DE3640908A1

DE3640908A1 - Verfahren zum verbrennen salzreicher kohle

Info

Publication number: DE3640908A1
Application number: DE19863640908
Authority: DE
Inventors: Gurudas Dipl Ing Dr Samant; Carl Dr Hafke
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-01
Also published as: IN168087B; AU594535B2; DD269197A5; AU8187187A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen salzreicher Kohle mit einem Chlorgehalt von mindestens 5 Gew.-%, einem Gesamtgehalt an Alkalichlorid und Alkalisulfat in der Asche der Kohle von mindestens 10 Gew.-%, mit Korngrößen der Kohle von unter 12 mm und mit einem Schmelzpunkt der Asche von höchstens 800°C.

Bei der Verbrennung dieser salzreichen Kohle mit ihrem sehr niedrigen Schmelzpunkt der Asche wird die Asche bei der Verbrennung schmelzflüssig. Dies führt zu verfahrenstechnischen Schwierigkeiten, besonders bei einer Verbrennung in der Wirbelschicht, der zirkulierenden Wirbelschicht oder im Etagenofen.

Aus dem deutschen Patent 15 46 630 ist ein Verfahren zur Verbrennung salzreicher Kohle in einer Staubfeuerungsanlage bekannt. Hierbei wird die Kohle in feingemahlenem Zustand zunächst durch Teilverbrennung entgast, wobei Kaolin als Alkalibindemittel zugegeben wird. Diese Maßnahmen erfolgen bei Temperaturen von etwa 1000°C, Schlacke wird im flüssigen Zustand abgezogen. Bei diesem bekannten Verfahren vermindert man die Verflüchtigung von Alkalien, um deren Ablagerung auf Flächen außerhalb des Verbrennungsraums herabzusetzen. Die Alkalien werden durch den Kaolin-Zusatz in Form von Aluminium-Alkalisilikaten gebunden, es wird aber nicht verhindert, daß eine beträchtliche Menge an Chlor und Schwefel frei wird. Die Folge sind große Korrosionsprobleme in den nachgeschalteten Anlageteilen.

In der der deutschen Auslegeschrift 25 01 503 ist ein Verfahren zur Verminderung des Schwefelgehaltes in Abgasen von Wirbelbettfeuerungen beschrieben. Hierbei umhüllt man die körnige Kohle mit Dolomit oder Kalkstein, so daß sich bei der Verbrennung der Schwefelgehalt der Kohle zu CaSO₃ und CaSO₄ umsetzt und auf diese Weise gebunden wird. Aus dieser Veröffentlichung ist es auch bekannt, einem in Suspension befindlichen Kohlebrennstoff Kalk hinzuzufügen, um die Schmelztemperatur der Asche herabzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, salzreiche Kohle wirtschaftlich zu verbrennen, ohne Störungen durch den niedrigen Schmelzpunkt der Asche befürchten zu müssen. Beim eingangs genannten Verfahren geschieht dies erfindungsgemäß dadurch, daß man die Kohlekörner mit mindestens einem Oxid, Hydroxid, Carbonat oder Sulfat des Calciums oder Magnesiums mindestens teilweise umhüllt und die umhüllte Kohle bei einer höchsten Temperatur verbrennt, die über dem Schmelzpunkt der Asche der unbehandelten Kohle liegt.

Es hat sich gezeigt, daß durch die genannten Stoffe der Schmelzpunkt der Aschen dieser Kohlen ausreichend erhöht wird, so daß diese Aschen nicht schmelzflüssig werden, wenn man die Verbrennungstemperaturen ausreichend niedrig hält.

Je mehr Imprägnierungsstoff man auf das Kohlekorn aufbringt, desto höher wird die Temperatur, bei welcher die Asche als Schmelze in Erscheinung tritt. Als Faustregel kann gesagt werden, daß man pro Mol Natriumchlorid in der Kohle mindestens zwei Mol des Imprägnierungsstoffs anwendet. Als Imprägnierungsstoff kann auch Dolomit verwendet werden.

Die Umhüllung oder Imprägnierung der salzreichen Kohle kann z. B. in einem Mischer, einer Rolliertrommel oder einer Pelletiertrommel erfolgen. Die Kohlekörner können dort mit einer wäßrigen Suspension des Imprägnierstoffes oder auch oberflächlich angefeuchtet mit dem trockenen Imprägnierungsstoff in Kontakt gebracht werden. Es ist ferner möglich, aus der imprägnierten körnigen Kohle Formkörper, z. B. Briketts oder Pellets, zu erzeugen, die man der Verbrennung zuführt.

Die bevorzugten Temperaturen der Verbrennung liegen im Bereich von 650 bis 850°C. In diesem Temperaturbereich liegt der NaCl-Dampfdruck bei höchstens 1,3 mbar, so daß Salzanbackungen in den der Verbrennung nachgeschalteten Aggregaten nicht zu befürchten sind. Auch verhindert die Imprägnierung der Kohlekörner das Entstehen von NaCl-Dämpfen bei der Verbrennung weitgehend. Die Verbrennung wird in an sich bekannten Vorrichtungen, z. B. im Wirbelbett, der zirkulierenden Wirbelschicht oder im Etagenofen durchgeführt. Die Verbrennung in der zirkulierenden Wirbelschicht ist in den deutschen Offenlegungsschriften 25 39 546 und 26 24 302 sowie den dazu korrespondierenden US-Patenten 41 65 717 und 41 11 158 beschrieben.

