DE3815963A1

DE3815963A1 - Process and apparatus for removing ammonia from fly ash

Info

Publication number: DE3815963A1
Application number: DE19883815963
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Chem Dr Hueller; Kitzingen Dipl Ing Jurkowitsch
Original assignee: Gebr Knauf Westdeutsche Gipswerke
Current assignee: Knauf Gips KG
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-23

Abstract

In the process and the apparatus for removing ammonia from fly ash by mixing and heating the fly ash with small amounts of calcium hydroxide and water, the fly ash is premixed with 1 to 5% by weight of water and 1 to 5% by weight of calcium hydroxide in a sealed vessel and is then heated in a reaction vessel with stirring at temperatures between 120@C and 180@C, the ammonia-containing vapours being condensed, treated or reused. A reaction vessel is preferably used which comprises a horizontal drum having indirectly heated rotating tube rings which have transporting pedal blades.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Ammoniak aus Flug asche durch Vermischen und Erwärmen der Flugasche mit geringen Mengen Calciumhydroxid und Wasser.The present invention relates to a method and a device for removing ammonia from flight ash by mixing and heating the fly ash with small amounts of calcium hydroxide and water.

Zur Entstickung der Rauchgase von Kraftwerkskesseln, ins besondere solchen auf Basis von Steinkohle, wird häufig Ammoniak in den Rauchgasstrom eingedüst. Ein Teil dieses Ammoniaks wird in der Entstickungsanlage nicht verbraucht und gelangt in den gereinigten Rauchgasstrom. Dabei la gert er sich insbesondere in Form von Ammoniak oder Ammo niumsalzen an Flugaschepartikel an, die im Elektrofilter abgeschieden wird. Die Flugasche derartiger Elektrofilter enthält somit Ammoniak und Ammoniumsalze, die beispiels weise beim Lagern im Freien zur Freisetzung von Ammoniak führt und dabei eine unzulässige Geruchsbelästigung dar stellt. Es ist daher notwendig, Ammoniak und Ammoniumver bindungen aus der Flugasche zu entfernen.For denitrification of the flue gases from power plants, ins special ones based on hard coal, is common Ammonia injected into the flue gas stream. Part of this Ammonia is not used in the denitrification plant and gets into the cleaned flue gas stream. Here la it accumulates particularly in the form of ammonia or ammo nium salts to fly ash particles in the electrostatic precipitator is deposited. The fly ash of such electrostatic precipitators thus contains ammonia and ammonium salts, for example wise to release ammonia when stored outdoors leads and represents an unacceptable odor nuisance poses. It is therefore necessary to ammonia and ammonium ver remove ties from the fly ash.

Es ist bekannt, daß beim Erhitzen von Flugasche über 400°C sich die Ammoniumverbindungen zersetzen. Diese Ver fahren verbrauchen aber große Mengen Energie für die Er hitzung.It is known that when heating fly ash over 400 ° C decompose the ammonium compounds. This ver drive but consume large amounts of energy for the Er heating.

Aus der japanischen Patentanmeldung 82 19 078 ist ein Verfahren zur Behandlung der Flugasche bekannt, bei der die ammoniumhaltige Flugasche mit geringen Mengen Calcium hydroxid und Wasser versetzt wird, so daß der pH-Wert der Wasserlösung der Flugasche über 10 beträgt. Um die Flug asche mit dem Wasser und dem Calciumhydroxid in Berührung zu bringen, wird das Gemisch durch einen rührbaren Reak tor geführt, durch den heiße Gase geblasen werden. Die Temperatur soll mindestens 30°C, am besten über 80°C betragen. Aus dem Reaktor werden das ammoniakhaltige Ab gas und die gereinigte Flugasche entnommen. Das Ammoniak enthaltende Abgas kann dann durch einen Adsorptionsturm in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Weiterhin kann dieses Gas auch in der Entstickungsanlage verwendet wer den. Schließlich kann dieses Gas auch in die Verbrennungs stufe zurückgeführt werden, wo eine nicht-katalytische Entstickung stattfindet.From Japanese patent application 82 19 078 is a Method for treating fly ash known in the the ammonium-containing fly ash with small amounts of calcium hydroxide and water is added, so that the pH of the Fly ash water solution is over 10. To the flight ash in contact with the water and calcium hydroxide bring the mixture through a stirrable reak gate through which hot gases are blown. The The temperature should be at least 30 ° C, ideally above 80 ° C be. From the reactor are the ammonia Ab gas and the cleaned fly ash removed. The ammonia Exhaust gas containing can then pass through an adsorption tower be expelled into the atmosphere. Furthermore can this gas is also used in the denitrification plant the. Finally, this gas can also be used in combustion stage where a non-catalytic Denitrification takes place.

