon­ salzen beladenen Flugstaubes wird in bekannter Weise die leichte Löslichkeit der Ammonsalze in Wasser aus­ genutzt, so daß nach der Separierung der Ammonsalze der Flugstaub als Feuchtmasse vorhanden ist, wodurch sich eine leichte Handhabung und Transportfähigkeit des Flugstaubes ergibt.

Das beschriebene Verfahren ist nicht nur für Rauchgase aus Kraftwerken oder dgl. geeignet, sondern in gleicher Weise auch für Gase aus anderen Prozessen, wie beispiels­ weise bei der Glasherstellung und auch bei der Müllver­ brennung anwendbar.

Bei der Behandlung von Prozeßgasen aus Müllverbrennungs­ anlagen ergeben sich häufig dadurch weitere Schwierig­ keiten, daß in diesen Gasen der Halogengehalt relativ hoch ist. Hierdurch wird die von dem Rauchgas ausgehende Korrosionsgefahr erheblich erhöht. Die Abscheidung der Halogene aus Prozeßgasen von Müllverbrennungsanlagen bereitet deshalb besondere Schwierigkeiten.

Erfindungsgemäß lassen sich die vorgenannten Schwie­ rigkeiten jedoch dadurch meistern, daß die Gase vor ihrer Einführung in den Einspritzkühler, in welchem die Zugabe von Ammoniak erfolgt, durch einen vorgeord­ neten Einspritzkühler oder eine vorgeordnete Einspritz­ stufe hindurchgeführt und dabei Kalkmilch zugegeben wird.

Der erste Einspritzkühler bzw. die vorgeordnete Ein­ spritzstufe muß dabei einen guten Korrosionsschutz auf­ weisen. In diesem ersten Einspritzkühler bzw. in der ersten Einspritzstufe wird eine Senkung der Abgastem­ peratur von ca. 200 bis 180°C auf etwa 160°C vorgenom­ men und durch die Zugabe der Kalkmilch nicht nur eine Verminderung des Halogengehaltes erzielt, sondern gleich­ zeitig auch ein Teil des für die spätere chemische Bin­ dung bei der Aufbereitung notwendigen Kalks dem Prozeß­ gas zugeführt und hierdurch der später für die Aufberei­ tung des mit den Ammonsalzen beladenen Flugstaubes not­ wendigen Kalkbedarfes zum Teil gedeckt.

Die sich in dem ersten Einspritzkühler bzw. der vor­ geordneten Einspritzstufe bildenden Salze vermehren den Staub in dem Gas. Dies ist bei Rauch- oder Prozeß­ gasen mit geringem Staubgehalt vorteilhaft.

Die Restabscheidung der Halogene bis auf Spuren findet in der beschriebenen Weise in dem zweiten Einspritz­ kühler bzw. der zweiten Stufe des Einspritzkühlers mit Einsatz von Ammoniak bei Temperaturen zwischen 160° und 120°C oder ggf. noch niedrigeren Temperaturen statt. Eine Temperaturabsenkung merkbar unter 120°C ist möglich. Sie bietet Vorteile für eine bessere Abscheidung von Schwermetallen, insbesondere von Quecksilber.

Durch die beschriebene Vorabscheidung der Schadstoffe und die mehrstufige Einspritzkühlung wird eine Behand­ lung der Gase in einem breiten Temperaturbereich er­ reicht, der sich günstig auf den Abscheidungsgrad der Schadstoffe auswirkt.

In einer Reihe von Rauch- oder Prozeßgasen, beispiels­ weise bei der Ölverbrennung, fallen nur geringe Staub­ mengen in den Gasen an, so daß bei der Behandlung die­ ser Gase in dem Einspritzkühler unter Zugabe von Ammo­ niak die Gefahr besteht, daß in erhöhtem Maße feinste Ammonsalzpartikel entstehen, die nur außerordentlich schwierig aus dem Gas herausgefiltert werden können.

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, daß staubar­ men Gasen vor der Zuführung zu dem Einspritzkühler, in welchem die Zugabe von Ammoniak erfolgt, Kalkstaub zugegeben wird, um eine ausreichende Anlagerung der Salze zu erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.

Claims (4)

1. Verfahren zur Verminderung des Schadstoffgehaltes, insbesondere Schwefeldioxides, von staubhaltigen Rauch- oder Prozeßgasen, bei dem die Gase zur Staub­ abscheidung gefiltert, mittels eines Einspritzküh­ lers durch Einspritzen und Verdampfen von Wasser gekühlt, einem Absorber mit Aktivkoksschüttung zu­ geführt und aus der Aktivkoksschüttung im Regene­ rator Schwefeldioxid desorbiert und weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase mit ihrem Staubgehalt vor der Filterung wenigstens durch einen Einspritzkühler unter gleich­ zeitiger Zugabe von Ammoniak als Additiv hindurch­ geleitet werden, und daß die Gase nach der Filte­ rung in den Adsorber überführt werden und der mit den angelagerten Salzen beladene Staub nach seinem Austrag zur Rückgewinnung des Ammoniaks aufbereitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Additiv wenigstens teilweise in Form von Ammoniakgas zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gase vor ihrer Einführung in den Einspritzkühler, in welchem die Zugabe von Ammoniak erfolgt, durch einen vorgeord­ neten Einspritzkühler oder eine vorgeordnete Ein­ spritzstufe hindurchgeführt und dabei Kalkmilch zu­ gegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß bei geringem Staubgehalt der Gase diesen vor der Zufüh­ rung zu dem Einspritzkühler, in welchem die Zugabe von Ammoniak erfolgt, Kalkstaub zugegeben wird.