DE4300431C1 - Verfahren zur Ableitung von gereinigten Rauchgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ableitung von durch katalytische Entstickung, Entstaubung und Naßentschwefelung ge­ reinigten Rauchgasen (Reingasen) einer Feuerungsanlage, insbe­ sondere eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerks, in die Atmosphäre, bei dem die wasserdampfgesättigten Reingase nach Austritt aus der Rauchgasentschwefelungsanlage durch ein Saugzuggebläse dem Kamin zugeführt und vor dem Eintritt in den Kamin aufgeheizt werden, wobei während der Anfahrtzeiten und sonstiger Phasen mit erhöhtem Feuchtigkeitsanfall eine Zu­ satzbeheizung der Reingase vor dem Eintritt in den Kamin er­ folgt.

Bei den in Betrieb befindlichen Kraftwerken erfolgt die Wiederaufheizung der entschwefelten und entstickten Rauchgase vor deren Eintritt in den Kamin üblicherweise durch einen regenerativen Wärmetauscher, der mit noch nicht entschwefeltem Rohgas beheizt wird und seine Wärme an die entschwefelten Rein­ gase abgibt. Hierbei kondensiert im Rohgas enthaltene, gas­ förmige Schwefelsäure an den Wärmeübertragungsflächen des regenerativen Wärmetauschers, wobei Wasser und Fluorwasserstoff eingebunden werden. Der Kondensatfilm dieser Säure führt nicht nur zu einer starken Korrosion an den Bauteilen und Wärmeüber­ tragungsflächen des regenerativen Wärmetauschers, sondern auch zu einem Niederschlag von Staubpartikeln auf dem sich an den Wärmeübertragungsflächen ausbildenden Flüssigkeitsfilm. Nach Verschieben der mit Rohgas beaufschlagten Wärmeübertragungs­ flächen in den Strom des gereinigten Rauchgases verdunsten 25 bis 30% der rohgasseitig vorhandenen Schwefelsäure bzw. des Fluorwasserstoffs. Außer dieser Emission gelangen auch Partikel des aus den Bauteilen und den Wärmeübertragungsflächen des regenerativen Wärmetauschers abkorrodierten Materials in das Reingas, und zwar insbesondere während Anfahrphasen infolge der hierbei auftretenden thermischen Spannungen.

Zusätzlich zu den voranstehend beschriebenen Nachteilen der Emission von Schwefelsäure, Fluorwasserstoff und stark korrosiven Grobpartikeln müssen bei der Wiederaufheizung der Reingase durch regenerative Wärmetauscher Druckverluste im Bereich dieser Wärmetauscher in Kauf genommen werden, die einen erhöhten Energieverbrauch zur Folge haben. Ein derartiger Energieverbrauch tritt auch dann auf, wenn die Wiederaufheizung der Reingase vor der Einleitung in den Kamin durch rekuperative Wärmetauscher erfolgt, beispielsweise durch dampfbeheizte Wärme­ tauscher oder Wärmeverschiebungssysteme.

Um auf die Verwendung derartiger, mit den geschilderten Nachteilen behafteter Wärmetauscher verzichten zu können, wurde bereits vorgeschlagen, die Reingase ohne Wiederaufheizung mit einer derart weitgehenden Untersättigung in den Kamin einzu­ leiten, daß Wasserdampfkondensation im Kamin zumindest im stationären Betrieb des Kraftwerks bei nicht zu stark abge­ senkter Leistung vermieden wird. Hierbei wird die Kamininnenwand vor dem Anfahren aufgeheizt, vorzugsweise mittels eines Rezirku­ lationsgebläses und eines Wärmetauschers, der nur temporär vor und/oder während des Anfahrens der Feuerung und ggf. in sonstigen kritischen Betriebsphasen, nicht aber während des regulären Betriebes in den Reingaskanal eingefahren, während des Normalbetriebes jedoch aus dem Reingaskanal entfernt wird.

Dieser bisher in der Praxis nicht erprobte Vorschlag, der zu­ sätzlich die Anordnung einer Klappe gegen Kaltlufteinbrüche an der Kaminmündung erfordert, benötigt nicht nur einen gewissen Bau- und Steuerungsaufwand, sondern kann auch zu kritischen Phasen während des regulären Kraftwerksbetriebes führen, insbe­ sondere wenn das Kraftwerk mit geringer Leistung betrieben wird. Die DE-OS 41 30 763 offenbart ein Verfahren der gattungsgemäßen Art. Das vorbekannte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reingase vor Abgabe in die Atmosphäre nur vor und/oder während des Anfahrens der Feuerung und ggfs. in sonstigen kriti­ schen Betriebsphasen, nicht aber während des regulären Betriebs, wieder aufgewärmt werden. Die DE-OS offenbart hierzu einen in den Reingaskanal einfahrbaren und daraus wieder zurückziehbaren Wärmetauscher oder auch eine Schornsteindoppelwand, wobei das darin befindliche Gas ebenfalls durch einen verfahrbaren Wärmetauscher aufgewärmt wird. All diese Vorrichtungen dienen ausschließlich der Zusatzbeheizung der Reingase während der Anfahrtzeiten und sonstiger Phasen mit erhöhtem Feuchtigkeitsan­ fall.