Bei der Verbrennung in der zirkulierenden Wirbelschicht kann es sich empfehlen, neben der imprägnierten Kohle auch körniges Inertmaterial aufzugeben, wobei dieses Inertmaterial Korngrößen von unter 3 mm aufweist. Als Inertmaterial eignet sich besonders Asche aus Feuerungsanlagen. Durch dieses Inertmaterial wird das Rieselverhalten der Asche verbessert. Man gibt das Inertmaterial bevorzugt mit einem Anteil von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Asche der unbehandelten salzreichen Kohle, zu.

Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen werden zwei verschiedene salzreiche Kohlen aus der Deutschen Demokratischen Republik mit einem Körnungsbereich bis 12 mm verwendet, ihre Eigenschaften sind folgende:
Analyse, bezogen auf trockene Kohle:

Der Aschenschmelzpunkt wird an einer Probe von 3×3 mm im Erhitzungsmikroskop gemessen.

Die Asche, bei 500°C hergestellt, hat folgende Zusammensetzung:

Die Untersuchungen ergeben folgendes:

Beispiel 1

Jeweils 200 g der Kohlen A und B mit der Körnung 0,1 bis 6 mm werden ohne Zusätze in einem Muffelofen unter Luftzufuhr bei 800°C verbrannt. Nach der Verbrennung ist die Asche völlig zusammengeschmolzen.

Beispiel 2

Jeweils 200 g der Kohlen A und B mit der Körnung unter 6 mm werden mit Ca(OH)₂ in einer kleinen Drehtrommel ummantelt. Das Molverhältnis CaO : 2 NaCl : Na₂SO₄ der imprägnierten Kohlen liegt bei 3,7 : 1 : 1. Nach der Verbrennung im Muffelofen bei 850°C ist die Asche locker und nur an wenigen Stellen zeigen sich lockere Ascheagglomerate.

Beispiel 3

Jeweils 200 g der Kohlen A und B werden mit Ca(OH)₂ wie in Beispiel 2 ummantelt. In der imprägnierten Kohle liegt das Molverhältnis CaO : 2 NaCl : Na₂SO₄ bei 2,8 : 1 : 1. Die imprägnierte Kohle wird mit 60 g Asche aus einer Steinkohle-Feuerungsanlage gemischt, wobei diese Asche als Hauptkomponenten 54 Gew.% SiO₂, 23,6 Gew.% Al₂O₃, 7 Gew.% Fe₂O₃ und 4 Gew.% CaO enthält. Die Verbrennung erfolgt bei 875°C, wobei die Asche nach der Verbrennung locker und frei von Agglomeraten ist.

Beispiel 4

200 g körnige Kohle A werden mit Wasser angefeuchtet und mit CaCO₃ in einer kleinen Drehtrommel ummantelt. Das Molverhältnis CaO : 2 NaCl : Na₂SO₄ liegt bei der imprägnierten Kohle bei 3,7 : 1 : 1. Die ummantelte Kohle wird mit 40 g Asche aus einer Steinkohlenfeuerung gemischt, wobei die Asche als Hauptbestandteile 31,9 Gew.% SiO₂, 20 Gew.% Al₂O₃, 21,9 Gew.% CaO und 4,4 Gew.% Fe₂O₃ aufweist. Nach der Verbrennung, die bei 900°C erfolgt, weist die lockere Asche keine Agglomerate auf.

Beispiel 5

200 g Kohle B (Körnung bis 6 mm) werden mit Wasser angefeuchtet und mit CaSO₄ · 2 H₂O ummantelt. Das Molverhältnis CaSO₄ : 2 NaCl : Na₂SO₄ liegt bei 3,5 : 1 : 1. Nach der Verbrennung im Muffelofen bei 850°C ist die Asche locker und frei von Agglomeraten.

Beispiel 6

1000 g feingemahlene Kohle A (Körnung: ca. 40 Gew.% kleiner 45 µm) wird angefeuchtet und mit feingemahlenem Dolomit gemischt. Das Molverhältnis (MgO+CaO) : 2 NaCl : Na₂SO₄ in der Mischung beträgt 4 : 1 : 1. Die Mischung wird unter Zusatz von Wasser pelletiert, der Durchmesser der Pellets liegt im Bereich von etwa 10 bis 12 mm. Nach Trocknung der Pellets in einem Trockenschrank bei 100°C werden die Pellets im Muffelofen bei 1000°C verbrannt. Die Asche ist locker und frei von Anbackungen.

Claims

1. Verfahren zum Verbrennen salzreicher Kohle mit einem Chlorgehalt von mindestens 5 Gew.-%, einem Gesamtgehalt an Alkalichlorid und Alkalisulfat in der Asche der Kohle von mindestens 10 Gew.-%, mit Korngrößen der Kohle von unter 12 mm und mit einem Schmelzpunkt der Asche von höchstens 800°C, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlekörner mit mindestens einem Oxid, Hydroxid, Carbonat oder Sulfat des Calciums oder Magnesiums mindestens teilweise umhüllt und die umhüllte Kohle bei einer höchsten Temperatur verbrennt, die über dem Schmelzpunkt der Asche der unbehandelten Kohle liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die imprägnierte Kohle in der Wirbelschicht oder der zirkulierenden Wirbelschicht verbrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die imprägnierte Kohle zusammen mit Inertmaterial verbrennt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der imprägnierten Kohle Formkörper erzeugt, die man der Verbrennung zuführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man die imprägnierte Kohle bei Temperaturen von 600 bis 850°C verbrennt.