DE3709392A1 - Verfahren zur rauchgasbehandlung - Google Patents
Verfahren zur rauchgasbehandlungInfo
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- B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung
der Rauchgase von Heizkessel- bzw. Verbrennungsanlagen unterschiedlichster
Bauausführung sowie Heizleistung und ist vorzugsweise
sowohl für Nachrüstungen in mittleren und kleinen
Heizzentralen als auch für die Realisierung derartiger Neubauobjekte
effektiv anwendbar.
Die erfindungsgemäße Lösung dient in Verbindung mit einer intensiven
Reinigung und optimalen Wärmenutzung der Rauchgase,
die aus der Verbrennung fester Brennstoffe resultieren, zur
Umwandlung der beim Reinigungsprozeß anfallenden Schadstoffbestandteile
in wirtschaftlich verwertbare Produkte oder in
ökologisch ungefährliche Substanzen zwecks problemloser Entsorgung
bzw. Deponierung.
Es sind eine Vielzahl wirksamer Prinziplösungen bekannt, die
eine Abgasreinigung, insbesondere zur Verringerung der umweltbelastenden
SO2-Emission, mittels verschiedener Waschlösungen
bzw. -suspensionen und unterschiedlichster technischer
Einrichtungen zur Erzielung eines intensiven Kontaktes zwischen
Abgas und Waschmittel beinhalten. Die Waschlösungen bzw.
-suspensionen bestehen dazu zum großen Teil aus Wasser, Alkali-
oder Erdalkalimetallverbindungen (z. B. Natriumhydroxid,
Natriumcarbonat, Calciumhydroxid) sowie Oxydationskatalysatoren
(z. B. Mangan- oder Kobaltionen) und werden in der
Regel durch Zirkulationsvorrichtungen mit dem Abgas ständig
in Kontakt gebracht. Derartige Waschverfahren sind
durch den Einsatz kostengünstiger und verfügbarer Absorptionsmittel
charakterisiert und gewährleisten eine nahezu
vollständige chemische Umsetzung der gebildeten Sulfitverbindungen
in beständige Sulfate der genannten Metalle (z. B.
Natriumsulfat, Calciumsulfat).
Die Analyse des Standes der Technik verdeutlicht jedoch,
daß eine problemlose Entsorgung bzw. Deponierung oder
Nachbehandlung zur stoffwirtschaftlichen Nutzung der anfallenden
Reaktionsprodukte derzeit nur durch mehrstufige
und teilweise komplizierte Verfahrensschritte mit hohem Investitionsvolumen,
energetischen Betriebsaufwendungen und
Instandhaltungsanforderungen realisierbar ist.
Dies zeigt sich beispielsweise anhand der Erfindungslösungen
gemäß DE-OS 29 25 959, DE-PS 29 25 547, DE-OS 33 23 140,
DE-OS 33 04 484, DE-OS 33 05 120 und DD-WP 2 13 358. Desweiteren
besitzen die aus der Fachliteratur bekannten und zum Teil
praktisch verwirklichten Abgasbehandlungs- und Schadstoffentsorgungsmethoden
den Nachteil, daß sich diese nur auf
die technisch-technologische Anwendung in Großkraftwerken
sowie Müllverbrennungsanlagen beziehen und demzufolge sowohl
aus Gründen des großen Platzbedarfes als auch der ungünstigen
ökonomischen Gesamtverhältnisse für mittlere und
kleinere Verbrennungsanlagen mit Heizleistungen bis etwa
12 MW ungeeignet sind.
Ziel der Erfindung ist es, ein effektives und universell
anwendbares Rauchgasbehandlungsverfahren für alle Leistungsbereiche
von Verbrennungsanlagen zu entwickeln, welches
sich einerseits durch eine minimale Anzahl von verfahrenstechnisch
erforderlichen Apparaturen und Prozeßschritten
einfachster Art auszeichnet und darüber hinaus
nur geringe Investitions- und Betriebskosten beansprucht.