Der DE-OS 40 08 617 ist zu entnehmen, daß ein zwischen der Entschwefelungsanlage und dem Katalysator angeordnetes Druckerhöhungsgebläse neben der Druckerhöhung auch eine geringfügige Temperaturerhöhung der Gase bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ableitung von Reingasen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das einerseits die voranstehend geschilderten Nachteile bei einer Wiederaufheizung der Reingase durch regenerative oder rekuperative Wärmetauscher vermeidet und andererseits keine anderen Emissionen oder höhere Immissionen verursacht.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die Auf­ heizung der Reingase durch Ausnutzung der polytropen Ver­ dichtungsarbeit des zwischen der Rauchgasentschwefelungsanlage und dem Kamin angeordneten Saugzuggebläses erfolgt, daß die Wandung des Reingaskanals zwischen Gebläseaustritt und Kaminaus­ tritt auf eine oberhalb der Reingastemperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch den Wegfall eines teueren und aufgrund auftretender Korrosion störanfälligen Wärmetauschers einerseits Anlage- sowie Wartungs- und Reparaturkosten verringert und andererseits durch den Wärmetauscher bedingte Druckverluste vermieden werden. Durch den Entfall eines regenerativen Wärmetauschers wird auch die Gefahr der Emission von Schwefelsäure, Fluorwasserstoff und stark korrosiven Grobpartikeln vermieden. Da das Saugzuggebläse für die Ableitung der Rauchgase in jedem Fall vorhanden sein muß, er­ fordert das erfindungsgemäße Verfahren nicht den Einsatz eines zusätzlichen Bauteils, sondern lediglich dessen Anordnung hinter der Rauchgasentschwefelungsanlage und die Auslegung als soge­ nanntes nasses Gebläse. Die während der Anfahrzeiten und sonstiger Phasen mit erhöhtem Feuchtigkeitsanfall erfindungsge­ mäß durchzuführende Zusatzbeheizung der Reingase kann mit Hilfe eines verhältnismäßig kleinen Wärmetauschers beliebiger Bauart erfolgen, beispielsweise einem dampfbeheizten Luftvorwärmer, so daß der hierfür erforderliche bauliche und Energie-Aufwand geringgehalten werden kann. Die schließlich sowohl während der An- und Abfahrzeiten als auch während des normalen Betriebes er­ findungsgemäß erfolgende Beheizung der Reingaskanalwandung zwischen Gebläseaustritt und Kaminaustritt erfordert im Verhält­ nis zu dem entfallenden Wärmetauscher nur einen geringen Bauauf­ wand, insbesondere wenn eine elektrische Heizung eingesetzt wird. Außerdem ist die Heizleistung gering. Sie beträgt bei­ spielsweise bei einem 120 m hohen Kamin für ein Kraftwerk mit 500 MW elektrischer Leistung lediglich 300 kW.

Insgesamt wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Ableitung von durch katalytische Entstickung, Entstaubung und Naßent­ schwefelung gereinigten Rauchgasen in die Atmosphäre geschaffen, das trotz Vermeidung der eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren gegenüber diesen Verfahren mit einem gerin­ geren apparativen Aufwand und einem niedrigeren Energieverbrauch auskommt.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Kraft­ werkes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darge­ stellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 ein Schaltschema eines Kraftwerkes mit Ableitung der Reingase durch einen Kamin und

Fig. 2 ein Schaltschema eines Kraftwerkes mit Ableitung der Reingase durch einen Kühlturm mit zusätzlicher Angabe des Temperatur- und Druckverlaufs.

Das Schaltschema gemäß Fig. 1 zeigt einen Dampferzeuger 1, dem Brennstoff und über einen Luftvorwärmer 2 erwärmte Verbrennungsluft zugeführt wird und dessen durch einen Pfeil angedeutete Rauchgase als erstes einer katalytischen Entstickungsanlage 3 zugeführt werden. Die mit SO₃ und HF beladenen Rauchgase geben im Luftvorwärmer 2 einen Teil ihrer Wärme an die Verbrennungsluft ab und werden anschließend in einem Elektrofilter 4 entstaubt. Üblicherweise erfolgt in der Entstickungsanlage 3 eine NO_x-Minderung auf 200 mg/m³; im Elektrofilter erfolgt eine Entstaubung auf etwa 50 mg/m³.

