DE4139348C1

DE4139348C1 - Removing sulphurous fumes from combustion gases - by mixing fuel with calcium carbonate, calcium hydroxide and calcium oxide, and spraying hot combustion gas with water

Info

Publication number: DE4139348C1
Application number: DE19914139348
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Chem. Dr.-Ing. 5040 Bruehl De Ritter; Joerg Dipl.-Ing. O-7010 Leipzig De Wartenberg; Karl-Heinz Dipl.-Chem. O-7050 Leipzig De Pokrandt
Original assignee: VEREINIGTE MITTELDEUTSCHE BRAUNKOHLENWERKE AG O-4400 BITTERFELD DE; Rheinbraun AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2011-11-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung des Rauchgases von mit Kohlenstaub betriebenen Feuerungen, wobei man der Kohle unter Beachtung ihres natürlichen Kalziumgehaltes vor der Verbrennung Kalziumcarbonat, Kalziumhydroxid, Kalziumo xid oder Mischungen von wenigstens zwei dieser Substanzen bei mengt.

In Chemische Industrie, 11/88, Seiten 34-38 ist das Trockenad ditiv-Verfahren beschrieben, bei welchem Kalkhydrat oder Kalk stein in den Feuerraum eingeblasen wird. Die Verwendung von Kalkhydraten ergibt dabei die besten Entschwefelungsleistungen. Jedoch ist die Verwendung von Kalkhydrat im allgemeinen teurer als die von Kalkstein (CaCO₃).

Aus DE 35 02 695 A1 ist ein Verfahren zum Entschwefeln von Ab gasen bekannt, bei welchem aufgeschlämmtes Kalziumhydroxyd in das Rauchgas eingesprüht wird. Dadurch ist im allgemeinen ein besserer Entschwefelungsgrad erreichbar. Jedoch ist diese Ver fahrensführung ebenfalls aufwendiger, da sie den Einsatz von Kalziumhydroxyd und zudem die Herstellung einer besonderen Auf schlämmung voraussetzt.

Die Erfindung geht aus von dem Verfahren der einleitend be schriebenen Art. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, dieses so ab zuwandeln, daß bei wirtschaftlicher Anwendung ein höherer Ent schwefelungsgrad erreichbar ist. Außerdem soll das Verfahren betriebssicher sein.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1.

Die Temperatur des Taupunktes ist abhängig vom Wasserdampfpar tialdruck. Sie liegt beispielsweise für das Rauchgas einer Braunkohlenstaubfeuerung in der Größenordnung von 40°C.

Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es mög lich, anstelle des teureren Kalkhydrats (Ca(OH)) das preis wertere Kalksteinmehl (CaCO₃) einzusetzen, wobei das Brennen des Kalks, also die Umwandung zu CaO, in der Flamme des Kohlen staubbrenners erfolgen kann. Der wirtschaftliche Vorteil ergibt sich unmittelbar aus dem Preisunterschied zwischen Kalkhydrat (Ca(OH)) und Kalkstein (CaCO₃). Außerdem können für die Betrei ber von Dampfkesselanlagen die Kosten für die Errichtung und Handhabung von Silo- und Dosieranlagen für Kalkhydrat entfal len, da die Zumischung des Kalksteinmehls zur Kohle oder zum Kohlenstaub bereits beim Produzenten erfolgen und somit die mit kalkhaltiger Substanz vermengte Kohle fertig beim Verbraucher angeliefert werden kann.

Im Anschluß an die Kesselfeuerung wird das Rauchgas durch einen Raum hindurchgeleitet, in welchem es mit Wasser konditioniert wird. Dieses Konditionieren erfolgt nach der Gleichung
CaO + H₂O→ Ca(OH)₂).

In dem Raum durchströmt das Rauchgas eine Wegstrecke von bei spielsweise x m, wobei die Verweilzeit des Rauchgases in diesem Raum beispielsweise y s betragen kann. In jedem Fall sind Wegstrecken und Verweilzeit ausreichend groß, um das in das Rauchgas eingedüste Wasser vollständig verdampfen zu lassen. Das Rauchgas tritt in den zur Konditionierung vorgesehenen Raum beispielsweise mit einer Temperatur von 150°C ein. Es verläßt diesen Raum mit einer Temperatur von 70°C, d. h., bei einer Temperatur, die mindestens 10°C höher liegt als der Taupunkt des Rauchgases bei Atmosphärendruck.

