DE4031771A1 - Verfahren zum abtrennen von schadstoffen aus abgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Schadstoffen aus Abgasen, insbesondere von Schwefeloxiden aus Rauchgasen, die als Wirbelmedienstrom durch eine mit Reaktions- oder Sorptionsmitteln beaufschlagte Wirbelschicht geführt werden.

Bekannt sind Verfahren zur Abgasreinigung, die nach dem Prinzip der Naßwäsche arbeiten, wobei insbesondere Lösungen oder Aufschlämmungen von mit den Schadstoffen reagierenden Substanzen eingesetzt werden (Ullmann's Enzyklopädie der Techn. Chemie, 3. Auflage, Band 2/2 (1968) Seite 419) . Der bei diesen Verfahren anfallende Schlamm ist wegen der enthaltenden Sulfite oder Sulfate ggf. auch Chloride und Fluoride nur schwer deponierbar.

Andere Verfahren arbeiten nach dem Prinzip der sogenannten trockenen Gasreinigung. Dieser Begriff schließt auch solche Verfahren ein, bei denen das Reaktions- bzw. Sorptionsmittel in flüssiger Phase aufgegeben oder die Sorption unter Zugabe von Wasser erfolgt, sofern die Flüssigkeit in der Gasreinigung in die Gasphase übergeht. Anstelle von Wasser kann auch Wasserdampf zugegeben werden. Dabei werden die Gase durch eine ruhende Schüttung von mit den Verunreinigungen reagierenden Feststoffen, wie zum Beispiel Aktivkohle oder Braunkohlenkoks, geleitet. Die Abgasreinigung kann auch mit Hilfe einer sogenannten Wanderschicht erfolgen, bei der der Feststoff während der Abwärtsbewegung im Reaktor zunehmend beladen und schließlich ausgetragen wird. Eine dem Austrag entsprechende Menge frischen Materials wird dabei dem Reaktor im oberen Bereich aufgegeben (DE-OS 38 08 586).

Bei diesen Verfahren mit stationärem oder Wanderbett wird wegen der Grobkörnigkeit der Absorbentien das Bindevermögen für die im Abgas enthaltenen Verunreinigungen nur unvollkommen ausgenutzt. Die vergleichsweise geringen zulässigen Gasgeschwindigkeiten sowie die großen zu reinigenden Gasmengen machen entsprechend groß dimensionierte Reaktionsräume erforderlich.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden beispielsweise Schwefeloxide aus Gasen entfernt, indem man in diese pneumatisch Adsorbentien einträgt, die so erhaltene Gas/Feststoffdispersion pneumatisch durch eine Reaktionsstrecke und dann durch eine Verweilzone leitet und danach den Feststoff vom Gas trennt. Nach bestimmten Regeneriermaßnahmen wird letztlich ein Feststoffteilstrom zur Gasreinigung zurückgeführt (US-PS 34 85 014).

Hierbei erweisen sich die Aufteilung des zu reinigenden Gasstromes sowie die erforderliche präzise Dosierung des Absorptionsmittels in einer geeigneten, insbesondere verschleißfesten Vorrichtung vornehmen zu müssen, als nachteilig. Auch die für eine hinreichende Entfernung der Verunreinigungen ungenügend lange Verweilzeit der Gase in der Reaktionsstrecke oder aber die sonst erforderliche beträchtliche Bauhöhe sprechen gegen diese Verfahrensweise.

Es ist aber auch bekannt, die Entschwefelung von Rauchgasen durch Absorption der Schwefeloxide in einem Sprühtrockner mit einem kalkhaltigen Absorptionsmittel durchzuführen. Hierbei fallen trockene Endprodukte an, die in der Regel aus einem Gemisch von Flugasche, kalziumhaltigen Reaktionsprodukten und Resten des kalziumhaltigen Absorptionsmittels bestehen (DE-OS 31 35 200). Da die Ausnutzung des Sorptionsmittels nur unbefriedigend erfolgt, bereitet das zu deponierende Endprodukt vom Umfang und von der Zusammensetzung her große Schwierigkeiten.

Durch die Verwendung von Lösungen oder Suspensionen aus basischen Adsorbentien, die in trockenes Sulfit und Sulfat übergehen (EP 74 772), ist es möglich, die beladenen Sorptionsmittel einer oxidierenden Behandlung zwecks Bildung von Kalziumsulfat zu unterwerfen. Hierdurch läßt sich das Deponierproblem weitgehend vermeiden, eine bessere Nutzung des Sorptionsmittels ist hingegen nicht erzielbar.

Schließlich ist es bekannt, in einem Wirbelbett mittels eines Katalysators Schadstoffe im Rauchgas in gut absorbierbare Verbindungen umzuwandeln. Es muß aber danach die Entfernung der so gewandelten Schadstoffe aus dem Rauchgas noch in einer der Kesselanlage nachgeschalteten Reinigungseinrichtung durchgeführt werden. Dadurch wird diese bekannte Einrichtung aufwendig und teuer (DE-OS 27 26 892).

Neben dieser "klassischen" Wirbelschicht, bei der eine dichte Phase durch einen deutlichen Dichtesprung von dem darüber befindlichen Gasraum getrennt ist, ist es aber auch bekannt, zur Reinigung von Rauchgasen eine zirkulierende Wirbelschicht einzusetzen. Hierbei ist ein Dichtesprung zwischen dichter Phase und dem darüber befindlichen Staubraum nicht vorhanden. Statt dessen nimmt die Feststoffkonzentration innerhalb des Reaktors von unten nach oben ab. Durch Abzweigen eines Teilstromes des beladenen Sorptionsmittels und dessen oxidierende Behandlung wird dessen bessere Ausnutzung angestrebt aber zugleich die Komplizierung des Wirbelschichtreaktors und dessen Betriebes in Kauf genommen (DE-OS 33 22 159).

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Abtrennen von Schadstoffen aus Abgasen zu verbessern und den Umfang der dabei entstehenden Anfallstoffe möglichst gering zu halten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtrennen von Schadstoffen aus Abgasen zu entwickeln, die als Wirbelmedienstrom durch eine mit Reaktions- oder Sorptionsmittel beaufschlagte Wirbelschicht geführt werden. Hierbei soll ein hoher Umsetzungsgrad der eingesetzten Reaktions- oder Sorptionsmittel ermöglicht werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies, in dem die Abgase einem Wirbelschichtgranulator mit Materialrückführung, klassierender Austragseinrichtung, Sprüheinrichtung und mit einer oder mehreren seitlichen Zuführeinrichtungen oberhalb des Wirbelrostes zugeführt werden, über dessen Sprüheinrichtung das Reaktions- oder Sorptionsmittel in flüssiger Form eingedüst wird und das entstandene Abprodukt über die klassierende Austragseinrichtung abgezogen wird.

Muß der Gasreinigungsgrad erhöht oder müssen spezielle Verunreinigungen z. B. Fluorverunreinigungen aus dem Gas entfernt werden, so können Reaktions- oder Sorptionsmittel als körniges oder staubförmiges Material zusätzlich über die seitlichen Zuführeinrichtungen in die Wirbelschicht eingebracht werden.

Die Reaktionsprodukte aus der Neutralisation bzw. Sorption lagern sich auf den Granalien der Wirbelschicht an, dabei wachsen die Granalien bis zur Grenzkorngröße und werden dann entgegen dem Klassierluftstrom über die klassierende Austrageinrichtung ausgetragen. Als Wirbelschichtmaterial wird weitgehend dem Reaktions- bzw. Sorptionsprodukt identisches Material vorgelegt. Bilden die Reaktions-/Sorptionsprodukte nur eine lockere Schicht auf den Granalien, so werden sie im Wirbelschichtprozeß zermahlen und als Staub ausgetragen. Es kann aber auch mit inerten Materialien, beispielsweise Glasgranulat, gearbeitet werden, auf das sich eine lockere Schicht der Reaktions- bzw. Sorptionsprodukte ablagert, die während des Wirbelschichtprozesses zermahlen und als Staub ausgetragen wird.

Ausführungsbeispiel

Anhand einiger Beispiele und einer Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Wirbelschichtgranulator.

Beispiel 1

Aus der Verbrennung von Braunkohle stammendes Abgas, das unter anderem stark mit SO₂/SO₃ belastet ist, wird als Wirbelmedium 6 und als Klassierstrom 8 einem Wirbelschichtgranulator zugeführt. Das Wirbelmedium 6 erzeugt mit den auf dem Wirbelrost 9 vorhandenen Granalien aus CaCO₃ die Wirbelschicht 7. Über die im Wirbelraum 1 angeordnete Sprüheinrichtung 4 wird eine Kalkmilchsuspension als Neutralisierungsmittel auf die in der Wirbelschicht 7 befindlichen Granalien aufgedüst. Die Teilchen werden bei gleichzeitiger Neutralisation zu CaSO₃/CaSO₄ ummantelt. Haben die Granalien die Grenzkorngröße erreicht, werden sie über die klassierende Austragseinrichtung 3 ausgetragen. Die Abgase verlassen frei von SO₂/SO₃-Bestandteilen den Wirbelschichtgranulator. Dieser Prozeß kann auch mit Fluor beladenen Abgasen durchgeführt werden, wobei sich CaF₂ auf den Granalien abscheidet.

Das von Schadstoffen befreite Abgas verläßt die Wirbelschichtapparatur und wird in der Entstaubung 2 von im Luftstrom enthaltenem Staub und Feingut befreit. Der Staub bzw. das Feingut gehen als Keimmaterial in die Wirbelschicht zurück.

Beispiel 2:

Bei starker Abgasbeladung wird als Reaktionsmaterial Kalkstaub/körniger Kalk über die Zuführeinrichtungen 5 zusätzlich in die Wirbelschicht eingebracht. Der weitere Vorgang verläuft wie unter Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 3:

Werden Inertmaterialien wie Glas oder andere abriebfeste Stoffe als Wirbelgut aufgegeben, so werden diese ebenfalls ummantelt, wie oben beschrieben und über die klassierende Austragseinrichtung 3 ausgetragen. In diesem Falle wird der in der Entstaubung 2 abgeschiedene Staub bzw. das Feingut nicht in den Wirbelschichtgranulator zurückgeführt.

Beispiel 4:

Bei der Kombination von Schadstoffen mit Neutralisierungsmitteln können sich auf den Granalien Schichten bilden, die relativ locker sind. Diese werden im Wirbelschichtprozeß abgemahlen. Die Neutralisierungsprodukte verlassen den Wirbelschichtgranulator mit der Abluft. Sie werden in der Entstaubung abgeschieden. Eine Rückführung in die Wirbelschicht erfolgt nicht.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Wirbelraum
 2 Entstaubung
 5 klassierende Austragseinrichtung
 4 Sprüheinrichtung
 5 Zuführeinrichtung
 6 Wirbelmedienstrom
 7 Wirbelschicht
 8 Klassierluftstrom
 9 Wirbelrost

Claims (4)

1. Verfahren zum Abtrennen von Schadstoffen aus Abgasen, die als Wirbelmedienstrom durch eine mit Reaktions- oder Sorptionsmitteln beaufschlagte Wirbelschicht geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase einem Wirbelschichtgranulator mit Materialrückführung, klassierender Austragseinrichtung, Sprüheinrichtung und mit einer oder mehreren seitlichen Zuführungen oberhalb des Wirbelrostes zugeführt werden, über dessen Sprüheinrichtung das Reaktions- oder Sorptionsmittel in flüssiger Form eingedüst wird und das entstandene Abprodukt über die klassierende Austragseinrichtung abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Reaktions- oder Sorptionsmittel als körniges oder staubförmiges Material zusätzlich über die seitlichen Zuführeinrichtungen in die Wirbelschicht eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht mit arteigenen Granalien des Reaktions- oder Sorptionsmittels betrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht mit gegenüber den Reaktions- oder Sorptionsmitteln inerten Materialien betrieben wird.