Der Erfindung liegt gemäß vorgenannter Zielstellung die
Aufgabe zugrunde, das Rauchgasbehandlungsverfahren so zu
konzipieren, daß die im Rauchgas enthaltenen Schadstoffe
unter Einbeziehung eines bekannten und zuverlässigen Naßreinigungsverfahrens
zunächst neutralisiert und mittels einer
sich anschließenden Nachbehandlung in industriell verwertbare
Materialien oder physiologisch unbedenkliche und
damit deponierbare Abfallmaterialien umgesetzt werden. Die
Erfindung ist dazu weiterhin so auszugestalten, daß die
Nachbehandlung innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der
Verbrennungsanlage erfolgt, ein geringer Vorrichtungs- und
Platzbedarf für die Durchführung des Verfahrens benötigt
und eine optimale Gesamtenergiebilanz ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem eine
bekannte Naßwaschvorrichtung, vorzugsweise eine mit Strahlapparat
ausgerüstete Vorrichtung, mit der Verbrennungsanlage
derart gekoppelt ist, daß die in der Waschvorrichtung enthaltenen
und bekannten wäßrigen Absorptionsmittel, welche
sich aus wenigstens einer Alkali- und Erdalkaliverbindung
und einem metallischen Oxydationskatalysator zusammensetzt,
in einer ersten Verfahrensstufe mit den aus der Verbrennung
resultierenden Rauchgasen intensiv vermischt und der größte
Teil der Schadstoffe sowohl absorbiert als auch oxydiert
wird und in einer zweiten Verfahrensstufe das verbrauchte
Absorptionsmittel (z. B. wässrige Alkalisulfatlösung
oder Erdalkalisulfatsuspension) vollständig oder teilweise
in das Innere der Verbrennungsanlage und/oder in deren
Einhausungsbereiche oder kontaktnahen Umgebungsbereiche,
vorzugsweise in den Ascheauffangbehälter kontinuierlich
oder periodisch eingeleitet wird.
Erfindungswesentlich ist ferner, daß die wässrigen Lösungen
oder Suspensionen in solche Bereiche der Verbrennungsanlage befördert
werden, in denen eine Verdampfung des Wasser
möglich und ein erneuter Aufschluß der Sulfate in SO2
unmöglich ist. Die nach einer Verdampfung des Wasseranteiles
des verbrauchten Absorptionsmittels entstehenden Feststoffe
stellen grundsätzlich physiologisch unbedenkliche
Substanzen dar.
Bei der Durchführung einer Verdampfung im Ascheauffangbehälter
der Verbrennungsanlage bilden die letztlich als
Feststoffe anfallenden Sulfate zusätzliche Inhaltsstoffe
der Asche.
In dem Falle gelingt es außerdem, den Wärmeinhalt dieses Bereiches
der Verbrennungsanlage durch deren Kombination mit
der nachgeschalteten Naßwaschvorrichtung zurückzugewinnen.
Eine vollständige oder teilweise Einleitung des verbrauchten
Absorptionsmittels in den Ascheauffangbehälter hat darüber
hinaus den Vorteil, daß sich das Schwefeldioxid, welches
beim Waschverfahren noch nicht chemisch gebunden wurde,
durch die in der Asche befindlichen Metalloxide, z. B.
Calcium-, Magnesium-, Aluminium- und Eisen(III)oxide, vollständig
neutralisiert wird.
Dieses Asche-Sulfat-Feststoffgemisch kann entweder für eine
Weiterverwertbarkeit, beispielsweise als Zuschlagstoff für
gipsgebundene Bau- und Modellierstoffe, verwendet oder
bei daraus resultierenden ungünstigen örtlichen Transport-
und Lagerungsverhältnissen ökologisch problemlos auf einer
Abfalldeponie abgesondert werden.