Das Eindüsen des Wassers erfolgt in feinteiliger Form, d. h. in Form von feinen Tröpfchen. Dabei kann das Wasser in einer ein zelnen Düsenebene oder auch in einer Mehrzahl von in Abständen in Richtung des Rauchgasstromes hintereinander liegenden Dü senebenen versprüht werden, wobei zwischen den einzelnen Dü senebenen die Abstände jeweils so festgelegt sind, daß von Dü senebene zu Düsenebene das jeweils eingedüste Wasser vollstän dig verdampft. Bei der Konditionierung des Rauchgases mit dem Wasser kühlt sich das Rauchgas selbstverständlich gleichzeitig auch ab. Im Anschluß an die Konditionierung wird das Rauchgas in an sich bekannter Weise zur Entfernung des darin eingebun denen Schwefels noch einer Entstaubung zugeführt, worauf es aus dem Kamin ins Freie entlassen wird. Wichtig ist in jedem Fall, daß durch das Eindüsen von Wasser kurzzeitig ein feuchtes Korn an Kalziumhydroxyd (Ca(OH)₂) entsteht, d. h., ein Korn, welches mit H₂O behaftet und dementsprechend gegenüber dem Schwefel be sonders reaktionsfreudig ist. Das Einbinden des Schwefels er folgt sodann nach den Gleichungen
Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O bzw.
Ca(OH)₂ + SO₂ + 1/2 O₂ → CaSo₄ + H₂O.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels nä her erläutert. Die Figur zeigt vereinfacht und schematisch die Dar stellung einer Feuerungsanlage für Braunkohlenstaub. Dieser Braunkoh lenstaub wird mit Kalksteinmehl in einer dafür geeigneten Vorrichtung innig vermischt. Das Gemenge wird anschließend in einem Kessel zur Erzeugung von Dampf verbrannt. Aus dem Kessel tritt das Rauchgas mit einer Temperatur von ungefähr 150°C in einen Raum zur Konditionie rung ein. In diesem Raum wird Wasser in fein verteilter Form in mehreren Ebenen in das Rauchgas eingedüst. Dabei handelt es sich ge wissermaßen um eine nasse Rauchgasentschwefelung. Das konditionierte Rauchgas verläßt sodann den Konditionierungsraum bei einer Temperatur von 70°C, welche deutlich oberhalb der Temperatur des Taupunktes des Rauchgases liegt. Wichtig ist, daß das Rauchgas bei dem Austreten aus der Konditionierung noch vollständig trocken ist, d. h, daß sämt liches in das Rauchgas eingedüste Wasser verdampft ist. Das dermaßen trockene Rauchgas wird anschließend einer Entstaubung zugeführt, wo der in die Flugasche eingebundene Schwefel aus dem Rauchgas entfernt wird. Das entstaubte Rauchgas wird schließlich über einen Kamin ins Freie entlassen.

An einem Beispiel ist nachstehend gezeigt, wie, ausgehend von einem bestimmten Schwefelgehalt von Braunkohle, ein bilanzmäßiger Durchsatz durch eine Feuerungsanlage beispielsweise aussehen kann.

Ausführungsbeispiel

Einem Braunkohlenstaub mit einem Schwefelgehalt von 0,8% und einem Aschegehalt von 6,5%, wobei diese Asche 27% CaO enthält, werden 3,3 Masseprozent CaCO₃ bezogen auf den ungemischten Braunkohlenstaub zugegeben und mit dem Braunkohlenstaub gleichmäßig vermischt.

Das Gemisch beinhaltet damit Calzium und Schwefel im Verhältnis 2,6 : 1.

Bei der Verbrennung dieses Gemisches in einem Großwasserraumkessel entsteht ein Rauchgas mit einem SO₂-Gehalt von ca. 1600 mg/m³ iN (bezogen auf 7% Sauerstoff). Das staubbeladene Rauchgas tritt mit einer Temperatur von 140°C in den dem Kessel nachfolgende Konditio nierungsraum ein, wo es durch zweistufiges Eindüsen von Wasser auf 70°C abgekühlt wird. Das zweimalige Eindüsen von Wasser in sehr feinverteilter Form bewirkt beim Auftreffen der Wassertröpfchen auf die calziumoxidhaltigen Aschepartikel eine Benetzung in flüssiger Form. Dies führt beim Kontakt mit SO₂-Molekülen zu einer hohen Reak tionsgeschwindigkeit der nach obigen Gleichungen ablaufenden Reaktio nen zur Einbindung des SO₂. Im vorliegenden Fall wird dadurch der SO₂-Gehalt des Rauchgases auf 700 bis 900 mg/m³ iN (bezogen auf 7% Sauerstoff) verringert. Der Konditionierungsraum ist so dimensio niert, daß das Rauchgas den Konditionierungsraum trocken verläßt, d. h. sämtliches flüssig eingedüstes Wasser ist entweder in den gasför migen Zustand überführt oder als Hydratwasser in die Asche eingebun den worden.

Das Rauchgas wird im Anschluß an die Konditionierung entstaubt und damit der in der Asche eingebundene Schwefel entfernt.

Claims

1. Verfahren zur Entschwefelung des Rauchgases von mit Kohlen staub betriebenen Feuerungen, wobei man der Kohle unter Beach tung ihres natürlichen Kalziumgehaltes vor der Verbrennung Kal ziumcarbonat, Kalziumhydroxid, Kalziumoxid oder Mischungen von wenigstens zwei dieser Substanzen beimengt, dadurch gekenn zeichnet, daß man
a) in dem Rauchgas ein molares Verhältnis Ca/S 1 vor dem Ein düsen von Wasser erreicht,
b) unter gleichzeitiger Abkühlung des Rauchgases in einem Tem peraturbereich zwischen 200°C und einem Wert, der wenigstens 10°C höher ist als die Temperatur des Taupunktes des Rauch gases, Wasser in einer solchen Menge in das Rauchgas eindüst, wie durch das Rauchgas vollständig verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser bei einer Temperatur des Rauchgases von 150°C ein düst und die Menge des eingedüsten Wassers so begrenzt, daß die Temperatur des Rauchgases einen Wert von 70°C nicht unter schreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser in unterschiedlichen Abständen und Temperaturbe reichen in einen Raum eindüst, der von dem Rauchgas durchströmt wird.