DE3828839A1 - Verfahren und einrichtung zum entschwefeln von rauchgasen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entschwefeln von Rauchgasen zur Entfernung von SO _x durch chemische, elektrochemische und physikalische Vorgänge von roh­ braunkohlegefeuerten Dampferzeugern, die für die Verbrennung stark wasserhaltiger Kohlen vorgesehen sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für das Entschwefeln der Rauchgase von Dampferzeugern sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt. Die Verfahren lassen sich in trockene, trockennaß und nasse Verfahren einordnen.

Bei den trockenen Verfahren werden Additive dem Brennstoff zuge­ geben oder in die Feuerungen eingeblasen, um so den als SO₂ frei­ gesetzten Schwefel zu binden. Nachteilig ist, daß die notwendige Additivmenge im Vergleich zum Abscheidegrad des Schwefels von ca. 50% sehr groß ist. Zur Verbesserung des Abscheidegrades werden die Rauchgase nach dem Kessel über Sprühabsorber geleitet, um durch Nutzung der feuchten Phase den Schwefelanlagerungsprozeß zu aktivieren. Dadurch erhöht sich der Abscheidegrad. Nachteilig dabei ist, daß hochwertige Werkstoffe zur Verminderung der Korrosion eingesetzt werden müssen.

Bei den nassen Verfahren werden die gesamten bzw. der größte Teil der Rauchgase gewaschen, wobei gleichzeitig verschiedene Rea­ genzien zugeführt werden, um möglichst verwertbare Abprodukte zu erhalten. Nachteilig ist, daß alle diese Verfahren große und auf­ bereitete Mengen an Zuschlagstoffen verlangen und daß für das Er­ reichen hoher Schwefeleinbindungsgrade apparative Einrichtungen mit einem hohen Korrosionsschutz erforderlich sind.

Es sind Verfahren, wie z. B. das Bergbau-Forschungs-Verfahren, bekannt, wo Aktivkohle zur Reinigung der Rauchgase von SO _x eingesetzt wird. Das adsorptiv angelagerte SO₂ muß dann durch Regenerierung von der Aktivkohle wieder befreit werden, wobei entsprechende Verluste auftreten. Als Aktivkohle wird im wesentlichen Steinkohle benutzt.

Zum anderen ist nach der DE-OS 36 01 918 ein Verfahren bekannt, wo Kohlenstoff dem Rauchgas bei Temperaturen von 800 . . . 1200°C zugesetzt wird, daß in einer unvollständigen Verbrennung mit dem im Rauchgas enthaltenen O₂ zu CO reagiert, so daß dabei CO in solchen Mengen gebildet wird, daß in einem nachgeschalteten Reduktions-Katalysator die Stick- bzw. Schwefeloxide zu elementa­ ren Stickstoff bzw. Schwefel reduziert werden.

Das Verfahren zur Reduktion von Schwefeldioxid nach der DE-OS 23 37 604 benutzt granulatförmige Kohle mit Dampfzusatz, um vom Schwefeldioxid zu Schwefel und Schwefelwasserstoff zu gelangen. Für die Reaktion wird eine Temperatur von mindestens 427°C und ein Reaktionsgefäß für eine kontinuierliche Zuführung der granulatförmigen Kohle und für die Abführung der Ascheprodukte benötigt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit Hilfe möglichst geringer Zusatz­ stoffe eine maximale Entschwefelung der Rauchgase eines rohbraun­ kohlegefeuerten Dampferzeugers zu erreichen unter Nutzung der Be­ sonderheiten der Brennstoffe mit hohem Wassergehalt sowie unter Heranziehung des Brennstoffs selbst für den Entschwefelungsprozeß und das Abprodukt zu einer Wertstoffgewinnung einzusetzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe möglichst geringer Zuschlagstoffe eine maximale Entschwefelung (80 . . . 90%) der Rauchgase eines rohbraunkohlegefeuerten Dampferzeugers zu erreichen und das Abprodukt einer Wertstoff­ gewinnung zuzuführen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch löst, daß mittels von zum Teil von Asche gereinigten Rauchgasen eines Dampfer­ zeugers bei maximaler Nutzung eines in der Asche enthaltenen Kalkanteils ein Aufbereitungs- und Vortrockungsprozeß eines Teiles (ca. 20%) der für einen Dampferzeuger benötigten Rohbraunkohle zu Kohlenstaub bei gleichzeitiger SO _x -An­ lagerung erfolgt, der mit SO _x angereicherte Kohlenstaub mit Hilfe von Abscheidern vom Rauchgas getrennt und über einen Kohlenstaubbaunker dem Feuerraum des Dampferzeugers wieder zugeleitet wird, solange bis eine Sättigung des vorgetrockneten Kohlenstaubs mit SO _x erreicht ist und dann eine zeitweilige Abführung aus dem Prozeß zur Entschwefelung erfolgt. Zur Vermei­ dung einer zu hohen Ascheanreicherung bei der Vortrocknung ist eine vorherige Ascheabscheidung von ca. 70% aus dem Rauchgas erforderlich.

