DE4317179C2 - Verfahren zur Herstellung von Braunkohlenpreßlingen mit verminderter SO¶2¶-Emission bei Verbrennung - Google Patents

Description

Nach DE 33 19 086 A1 ist ein Verfahren zum Einbinden des in der Braunkohle befindlichen Schwefels in die festen Verbrennungsrückstände für Kleinfeuerungsanlagen bekannt. Zerkleinerte Braunkohle und feingemahlene schwefelbindende Substanzen, wie CaO und/oder MgO werden so miteinander vermischt, daß die schwefelbindende Substanz in der resultierenden Mischung in feinverteilter Form vorliegt. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß trotz hoher Zusätze an schwefelbindenden Substanzen, die Verringerung der SO₂-Emission unbefriedigend ist.

Der gleiche Nachteil besteht bei dem in der DE 33 26 826 A1 offenbarten Verfahren. Hier werden Steinkohle und gegebenenfalls Gemische aus Braunkohle und Steinkohle mit schwefelbindenden Stoffen in der oben beschriebenen Weise miteinander gemischt.

In der DE 35 30 276 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines umweltfreundlichen Kohlebrennstoffes vorgestellt, bei dem die Kohle aufgemahlen, getrocknet, mit Kalkprodukten gemischt und zu Formlingen gepreßt wird. Der beschriebene Nachteil ist auch hier nicht beseitigt.

In der DE 40 39 821 C1 wie auch in der DE 41 40 267 A1, sind Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehaltes in den Abgasen von Kleinfeuerungsanlagen bzw. von Feuerungsanlagen beschrieben, bei dem der Braunkohle neben schwefelbindenden Substanzen Brennstoffe mit höheren Zündtemperaturen und Heizwerten zugesetzt werden und eine Verpressung zu Briketts erfolgt. Dadurch sollen im Feuerraum so hohe Verbrennungstemperaturen erreicht werden, daß jederzeit ein hoher Schwefelbindungsgrad gewährleistet sein soll. Optimale Verbrennungsbedingungen sind hierdurch aber nicht erreichbar. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur wird die thermische Zersetzung des gebildeten CaSO₄ begünstigt. Somit verschlechtert sich die Schwefeleinbindung.

Für alle vorgenannten Verfahren ist darüber hinaus zu beachten, daß die Umsatzraten zwischen Schwefel und Kalk aufgrund der Trockenmischung als niedrig einzustufen sind.

Weiterhin ist nach DE 33 09 911 C1 ein Verfahren zur Einbindung von sauren Schadstoffen bei der Verbrennung in Industrie- und Kraftwerkskesseln bekannt, bei dem dem Brennstoff vor und/oder bei und nach der Mahlung eine klare Lösung zugesetzt wird, die hochkonzentrierte Calziumionen enthält, die an Säuren oder deren Salze in der flüssigen Phase gebunden sind.

Dem Verfahren haftet der Nachteil an, daß ein so behandelter Brennstoff nicht für die Brikettierung geeignet ist, weil sich seine Brikettiereigenschaften wesentlich verschlechtert haben. Damit ist das Verfahren für die Senkung der SO₂-Emisson bei der Verbrennung von Braunkohlenbriketts in Kleinfeuerstätten nicht anwendbar.

