DE3603447A1

DE3603447A1 - Verfahren zur abscheidung von schadstoffen aus rauchgasen

Info

Publication number: DE3603447A1
Application number: DE19863603447
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Benzel; Bernd Ebener; Peter Schlipper; Gerhard Dipl Ing Golkowsky
Original assignee: H Krantz GmbH and Co
Current assignee: H Krantz GmbH and Co
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-08-06
Also published as: NL8603140A; SE462783B; DK57387D0; DK57387A; GB2186562A; SE8605106L; GB8630712D0; GB2186562B; ATA300386A; DE3603447C2; SE8605106D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von festen und gasförmigen Schadstoffen aus z. B. beim Betreiben einer Feuerungsanlage anfallenden Rauchgasen, die Flugasche sowie SO₂ und NO_x enthalten. Bei diesem Verfahren wird in einer ersten Stufe zunächst nur Flugasche sowie ein Teil des SO₂ und erst in einer zweiten Stufe ein weiterer Teil des SO₂ sowie NO_x aus dem Rauchgasstrom ausgeschieden. In der zweiten Stufe werden diese Schadstoffe an Aktivkohle und/oder Aktivkoks abgeschiden, wobei NO_x unter Zugabe eines Reduktionsmittels katalytisch und SO₂ teils adsorptiv, teils durch Reaktion mit Ammoniak aus dem Rauchgas entfernt wird.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 34 23 744 bekannt. Dabei erfolgt die Abscheidung von SO₂ und NO_x aus Rauchgasen durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:

a) Aufteilung des Rauchgas-Gesamtstromes aus der Feuerung in einen Rauchgas-Hauptstrom und in einen Rauchgas-Teilstrom;
b) Abscheidung der Hauptmenge des SO₂ und eines geringeren Anteils des NO_x aus dem Rauchgas- Hauptstrom in einer Naßwäsche unter Ca(OH)₂- oder CaCO₃-Zugabe mit anschließender Wiederaufheizung des Rauchgas-Hauptstromes;
c) Zusammenführung des Rauchgas-Hauptstromes mit dem im Bypass an der Naßwäsche vorbeigeführten Rauchgas-Teilstrom;
d) Abscheidung der Haupmenge des NO_x und des Rest-SO₂ aus dem Rauchgas-Gesamtstrom an Aktivkohle/Aktivkoks, wobei unter Ammoniakzugabe das NO_x katalytisch und das Rest-SO₂ teils adsorptiv, teils durch Reaktion mit dem Ammoniak aus dem Rauchgas abgetrennt wird;
e) Regeneration der Aktivkohle/des Aktivkokses in einer Naßwäsche mit angeschlossener Aktivkohle-/Aktivkoks-Trocknung und -Rückführung in den Reaktor;
f) Aufarbeitung der Waschflüssigkeit der AK-Wäsche durch Ca(OH)₂- oder CaCO₃-Zugabe (Ca-Fällung) und Rückführung des Ammoniaks und
g) gemeinsame Weiterverarbeitung der Waschflüssigkeit aus der SO₂-Wäsche und der AK- Wäsche zu Gips.

Die bei diesem bekannten Verfahren gemäß e) erforderliche Regeneration der Aktivkohle bzw. des Aktivkokses ist verhältnismäßig aufwendig. Die Regenerationskosten sind je nach Qualität der Aktivkohle bzw. des Aktivkokses wesentlich höher als deren/dessen Beschaffungskosten. Die Regeneration ist auch kompliziert und verursacht durch die erforderliche Weiterbehandlung des Waschwassers erhebliche Zusatzkosten. Dadurch ergibt sich insbesondere für kleine Feuerungsanlagen eine unwirtschaftliche Betriebsweise bei Anwendung dieses Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, neben Flugasche und SO₂ auch NO_x aus den Abgasen auszuscheiden, ohne daß eine aufwendige Regeneration von Aktivkohle oder Aktivkoks erforderlich ist und ohne den Einsatz von Waschflüssigkeiten zu benötigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen und erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Aktivkohle und/oder den Aktivkoks nach einer bestimmten Schadstoffanreicherung der Feuerungsanlage als Brennstoff zuzuführen.

