DE3839922A1

DE3839922A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von kohlenstoffhaltigem flugstaub in rauchgasen

Info

Publication number: DE3839922A1
Application number: DE19883839922
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing Vier; Helmut Dipl Ing Oepen; Hans-Hermann Dipl Ing Braun; Dietrich Dipl Ing Wiese; Robert Michalke; Erich Evertz
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1990-05-31
Also published as: WO1990006474A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Behand lung von kohlenstoffhaltigem Flugstaub einer kohlenstaub befeuerten Dampferzeugungsanlage mit reduziertem NO_x-Ge halt in den Rauchgasen sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens.

Gerade wegen einer erhöhten Umweltbelastung durch NO_x in Rauchgasen ist man bestrebt, den Gehalt dieses Schadstof fes so niedrig wie möglich zu halten. Es sind daher schon Vorschläge gemacht worden, wie kohlenstaubbefeuerte Dampf erzeugungsanlagen zu betreiben sind, um den NO_x-Gehalt in den Rauchgasen zu reduzieren. Eine solche Möglichkeit be schreibt beispielsweise die DE-OS 36 21 347. Bei dem dort beschriebenen Verfahren bzw. der entsprechenden Anlage wird durch übereinanderliegende Brennerebenen sehr wirkungsvoll eine NO_x-Reduzierung erreicht. Dabei ist aber festgestellt worden, daß in den Rauchgasen noch ein Be standteil an brennbarem Material im Flugstaub enthalten ist, der so hoch liegt, daß es sinnvoll erscheint, ihn für den Prozeß zurückzugewinnen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der der entsprechende mit brenn barem Material versehene Flugstaub behandelt werden kann.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der über Elektrofilter oder dgl. den Rauchgasen entnommene kohlenstoffhaltige Flugstaub einem gekühlten Schmelzfeue rungszyklon zugeführt und dort nachverbrannt wird.

Mit der Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt, so wird durch einen Schmelzfeuerungszyklon erreicht, daß der gesamte Flugstaub und damit der dort darin befindliche Koksanteil als Reaktionsträger sehr schnell verarbeitet werden kann. Bei einem gekühlten Zyklon kann der Kohlen stoffgehalt des Staubes innerhalb vergleichsweise kurzer Verweilzeiten mit nur geringen Mengen an Zusatzbrennstoff umgesetzt werden, die entstehende flüssige Schlacke kann mit einfachen Mitteln entsorgt werden und dgl. mehr.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Nachverbrennung des Flugstaubes bzw. der Flugasche mit unterstöchiometri schem Luft/Brennstoff-Verhältnis von N = 0,6-0,95, vorzugs weise 0,9, betrieben wird.

Die nachfolgende Brennung der Flugasche mit einem unter stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis unterdrückt die thermische NO_x-Bildung, was die gattungsbildenden Verfahrensweise in besonderem Maße günstig unterstützt.

Die Erfindung sieht auch vor, daß die Abwärme des Schmelz feuerungszyklons zur Aufheizung des Kesselspeisewassers eingesetzt wird. Damit kann nicht nur bei Vollastbetrieb, sondern auch bei Teillastbetrieb bei voller Wärmerückgewin nung der im Flugstaub enthaltenen Wärmeinhalte gefahren werden.

Vorteilhaft kann es sein, wenn, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht, der Schmelzfeuerungszyklon dem unteren Bereich eines Kessels zugeordnet wird, etwa eines Kessels, wie er in der eingangs bezeichneten DE-OS 36 21 347 be schrieben ist.

Zur Unterstützung der Nachverbrennung der Flugasche bzw. des Flugstaubes sieht die Frfindung in weiterer Ausgestal tung auch vor, daß gasförmige, flüssige und/oder staubför mige Zusatzbrennstoffe eingesetzt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Erdgas oder andere brennbare Gase, um schweres Heizöl oder andere flüssige Brennstoffe oder auch um Braunkohlenstaub handeln. Die Zusatzbrennstoffe können einzeln oder auch gemischt nacheinander oder gleich zeitig eingesetzt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung vor, die sich dadurch auszeichnet, daß sie als dem Feuerraum des Dampferzeugers zugeordneter Schmelzfeuerungszyklon ausgebildet ist mit den durch diese Bauweise verbundenen Vorteilen.

Zweckmäßig kann eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß in der Gestalt ausgebildet sein, daß der Schmelzfeuerungszy klon speisewassergekühlt ausgebildet ist, daß er in einem Neigungswinkel von etwa 8° bis 10° am Kessel angeordnet ist mit einem Schlackeaustritt unmittelbar vor der Kesselwand, wobei sich weitere Vorteile aus den sonstigen Unteransprüchen ergeben.

Dabei ist es günstig, den Schmelzfeuerungszyklon nicht nur mit einer Zusatzbrennstoffzufuhr auszubilden, sondern die se als Brennerlanze im konischen Bereich des Zyklons zu gestalten.

Zum optimalen Betrieb kann es auch nützlich sein, die Flug staubzufuhr sekantial am Zyklon anzuordnen, wobei nach der Erfindung insbesondere vorgesehen sein kann, daß der Schmelzfeuerungszyklon mit Düsen in zwei Ebenen zur sekan tialen Einbringung der Verbrennungsluft ausgerüstet ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, daß wenigstens zwei Einströmdüsen der Verbrennungsluftzufuhr mit einer pneumatischen Zuführung des Flugstaubes ausgerüstet sind.