Die bei einer Verdampfung des Wasseranteiles des verbrauchten
Absorptionsmittels in anderen Sektionen der Verbrennungsanlage
gebildeten sulfatischen Feststoffe sind ebenfalls
als Ausgangs- oder Zusatzstoffe für die chemische Industrie
oder Baumaterialienindustrie nutzbar. Die hierzu
für den Verdampfungsvorgang notwendige Wärmeenergie wird
zwar der Verbrennungsanlage entzogen, geht jedoch aufgrund
der Einleitung des Dampfes in die Naßwaschvorrichtung
und der damit verbundenen Kondensation des Dampfes,
abgesehen von vernachlässigbar geringen wärmeenergetischen
Fortleitungs- und Übertragungsverlusten, dem Gesamtprozeß
nicht verloren.
Zur optimalen Rückgewinnung der Abgaswärme ist ein weiteres
erfinderisches Verfahrensdetail derart vorgesehen, daß
das für die kontinuierliche oder periodische Erneuerung
der Absorptionslösung benötigte Wasser als vorgewärmtes
Frischwasser, welches durch Nutzung der Restwärme der Abgase
mittels eines unmittelbar nach der Waschvorrichtung
am Schornstein angeordneten Wärmeübertragers bereitet wird,
zugespeist wird.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines
speziellen Beispieles näher erläutert.
Der mit einer Verbrennungsanlage 1 für feste Brennstoffe 13
gekoppelte Strahlapparat 2, besteht im wesentlichen aus
einer Strahldüse 3, einem Strahlrohr 4, einem Sammelbehälter
5 für die Absorptionslösung 6 und einer Pumpe 7. Die
Rauchgase der Verbrennungsanlage 1 werden durch die unter
Druck verdüste Absorptionslösung 6 über das Rauchgasaustrittsrohr
8 angesaugt. Die im Freistrahl enthaltenen Gasblasen
werden zum größten Teil bis zum Boden des Sammelbehälters
5 eingetragen. Bei Aufsteigen zur Oberfläche unterliegen
sie zusätzlich dem durch den Freistrahl hervorgerufenen
Turbulenzfeld, womit alle für einen intensiven Stoffaustausch
notwendigen Erfordernisse, wie lange Verweilzeit
des Rauchgases in der Absorptionslösung 6, hohe Turbulenz,
feine Gasdispergierung und weitgehende Homogenität der Lösung
gewährleistet sind.
Infolgedessen wird nicht nur eine optimale Abgas-Wärmerückgewinnung
erreicht, sondern auch eine nahezu vollständige
Neutralisation der schadhaften Rauchgasbestandteile, insbesondere
des Schwefeldioxids [SO2].
Die wäßrige Absorptionslösung 6 setzt sich dazu vorzugsweise
aus Calciumhydroxid [CA (OH)2] und einem Kobaltkatalysator
[Co2+ oder Co3+], welcher die Oxydation zu Calciumsulfat
[CaSO4] bei den vorhandenen Temperaturen von 373 K beschleunigt
bzw. eine ungünstige Sulfitbildung verhindert,
zusammen. Die Absorptionslösung 6 wird nach erreichter optimaler
Suspendierung mit Calciumsulfat [Ca SO4] über ein
Auslaßventil 18 in den Ascheauffangbehälter 9 eingebracht.
Durch die dort vorliegenden Temperaturen von über 373 K
findet eine Verdampfung des Wasseranteiles und damit eine
Trocknung des Calciumsulfates [Ca SO4] statt.
Noch nicht gebundenes Schwefeldioxid [SO2] wird hierbei wegen
des relativ hohen Anteiles an Calciumoxid [CaO], der
ca. 34 . . . 37 Masse-% beträgt, ebenfalls zu Calciumsulfat
[CaSO4] oxidiert. Neben den bereits in der Asche enthaltenen
Sulfaten, es sind ca. 16 . . . 22 Masse-%, treten aufgrund
der Anwesenheit bestimmter Mengen Metalloxide, wie z. B.
Eisen(III)oxid, Silizium-, Aluminium- und Magnesiumoxid,
weitere Sulfatreaktionen, allerdings nur in geringem Maße,
ein.