Erfindungsgemäß erfolgt der Aufbereitungs- und Vortrocknungs­ prozeß in einem Rauchgastemperaturgebiet von ca. 200 . . . 100°C in einer stark wasserhaltigen Atmosphäre im Säuretaupunktbereich des Schwefels, wobei eine Wirkungsgradverbesserung von ca. 5% erreicht wird.

Erfindungsgemäß ist der Aufbereitungsprozeß ein mahltechnischer Vorgang in einer Mühle.

Erfindungsgemäß wird zur Unterstützung der SO _x -Anreicherung an den vorgetrockneten Kohlenstaub Luft vor dem mahltechnischen Vorgang zugesetzt.

Der in der Asche der Rohbraunkohle befindliche Kalkanteil wird dabei optimal genutzt, wobei gegebenenfalls erfindungsgemäß fehlende Additive, z. B. Kalk, dem Brennstoff zugegeben werden.

Nach der mahltechnischen Aufbereitung wird der weitgehend vom Wasser getrennte SO _x angereicherte Kohlenstaub u. a. mit Schwefelsäure angereichert, erfindungsgemäß mittels Abscheidern vom Rauchgas getrennt, wobei Abscheidegrade von 95% erreicht werden. Erfindungsgemäß wird der SO _x angereicherte Kohlenstaub in einem Kohlenstaubbunker für eine Bevorratungsdauer von ca. 15 . . . 60 min bevorratet, bevor er der Feuerung des Kessels des Dampferzeugers zugeführt wird.

Bei der Verbrennung des aufbereiteten SO _x angereicherten Kohlen­ staubs wird der angelagerte Schwefel in Form von SO₂ und SO₃ wieder freigesetzt und erhöht das SO _x -Niveau in den Rauchgasen des Dampferzeugers.

Der sich wiederholende Aufbereitungsvorgang eines neuen Brenn­ stoffanteiles erfolgt in Anwesenheit eines höheren SO _x -Gehaltes und Ascheanteiles. Dieser Vorgang wird erfindungsgemäß bis zur Sättigung des vorgetrockneten Kohlenstaubs mit SO _x durchgeführt. Erfindungsgemäß wird nach einer Sättigung des vorgetrockneten Kohlenstaubs mit SO _x eine zeitweilige Abtrennung des SO _x - angereicherten Kohlenstaubs über eine Leitung in einen Bunker zwecks eigentlicher Entschwefelung durchgeführt.

Erfindungsgemäß ist das Verhältnis Anreichungsprozeß - Kreislauf von SO _x mit Ascheanteilen im Dampferzeuger - zur Entschwefelungsperiode dem in der Rohbraunkohle enthaltenen Schwefel angepaßt.

Erfindungsgemäß wird der aus dem Prozeß abgeschiedene vorgetrocknete SO _x angereicherte Kohlenstaub einer Wertstoffgewinnung zugeführt.

Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zum Entschwefeln von Rauchgasen durch zusätzlich im Kreislauf angeordnete mit Sichtern ausgerüstete Mühlen für einen Aufbereitungs- und Trocknungsvorgang mittels der Rauchgase eines Damperzeugers, durch Abscheider zur Trennung des mit SO _x angereicherten Kohlen­ staubs von den Rauchgasen und durch einen Kohlenstaubbunker zur zeitweiligen Bevorratung des vorgetrockneten stark SO _x -haltigen Kohlenstaubs gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel (Fig.) näher erläutert werden. Vom Dampferzeuger 1 werden durch die Rauch­ gasrücksaugung 2 vom Feuerraum Rauchgase für die Trocknung und Auf­ bereitung in den Ventilatormühlen 4 der bei der Kohlezuführein­ richtung 3 zugeführten Rohbraunkohle entnommen, wobei der aufbe­ reitete Kohlenstaub über die Ventilatormühlen 4 den Brennern 5 zugeführt wird. Bei der Kohlezuführeinrichtung 3 wird dabei ca. 80% der benötigten Brennstoffmenge aufgegeben.

Die vom Kessel abströmenden Rauchgase 6 werden mit Hilfe von Ab­ scheideeinrichtungen 7 weitgehend von der grobkörnigen Asche 9 gereinigt, wobei die Rauchgase 8 mit ca. 200°C für die mahl­ technische Aufbereitung einer Teilbrennstoffmenge (ca. 20%), zugeführt über die Zuführeinrichtung 11, in den Mühlen 10 benutzt werden. Bei diesem Vorgang, der in einer stark wasserhaltigen Atmosphäre im Säuretaupunktbereich des Schwefels erfolgt, erfolgt gleichzeitig eine SO _x -Anlagerung an den aufbereiteten Brennstoff. Zur Verlängerung der Reaktionszeit werden die Mühlen 10 mit Sichtern ausgerüstet. Zur Verbesserung der Schwefelanlagerung ist eine mögliche Additiv-Zugabe, z. B. Kalk, bei der Zuführeinrichtung 11 vorgesehen. Für eine Oxydation von SO₂ zu SO₃ wird vor der Mühle 10 Luft zugegeben.