Durch die erfindungsgemäße Verbrennung der/des mit Schadstoffen angereicherten Aktivkohle/Aktivkokses entfällt nicht nur die aufwendige Regenerierung, sondern es lassen sich auch die bei der Verbrennung freigesetzten Schadstoffe in der ersten Verfahrensstufe in ein Produkt, z. B. ein Gemisch aus Flugasche und Gips, einbringen, das ohne Schwierigkeiten entsorgt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich durch die Verbrennung der/des mit Schadstoffen angereicherten Aktivkohle/Aktivkokses der Vorteil, den Heizwert der /des zuvor zur Rauchgasreinigung verwendeten Aktivkohle/Aktivkokses in der Feuerungsanlage auszunutzen. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erheblich kostengünstigere Betriebsweise einer Feuerungsanlage gegenüber den bisher bekannten Betriebsweisen.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Stufe zur Teilentschwefelung des Rauchgases ein pulverförmiges, Alkalioxide enthaltendes Additiv dem Rauchgasstrom zugeführt, und die dabei als feste Partikel anfallenden Reaktionsprodukte werden zusammen mit der Flugasche aus den Rauchgasen abgeschieden.

Diese erste Stufe ist wesentlich einfacher in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise als die nach dem bekannten Verfahren erforderliche Aufteilung des Rauchgasstromes in einen Rauchgas-Hauptstrom und in einen Rauchgas-Teilstrom und darauf erfolgende Abscheidung der Hauptmenge des SO₂ und eines geringeren Anteils des NO_x aus dem Rauchgas-Hauptstrom in einer Naßwäsche mit anschließender Wiederaufheizung des Rauchgas-Hauptsstromes sowie schließlich erneuter Zusammenführung des Rauchgas-Hauptstromes mit dem im Bypass an der Naßwäsche vorbeigeführten Rauchgas-Teilstrom und aufwendiger Aufbereitung des Waschwassers.

Schließlich wird nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch vorgeschlagen, daß in der zweiten Stufe ein von oben nach unten mit der Aktivkohle und/oder Aktivkoks durchwandertes Mehrwegsorptionsfilter verwendet wird, wobei die Rauchgase zunächst quer durch die untere Wanderstrecke des Mehrwegsorptionsfilters geleitet werden und dabei die Aktivkohle- und/oder Aktivkoksschüttung als Adsorptionsmittel für die SO₂-Aufnahme dient, und die Rauchgase sodann nach Zugabe des Reduktionsmittels quer durch die obere Wanderstrecke des Mehrwegsorptionsfilters geleitet werden, wobei die Aktivkohle- und/oder Aktivkoksschüttung als Katalysator für die NO_x-Zersetzung dient. Das Mehrwegsorptionsfilter kann auch mehrstufig ausgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der nachfolgend beschriebenen Weise besonders vorteilhaft durchführen:

Das aus einer Feuerungsanlage kommende, an Schadstoffen im wesentlichen Flugasche, SO₂ und NO_x enthaltende Rauchgas wird zunächst durch einen Additiv-Reaktor geführt, in dem ihm ein pulverförmiges, Alkalioxide, z. B. Ca(OH)₂, enthaltendes Additiv zugeführt wird, das mit einem Teil des SO₂ reagiert und damit das Rauchgas entschwefelt. Bei den Reaktionsprodukten, wie z. B. CaSO₃ und CaSO₄ = Gips, handelt es sich um feste Partikel, die anschließend in einem Rauchgasfilter, z. B. einem Schlauchfilter, zusammen mit der Flugasche des Rauchgases abgeschieden werden.

Das noch einen SO₂-Rest und das NO_x enthaltende Rauchgas durchströmt sodann z. B. ein Aktivkoksfilter, wobei es sich in bevorzugter Weise um ein Mehrwegsorptionsfilter handelt. Darin wird in einem ersten Abschnitt der SO₂-Rest weitgehend abgeschieden und in einem zweiten Abschnitt unter Zugabe eines Reduktionsmittel, z. b. NH₃, das NO_x zu harmlosem Stickstoff und Wasserdampf (N₂ und H₂O) zersetzt. Das nun auf diese Weise bis auf die zulässigen Emissionswerte gereinigte Rauchgas wird anschließend in die Atmosphäre gegeben.

Der in dem Aktivkoksfilter eingesetzte Aktivkoks durchwandert die beiden Abschnitte gegenläufig. Der frische Aktivkoks wird zuerst als Katalysator für die NO_x-Zersetzung eingesetzt und danach als Adsorptionsmittel für den SO₂-Rest, wobei das SO₂ im wesentlichen als Schwefelsäure (H₂SO₄) in den Poren des Aktivkokses gespeichert wird.