Ein erheblicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß relativ große mit Ammoniak verunreinigte Gasmengen entstehen und deren Reinigung oder Wiederverwendung mit erheblichem Aufwand verbunden ist.A major disadvantage of this method is that that relatively large amounts of gas contaminated with ammonia arise and their cleaning or reuse with considerable effort is involved.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Verfah ren zur Entfernung von Ammoniak aus Flugasche durch Ver mischen und Erwärmen der Flugasche mit geringen Mengen Calciumhydroxid und Wasser zu verbessern, wobei sowohl der Energiebedarf als auch der Aufwand für die Aufarbei tung oder Wiederverwendung des abgetrennten Ammoniaks vermindert werden soll. Dabei soll es auch möglich sein, diese Reinigung der Flugasche räumlich getrennt und zeit lich versetzt von den Elektrofiltern durchzuführen, da der Raum in der Nähe der Elektrofilter und der Ent stickungsanlage im allgemeinen sehr begrenzt ist.The invention has set itself the task ren to remove ammonia from fly ash by Ver mix and heat the fly ash with small amounts Calcium hydroxide and water improve, both the energy requirement as well as the effort for the processing treatment or reuse of the separated ammonia should be reduced. It should also be possible this cleaning of the fly ash spatially separated and time Lich offset from the electrostatic filters, because the room near the electrostatic precipitator and the ent embroidery plant is generally very limited.

Diese Aufgabe kann überraschend einfach gelöst werden, dadurch, daß Flugasche mit 1 bis 5 Gew.-% Wasser und 1 bis 5 Gew.-% Calciumhydroxid in einem geschlossenen Gefäß vorgemischt und dann in einem Reaktionsgefäß unter Rühren auf Temperaturen zwischen 120°C und 180°C erwärmt wird, wobei die Ammoniak enthaltenden Brüden kondensiert, auf gearbeitet oder wiederverwendet werden.This task can be solved surprisingly easily, in that fly ash with 1 to 5 wt .-% water and 1 up to 5% by weight calcium hydroxide in a closed vessel premixed and then in a reaction vessel with stirring is heated to temperatures between 120 ° C and 180 ° C, the vapors containing ammonia condensing be worked or reused.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich insbesondere eine Vorrichtung bestehend ausThe method is particularly suitable a device consisting of

a) a closed mixer with feed lines for the Fly ash and the additives calcium hydroxide and water and
b) with a stirrable and heatable reaction vessel Discharges for cleaned fly ash and ammonia ent holding brothers.

