DE4022608A1

DE4022608A1 - Verfahren zur verringerung des schwefeldioxid-gehaltes in den abgasen von kleinfeuerungsanlagen

Info

Publication number: DE4022608A1
Application number: DE19904022608
Authority: DE
Inventors: Gerd Kleffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-01-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Schwefeldioxid-Gehaltes in den Abgasen von Kleinfeuerungsanlagen durch Einbinden des in den Brennstoffen enthaltenen und bei der Verbrennung als Schwefeldioxid freigesetzten Schwefels in den festen Verbrennungsrückständen, wobei feingemahlene, schwefelbindende Substanzen, vorzugsweise CaO oder bei höheren Temperaturen CaO freisetzende Verbindungen mit zerkleinerten Brennstoffen innig vermischt und gegebenenfalls getrocknet werden, und die Trockenmischung zu Briketts verarbeitet wird.

Die Möglichkeit der Verringerung des Schwefeldioxid- Ausstoßes in den Abgasen von Feuerungsanlagen durch Beimischen von Kalk zu den zu verbrennenden, schwefelhaltigen Brennstoffen ist seit langem bekannt. Beispielsweise werden in den Verbrennungsanlagen von Großkraftwerken der zu verbrennenden Kohle vor der Aufgabe kalkhaltige Stoffe, wie Calciumcarbonat oder Calciumoxihydrat beigemischt, mit der Kohle zu Staub vermahlen und das Staubgemisch in den Feuerungsraum eingeblasen. Hierfür ist bekanntlich ein hoher technischer Aufwand erforderlich, der mit enormen Kosten verbunden ist.

Ein erheblicher Teil der Schwefeldioxid-Belastung der Umwelt wird durch die Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen, beispielsweise von Feuerungsanlagen für Wohnhäuser, Betriebsstätten, öffentliche Gebäude, aber auch von Herden und Zimmeröfen verursacht, die mit Kohle oder Briketts befeuert werden.

Für derartige Feuerungsanlagen läßt sich das technisch aufwendige Verfahren des gleichzeitigen Einblasens der Brennstoffe und der Schwefeldioxid-Bindemittel in den Verbrennungsraum aus wirtschaftlichen und räumlichen Gründen im allgemeinen nicht realisieren.

In der DE-OS 33 19 086 wird deshalb ein Verfahren zum Einbinden des in der Braunkohle befindlichen Schwefels in den festen Verbrennungsrückständen für Kleinfeuerungsanlagen beschrieben, bei dem zerkleinerte Braunkohle und feingemahlene, schwefelbindende Substanzen, wie CaO oder MgO, vermischt und als Brennstoff brikettiert werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren sind der niedrige Heizwert (ca. 4500 kcal/kg) sowie die niedrige Zündtemperatur (ca. 300°C) der Braunkohle, so daß bei normaler Heizfahrweise im Brennofen Temperaturen entstehen, die nicht ausreichen, um das Schwefeldioxid in einem zufriedenstellenden Anteil in den schwefelbindenden Substanzen einzubauen. Nur mit starker Unterluft lassen sich die für die Entschwefelung optimale Temperaturen von 800 bis 900°C zur Einbindung des Schwefeldioxids in die Asche erreichen. Eine derartige Fahrweise unter Vollast ist jedoch unwirtschaftlich und im Dauerbetrieb nicht sinnvoll.

Daher wird in der DE-OS 33 26 826 ein Verfahren zum Einbinden wenigstens eines Teiles des Schwefels in den Verbrennungsrückständen angegeben, das an Stelle der Braunkohle Steinkohle oder Gemische aus Steinkohle und Braunkohle, vermischt mit schwefelbindenden Stoffen wie CaO oder MgO, als Brennstoff in Kleinfeuerungsanlagen einsetzt. Aber auch bei diesem Verfahren ist der Grad der Reduzierung des Schwefeldioxid-Gehaltes in den Abgasen nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem der Schwefeldioxid-Ausstoß bei der Verbrennung fester Brennstoffe in Kleinfeuerungsanlagen weit stärker reduziert werden kann, als es bisher möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Brennstoffe mit höheren Zündtemperaturen und Heizwerten vorgesehen sind und die aus der Trockenmischung hergestellten Briketts folgende Zusammensetzung aufweisen:

75 bis 95 Gewichtsprozent Anthrazit oder ein im Heizwert und der Zündtemperatur vergleichbarer Brennstoff,
3 bis 20 Gewichtsprozent Petrolkoks,
3 bis 5 Gewichtsprozent Kalksteinmehl,
3 bis 5 Gewichtsprozent Brikettbindemittel,
Rest übliche Verunreinigungen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Brennstoffen mit höheren Heizwerten und Zündtemperaturen die für eine optimale Entschwefelung benötigten Temperaturen von 800 bis 900°C bei normalen Heizgewohnheiten im Feuerraum erreicht werden und es dadurch, auch wirtschaftlich, möglich ist, Schwefeldioxid-Gehalte in den Abgasen zu erhalten, die bei der Verbrennung von festen Brennstoffen in Kleinfeuerungsanlagen bisher nicht erreichbar waren.