Der beladene Aktivkoks wird zusammen mit dem eigentlichen Brennstoff, wie z. B. Kohle, in der Feuerungsanlage verbrannt. Das im Aktivkoks gespeicherte SO₂ wird hier wieder frei und gelangt zusammen mit dem SO₂, das sich bei der Verbrennung des eigentlichen Brennstoffes bildet, in den Rauchgasstrom, der anschließend die oben beschriebene Entschwefelungs-, Entstaubungs-, Restentschwefelungs- und Entstickungsstufen durchläuft.

Innerhalb des Systems ergibt sich durch die SO₂-Rückführung mittels Aktivkoks ein Kreislauf für einen Teil des SO₂, der die SO₂-Konzentration vor dem Additiv-Reaktor erhöht. Da noch die SO₂-Restentfernung folgt, kann der Wirkungsgrad im Additiv-Reaktor niedrig sein, z. B. kleiner als 60% Entschwefelungsgrad, bezogen auf das in den Reaktor eintretende SO₂. Hohe SO₂-Konzentration bedeutet hohen SO₂-Partialdruck. Der hohe Partialdruck bei einem gleichzeitig geringen erforderlichen Wirkungsgrad bedeutet, daß diese Stufe sehr einfach aufgebaut sein kann.

Die Stufen des Gesamtsystems sind so bemessen, daß die insgesamt abzuscheidende SO₂-Menge (Differenz zwischen der mit dem Schwefelgehalt des eigentlichen Brennstoffes der Feuerung eingetragenen SO₂-Menge und der zulässigen SO₂-Emissionsmenge) an dem Additiv-Reaktor entfernt wird und als Reaktionsprodukt zusammen mit der Flugasche anfällt. Dieses Gemisch wird beispielsweise als Zumischstoff bei der Zementproduktion verwendet.

Die Aktivkoksstufe zur Restentschwefelung und zur Entstickung kann in den meisten Fällen auch Feuerungsanlagen nachgeschaltet werden, die bereits eine Rauchgasentschwefelungsanlage besitzen, aber eine Verbesserung des Entschwefelungsgrades benötigen bzw. nachträglich Auflagen im Hinblick auf die NO_x-Emission erhalten haben. Diese Nachrüstung ist ohne aufwendige Eingriffe in das vorhandene System möglich.

Für alle Fälle gilt, daß die/der zur Gasreinigung verwendete und anschließend verbrannte Aktivkohle/Aktivkoks nicht wesentlich teurer ist und einen ähnlichen Heizwert aufweist wie beispielsweise Kohle bzw. Koks, wodurch sich insgesamt ein sehr kostengünstiges Verfahren ergibt.

Als erste Stufe zur Abscheidung von SO₂ kann auch eine Naßwäsche eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Abscheidung von festen und gasförmigen Schadstoffen aus beim Betreiben einer Feuerungsanlage anfallenden Rauchgasen, die Flugasche sowie SO₂ und NO_x enthalten, wobei in einer ersten Stufe zunächst nur Flugasche sowie ein Teil des SO₂ und erst in einer zweiten Stufe ein weiterer Teil des SO₂ und das NO_x aus dem Rauchgasstrom ausgeschieden wird, indem diese Schadstoffe in der zweiten oder einer weiteren Stufe an Aktivkohle und/oder Aktivkoks abgeschieden werden, wobei unter Zugabe eines Reduktionsmittels NO_x katalytisch und SO₂ teils adsorptiv, teils durch Reaktion mit Ammoniak vom Rauchgas getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle und/oder der Aktivkoks nach einer bestimmten Schadstoffanreicherung der Feuerungsanlage als Brennstoff zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe zur Teilentschwefelung des Rauchgases ein pulverförmiges, Alkalioxide enthaltendes Additiv dem Rauchgasstrom zugeführt wird und die dabei als feste Partikel anfallenden Reaktionsprodukte zusammen mit der Flugasche aus den Rauchgasen abgeschieden werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe ein von oben nach unten mit Aktivkohle und/oder Aktivkoks durchwandertes Mehrwegsorptionsfilter verwendet wird, wobei die Rauchgase zunächst quer durch die untere Wanderstrecke des Mehrwegsorptionsfilters geleitet werden und dabei die Aktivkohle- und/oder Aktivkoksschüttung als Adsorptionsmittel für die SO₂-Aufnahme dient, und die Rauchgase sodann nach Zugabe des Reduktionsmittels quer durch die obere Wanderstrecke des Mehrwegsorptionsfilters geleitet werden, wobei die Aktivkohle- und/oder Aktivkoksschüttung als Katalysator für die NO_x-Zersetzung dient.