DE3628963A1 - Method for fractionating fly ash of a solid-fuel-fired large-scale furnace, having a downstream electrostatic precipitator, in dependence on the C content - Google Patents
Method for fractionating fly ash of a solid-fuel-fired large-scale furnace, having a downstream electrostatic precipitator, in dependence on the C contentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to a method in the preamble of claim 1 above.
Flugaschen aus mit fossilen Brennstoffen betriebenen Feuerungen, wie z.B. aus Steinkohle-, Braunkohlekraftwerken und Müllerverbrennungsanlagen weisen oft einen zu hohen Kohlenstoffgehalt für den weiteren Einsatz der Flugasche auf.Fly ash made from fossil fuels Furnaces, e.g. from hard coal, brown coal power plants and mill incinerators are often too high Carbon content for the further use of the fly ash on.
Wenn der Glühverlust über 5% liegt, ist die Asche nicht mehr prüfzeichenfähig, was nach DIN 1045 (Prüfzeichenrichtlinie) eine Voraussetzung für eine direkte Verwendung der Flugasche z.B. als Betonzusatzstoff ist.If the loss on ignition is over 5%, the ash is not more test mark capable, what according to DIN 1045 (Certification mark directive) a prerequisite for a direct Use of fly ash e.g. as a concrete additive.
Weiterhin werden bei Großfeuerungsanlagen die Feuerungseinrichtungen auf einfach bzw. mehrfach gestufte Verbrennung im Hinblick auf eine möglichst weitgehende Reduzierung der NO x -Bildung umgestellt. Hierbei tritt ein Anstieg des C-Gehaltes in der Flugasche auf und zwar bis zu 20-30%.Furthermore, in large combustion plants, the combustion devices are converted to single or multiple-stage combustion with a view to reducing the NO x formation as far as possible. An increase in the C content in the fly ash occurs up to 20-30%.
Es ist versucht worden, durch Siebung der Flugasche diese in Fraktionen unterschiedlichen C-Gehaltes zu unterteilen. Weiterhin ist es bekannt (DE-OS 33 11 829), Flugasche unter Messung ihrer dielektrischen Eigenschaften zu fraktionieren. Beide Verfahren führten nicht zu befriedigenden Ergebnissen bzw. erforderten einen vergleichsweise hohen apparativen Aufwand.Attempts have been made to sieve the fly ash this to divide into fractions of different C content. Furthermore, it is known (DE-OS 33 11 829), fly ash by measuring their dielectric properties fractionate. Neither procedure resulted in satisfactory results or required one comparatively high expenditure on equipment.
Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an Verfahren zum Fraktionieren von Flugasche in C-reichere und C-ärmere Fraktionen, wobei auf möglichst einfache Weise Fraktionsgrenzen einstellbar sein sollen und vorzugsweise auch prüfzeichenfähige Fraktionen erreicht werden sollen.There is therefore a considerable need for methods for Fractionation of fly ash into C-rich and C-poorer Fractions, being as simple as possible Fraction limits should be adjustable and preferably fractions that are capable of certification marks should also be reached.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren anzugeben.It is therefore the object of the present invention to specify such procedure.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flugasche einer Flotation unterzogen wird, die zu einem C-reicheren Schaumprodukt und einem C-ärmeren Abgangsprodukt führt.This object is achieved in that the fly ash one Is subjected to flotation, which leads to a C-rich Foam product and a lower-carbon finish product leads.
Dabei kann auf einfache Weise bei der Flotation mittels der verwendeten Flotationshilfsmittel die Fraktionsgrenze eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt vorzugsweise so, daß das Abgangsprodukt prüfzeichenfähig wird, d.h. der Glühverlust 5,0 Gew.-% nicht überschreitet. Für andere Verwendungszwecke kann die Fraktionsgrenze z.B. bei 10 Gew.-% liegen.The flotation can be done in a simple manner the fraction limit of the flotation aids used can be set. The setting is preferably made in such a way that the disposal product becomes test mark-capable, i.e. the Loss on ignition does not exceed 5.0% by weight. For others The fraction limit can be used e.g. at 10% by weight.
Das C-reichere Schaumprodukt kann von dem Betreiber der Feuerungsanlage auf einfache Weise dadurch entsorgt werden, daß er das Schaumprodukt der Feuerungsanlage selbst zuführt, so daß der C-Gehalt nachverbrannt wird, womit der Wärmeinhalt des eingesetzten Hauptbrennstoffes besser ausgenutzt wird.The C-rich foam product can be obtained from the operator of the This easily disposed of the combustion system that he is the foam product of the furnace feeds itself, so that the C content is burned, with which the heat content of the main fuel used is better exploited.
