DE3809379A1 - Verfahren und einrichtung zur bestimmung des karbonatgehaltes einer teilweise gebrauchten kalksteinsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Karbonatge­ haltes einer in einer nassen Rauchgasentschwefelungsanlage zirkulie­ renden, teilweise gebrauchten Kalksteinsuspension zur Regelung der Zugabe von frischem Kalksteinmehl zur Gewährleistung der SO₂-Absorp­ tionsfähigkeit bei Lastschwankungen, und eine Einrichtung zur Durch­ führung desselben.

Es ist bekannt, bei nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen die Reak­ tivität der Suspension, die die Absorption des Schwefeldioxides im Absorber durchführt, durch die Messung des pH-Wertes im Absorber zu beurteilen und auf Grund dieser Messung und der Messung der Gaswerte vor und nach dem Absorber sowie der Verknüpfung dieser Meßwerte in einem Prozeßrechner die Kalksteinmehlzugabe zum Ausgleich für den in Kalksulfit umgewandelten Kalkstein zu steuern. Abgesehen davon, daß die Messung des pH-Wertes bei Suspensionen wenig über das Reaktions­ vermögen, insbesondere bei rascher Belastungsänderung bzw. Änderung des SO₂-Gehaltes im Abgas aussagt, ist die Steuerung sehr aufwendig und auch störungsanfällig, so daß die Emissionswerte in ihren Spit­ zen starken Schwankungen unterworfen sind. Fährt man zur Sicherheit die Suspension mit größerem Kalksteingehalt, so ergibt sich ein ver­ mehrter Anfall an einem Gemisch von Kalziumsulfit und Kalziumkarbo­ nat, was sich in erhöhten Deponiekosten ausdrückt, wobei aber gleichzeitig die Aussichten auf Verwendung der gebrauchten Suspensi­ on als Rohstoffträger für die Baustoffindustrie infolge der hohen Kalksteinmehl-Verunreinigung sinkt. Das bisherige Konzept der Rege­ lung ist aufwendig und bietet im Falle von starken Lastwechseln we­ nig Betriebssicherheit. Die Kontrolle der notwendigen Restkarbonat­ menge in der Wäschersuspension über die pH-Messung ist störanfällig, und bei Änderung der Kalksteinreaktivität und längeren Perioden nie­ driger Last liegt zu wenig Restkarbonat vor und es kann bei Last­ steigerung der Emissionsgrenzwert nicht eingehalten werden.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Nachteilen zu begegnen und eine gleichmäßig ausreagierte Absorptionssuspension zu erzeugen, die volumsmäßig einem Minimum entspricht, wobei der Steue­ rungsaufwand bedeutend vereinfacht wird. Durch die Erfindung wird die Regelung der Kalksteinzugabe auf dem jeweiligen Karbonatgehalt der Suspension aufgebaut, so daß die Absorptionsfähigkeit der Kalk­ steinsuspension für SO₂ besser überwacht werden kann. Die Erfindung ermöglicht eine Reduzierung der Investitionen gegenüber bekannten Einrichtungen, da für die Regelung eine SO₂-Rohgasmessung nicht er­ forderlich ist und eine einfache pH-Messung ausreichend ist. Dazu kommt noch, daß eine Niveau-Dichtemessung im Kalksteinsuspensionsbe­ hälter sowie eine Mengenmessung der Kalksteinsuspension entfällt. Nachdem bei der Erfindung mit einer einfachen Kalksteindosierung, indem der Kalkstein in einem kleinen Behälter mit normalem Überlauf eingerührt wird, das Auslangen gefunden werden kann, ist der appara­ tetechnische Aufwand geringer. Im Betrieb ergibt sich eine Einspa­ rung an Kalkstein, hauptsächlich durch die Vermeidung von Überdosie­ rungen, indem der Kalkstein besser ausgenützt wird. Diese Einsparung bringt naturgemäß auch eine Reduzierung der Kosten für die notwendi­ ge Entsorgung, also für die Deponie.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zirkulierenden Kalksteinsuspension jeweils eine konstante Teilmenge entnommen wird, dieser Säure zur Spaltung des suspendierten Kalksteins zugemischt wird und das Volumen des entstehenden Gases, insbesondere bei kon­ stanter Temperatur und konstantem Druck, gemessen wird. Insbesondere erfolgt die Teilmengenentnahme diskontinuierlich und es wird dieser Teilmenge Chromschwefelsäure zugemischt. Vorzugsweise wird die Kalk­ steinsuspension kontinuierlich durch eine Zweigleitung geführt, die­ se zu Meßzwecken vom Kreislauf abgetrennt, und wird die so aus dem Kreislauf abgeschnittene Teilmenge der Spaltung durch Säure zuge­ führt und analysiert. Gemäß einem weiteren Merkmal wird die Gasmenge aus dem Druckanstieg in einer gasdichten Meßzelle und der Temperatur in der Meßzelle unter Berücksichtigung der Volumensänderung durch die Säurezugabe ermittelt.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine ständig durchströmte Zweigleitung geringen Durch­ strömungsquerschnitts mit einem Mehrwegeventil vorgesehen ist, die von der Zuführungsleitung für die Sorptionssuspension zum SO₂-Absor­ ber abzweigt und die durch das Mehrwegeventil verkürzt werden kann, wobei das abgeschnittene Teilstück als Meßbehälter geschaltet ist, der durch die Umschaltung des Mehrwegeventils in den Reaktionsbehäl­ ter durch die zudosierte Säure entleert wird.

In der Zeichnung ist in zwei Schaltbildern eine er­ findungsgemäße Ausgestaltung der Regelung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Probenahme und

Fig. 2 die Durchführung der Analyse in der erfin­ dungsgemäßen Anlage.

In Fig. 1 ist das Schaltbild der Regelung einer nassen Rauchgasent­ schwefelungsanlage dargestellt. Bei dieser Rauchgasentschwefelungs­ anlage wird eine wäßrige Kalksteinmehlsuspension mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht, wobei die Karbonate durch den SO₂-Gehalt des Abgases oder Sulfate sukzessive in Kalziumsulfite bzw. Kalzumsulfa­ te umgewandelt werden. Um den Karbonatgehalt der Waschflüssigkeits­ suspension zu überwachen, wird aus der Zuführungsleitung 4 für die Sorptionssuspension zum SO₂-Absorber 5 eine Zweigleitung 1, 2 abge­ zweigt, die einen geringen Durchströmungsquerschnitt von etwa 3 bis 5 mm Durchmesser aufweist, und die ständig von der Kalksteinsuspen­ sion durchströmt wird, so daß sich die Suspension nicht entmischen kann. Zwischen den Teilen 1 und 2 der Zweigleitung ist ein Mehrwege­ ventil 3 angeordnet, mit welchem ein Teil der Zweigleitung 2 (s. Fig. 2) von der Zirkulation mit dem Absorber 5 abgetrennt werden kann und gleichzeitig dieses Leitungsstück in einem Meßzyklus einge­ bunden wird, wobei der Leitungsinhalt als Meßmenge dient und durch Säure aus dem Säurevorratsbehälter 7 über eine Dosierpumpe 8 aus der Meßleitung in einen Reaktionsbehälter 6 geführt wird, in dem der Karbonatgehalt der Suspension durch die Säure, die zweckmäßigerweise eine Chrom-Schwefelsäure ist, in Sulfit oder Sulfat umgewandelt wird, wobei CO₂ als einziger gasförmiger Bestandteil freigesetzt wird, dessen Menge im direkten Zusammenhang mit dem Karbonatgehalt steht. Diese aus dem Schleifeninhalt erzeugte Gasmenge wird nun als Meßwert aufgenommen und einem Regler zugeführt, der die Kalkstein­ mengenzuführung aus dem Vorratsbehälter 9 in die Zuführungsleitung 4 nach der Abzweigung der Zweigleitung 1 einspeist, so daß in einer vorgegebenen Suspensionsmenge immer ein bestimmter Karbonatgehalt unabhängig von der Sulfitfracht gegeben ist. Diese Steuerung ist sehr feinfühlig und kann in sehr kurzen Abständen, eventuell auch in mehreren parallel geschalteten zeitlich jedoch versetzten Kreisläu­ fen angewendet werden.

Die Durchspülung der Meßleitung mit Säure hat auch den Erfolg, daß die Meßleitung ständig sauber gehalten wird und Kalksteinanbackungen dadurch chemisch gelöst werden. Die Verwendung von Chromschwefelsäu­ re verhindert die Freisetzung von SO₂, so daß kein zusätzliches Gas im Reaktionsbehälter erzeugt wird, wodurch der Meßwert verfälscht werden könnte.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung des Karbonatgehaltes einer in einer nassen Rauchgasentschwefelungsanlage zirkulierenden, teilweise gebrauchten Kalksteinsuspension zur Regelung der Zugabe von frischem Kalksteinmehl zur Gewährleistung der SO₂-Absorptions­ fähigkeit bei Lastschwankungen, dadurch gekennzeichnet, daß der zirkulierenden Kalksteinsuspension jeweils eine konstante Teil­ menge entnommen wird, dieser Säure zur Spaltung des suspendier­ ten Kalksteins zugemischt wird und das Volumen des entstehenden Gases, insbesondere bei konstanter Temperatur und konstantem Druck, gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmengenentnahme diskontinuierlich erfolgt und dieser Teil­ menge Chromschwefelsäure zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalksteinsuspension kontinuierlich durch eine Zweigleitung ge­ führt wird, diese zu Meßzwecken vom Kreislauf abgetrennt wird, und die so aus dem Kreislauf abgeschnittene Teilmenge der Spal­ tung durch Säure zugeführt und analysiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge durch Säure aus der abgeschnittenen Zweigleitung aus­ gespült und dabei gleichzeitig diese von Suspensionsablagerun­ gen gereinigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas­ menge aus dem Druckanstieg in einer gasdichten Meßzelle und der Temperatur in der Meßzelle unter Berücksichtigung der Volu­ mensänderung durch die Säurezugabe ermittelt wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständig durchströmte Zweigleitung (1, 2) geringen Durchströ­ mungsquerschnitts mit einem Mehrwegeventil (3) vorgesehen ist, die von der Zuführungsleitung (4) für die Sorptionssuspension zum SO₂-Absorber (5) abzweigt und die durch das Mehrwegeventil (3) verkürzt werden kann, wobei das abgeschnittene Teilstück (2) als Meßbehälter geschaltet ist, der durch die Umschaltung des Mehrwegeventils (3) in den Reaktionsbehälter (6) durch die zudosierte Säure entleert wird.