Vorteilhaft kann es auch sein, den Zyklon aus mehreren zylindrischen Schüssen zusammenzusetzen mit speisewasser durchströmten Kühlspiralen, wobei die Spiralen bestiftet und innenseitig mit Feuerfestbeton bestampft sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Prinzipskizze oder Anordnung des Schmelz feuerungszyklons am Feuerraum eines Dampferzeu gungskessels sowie in

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schmelzfeuerungs zyklons im Schnitt.

In einem allgemein mit 1 bezeichneten Kessel einer nicht näher dargestellten Dampferzeugungsanlage ist eine Vorrich tung gemäß der Frfindung im unteren Bereich des Kessels angeordnet. Diese Vorrichtung wird von einem Schmelzfeu erungszyklon 2 gebildet, der im dargestellten Beispiel etwa der unteren Brennerebene 3 des Kessels 1 gegenüber liegend angeordnet ist, die zweite Brennerebene ist mit 4 bezeichnet, die Oberluftebene trägt das Bezugszeichen 5.

In Fig. 1 ist durch einen Pfeil 6 die Zuführung des kohlen stoffhaltigen Flugstaubes und mit einem Pfeil 7 die Zu führung der sonstigen Zusatzbrennstoffe angedeutet, die Schlackeabfuhr trägt das Bezugszeichen 8.

In Fig. 2 ist der Schmelzfeuerungszyklon 2 etwas näher dargestellt.

Erkennbar ist der Schmelzfeuerungszyklon 2 von Rohrschlan gen 9 umgeben, die mit einer nicht näher dargestellten Bestiftung und Bestampfung versehen sind. Im mit 10 be zeichneten Trichterbereich sind Zuführungslanzen 11 für Zu satzbrennstoffe angeordnet. Am Außenumfang sind mehrere Düsen in zwei Ebenen angeordnet, die obere, der Brennstoff lanze 11 zugeordnete Düsenebene ist mit 12 bezeichnet, die weiter unten liegende mit 13.

Wenigstens zwei der Düsen der Düsenebene 12 sind mit der Kohleaschezufuhr 6 verbunden, wobei die Kohleasche dort pneumatisch, z.B. mittels Preßluft, eingeblasen wird, hei ße Brennluft wird wenigstens auch über die zweite Düsenebe ne 13 zugeführt.

Erkennbar ist der Schmelzfeuerungszyklon 2 in einem gerin gen Winkel relativ zur Horizontalen nach unten in Richtung des Kessels 1 geneigt, etwa in einem Winkel zwischen 8 und 10°. Die entstehende flüssige Schlacke kann somit durch eine Schlackenauslauföffnung 14 nach unten in ein Wasserbad 15 fließen und granuliert dort, das Granulat kann leicht entsorgt werden.

Die Kühlspiralen 9 des Zyklons 2 können in einzelnen Seg menten gefertigt sein und werden lediglich bei der Montage zusammengefügt, was nicht näher dargestellt ist. Die Be stampfung und Bestiftung dieser Bereiche ist nur andeu tungsweise wiedergegeben und mit 16 bezeichnet.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von kohlenstoffhaltigem Flugstaub einer kohlenstaubbefeuerten Dampferzeugungsanlage mit redu ziertem NO_x-Gehalt in den Rauchgasen, dadurch gekennzeichnet, daß der über Elektrofilter oder dgl. den Rauchgasen entnom mene kohlenstoffhaltige Flugstaub einem gekühlten Schmelz feuerungszyklon zugeführt und dort nachverbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverbrennung des Flugstaubes bzw. der Flugasche mit unterstöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis von N = 0,6-0,95, vorzugsweise 0,9 betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme des Schmelzfeuerungszyklons zur Aufheizung des Kesselspeisewassers eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon dem unteren Bereich eines Kessels zugeordnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Nachverbrennung des Flugstaubes gasförmige, flüssige und/oder staubförmige Zusatzbrenn stoffe eingesetzt werden.

6. Vorrichtung zur Nachverbrennung von brennstoffhaltigem Flugstaub aus Rauchgasen, insbesondere aus in ihrem NO_x-Ge halt reduzierten Rauchgasen kohlenstoffbefeuerter Dampfer zeuger, dadurch gekennzeichnet, daß sie als der Brennkammer (1) des Dampferzeugers zugeord neter Schmelzfeuerungszyklon (2) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon (2) speisewassergekühlt aus gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon (2) in einem Neigungswinkel von etwa 8° bis 10° am Kessel (1) angeordnet ist, mit einem Schlackeaustritt (8) unmittelbar vor der Kesselwand.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon (2) mit einer Zusatz-Brenn stoffzufuhr (7) ausgerüstet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Brennstoffzufuhr (7) durch Brennerlanzen im konischen Bereich (10) des Schmelzfeuerungszyklons (2) ermöglicht wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugstaubzufuhr (6) in den Schmelzfeuerungszyklon (2) sekantial im zylindrischen Bereich (17) des Schmelzfeu erungszyklons (2) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon (2) mit Düsen in zwei Ebe nen (12, 13) zur sekantialen Einbringung der Verbrennungs luft ausgerüstet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einströmdüsen der Verbrennungsluftzu fuhr (12) mit einer pneumatischen Zuführung (6) des Flug staubes ausgerüstet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der vorangehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackeabfluß (8) aus dem Schmelzfeuerungszyklon (2) mit einer Wassertauchung (15) zur Granulation der Schlacke ausgerüstet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der vorangehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerungszyklon (2) aus mehreren zylindri schen Schüssen zusammengesetzt ist, bestehend aus parallel geschalteten speisewasserdurchströmten Kühlspiralen (9), wobei die Spiralen bestiftet und innenseitig mit Feuerfest beton (16) bestampft sind.