Das Schaumprodukt wird evtl. nach einer Teilentwässerung vorzugsweise dem zur Feuerungsanlage strömenden Hauptbrennstoff vor oder in einer Mühle zugeführt, die für die Ermahlung des festen Hauptbrennstoffes vorgesehen ist.The foam product may become partially drained preferably the one flowing to the furnace Main fuel supplied before or in a grinder that is used for the grinding of the main solid fuel is provided.
Andererseits kann es zweckmäßig sein, das Schaumprodukt nach einer Entwässerung und Trocknung außerhalb der Feuerungsanlage zu verwenden, z.B. als Gieß- und Abdeckpulver für den Stranggußbereich.On the other hand, the foam product may be useful after drainage and drying outside the Firing system, e.g. as casting and Covering powder for the continuous casting area.
Für die bevorzugte nachfolgende Verbrennung der C-reicheren Fraktion ist es von Vorteil, wenn die Flugasche mit Wasser und einem Flotationshilfsmittel flotiert wird, das in der Feuerungsanlage mitverbrannt werden kann, z.B. Heizöl oder aliphatische Kohlenwasserstoffe.For the preferred subsequent combustion of the C-rich Fraction it is beneficial if the fly ash with water and a flotation aid is floated in the Combustion system can also be burned, e.g. Heating oil or aliphatic hydrocarbons.
Die Entwässerung und Trocknung des Abgangsproduktes erfolgt vorzugsweise mittels eines Vorentwässerers, wie z.B. eines Eindickers oder Dekanters, und einem diesem nachgeschalteten Entwässerungsfilter und einem dem Entwässerungsfilter nachgeschalteten mit einem heißen Gas beaufschlagten Trockner, dem ein Staubabscheider nachgeschaltet ist.The drainage product is drained and dried preferably by means of a pre-dewater, e.g. one Thickener or decanter, and one of these downstream drainage filter and a Drainage filter downstream with a hot gas charged dryer, which a dust collector is connected downstream.
Obwohl auch von der Feuerungsanlage herangeführte Heißgase in Form von heißen Rauchgasen oder nach dem Luftvorwärmer der Feuerungsanlage abgezweigter Heißluft herangeführt werden können, ist es von Vorteil, wenn das Heißgas in einem von der Feuerungsanlage getrennten Heißgaserzeuger erzeugt wird.Although hot gases also come from the furnace in the form of hot flue gases or after the air preheater to the combustion system of branched hot air it is advantageous if the hot gas is in a hot gas generator separate from the furnace is produced.
Bei Trocknung in einem Stromtrockner ist es zweckmäßig, wenn als Frischluft nur die für den Heißgaserzeuger notwendige Luftmenge zugeführt wird, und als Mischgas Rauchgas zugeführt wird, das nach dem Elektrofilter der Feuerungsanlage entnommen wird. Auf diese Weise wird die Wärmewirtschaftlichkeit des Verfahrens bei Beheizung des Stromtrockners mit Heißgas < 1100°C, vorzugsweise 900°C verbessert. When drying in a power dryer, it is advisable if as fresh air only for the hot gas generator necessary amount of air is supplied, and as a mixed gas Flue gas is supplied, which after the electrostatic precipitator Firing system is removed. In this way the Heat economy of the process when heating the Current dryer with hot gas <1100 ° C, preferably 900 ° C improved.
Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die mechanische Entwässerung des C-reicheren Schaumproduktes durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln unterstützt wird.Finally, it is useful if the mechanical Drainage of the C-rich foam product by adding is supported by flocculants.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun anhand des beigefügten Blockschaltbildes näher erläutert werden.An embodiment of the method according to the invention is intended now with the help of the attached block diagram are explained.
Von der Vielzahl der Komponenten einer Feuerungsanlage sind in der Figur nur eine Mühle (1), ein Kessel (2) und ein diesem nachgeschalteter Elektrofilter (3) dargestellt. Der Mühle wird zu zerkleinernder Hauptbrennstoff (4) zugeführt, der in dem Kessel mit der Verbrennungsluft (5) verbrannt wird. Die in dem Elektrofilter (3) abgeschiedene Flugasche wird über eine Leitung (6) einem Konditionierer (7) zugeleitet, dem weiterhin Flotationshilfsmittel (8) und Frischwasser (9) bzw. Umlaufwasser (10) zugeführt werden. Aus dem Konditionierer (7) wird über eine Leitung (11) die Suspension einem Flotationsapparat (12) zugeleitet. Die Anmelderin beansprucht keinen Schutz für die Flotation an sich und verzichtet daher auf eine weitergehende Beschreibung des Aufbaues des Flotationsapparates.Of the multitude of components of a combustion system, only one mill ( 1 ), a boiler ( 2 ) and an electrostatic filter ( 3 ) downstream of this are shown in the figure. The mill is supplied with main fuel ( 4 ), which is burned in the boiler with the combustion air ( 5 ). The fly ash separated in the electrostatic filter ( 3 ) is fed via a line ( 6 ) to a conditioner ( 7 ), to which flotation aids ( 8 ) and fresh water ( 9 ) or circulating water ( 10 ) are also fed. The suspension is fed from the conditioner ( 7 ) to a flotation apparatus ( 12 ) via a line ( 11 ). The applicant claims no protection for the flotation itself and therefore does not go into a further description of the structure of the flotation apparatus.