Besonders bewährt als Reaktionsgefäß hat sich eine lie gende Trommel mit indirekt beheizten rotierenden Rohr ringen, die fördernde Schaufelbleche aufweisen. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise von der Firma Myren in Norwegen hergestellt und unter der Bezeichnung Multi coil vertrieben. In der feststehenden horizontalen Trom mel befindet sich der Rotor. Am Zentralrohr des Rotors sind parallel zueinander Rohrteller angebracht. Jeder Rohrteller ist aus konzentrischen Rohrringen aufgebaut, wobei das Heizmittel nacheinander von einem Rohrteller in den nächsten weitergegeben wird. Diese horizontalen Trom meln können in nahezu beliebiger Länge hergestellt und somit den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. Dieses System gewährleistet einen sehr guten indirekten Wärme übergang, so daß es nicht notwendig ist, zusätzlich Heiz gase durch das Reaktionsgemisch zu blasen. Es entstehen somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur Brüden mit relativ hohem Gehalt an Ammoniak und wenig nachzureinigen de Gasmenge. Diese Brüden können daher besonders einfach kondensiert aufgearbeitet oder wiederverwendet werden.A lie has proven particularly useful as a reaction vessel ing drum with indirectly heated rotating tube rings that have promotional blade plates. Such Devices are for example from the company Myren made in Norway and called Multi coil sold. In the fixed horizontal trom mel is the rotor. On the central tube of the rotor tubular plates are attached parallel to each other. Everyone Pipe plate is made up of concentric pipe rings, wherein the heating medium in succession from a tube plate passed on to the next. This horizontal trom can be made in almost any length and thus be adapted to the respective needs. This System ensures a very good indirect heat transition so that there is no need for additional heating to blow gases through the reaction mixture. Arise thus only vapors in the process according to the invention relatively high content of ammonia and little to clean de amount of gas. These vapors can therefore be particularly simple condensed to be worked up or reused.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es beispielsweise möglich, die zu reinigende Flugasche mit den Zusätzen Calciumhydroxid und Wasser in einem ge schlossenen Mischer vorzumischen und diese Vormischung in das rührbare und aufheizbare Reaktionsgefäß zu überfüh ren. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, daß als geschlossener Mischer der erste Abschnitt der liegenden Trommel verwendet wird. Dazu wird dann das Gemisch im Gegenstrom erhitzt, beispielsweise durch Heißdampf. Prin zipiell ist es aber auch möglich als Reaktionsgefäß eine von außen beheizte rotierende Trommel zu verwenden, in der die mit Calciumhydroxid versetzte Flugasche gerührt und aufgeheizt wird. Entscheidend ist, daß auch hierbei nur geringe Mengen ammoniakhaltige Briden entstehen.It is to carry out the method according to the invention for example possible to use the fly ash to be cleaned the additives calcium hydroxide and water in one ge premixed closed mixer and this premix in to transfer the stirrable and heatable reaction vessel ren. However, it is also readily possible that as closed mixer the first section of the lying Drum is used. The mixture is then in the Countercurrent heated, for example by superheated steam. Prin However, it is also possible as a reaction vessel externally heated rotating drum to be used in which stirred the fly ash mixed with calcium hydroxide and is heated up. It is crucial that here too only small amounts of ammonia-containing brides are formed.

Die Verweilzeiten der Flugasche können variiert und optimiert werden und betragen im allgemeinen 10 bis 60 Minuten.The dwell times of the fly ash can vary and can be optimized and are generally 10 to 60 Minutes.

Sofern mit einem separaten geschlossenen Mischer gearbei tet wird, bilden sich in diesem bereits schon geringe Mengen ammoniakhaltiger Brüden. Diese können ohne weite res in das nachgeschaltete Reaktionsgefäß mit eingeleitet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Brüden aus dem Mischer und dem Reaktionsgefäß separat abzuleiten und gewünschtenfalls später miteinander zu vereinigen, um sie dann zu kondensieren, aufzuarbeiten oder wiederzuverwen den.Provided with a separate closed mixer is already formed in this already small Amounts of vapors containing ammonia. This can be done without far res introduced into the downstream reaction vessel will. However, it is also possible to remove the brothers from the Derive mixer and the reaction vessel separately and if desired, later unite with each other to them then condense, refurbish, or reuse the.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit den erfin dungsgemäßen Vorrichtungen ist es ohne weiteres möglich mit geringerem Material-, Zeit- und Energieaufwand eine ammoniakhaltige Asche mit einem Gehalt von 50 bis 500 mg/kg so zu reinigen, daß der Ammoniakgehalt deutlich geringer als 20 mg/kg ist, so daß diese gereinigte Flug asche ohne weiteres in üblicher Weise weiterverarbeitet oder weiterverwendet werden kann.With the inventive method and with the inventions Devices according to the invention are readily possible with less material, time and energy ash containing ammonia with a content of 50 to 500 mg / kg so that the ammonia content is clear is less than 20 mg / kg, so this cleaned flight ash easily processed in the usual way or can continue to be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine typische Vorrich tung zu seiner Durchführung sind im nachfolgenden Bei spiel näher erläutert:The inventive method and a typical Vorrich The following are instructions for its implementation game explained in more detail:

example

Flugasche mit einem Gehalt von ca. 400 mg/kg Ammoniak wird aus dem entfernt liegenden Filteraschebunker pneuma tisch über eine längere Entfernung zu einem einfachen geschlossenen Mischer gefördert. Die Temperatur der Flug asche beträgt nach der Förderung noch 50°C bis 100°C. In den geschlossenen Mischer werden 2 bis 3 Gew.-% Wasser und 2 bis 3 Gew.-% Calciumhydroxid eingeleitet, wobei geringe Mengen ammoniakhaltige Brüden entstehen. Dieses Gemisch wird in ein Reaktionsgefäß überführt, das aus einer liegenden Trommel besteht, indirekt beheizten Rohr ringen, die fördernde Schaufelbleche aufweisen (Multicoil der Firma Myren). Als Heizmittel wird im Gegenstrom Heiß dampf von 150°C durch die Rohrteller geleitet. Nach Ver weilzeiten von 20 bis 30 Minuten verläßt am Ende eine ge reinigte Flugasche das Reaktionsgefäß. Der Gehalt an Ammoniak beträgt weniger als 10 mg/kg. Die Brüden aus Ammoniak, Wasserdampf und wenig Restluft werden konden siert und zur Entstickungsanlage zurückgepumpt. Die auf ca. 140°C erwärmte Filterasche wird in einem Wärmeaustau scher (Aschekühler) abgekühlt und in das Silo für gerei nigte Filterasche gefördert. Da das Gemisch aus Flug asche, Wasser und Calciumhydroxid deutlich alkalisch ist, kann ein Reaktionsgefäß verwendet werden, das aus schwar zem Stahl gefertigt ist und somit zu der preiswertesten Ausführungsform dieser Geräte zählt. Der Bedarf an Calciumhydroxid ist geringer als bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik, da keine unerwünschte Inaktivie rung durch Kohlendioxid oder andere saure Gase stattfin det. Der Bedarf an Heiz- und Förderenergie ist aufgrund der wirtschaftlichen Arbeitsweise dieser Art von indirekt beheizten rührbaren Reaktionsgefäßen sehr niedrig, zumal die zugeführte Energie nicht mit dem Gasstrom abgeführt wird, sondern in einem Aschekühler mit Wärmeaustausch im erheblichen Umfang zurückgewonnen werden kann. Die Rück führung der kleinen konzentrierten Mengen von kondensier ten ammoniakhaltigen Brüden ist ebenfalls einfach und kostengünstig. Die Menge an zu reinigender Abluft liegt zwischen 0,1 und 0,6 m³/t Flugasche und ist somit sehr niedrig.Fly ash with a content of approx. 400 mg / kg ammonia is pneumatically conveyed from the filter ash bunker away over a longer distance to a simple closed mixer. The temperature of the fly ash is still 50 ° C to 100 ° C after conveying. 2 to 3% by weight of water and 2 to 3% by weight of calcium hydroxide are introduced into the closed mixer, small amounts of ammonia-containing vapors being formed. This mixture is transferred to a reaction vessel, which consists of a lying drum, indirectly heated tube rings that have conveying blade plates (Multicoil from Myren). Hot steam of 150 ° C is passed through the tube plate in countercurrent as a heating medium. After dwell times of 20 to 30 minutes, a cleaned fly ash leaves the reaction vessel at the end. The ammonia content is less than 10 mg / kg. The vapors of ammonia, water vapor and little residual air are condensed and pumped back to the denoxification plant. The filter ash heated to approx. 140 ° C is cooled in a heat exchanger (ash cooler) and conveyed into the silo for cleaned filter ash. Since the mixture of fly ash, water and calcium hydroxide is significantly alkaline, a reaction vessel can be used which is made of black steel and is therefore one of the cheapest embodiments of these devices. The calcium hydroxide requirement is lower than in the prior art method because there is no undesired inactivation by carbon dioxide or other acidic gases. The need for heating and conveying energy is very low due to the economical mode of operation of this type of indirectly heated stirrable reaction vessels, especially since the energy supplied is not removed with the gas stream, but can be recovered to a considerable extent in an ash cooler with heat exchange. The return of the small concentrated amounts of condensed vapors containing ammonia is also simple and inexpensive. The amount of exhaust air to be cleaned is between 0.1 and 0.6 m ³ / t fly ash and is therefore very low.

Claims

1. A method for removing ammonia from fly ash by mixing and heating the fly ash with small amounts of calcium hydroxide and water, characterized in that the fly ash with 1 to 5 wt .-% water and 1 to 5 wt .-% calcium hydroxide in one closed vessel premixed and then heated in a reaction vessel with stirring to temperatures between 120 ° C and 180 ° C, the vapors containing ammonia being condensed, worked up or reused.

2. Device for performing the method according to claim 1, consisting of

a) a closed mixer with feed lines for the fly ash and the additives calcium hydroxide and water and
b) a stirrable and heatable reaction vessel with discharges for purified fly ash and vapors containing ammonia.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the reaction vessel from a lying drum consists of heated, rotating pipe rings that have promotional blade plates.

4. The device according to claim 3, characterized in that that as a closed mixer the first section of the lying drum is used.