Das nach der Trocknung in feinkörniger Form vorliegende
Asche-Sulfat-Feststoffgemisch 10 enthält Calciumsulfat-
Hydrat und Calciumsulfat-Halbhydrat, welches zum überwiegenden
Teil z. B. gemäß der Umsetzung CaSO4 + 2 H2O
CaSO4 · 1/2 H2O + 1 1/2 H2O im Ascheauffangbehälter 9 entsteht.
Das Asche-Sulfat-Feststoffgemisch 10 ist als Zuschlagstoff
für viele Baugipsmaterialien verwendbar, beispielsweise
zur Herstellung gipsgebundener Holzwolle-Leichtbauplatten,
d. h. wenn Masse-Mischungsverhältnisse von mindestens
1 : 6 bis 1 : 10 bezüglich des reinen Calciumsulfates
gewählt werden.
Soll eine Entsorgung des Asche-Sulfat-Gemisches 10 auf
einer Abfalldeponie erfolgen, ist es aus ergonomischen
Gründen vorteilhaft, dieses Gemisch nach der Entnahme aus
der Verbrennungsanlage 1 mit Wasser zu versetzen. Da das
Calciumsulfat-Halbhydrat dabei wieder Kristallwasser aufnimmt
und erhärtet, kann das Asche-Feuerstoffgemisch 10 in
stückiger Gestalt staubfrei und volumenvermindert transportiert
werden.
Der im Ascheauffangbehälter 9 der Verbrennungsanlage 1
entstehende Wasserdampf 11 gelangt durch das Gitterrost 12
und den festen Brennstoff 13 gemeinsam mit den Rauchgasen
über das Rauchgasaustrittsrohr 8 wirder in den Strahlapparat
2, in welchem die Auskühlung der vorgenannten gasförmigen
Medien erfolgt.
Bevor das gereinigte Abgas A das Schornsteinrohr 14 verläßt,
wird deren Restwärme mittels eines Doppelmantel-
Wärmeübertragers 15 für die Vorwärmung von Frischwasser F
genutzt. Das vorgewärmte Frischwasser F wird sowohl zur
Kompensation der verbrauchten Absorptionslösung 6 im Sammelbehälter
5 als auch für Warmwasserbedarfszwecke außerhalb
der Rauchgasbehandlungsanlage zur Verfügung gestellt.
Die Zuführung des Frischwassers F in den Strahlapparat 2
erfolgt periodisch oder kontinuierlich mittels einer Dosiereinrichtung
19, über welche das aus einem Speicherbehälter
20 eingespeiste Calciumoxid [CaO] entsprechend
zugemischt wird.
Das dosierte Überleiten der zu Calciumsulfat [CaSO4] oxidierten
Absorptionslösung 6 in den Ascheauffangbehälter 9
wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit bestimmter Pegelstände
im Sammelbehälter 5 durch ein Auslaßventil 18,
welches von einer Schwimmervorrichtung 17 bestätigt
wird, vorgenommen. Es besteht auch die Möglichkeit, die
Zugabe neuer Absorptionslösung 6 in den Sammelbehälter 5
und die Abfuhr verbrauchter Absorptionslösung 6 in den
Ascheauffangbehälter 9 so zu gestalten, daß das Auslaßventil
18 und die Dosiereinrichtung 19 in Abhängigkeit
von Steuersignalen eines im Sammelbehälter 5 installierten
pH-Wert-Meßgerätes bestätigt werden.
Im Hinblick auf eine effektive Verfahrensgestaltung bieten
sich nicht nur Calciumhydroxidlösungen als Absorptionslösungen
6 an, sondern auch Natriumcarbonatlösungen
[Na2CO3].
- Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 - Verbrennungsanlagen
2 - Strahlapparat
3 - Strahldüse
4 - Strahlrohr
5 - Sammelbehälter
6 - Absorptionslösung
7 - Pumpe
8 - Rauchgasaustrittsrohr
9 - Ascheauffangbehälter
10 - Asche-Sulfat-Feststoffgemisch
11 - Wasserdampf
12 - Gitterrost
13 - fester Brennstoff
14 - Schornsteinrohr
15 - Doppelmantel-Wärmeübertrager
16 - Wärmeübertrager
17 - Schwimmervorrichtung
18 - Auslaßventil
19 - Dosiereinrichtung
20 - Speicherbehälter
A - gereinigtes Abgas
F - Frischwasser
N - Nutzwasser
Claims (5)
1. Verfahren zur Rauchgasbehandlung, bei dem eine Verbrennungsanlage,
vorzugsweise für feste Brennstoffe,
mit einer Naßwaschvorrichtung, vorzugsweise eine mit
Strahlapparat ausgerüstete Vorrichtung, welche eine
wäßrige Absorptionslösung aus wenigstens einer Alkali-
oder Erdalkalimetallverbindung und einem metallischen
Oxydationskatalysator enthält, gekoppelt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die bekannte Absorptionslösung (6)
in einer ersten Verfahrensstufe mit den aus der Verbrennungsanlage
(1) austretenden Rauchgasen intensiv
vermischt und nach der Oxydation mit den Schadstoffbestandteilen
in einer zweiten Verfahrensstufe vollständig
oder teilweise in das Innere der Verbrennungsanlage
(1) und/oder in deren Einhausungsbereiche oder
kontaktnahen Umgebungssektionen, vorzugsweise in den
Ascheauffangbehälter (9), kontinuierlich oder periodisch
eingeleitet wird.
2. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Pkt. 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die wäßrigen Reaktions- bzw. Oxydationsprodukte
der Absorptionslösung (6) in solche
Bereiche der Verbrennungsanlage (1) befördert werden,
in denen eine Verdampfung des Wassers erfolgt und ein
erneuter Sulfataufschluß ausgeschlossen wird.
3. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Pkt. 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der entstehende Wasserdampf
(11) entweder durch das Gitterrost (12) und den
festen Brennstoff (13) oder andere Sektionen der Verbrennungsanlage
(1) geführt und anschließend wieder
in die Naßwaschvorrichtung geleitet wird.
4. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Pkt. 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Verbrennungsanlage
(1) entnommene Asche-Sulfat-Feststoffgemisch
(10) entweder in dieser Form oder nach Zugabe von
Wasser abtransportiert wird.
5. Verfahren zur Rauchgasbehandlung nach Pkt. 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das für die kontinuierliche
oder periodische Erneuerung der Absorptionslösung
(6) benötigte Wasser mittels der Restwärme der
durch das Schornsteinrohr (14) entweichenden gereinigten
Abgase (A) vorgewärmt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD28855286A DD247386B1 (de) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Verfahren zur rauchgasbehandlung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3709392A1 true DE3709392A1 (de) | 1987-10-01 |
Family
ID=5577715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873709392 Withdrawn DE3709392A1 (de) | 1986-03-31 | 1987-03-21 | Verfahren zur rauchgasbehandlung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD247386B1 (de) |
DE (1) | DE3709392A1 (de) |
SE (1) | SE463076B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017089869A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Briant Michel | Washing tower as heat exchanger for single energy recovery equipment from exhaust fumes |
AT525952A1 (de) * | 2022-02-24 | 2023-09-15 | Beilschmidt Alfred | Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen einer Kleinfeuerungsanlage |
-
1986
- 1986-03-31 DD DD28855286A patent/DD247386B1/de not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-03-21 DE DE19873709392 patent/DE3709392A1/de not_active Withdrawn
- 1987-03-30 SE SE8701319A patent/SE463076B/sv not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017089869A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Briant Michel | Washing tower as heat exchanger for single energy recovery equipment from exhaust fumes |
AT525952A1 (de) * | 2022-02-24 | 2023-09-15 | Beilschmidt Alfred | Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen einer Kleinfeuerungsanlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE8701319L (sv) | 1987-10-01 |
DD247386A1 (de) | 1987-07-08 |
SE463076B (sv) | 1990-10-08 |
DD247386B1 (de) | 1989-11-01 |
SE8701319D0 (sv) | 1987-03-30 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |