DE3603447A1 - Verfahren zur abscheidung von schadstoffen aus rauchgasen - Google Patents
Verfahren zur abscheidung von schadstoffen aus rauchgasenInfo
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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 (3)
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.
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