Das entstickte und entstaubte Rauchgas wird anschließend einer Rauchgasentschwefelungsanlage 5 zugeführt, in der das Rauchgas durch Zugabe von Kalkmilch und Trägerluft im Naßverfahren auf etwa 400 mg/m³ entschwefelt wird. Der in der Rauchgasent­ schwefelungsanlage 5 anfallende Gips wird abgezogen.

Das durch katalytische Entstickung, Entstaubung und Naßent­ schwefelung gereinigte Rauchgas (Reingas) wird aus der Rauchgas­ entschwefelungsanlage 5 durch ein Saugzuggebläse 6 angesaugt und dem nachgeschalteten Kamin 7 zugeführt. Der zwischen dem Aus­ tritt aus dem Saugzuggebläse 6 und der Mündung des Kamins 7 verlaufende Reingaskanal 8 ist mit einer elektrischen Heizung 9 und außerdem mit einer Wärmedämmung 10 versehen.

Das Saugzuggebläse 6 ist derart ausgelegt, daß aufgrund der polytropen Verdichtungsarbeit des Saugzuggebläses 6 die Reingase aufgeheizt werden. Da diese im Normalbetrieb des Kraftwerks, d. h. bei laufendem Saugzuggebläse 6 erfolgende Aufheizung nicht ausreicht, das Reingas insgesamt zu trocknen, wird der Reingaskanal 8 zur Vermeidung einer Kondensation auf eine oberhalb der Reingastemperatur liegende Temperatur aufgeheizt, beispielsweise durch eine in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Zu­ satzheizung 11. Hierbei kann es zweckmäßig sein, den Reingaskanal 8 zusätzlich mit einer korrosionsfesten Be­ schichtung zu versehen, beispielsweise durch Verwenden einer Brombotylfolie.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Kraftwerk, das ansonsten dem Aufbau gemäß Fig. 1 entspricht, erfolgt die Ableitung der Rein­ gase durch einen Kühlturm 7a. Unterhalb der schematischen Dar­ stellung des Kraftwerkes sind in einem Diagramm der Temperatur- und Druckverlauf aufgetragen. Das Diagramm läßt erkennen, daß auch ohne Betrieb der gestrichelt eingezeichneten Zusatzheizung 11 durch das Saugzuggebläse 6 eine Temperaturerhöhung der Rein­ gase von 48°C auf 53°C bewirkt wird. Da die Reingase durch einen durch Wärmeaustausch aufgeheizten Kühlturm 7a in die Atmosphäre abgeleitet werden, kann auf eine zusätzliche Auf­ heizung der Reingase im Kühlturm 7a und auch auf eine Zu­ satzheizung 11 verzichtet werden, wenn die Reingasleitung zwischen Gebläseaustritt und Eintritt in den Kühlturm nicht zu lang ist.

Bezugszeichenliste

 1 Dampferzeuger
 2 Luftvorwärmer
 3 Entstickungsanlage
 4 Elektrofilter
 5 Rauchgasentschwefelungsanlage
 6 Saugzuggebläse
 7 Kamin
 7a Kühlturm
 8 Rauchgaskanal
 9 Heizung
10 Wärmedämmung
11 Zusatzheizung

Claims (3)

1. Verfahren zur Ableitung von durch katalytische Entstickung, Entstaubung und Naßentschwefelung gereinigten Rauchgasen (Reingasen) einer Feuerungsanlage, insbesondere eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerks, in die Atmosphäre, bei dem die wasserdampfgesättigten Reingase nach Austritt aus der Rauchgasentschwefelungsanlage durch ein Saugzuggebläse dem Kamin zugeführt und vor dem Eintritt in den Kamin aufgeheizt werden, wobei während der Anfahrzeiten und sonstiger Phasen mit erhöhtem Feuchtigkeitsanfall eine Zusatzbeheizung der Reingase vor dem Eintritt in den Kamin (7) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die Aufheizung der Reingase durch Ausnutzung der polytropen Verdichtungsarbeit des zwischen der Rauchgasentschwefelungsanlage (5) und dem Kamin (7) angeordneten Saugzuggebläses (6) erfolgt und daß die Wandung des Reingaskanals (8) zwischen Gebläseaustritt und Kaminaustritt auf eine oberhalb der Reingastemperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingaskanalwandung elektrisch beheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingaskanalwandung mit einer korrosionsfesten Beschichtung versehen ist.