Erfindungsgemäß werden zur Erzielung eines möglichst niedrigen Schwefeldioxid-Gehaltes in den bei der Verbrennung von festen Brennstoffen in Kleinfeuerungsanlagen entstehenden Abgasen Brennstoffe eingesetzt, die höhere Heizwerte und Zündtemperaturen aufweisen als die bisher üblichen Brennstoffe wie Braunkohle und Steinkohle oder Gemische aus beiden.

Die Zündtemperaturen von Braunkohlebriketts liegen bei ca 300°C, ihr Heizwert beträgt ca. 4500 kcal/kg. Steinkohle hat eine Zündtemperatur von ca. 350°C und einen Heizwert von ca. 7000 kcal/kg.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Brennstoffe, nämlich Anthrazit und Petrolkoks, weisen dagegen Zündtemperaturen von 450 bzw. 750°C auf und haben Heizwerte zwischen ca. 7500 kcal/kg und 8500 kcal/kg. Dadurch werden im Feuerraum so hohe Verbrennungstemperaturen erreicht, daß ein hoher Schwefeleinbindegrad jederzeit gewährleistet ist.

Die nach der Erfindung eingesetzten Kohlen werden nach bekannten Verfahren auf eine für die Brikettierung sinnvolle Korngröße zerkleinert und mit schwefelbindenden Stoffen, wie Kalk oder Kalksteinmehl, vermischt, wobei darauf geachtet wird, daß die Reaktionsoberflächen für die Anlagerung des Kalkes oder des Kalksteinmehls möglichst groß sind. Um die chemischen Reaktionsabläufe zu begünstigen, wird der Kalk oder Kalkstein sehr fein vermahlen und durch intensives Mischen möglichst gleichmäßig über die Oberflächen der Kohlekörner verteilt. Ohne Einschränkung der Brenneigenschaften des Kohlegemisches kann zur Brikettierung noch ein übliches Brikettbindemittel, beispielsweise Wasserglas, zugefügt werden.

Trotz der intensiven Vermischung von Brennstoff und schwefelbindender Substanz wird der Anteil der schwefelbindenden Substanz in der Mischung höher gewählt, als dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht. Das garantiert einen hohen Einbindegrad des Schwefeldioxids in die festen Verbrennungsrückstände, wodurch eine Reduzierung in den Abgasen erreicht und ein Austritt aus dem Schornstein verhindert wird.

Bei der Verfeuerung der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Briketts laufen zur Schwefelbindung die folgenden chemischen Reaktionen ab:

1. Das im Kalksteinmehl enthaltene Calciumcarbonat wird unter Freisetzung von Kohlendioxid zu gebranntem Kalk reduziert:

CaCO₃ → CaO + CO₂

2. Der gebrannte Kalk verbindet sich sodann mit dem beim Verbrennungsvorgang entstehenden Schwefeldioxid zu Schwefelsulfit:

CaO + SO₂ → CaSO₃

3. Schwefelsulfit oxidiert mit Sauerstoff aus der Verbrennungsluft zu Gips als festem Bestandteil in der Asche, der wie gewohnt entsorgt werden kann:

CaSO₃ + ½ O₂ → CaSO₄.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Briketts enthält:

75 bis 95 Gewichtsprozent Anthrazit,
3 bis 20 Gewichtsprozent Petrolkoks,
3 bis 5 Gewichtsprozent Kalksteinmehl,
3 bis 5 Gewichtsprozent Brikettbindemittel,
Rest übliche Verunreinigungen.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß Anthrazit durch einen anderen im Heizwert und der Zündtemperatur vergleichbaren Brennstoff ersetzt werden kann.

Die Anteile an nicht brennbaren Stoffen, wie Kalksteinmehl und Brikettbindemittel sind so gewählt, daß sie die ihnen zukommenden Funktionen voll erfüllen, und dabei die Brenneigenschaften der Briketts nicht merklich beeinflussen.

Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Briketts ist es nicht erforderlich, Kleinfeuerungsanlagen mit Zusatzeinrichtungen zur Entschwefelung der Abluft zu versehen.

Claims

Verfahren zur Verringerung des Schwefeldioxid-Gehaltes in den Abgasen von Kleinfeuerungsanlagen durch Einbinden des in den Brennstoffen enthaltenen und bei der Verbrennung als Schwefeldioxid freigesetzten Schwefels in den festen Verbrennungsrückständen, wobei feingemahlene, schwefelbindende Substanzen, vorzugsweise CaO oder bei höheren Temperaturen CaO freisetzende Verbindungen mit zerkleinerten Brennstoffen innig vermischt und gegebenenfalls getrocknet werden und die Trockenmischung zu Briketts verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoffe mit höheren Zündtemperaturen und Heizwerten vorgesehen sind und die aus der Trockenmischung hergestellten Briketts folgende Zusammensetzung aufweisen: 75 bis 95 Gewichtsprozent Anthrazit oder ein im Heizwert und der Zündtemperatur vergleichbarer Brennstoff,
3 bis 20 Gewichtsprozent Petrolkoks,
3 bis 5 Gewichtsprozent Kalksteinmehl,
3 bis 5 Gewichtsprozent Brikettbindemittel,
Rest übliche Verunreinigungen.