Gleiches gilt auch für ein Verfahren zur Herstellung von umweltfreundlichen Festbrennstoffen nach DE 34 09 862 A1. Hier wird vorgeschlagen, den Kalk entweder trocken oder in wäßriger Form zuzusetzen. Bei trockener Zugabe zur Kohle wird keine ionogene Verteilung des Kalkes im Kohlekorn erreicht, was zwangsläufig, wie bereits ausgeführt, zu schlechten Umsatzraten zwischen Schwefel und Kalk führt. Die beschriebene Zugabe von Kalkmilch zum Festbrennstoff läßt für den Fachmann nur den Schluß zu, daß es sich hierbei um Trockenkohle handeln muß, denn nur diese kann "anschließend" brikettiert werden. Ungetrocknete Kohle ist nicht brikettierfähig. Der geringe Wassergehalt der Brikettiertrockenkohle ermöglicht zwar die Aufnahme großer Suspensionsmengen, ohne daß es zur Bildung einer breiig-klebrigen Masse kommt, aber aufgrund des fehlenden Wassers im Kohlekorn ist eine ionogene Verteilung des Kalkes in diesem ausgeschlossen. Der Nachteil, schlechte Umsatzraten zwischen Schwefel und Kalk, ist somit auch durch die Zugabe von Kalkmilch zur Brikettiertrockenkohle nicht beseitigt.

Die Analyse des Standes der Technik ergibt folgenden Widerspruch:

Die Zugabe von trockenem Kalk zur Trockenkohle hat zur Folge, daß zwar die Brikettierbarkeit erhalten bleibt, jedoch ist der Schwefeleinbindungsgrad unbefriedigend. Zusätze von Brennstoff mit höheren Zündtemperaturen und Heizwerten verbessern die Einbindung von Schwefel in die Verbrennungsrückstände nicht. die Zugabe von Kalk in Suspension zur Trockenkohle führt aus den beschriebenen Gründen ebenfalls nicht zu höheren Schwefeleinbindungsgraden. Wird Kalk in Suspensionsform der Rohkohle zugemischt, findet zwar eine ionogene Verteilung des Kalkes in Kohlekorn statt, die letztlich zu hohen Umsatzraten zwischen Schwefel und Kalk führt, aber die Mischung ist nicht mehr brikettierbar.

Daraus leitet sich die Aufgabe der Erfindung ab, nämlich ein Verfahren zur Herstellung von Braunkohlenpreßlingen mit vermindeter SO₂-Emission bei der Verbrennung zu entwickeln, das eine hohe Einbindungsrate des Schwefels in die Asche ermöglicht, ohne daß die Preßlingsherstellung nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Die Durchtränkung der Rohbraunkohle mit Calziumionen in der o. g. Weise bewirkt, daß sich die Calziumadditive bis in das Korninnere verteilen und damit hohe Schwefeleinbindungsgrade sichern. Durch die Calziumhumatbildung entsteht jedoch eine klebrige Substanz, die beim Trocknen verhärtet und nicht mehr brikettierfähig ist. Im ersten Verfahrensschritt wird somit die Brikettierbarkeit zunächst bewußt vernichtet, um sie dann in einem zweiten Verfahrensschritt wieder herzustellen. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß durch Hinzumischen von bindungsinertem Brennstoff wieder ein handhabbares Produkt mit guten Britkettiereigenschaften entsteht.

Als bindungsinerte Brennstoffe eignen sich u. a. Anthrazit, Steinkohlenkoks, Brikettgrus oder Hartbraunkohle.

Die Zugabe des bindungsinerten Brennstoffes in einer zweiten Mischstufe bzw. am Ende des Mischprozesses, ist deshalb erfindungswesentlich, weil damit sichergestellt wird, daß das Ca-Additiv vorzugsweise in die Braunkohle eindringt, aber nicht oder nur unbedeutend in den bindungsinerten Brennstoff. Dabei ist der Zusatz nach 80 bis 90% der Gesamtmischdauer günstig, aber nicht zwingend erforderlich.

Der bindungsinerte, staubförmige Brennstoff mit einer Körnung 0,25 mm läßt sich gut in die Mischung einarbeiten, bewirkt eine gute Rieselfähigkeit der Mischung, verhindert die Aushärtung bei der Trockung und gewährleistet eine hohe Festigkeit und Wasserbeständigkeit der Preßlinge. Mengen von 5-15%, bezogen auf die Masse der Rohkohle plus schwefelbindendes Additiv, sind für die beschriebenen Wirkungen ausreichend.

