DE4140267C2

DE4140267C2 -

Info

Publication number: DE4140267C2
Application number: DE19914140267
Authority: DE
Inventors: Gerd 6606 Gersweiler De Kleffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE4140267A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Schwefeldioxid-Gehaltes in den Abgasen von Feuerungsanlagen durch Einbinden des in Braunkohle 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 zerkleinerter Braunkohle 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 Feuerungsanlagen, 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 oft 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. 19 000 kJ/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.

Außerdem hat die Braunkohle den Vorteil, daß sie preisgünstig ist, vor allem in Gegenden mit großen Vorkommen.

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

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

50 bis 80 Gewichtsprozent Braunkohle
7 bis 20 Gewichtsprozent Anthrazit oder ein im Heizwert und der Zündtemperatur vergleichbarer Brennstoff,
7 bis 20 Gewichtsprozent Petrolkoks,
3 bis 5 Gewichtsprozent Kalksteinmehl,
Rest übliche Verunreinigungen.

Nach einer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Petrolkoks ganz oder teilweise durch andere Koksarten ersetzt wird.

Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß das Kalksteinmehl ganz oder teilweise durch Kalk in Form von Calciumhydroxyd oder Calciumoxyd oder anderen Calciumverbindungen ersetzt wird.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß 3 bis 5% Gewichtsprozent Brikettbindemittel zugegeben wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Brennstoffen mit höheren Heizwerten und Zündtemperaturen zur Braunkohle 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 Feuerungsanlagen bisher nicht erreichbar waren.

Erfindungsgemäß werden zur Erzielung eines möglichst niedrigen Schwefeldioxid-Gehaltes in den bei der Verbrennung von Braunkohle in Kleinfeuerungsanlagen entstehenden Abgasen Brennstoffe zugesetzt, 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. 19 000 kJ/kg. Steinkohle hat eine Zündtemperatur von ca. 350°C und einen Heizwert von ca. 30 000 kJ/kg.

Die erfindungsgemäß zugesetzten Brennstoffe, nämlich Anthrazit und Petrolkoks, weisen dagegen Zündtemperaturen von 450 bzw. 750°C auf und haben Heizwerte zwischen ca. 31 500 kJ/kg und 36 000 kJ/kg. Dadurch werden im Feuerraum so hohe Verbrennungstemperaturen erreicht, daß ein hoher Schwefeleinbindegrad jederzeit gewährleistet ist. Somit wird mit einem minimalen finanziellen Aufwand eine gute Schadstoffreduzierung erreicht.

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 beispielsweise 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 Calciumsulfit: CaO + SO₂ → CaSO₃
3. Calciumsulfit oxidiert mit Sauerstoff aus der Verbrennungsluft zu Gips als festem Bestandteil in der Asche, der wie gewohnt entsorgt werden kann: CaSO₃ + 1/2 O₂ → CaSO₄.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Briketts enthält:

50 bis 80 Gewichtsprozent Braunkohle
7 bis 20 Gewichtsprozent Anthrazit,
7 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.

Erfindungsgemäß kann der Anteil an Petrolkoks ganz oder teilweise durch andere Koksarten ersetzt werden, wenn das wirtschaftlich vertretbar ist.

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, Feuerungsanlagen mit Zusatzeinrichtungen zur Entschwefelung der Abluft zu versehen.

Claims

1. Verfahren zur Verringerung des Schwefeldioxid-Gehaltes in den Abgasen von Feuerungsanlagen durch Einbinden des in Braunkohle 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 zerkleinerter Braunkohle innig vermischt und gegebenenfalls getrocknet werden und die Trockenmischung zu Briketts verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Braunkohle Brennstoffe mit höheren Zündtemperaturen und Heizwerten zugesetzt werden und die aus der Trockenmischung hergestellten Briketts folgende Zusammensetzung aufweisen: 50 bis 80 Gewichtsprozent Braunkohle,
7 bis 20 Gewichtsprozent Anthrazit oder ein im Heizwert und der Zündtemperatur vergleichbarer Brennstoff,
7 bis 20 Gewichtsprozent Petrolkoks,
3 bis 5 Gewichtsprozent Kalksteinmehl,
Rest übliche Verunreinigungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Petrolkoks ganz oder teilweise durch andere Koksarten ersetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalksteinmehl ganz oder teilweise durch Kalk in Form von Calciumhydroxyd oder Calciumoxyd oder anderen Calciumverbindungen ersetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 5% Gewichtsprozent Brikettbindemittel zugegeben wird.