DE3834679C1 - Process for the desulphurisation of flue gases of power station boiler furnaces - Google Patents

Process for the desulphurisation of flue gases of power station boiler furnaces

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DE3834679C1 DE19883834679 DE3834679A DE3834679C1 DE 3834679 C1 DE3834679 C1 DE 3834679C1 DE 19883834679 DE19883834679 DE 19883834679 DE 3834679 A DE3834679 A DE 3834679A DE 3834679 C1 DE3834679 C1 DE 3834679C1
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Georg Dipl.-Chem. Dr.Rer.Nat. 5626 Reichshof De Gebhard
Ernst-Peter Dr.Rer.Nat. 4300 Essen De Uerpmann
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Abstract

Process for the desulphurisation of flue gases of power station boiler furnaces, the untreated gases which contain sulphur dioxide and chlorine ions and have a residual oxygen content of 2 to 4% by volume being introduced into a scrubbing tower and being treated in this with a lime- or limestone-containing circulated scrubbing water suspension. A calcium sulphate dihydrate-containing desulphurisation slurry is taken off from the circulation. The concentration of chlorine ions in the flue gas and in the scrubbing water suspension is determined. The scrubbing water suspension, depending on the concentration measured as control parameter, is thickened so that the quotient of the concentration of chlorine ions in the suspension in the numerator and of the chlorine ions in the flue gases in the denominator is at least 1.10<5>.

Description

Das Hauptpatent 37 28 128 betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen von Kraftwerkskesselfeuerungen, wobei die Roh­ gase, die Schwefeldioxid sowie Chlorionen und einen Restsauer­ stoffgehalt aufweisen, in einen Waschturm eingeführt sowie in diesem mit einer Kalk oder Kalkstein enthaltenden, im Kreis­ lauf geführten Waschwassersuspension behandelt werden, und wobei Calciumsulfat enthaltender Entschwefelungsschlamm aus dem Kreislauf abgezogen wird. Nach der Lehre des Hauptpatents wird die Chlorionenkonzentration im Rauchgas und in der Wasch­ wassersuspension gemessen und die Waschwassersuspension in Abhängigkeit von den gemessenen Konzentrationen als Steue­ rungsparameter so eingedickt, daß der Quotient aus der Kon­ zentration der Chlorionen in der Suspension im Zähler und der Konzentration der Chlorionen in den Rauchgasen im Nenner zumindest 1 × 105 beträgt. Der Restsauerstoffgehalt des Roh­ gases muß nach der Lehre des Hauptpatentes ausreichend groß sein und beträgt 4 Vol.% oder mehr. - Zu dem Stand der Tech­ nik, von dem die Erfindung nach dem Hauptpatent ausgeht, ist folgendes zu bemerken:The main patent 37 28 128 relates to a process for the desulfurization of flue gases from power plant boilers, the raw gases containing sulfur dioxide and chlorine ions and a residual oxygen content, introduced into a wash tower and treated with a lime or limestone-containing, circulating wash water suspension , and wherein desulfurization sludge containing calcium sulfate is withdrawn from the circuit. According to the teaching of the main patent, the chlorine ion concentration in the flue gas and in the wash water suspension is measured and the wash water suspension is thickened as a control parameter depending on the measured concentrations so that the quotient of the concentration of the chlorine ions in the suspension in the counter and the concentration of the chlorine ions in the flue gases in the denominator is at least 1 × 10 5 . The residual oxygen content of the raw gas must be sufficiently large according to the teaching of the main patent and is 4 vol.% Or more. - Regarding the state of the art, from which the invention is based on the main patent, the following should be noted:

Bei dem (aus der Praxis) bekannten Verfahren von dem das Haupt­ patent ausgeht muß eine Oxidation in einer besonderen Oxida­ tionsstufe im Unterteil des Waschturms durchgeführt werden, in den Oxidationsluft mit Hilfe besonderer Gebläse eingeführt wird. Grundsätzlich ist es auch bekannt (VGB Kraftwerkstech­ nik, 1983, S. 336, Bild 2 und Beschreibung dazu), bei der Rauchgasentschwefelung eine Oxidation mit Hilfe des Restsauer­ stoffes in den Rohgasen durchzuführen. Dabei wird zunächst in einem Absorber das Schwefeldioxid in einer kraftfreien Waschflüssigkeit zu schwefeliger Säure gelöst und dies oxi­ diert. Danach erst wird die entstandene Schwefelsäure mit Kalkmilch neutralisiert. Auch das ist als eine besondere Oxi­ dationsstufe anzusehen.In the method known from practice, the main of which Oxidation in a special oxide must be patented level in the lower part of the wash tower, introduced into the oxidation air with the help of special blowers becomes. Basically, it is also known (VGB Kraftwerkstech nik, 1983, p. 336, picture 2 and description) Flue gas desulfurization is an oxidation using the residual acid material in the raw gases. This will start with  in an absorber the sulfur dioxide in a power-free Wash liquid dissolved to sulfuric acid and this oxi dated. Only then is the sulfuric acid formed Lime milk neutralized. That too is a special oxi dation level.