Neben den oben beispielhaft genannten bindungsinerten Brennstoffen ist auch der Einsatz von bindungsinerten Brennstoffgemischen denkbar. Durch gezielte Auswahl können die Brikettiereigenschaften der Mischung variiert, als auch der Heizwert der Preßlinge beeinflußt werden, wobei dies als willkommener Nebeneffekt zu sehen ist. Die geeigneten bindungsinerten Brennstoffe sind selbst nicht oder nur schlecht brikettierbar.

Der erforderliche Löschkalkanteil ergibt sich im wesentlichen aus der Stöchiometrie der chemischen Umsetzung. Um den Aschegehaltsanstieg zu begrenzen, ist ein Löschkalkanteil in der Rohkohlemischung von 3 bis 3,5% Trockensubstanz zu bevorzugen. Um eine ionogene Verteilung des Calziums in der Kohle zu erreichen, aber auch um eine wirtschaftliche Weiterverarbeitung der Kohlemischung zu gewährleisten, werden der Rohkohle mit der Suspension 5 bis 10% Wasser zugeführt, wobei die Mengenanteile auf die Rohkohle plus Trockensubstanz des Additivs bezogen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich feste und wasserbeständige Preßlinge herstellen, deren SO₂-Emission bei der Verbrennung einem äquivalenten Schwefelgehalt von weniger als 1% entspricht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Rohkohle mit einem Schwefelgehalt von 3% (d), einem Aschegehalt von 10,3% (d) und einem Wassergehalt von 51% wird mit einer Löschkalksuspension in einem Schlagkreuzmischer intensiv vermischt, wobei folgende Mengenanteile eingehalten werden:
97,5 Mengenanteile Rohkohle,
 3,5 Mengenanteile Löschkalk (Trockensubstanz),
10,0 Mengenanteile Wasser.

Das Wasser wird mit der Suspension in die Kohle eingebracht. Nach einer Mischdauer von 90 sec. wird auf eine Körnung <0,25 mm gemahlener Steinkohlenkoks bei einem Massenanteil von 7,5% als bindungsinterner Brennstoff zugesetzt.

Die Mischdauer zum Einbringen des Koksmehles beträgt 10 sec..

Das Mischgut wird auf einen Feuchtegehalt von 20% getrocknet und mit einem Preßdruck von 100 MPa brikettiert. Es entstehen Preßlinge mit einer Druckfestigkeit von 17 MPa. Die Preßlinge verbrennen in Kleinfeuerstätten mit einer reduzierten SO₂-Emission, die einem äquivalenten Schwefelgehalt von 0,5% (d) entspricht. Durch den Löschkalkzusatz erhöht sich der Aschegehalt der Preßlinge auf 14,6%.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Braunkohlenpreßlingen mit verminderter SO₂-Emission bei der Verbrennung bestehend aus den Verfahrensschritten

• - Mischung der Rohkohle mit suspendierten Ca-Additiven in einem intensiven Mischprozeß mit hohem Energieeintrag, wobei der Rohkohle mit der Suspension 5. 10% Wasser, bezogen auf Rohkohle plus Trockensubstanz des Additivs, zugegeben werden;
• - Zugabe eines bindungsinterten Brennstoffes in einer zweiten Mischstufe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bindungsinerte Brennstoff am Ende des Mischprozesses zugesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als bindungsinerter Brennstoffzusatz gemahlener Anthrazit, Steinkohlenkoks oder Brikettgrus verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bindungsinerte Brennstoff eine Körnung von 0,25 mm aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bindungsinterter Brennstoff in einer Menge von 5 bis 15%, bezogen auf Rohkohle plus Trockensubstanz Additivs, zugemischt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bindungsinertes Brennstoffgemisch eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohkohle mit Löschkalksuspension vermischt wird, wobei der Löschkalkanteil in der Rohkohlemischung 3,0 bis 3,5% Trockensubstanz beträgt.