Der mit SO _x angereicherte Kohlenstaub 12 wird in Abscheidern 13 vom Rauchgas getrennt und über eine Absperr- und Zuteil­ einrichtung 14 einem Kohlenstaubbunker 16 zugeführt. Von dort wird der Kohlenstaub über eine Aufgabevorrichtung 17 mit Hilfe des Gebläses 18 durch die Kohlenstaubleitung 19 und dem Brenner 20 in den Feuerraum des Dampferzeugers 1 eingeblasen. Die abgetrennten Rauchgase 21 strömen in Richtung des hier nicht dargestellten Saugzuges.

Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis der im Abscheider 13 abgeschiedene Kohlenstaub 12 eine maximale SO _x -Anreicherung erreicht hat. Dann wird die Absperr- und Zuteileinrichtung 14 geschlossen und der Schieber 15 geöffnet und der stark SO _x - angereicherte Kohlenstaub über die Leitung 22 in einen Bunker 23 für eine Bevorratung und weitere Verarbeitung (Wertstoffgewinnung) gespeichert. Diese Abführung aus dem Prozeß erfolgt für die Zeit der Bunkerbevorratung im Kohlenstaubbunker 16.

Danach erfolgt wieder die Umschaltung durch Schließen des Schiebers 15 und Öffnen der Absperr- und Zuteileinrichtung 14.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Dampferzeuger
2 Rauchgasrücksaugung
3 Kohlezuführeinrichtung
4 Ventilatormühle
5 Brenner
6 Rauchgas
7 Abscheideeinrichtung
8 Rauchgas
9 Asche
10 Mühle
11 Zuführeinrichtung
12 Kohlenstaub
13 Abscheider
14 Absperr- und Zuteileinrichtung
15 Schieber
16 Kohlenstaubbunker
17 Aufgabevorrichtung
18 Gebläse
19 Kohlenstaubleitung
20 Brenner
21 Rauchgas
22 Leitung
23 Bunker

Claims (9)

1. Verfahren zum Entschwefeln von Rauchgasen zur Entfernung von SO _x durch chemische, elektrochemische und physikalische Vorgänge eines rohbraunkohlegefeuerten Dampferzeugers, ge­ kennzeichnet dadurch, daß mit Hilfe von zum Teil von Asche gereinigten Rauchgasen eines Dampferzeugers bei maximaler Nutzung eines in der Asche enthaltenen Kalkanteils ein Auf­ bereitungs- und Vortrockungsprozeß eines Teiles der für einen Dampferzeuger benötigten Rohbraunkohle zu Kohlenstaub bei gleichzeitiger SO _x -Anlagerung erfolgt, der mit SO _x angereicher­ te Kohlenstaub mit Hilfe von Abscheidern (13) vom Rauchgas ge­ trennt und über einen Kohlenstaubbunker (16) dem Feuerraum des Dampferzeugers wieder zugeleitet wird, solange bis eine Sätti­ gung des vorgetrockneten Kohlenstaubs mit SO _x erreicht ist und dann eine zeitweilige Abführung aus dem Prozeß zur Entschwefe­ lung erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Aufbereitungs- und Vortrocknungsprozeß in einem Rauchgas­ temperaturgebiet von 200 . . . 100°C in einer stark wasser­ haltigen Atmosphäre im Säuretaupunktbereich des Schwefels erfolgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Aufbereitungsprozeß ein mahltechnischer Vorgang ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach Sättigung des vorgetrockneten Kohlenstaubs mit SO _x eine zeitweilige Abtrennung des SO _x -angereicherten Kohlen­ staubs über eine Leitung (22) in einen Bunker (23) zwecks eigentlicher Entschwefelung erfolgt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß zur Unterstützung der SO _x -Anreicherung an den vor­ getrockneten Kohlenstaub Luft vor dem mahltechnischen Vorgang zugesetzt wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zur Unterstützung der SO _x -Anreicherung an den vorgetrockneten Kohlenstaub Additive zugesetzt werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis Anreicherungsperiode zur Entschwefelungs­ periode dem in der Rohbraunkohle enthaltenen Schwefel ange­ paßt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der aus dem Prozeß abgeschiedene vorgetrocknete SO _x - angereicherte Kohlenstaub einer Wertstoffgewinnung zuge­ führt wird.

9. Einrichtung zum Entschwefeln von Rauchgasen zur Entfernung von SO _x durch chemische, elektrochemische und physikalische Vorgänge eines mit Rohbraunkohle gefeuerten Dampferzeugers, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich für einen Aufberei­ tungs- und Trocknungsvorgang mittels Rauchgase eines Dampf­ erzeugers mit Sichtern ausgerüstete Mühlen (10) sowie zur Trennung des mit SO _x angereicherten Kohlenstaubs von den Rauchgasen Abscheider (13) und zur zeitweiligen Bevorratung des vorge­ trockneten stark SO _x -haltigen Kohlenstaubs ein Kohlenstaub­ bunker (16) angeordnet sind.