In neuerer Zeit gehen die Bemühungen dahin, den Restsauer­ stoffgehalt in den Rauchgasen von Kraftwerkskesselfeuerungen auf Werte unter 4% zu reduzieren. Das geschieht im Zusammen­ hang mit der Entstickung, d. h. bei der Entfernung von NO x . Bei sogenannten feuerungstechnischen Entstickungsmaßnahmen werden die Rauchgase im Kreislauf geführt, wobei eine ent­ sprechende Reduzierung des Sauerstoffgehaltes in den Rauch­ gasen erreicht wird.More recently efforts have been made to reduce the residual oxygen content in the flue gases from power plant boilers to values below 4%. This happens in connection with denitrification, ie when removing NO x . In so-called firing denitrification measures, the flue gases are circulated, with a corresponding reduction in the oxygen content in the flue gases being achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so zu führen, daß auch dann, wenn der Rest­ sauerstoffgehalt in den Rauchgasen sehr niedrig ist, eine besondere Oxidationsstufe nicht mehr erforderlich ist.The invention is based on the object of the method the main patent so that even if the rest oxygen content in the flue gases is very low, a special oxidation level is no longer required.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen von Kraftwerkskesselfeuerungen, wobei die Roh­ gase, die Schwefeldioxid sowie Chlorionen und einen Restsauer­ stoffgehalt von 2 bis 4 Vol.% aufweisen, in einen Waschturm eingeführt sowie in diesem mit einer Kalk oder Kalkstein ent­ haltenden im Kreislauf geführten Waschwassersuspension behan­ delt werden, wobei ein Calciumsulfatdihydrat enthaltender Entschwefelungsschlamm aus dem Kreislauf abgezogen und über einen Zyklonabscheider ausgeschleust sowie mechanisch ent­ wässert wird, wobei die Chlorionenkonzentration im Rauchgas und in der Waschwassersuspension ermittelt werden und die Waschwassersuspension in Abhängigkeit von diesen Konzentra­ tionen als Steuerungsparameter mit Hilfe einer Rückführung aus dem Oberlauf des Zyklonenabscheiders und/oder des Klarlaufs aus der mechanischen Entwässerung mit zumindest 20 ml/l an Feinanteilen so eingedickt wird, daß der Quotient aus der Konzentration der Chlorionen in der Suspension im Zähler und der Konzentration der Chlorionen in den Rauchgasen im Nenner zumindest 1 × 105 beträgt. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Eindickung dadurch eingestellt, daß die Umlaufsuspension 50 bis 1000 ml/l Feinanteile enthält. Zu guten und betriebssicheren Ergebnissen kommt man, wenn die Rückführung 100 bis 500 ml/l Feinanteile aufweist. Der Anteil der Feinanteile im Oberlauf des Zyklonenabscheiders läßt sich bei einem Zyklonenabscheider bekanntlich betriebsmäßig einstel­ len.The invention relates to a process for the desulfurization of flue gases from power plant boilers, the raw gases, the sulfur dioxide and chlorine ions and a residual oxygen content of 2 to 4 vol.% Have introduced into a wash tower and ent in it with a limestone or limestone Recirculated wash water suspension are treated, a desulfurization sludge containing calcium sulfate dihydrate being withdrawn from the circuit and discharged via a cyclone separator and mechanically dewatered, the chlorine ion concentration in the flue gas and in the wash water suspension being determined and the wash water suspension depending on these control parameters as a concentration With the help of a recirculation from the upper run of the cyclone separator and / or the clear run from the mechanical dewatering, it is thickened with at least 20 ml / l of fine fractions in such a way that the quotient of the concentration of chlorine ions in the susp ension in the numerator and the concentration of chlorine ions in the flue gases in the denominator is at least 1 × 10 5 . According to a preferred embodiment of the invention, the thickening is adjusted in that the circulating suspension contains 50 to 1000 ml / l fines. Good and reliable results can be achieved if the return has 100 to 500 ml / l fines. The proportion of fine particles in the upper reaches of the cyclone separator can be set in a cyclone separator, as is known, operationally.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Tatsache, daß auch dann, wenn der Restsauerstoffgehalt in den Rohgasen nur 2 bis 4 Vol.% beträgt, auf eine besondere Oxidationsstufe verzichtet werden kann, wenn nur dafür gesorgt wird, daß der Gehalt an Feinanteilen wie angegeben eingestellt wird. - Fein­ anteile bezeichnet im Rahmen der Erfindung hauptsächlich feste Teile aus der Gruppe Silikate (z. B. Tone) und Calcium­ sulfatdihydrat in Mischung. Die Korngröße der Feinanteile soll 10 µm nicht überschreiten. The invention is based on the surprising fact that even if the residual oxygen content in the raw gases only 2 to 4 vol.%, On a special oxidation level can be dispensed with if it is only ensured that the Fine fraction content is set as indicated. - Fine In the context of the invention, portions mainly denote solid parts from the group of silicates (e.g. clays) and calcium mixed sulfate dihydrate. The grain size of the fines should not exceed 10 µm.  

Fossile Brennstoffe und insbes. Kohle enthalten regelmäßig Verbindungen des Elementes Chlor. Daher finden sich Chlor­ ionen in den Rauchgasen hinter Kraftwerkskesselfeuerungen. Sie gelangen bei der Rauchgasentschwefelung auch in die Wasch­ wassersuspension. Ihre Konzentration läßt sich sowohl im Rauchgas als auch in der Waschwassersuspension leicht messen. Die Konzentration der Chlorionen in der Waschwassersuspension steht, wie Untersuchungen ergeben haben, im Zusammenhang mit der Eindickung. Die Chlorionenkonzentrationen können daher, ebenso wie der Gehalt an Feinanteilen, als Betriebsparameter für das erfindungsgemäße Verfahren dienen.Fossil fuels and especially coal contain regularly Compounds of the element chlorine. Therefore chlorine is found ions in the flue gases behind power plant boilers. You can also get into the wash during flue gas desulfurization water suspension. Their concentration can be found both in Measure flue gas as well as in the wash water suspension easily. The concentration of chlorine ions in the wash water suspension is, as studies have shown, related to of thickening. The chlorine ion concentrations can therefore as well as the content of fine particles, as operating parameters serve for the inventive method.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er­ läutert.In the following, the invention is based on only one Embodiment representing drawing in more detail he purifies.

Die einzige Figur zeigt das Verfahrensschema sowie die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The only figure shows the process scheme as well the essential components of a system for implementation of the method according to the invention.

Das in der Figur dargestellte Verfahren dient zum Herstellen von im wesentlichen aus Calciumsulfatdihydrat bestehendem Rauchgasgips im Zuge der Rauchgasentschwefelung von Kraft­ werkskesselfeuerungen.The method shown in the figure is used for manufacturing of consisting essentially of calcium sulfate dihydrate Flue gas gypsum in the course of the flue gas desulfurization from Kraft plant boiler furnaces.

Das Rohgas 1 wird einem Waschturm 2 zugeführt und im Gegen­ strom mit Kalk oder Kalkstein enthaltender Waschwassersuspen­ sion 3 behandelt. Dabei wird das im Rohgas enthaltene Schwe­ feldioxid ausgewaschen. Das von SO2 befreite Rohgas tritt nach einer Tropfenabscheidung 4 am Waschturmkopf 5 aus. Die Waschwassersuspension wird in einem ersten Kreislaufstrom 6 aus dem Waschturmsumpf 7 abgezogen und über Zerstäuberdüsen 8 am Waschturm aufgegeben. Im Ausführungsbeispiel wird in einem Behälter 9 eine wäßrige Aufschlämmung von Kalkstein erzeugt und über die Leitung 10 aufgegeben. Bei 11 kann Zu­ satzwasser aufgegeben werden.The raw gas 1 is fed to a washing tower 2 and treated in the countercurrent with lime or limestone-containing washing water suspensions 3 . The sulfur dioxide contained in the raw gas is washed out. The raw gas freed from SO 2 emerges after a drop separation 4 at the washing tower head 5 . The wash water suspension is drawn off from the wash tower sump 7 in a first circulation stream 6 and is applied to the wash tower via atomizing nozzles 8 . In the exemplary embodiment, an aqueous slurry of limestone is produced in a container 9 and fed in via line 10 . At 11 additional water can be given up.

Aus dem Waschturmsumpf 7 wird ein Kristallsuspensionsstrom 12 abgezogen und einem Zyklonabscheider 13 zugeführt. In dem Zyklonabscheider werden Calciumsulfatdihydrat-Kristalle, die größer sind als das dem Zyklonenabscheider zugeordnete Trenn­ korn, abgetrennt und als Kristallschlamm im Unterlauf 14 des Zyklonenabscheiders 13 ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß der Zyklonenabscheider mit einem Trennkorndurch­ messer von maximal 10 µm betrieben wird, wobei ein Feststoff­ teilchen, das dem Trennkorndurchmesser entspricht, defini­ tionsgemäß zu gleichen Anteilen mit den noch feineren Fein­ anteilen in den Oberlauf und in den Unterlauf gelangt. Der Kristallschlamm wird in einem nachgeschalteten Eindicker 15, beispielsweise einem Vakuumtrommelfilter, mechanisch entwäs­ sert und als Rauchgasgips 16 abgezogen. Der Oberlauf 17 des Zyklonenabscheiders sowie der bei der mechanischen Entwässerung des Kristallschlamms anfallende Klarlauf 18 werden mit den Feinanteilen in den Waschturmsumpf 7 zurückgeführt. Bei 19 kann an verschiedenen Stellen ein Suspensionsregelstrom ab­ gezogen werden.A crystal suspension stream 12 is withdrawn from the wash tower sump 7 and fed to a cyclone separator 13 . Calcium sulfate dihydrate crystals, which are larger than the separating grain assigned to the cyclone separator, are separated off in the cyclone separator and executed as crystal sludge in the underflow 14 of the cyclone separator 13 . In the exemplary embodiment it is assumed that the cyclone separator is operated with a separating grain diameter of at most 10 μm, whereby a solid particle which corresponds to the separating grain diameter, by definition, reaches the same proportions with the even finer fine proportions in the upper and lower reaches. The crystal sludge is mechanically drained in a downstream thickener 15 , for example a vacuum drum filter, and removed as flue gas gypsum 16 . The upper run 17 of the cyclone separator and the clear run 18 resulting from the mechanical dewatering of the crystal sludge are returned with the fine fractions to the wash tower sump 7 . At 19 , a suspension control current can be drawn off at various points.

Die Menge der Feinanteile ist so eingestellt, daß sich zumin­ dest 20 ml/l Feinanteile in der Rückführung befinden. Bei der Einstellung ist der Feinanteilgehalt in dem Klarlauf 18 zu berücksichtigen. Die Feinanteile werden als Kristallkeime in den Wasserturmsumpf 7 zurückgeführt. Im Ergebnis läßt sich auf diese Weise die Eindickung der Waschwassersuspension steuern. Dabei werden auch die gelösten Anteile "eingedickt", d. h. ihre Konzentration wird erhöht. Folglich kann die Chlorionen­ konzentration als Steuerungsparameter eingesetzt werden. Dazu wird bei 20 die Chlorionenkonzentration im Rauchgas gemessen bzw. aus der gemessenen Chlorionenkonzentration in der Kohle errechnet, bei 21 die Chlorionenkonzentration in der Wasch­ wassersuspension gemessen. Der Quotient wird wie im Anspruch 2 angegeben kontrolliert und gehalten. Der Sauerstoffgehalt im Rohgas wird bei 22 gemessen. Die Messung des Gehaltes der Feinanteile in dem Rücklauf kann bei 23 erfolgen. Die Feinan­ teile werden auf geeignete Weise, z. B. mit optischen Hilfs­ mitteln bei Einsatz von Licht- oder Laserstrahlen geeigneter Wellenlänge, gemessen. Werden die erfindungsgemäßen Parameter eingehalten, so ist auch bei einem Restsauerstoffgehalt von 2 bis 4 Vol.% eine besondere Oxidationsstufe nicht erforder­ lich. Zur Einstellung der Eindickung kann auch der Zyklonab­ scheider 13 mit Hilfe der Leitung 24 kurzgeschlossen werden.The amount of fines is adjusted so that at least 20 ml / l fines are in the recycle. The fine fraction content in the clear run 18 must be taken into account when setting. The fine fractions are returned to the water tower sump 7 as crystal nuclei. As a result, the thickening of the wash water suspension can be controlled in this way. The dissolved portions are also "thickened", ie their concentration is increased. As a result, the chlorine ion concentration can be used as a control parameter. For this purpose, the chlorine ion concentration in the flue gas is measured at 20 or calculated from the measured chlorine ion concentration in the coal, at 21 the chlorine ion concentration in the wash water suspension is measured. The quotient is checked and maintained as specified in claim 2. The oxygen content in the raw gas is measured at 22 . The measurement of the content of the fines in the reflux can take place at 23 . The Feinan parts are in a suitable manner, for. B. with optical aids, measured when using light or laser beams of a suitable wavelength. If the parameters according to the invention are complied with, a special oxidation level is not required, even with a residual oxygen content of 2 to 4% by volume. To adjust the thickening, the cyclone separator 13 can also be short-circuited with the aid of the line 24 .