Flotationsapparate sind z.B. in "Ullmann′s Enzyklopädie der Technischen Chemie", 4. Aufl., 1972, Bd. 2, Verfahrenstechnik I, S. 110-142 in ausreichender Weise beschrieben.Flotation machines are e.g. in "Ullmann’s Encyclopedia der Technischen Chemie ", 4th ed., 1972, Vol. 2, Process engineering I, pp. 110-142 in a sufficient manner described.
Das Schaumprodukt des Flotationsapparates (12) wird über Leitung (13) einem teilentwässernden Filter (14) zugeführt und von diesem dem Hauptkohlestrom (4) zugegeben.The foam product of the flotation apparatus ( 12 ) is fed via line ( 13 ) to a partially dewatering filter ( 14 ) and from there is added to the main coal stream ( 4 ).
Das Abgangsprodukt des Flotationsapparates wird über eine Leitung (15) einem Eindicker (16) zugeführt, und das eingedickte Produkt wird über Leitung (17) einem Filter (18) zugeleitet. Als Filter können die verschiedensten Filtertypen zum Einsatz kommen, z.B. Bandfilter, Vakuumfilter, Trommelfilter oder dgl. Das Rückwasser von Eindicker (16) und Filter (18) wird als Umlaufwasser (10) dem Konditionierer (7) zugeführt. Der Filterkuchen wird einem thermischen Trockner (19) zugeleitet, der vorzugsweise ein Stromtrockner ist. Anstelle eines Stromtrockners kommen andere Konvektionstrockner in Frage, beispielsweise die zweistufigen Konvex-Trockner der Firma BUSS. Diese haben den Vorteil, auch eine nur zum pastösen Zustand vorentwässerte C-arme Flugaschefraktion zu verarbeiten. Denkbar wären auch andere Trocknungsverfahren, wie z.B. direkt oder indirekt beheizte Drehrohrtrockner oder dgl. Schließlich kann der Stromtrockner selbst ohne Trockengutteilrückmischung oder mit Trockengutteilrückmischung betrieben werden, wobei im letzteren Falle eine Überführung des Aufgabegutes vom pastösen in einen leichter rieselfähigen Zustand möglich ist.The waste product of the flotation apparatus is fed to a thickener ( 16 ) via a line ( 15 ), and the thickened product is fed to a filter ( 18 ) via line ( 17 ). A wide variety of filter types can be used as filters, for example belt filters, vacuum filters, drum filters or the like. The return water from thickener ( 16 ) and filter ( 18 ) is fed to the conditioner ( 7 ) as circulating water ( 10 ). The filter cake is fed to a thermal dryer ( 19 ), which is preferably a current dryer. Instead of a current dryer, other convection dryers can be used, for example the two-stage convex dryer from BUSS. These have the advantage of also processing a C-poor fly ash fraction that has only been dewatered to a pasty state. Other drying methods would also be conceivable, such as, for example, directly or indirectly heated rotary tube dryers or the like. Finally, the current dryer itself can be operated without dry material backmixing or with dry material backmixing, in which case the feed material can be converted from pasty to a more free-flowing state.
Der Stromtrockner (19) wird von einem Heißgaserzeuger (20) mit Heißgas versorgt. Dem Heißgaserzeuger wird Verbrennungsluft (21) und ein Fremdbrennstoff (22) in Form von Öl, Gas zugeführt.The current dryer ( 19 ) is supplied with hot gas by a hot gas generator ( 20 ). Combustion air ( 21 ) and a foreign fuel ( 22 ) in the form of oil and gas are fed to the hot gas generator.