Hinter einer Kraftwerkskesselanlage fiel eine Rauchgasmenge von etwa 1,2 Mio. Nm3/h an. Der SO2-Anteil der Rauchgase bei Eintritt in die für das erfindungsgemäße Verfahren eingerich­ tete Anlage lag bei 1100 mg/Nm3, der Sauerstoffanteil bei 2,5 Vol.%. Die Anlage wurde mit einem pH-Wert von 5,4 in der Waschwassersuspension gefahren. Die Eindickung, definiert durch den angegebenen Quotienten, wurde auf 6 × 105 einge­ stellt. Der Gehalt des Rücklaufs an Feinanteilen lag bei 120 ml/l. Die Kristallsuspension war praktisch frei von Sul­ fit. Der Sulfitgehalt lag unter 0,1% und lag als CaSO3 × 0,8 H2O vor.Behind a power plant boiler system, a flue gas volume of around 1.2 million Nm 3 / h was generated. The SO 2 portion of the flue gases upon entry into the plant set up for the process according to the invention was 1100 mg / Nm 3 , the oxygen portion was 2.5% by volume. The plant was operated with a pH of 5.4 in the wash water suspension. The thickening, defined by the quotient given, was set to 6 × 10 5 . The fine fraction of the reflux was 120 ml / l. The crystal suspension was practically devoid of sul fit. The sulfite content was below 0.1% and was present as CaSO 3 × 0.8 H 2 O.

Claims (4)

1. Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen von Kraftwerks­ kesselfeuerungen,
  • wobei die Rohgase, die Schwefeldioxid sowie Chlorionen und einen Restsauerstoffgehalt von 2 bis 4 Vol.% aufwei­ sen, in einen Waschturm eingeführt sowie in diesem mit einer Kalk oder Kalkstein enthaltenden im Kreislauf ge­ führten Waschwassersuspension behandelt werden,
1. Process for the desulphurization of flue gases from power plant boiler furnaces,
  • the raw gases, the sulfur dioxide and chlorine ions and a residual oxygen content of 2 to 4 vol.% sen, introduced into a wash tower and treated in this with a lime or limestone-containing circulated wash water suspension,
wobei ein Calciumsulfathydrid enthaltender Entschwefelungs­ schlamm aus dem Kreislauf abgezogen, über einen Zyklonab­ scheider ausgeschleust sowie mechanisch entwässert wird, wo­ bei die Chlorionenkonzentration im Rauchgas und in der Wasch­ wassersuspension ermittelt wird und die Waschwassersuspen­ sion in Abhängigkeit von diesen Konzentrationen als Steue­ runsparameter mit Hilfe einer Rückführung aus dem Oberlauf des Zyklonenabscheiders und/oder des Klarlaufs aus der mechani­ schen Entwässerung mit zumindest 20 ml/l an Feinanteilen so eingedickt wird, daß der Quotient aus der Konzentration der Chlorionen in der Suspension im Zähler und der Konzentration der Chlorionen in den Rauchgasen im Nenner zumindest 1 × 105 beträgt.wherein a desulfurization sludge containing calcium sulfate is withdrawn from the circuit, discharged via a cyclone separator and mechanically dewatered, where the chlorine ion concentration in the flue gas and in the wash water suspension is determined and the wash water suspension as a function of these concentrations as control run parameters with the aid of a recirculation from the top of the cyclone separator and / or the clear run from the mechanical drainage with at least 20 ml / l of fine fractions is thickened so that the quotient of the concentration of chlorine ions in the suspension in the numerator and the concentration of chlorine ions in the flue gases in the denominator is at least 1 × 10 5 . 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eindickung dadurch eingestellt wird, daß die Rückführung 50 bis 1000 ml/l Fein­ anteile aufweist.2. The method according to claim 1, wherein the thickening is set that the return 50 to 1000 ml / l fine shares. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Rückführung 100 bis 500 ml/l Feinanteile aufweist.3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the Recirculation has 100 to 500 ml / l fines.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4338332A1 (en) * 1993-11-10 1995-05-11 Bischoff Gasreinigung Wash tower for a flue gas desulfurization plant

Non-Patent Citations (1)

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Title
VGB-Kraftwerkstechnik, 1983, S.335-343 *

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