Die gestrichelte Linie (22′) der Figur soll andeuten, daß der Heißgaserzeuger aber unter Umständen auch mit dem teilentwässerten Schaumprodukt alleine, mit dem Hauptbrennstaub oder Mischungen hiervon betrieben werden kann. Die gepunktete Linie (13′) in der Figur zeigt, daß die C-reiche Fraktion gegebenenfalls auch direkt als sogenannte Coal-Water-Slurry (CWS) über eine oder mehrere Zusatzlanzen direkt in den Feuerraum des Kessels eingetragen werden kann, d.h. nicht unbedingt dem Hauptkohlestrom zugeführt werden muß.The dashed line ( 22 ' ) of the figure is intended to indicate that the hot gas generator can also be operated with the partially dewatered foam product alone, with the main fuel dust or mixtures thereof. The dotted line ( 13 ' ) in the figure shows that the C-rich fraction can also be directly entered as a so-called coal water slurry (CWS) via one or more additional lances directly into the combustion chamber of the boiler, ie not necessarily that Main coal stream must be supplied.
Die Leitung (21′) zeigt, daß es unter Umständen sinnvoll sein kann, Rauchgase hinter dem Elektrofilter (3) zu entnehmen und als Mischluft für den Stromtrockner (19) zu verwenden.The line ( 21 ') shows that it may make sense to remove flue gases behind the electrostatic filter ( 3 ) and use it as mixed air for the current dryer ( 19 ).
Das in dem Stromtrockner (19) getrocknete Gut wird über eine Leitung (23) einem Staubabscheider (24) zugeführt, aus dem die getrocknete C-arme Flugaschefraktion über Leitung (25) abgezogen wird. Die Abluft des Staubabscheiders wird über eine Leitung (26) den aus dem Kessel (2) dem Elektrofilter (3) zugeführten Rauchgasen zugemischt. Wegen dieser Brüdenrückführung muß die Flugascheabtrennung im Staubabscheider (24) nicht vollständig sein, d.h. als Staubabscheider (24) können beispielsweise Multizyklone eingesetzt werden. Es wäre jedoch auch der Einsatz von Intensivfiltern, wie z.B. Jet-Filtern als Staubabscheider (24) denkbar, so daß die Abluft des Staubabscheiders (24) direkt in die Atmosphäre abgeleitet werden kann.The material dried in the current dryer ( 19 ) is fed via a line ( 23 ) to a dust separator ( 24 ), from which the dried C-poor fly ash fraction is drawn off via line ( 25 ). The exhaust air from the dust separator is mixed via a line ( 26 ) with the flue gases supplied from the boiler ( 2 ) to the electrostatic filter ( 3 ). Because of this vapor recirculation, the fly ash separation in the dust separator ( 24 ) does not have to be complete, ie multi-cyclones can be used, for example, as dust separators ( 24 ). However, it would also be possible to use intensive filters, such as jet filters, as dust separators ( 24 ), so that the exhaust air from the dust separator ( 24 ) can be discharged directly into the atmosphere.
Die strichpunktierte Linie (26′) deutet an, daß die Abluft ganz oder teilweise auch der Verbrennungsluft (5) zugemischt werden kann.The dash-dotted line ( 26 ' ) indicates that the exhaust air can be mixed in whole or in part with the combustion air ( 5 ).
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, kann es auch zweckmäßig sein, die C-reiche Fraktion nicht nur zu entwässern, sondern auch zu trocknen und nicht in der Feuerungsanlage zu verbrennen, sondern als hochwertiges Produkt zu verkaufen, z.B. als Gieß- und Abdeckpulver an Betreiber von Stranggießanlagen.As already mentioned in the introduction to the description, it should also be convenient not only to the C-rich fraction to drain, but also to dry and not in the Combustion plant to burn, rather than high quality Sell product, e.g. as casting and masking powder Operator of continuous casting plants.
Bei einem 550-MW-Großkessel fällt ein zu fraktionierender Flugaschestrom von ca. 12 t/h mit einem C-Gehalt von 10% an. Diese Flugasche wird mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen als Flotationshilfsmittel flotiert und läßt sich auftrennen in 15% mit einem C-Gehalt von 50% und 85% mit einem Glühverlust von 4%, wobei sich C-Gehalt bzw. Glühverlust jeweils auf die entwässerte und getrocknete Fraktion beziehen. Das Schaumprodukt wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20% entwässert und als CWS dem Kessel zugeführt, was einer Zufuhr von 1 t/h C entspricht.In a 550 MW large boiler, one to be fractionated Fly ash flow of approx. 12 t / h with a C content of 10% at. This fly ash is made with aliphatic Float hydrocarbons as flotation aids and can be separated into 15% with a C content of 50% and 85% with a loss on ignition of 4%, whereby the C content or Loss of ignition on each of the dewatered and dried Obtain fraction. The foam product is on one Moisture content of 20% dewatered and as the CWS Boiler supplied, which corresponds to a supply of 1 t / h C.
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