DE4422899A1

DE4422899A1 - Single step process for removing liq. ash and alkali cpds. from power station flue gases

Info

Publication number: DE4422899A1
Application number: DE4422899A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Prof Dr Weber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-11

Abstract

Process for the sepn. of liq. ash and alkali cpds. from flue gases generated during the combustion of carbon-contg. fuels, having a temp. of 1 100 - 1 800 deg.C, pressure of 1-100 (1 - 30) bar, and ash content of 0.1 - 60 g/Nm<3>, and contg. alkali cpd. vapours - comprises passing the gas through a granular layer of ring- or spherical-shaped ceramic particles with a diameter of 5 - 100 mm, comprising oxides of aluminium, zirconium, hafnium and/or magnesium and coated with a surface layer comprising an inorganic binder and zeolite.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von flüssiger Asche und Alkaliverbindungen aus dem bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe anfallenden Abgas, das eine Temperatur von 1100 bis 1800°C, einen Druck von 1 bis 100 bar, vorzugsweise 1 bis 30 bar, sowie einen Aschegehalt von 0,1 bis 60 g/Nm³ hat und dampfförmige Alkaliverbindungen enthält.The invention relates to a method for the separation of liquid ash and alkali compounds from the at Combustion of carbonaceous fuels accumulating Exhaust gas, which has a temperature of 1100 to 1800 ° C, a Pressure of 1 to 100 bar, preferably 1 to 30 bar, and has an ash content of 0.1 to 60 g / Nm³ and contains vaporous alkali compounds.

Es ist bekannt, daß Verbrennungsabgase, die eine hohe Temperatur aufweisen, vorteilhaft zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden können, da ihr Wärmeinhalt von einer Gasturbine mit sehr gutem Wirkungsgrad in elektrische Energie umgewandelt wird. Der restliche Wärmeinhalt des die Gasturbine verlassenden Verbrennungsabgases kann in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Dampf in einem Dampfkessel genutzt werden. Aus wirtschaftlicher Sicht ist also die Erzeugung von Verbrennungsabgasen anzustreben, die eine möglichst hohe Temperatur aufweisen. Es ist ferner bekannt, daß die anorganischen Bestandteile der fossilen Brennstoffe bei der Verbrennung als Asche anfallen, die bei Temperaturen von 1100 bis 1800°C im Regelfall in schmelzflüssiger Form vorliegt, wobei die Ascheteilchen als Tröpfchen im Verbrennungsabgas suspendiert sind. Außerdem enthält das Verbrennungsabgas Alkaliverbindungen, insbesondere Verbindungen des Natriums und Kaliums, die dampfförmig vorliegen und somit Bestandteil der Gasphase sind. Bevor die heißen Verbrennungsabgase einer Gasturbine zugeführt werden, müssen sowohl die flüssige Asche als auch die dampfförmigen Alkaliverbindungen weitgehend abgetrennt werden, denn diese Stoffe zerstören die Gasturbine durch mechanische Erosion und durch Korrosion. It is known that combustion exhaust gases, the high Have temperature, advantageous for the production electrical energy can be used as her Heat content of a gas turbine with very good Efficiency is converted into electrical energy. The residual heat content of the gas turbine leaving Combustion exhaust gas can advantageously for Generation of steam can be used in a steam boiler. From an economic point of view, therefore, is the generation of To aim at combustion exhaust gases, the highest possible Have temperature. It is also known that the inorganic constituents of fossil fuels incineration as ashes occur at temperatures from 1100 to 1800 ° C usually in molten form is present, wherein the ash particles as droplets in the Combustion are suspended. It also contains that Combustion gas Alkaline compounds, in particular Compounds of sodium and potassium which are vaporous are present and thus part of the gas phase. Before the hot combustion gases fed to a gas turbine Both the liquid ash and the must vaporized alkali compounds largely separated because these substances destroy the gas turbine mechanical erosion and by corrosion.

Aus der DE-OS 39 07 457 ist ein Verfahren zur Abscheidung flüssiger Asche aus dem bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe anfallenden Abgas bekannt, bei dem das Abgas eine Temperatur von 1200 bis 1800°C, einen Druck von 1 bis 100 bar sowie einen Aschegehalt von 0,1 bis 60 g/Nm³ hat. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß das aus der Brennkammer austretende, aschehaltige Abgas zunächst auf mindestens eine Prallfläche geleitet und anschließend durch ein keramisches Filterelement geführt wird, das als Schüttbett ausgebildet ist und aus keramischen Festkörpern besteht.From DE-OS 39 07 457 is a method for deposition liquid ash from the combustion carbonaceous fuels resulting exhaust gas known in which the exhaust gas has a temperature of 1200 to 1800 ° C, a pressure of 1 to 100 bar and a Ash content of 0.1 to 60 g / Nm³ has. In this Method is provided that from the combustion chamber escaping, ash-containing exhaust gas initially at least passed a baffle and then by a ceramic filter element is performed as Bulk bed is formed and made of ceramic Solid bodies exists.

In der deutschen Patentanmeldung P 43 36 100.5 wird eine Vorrichtung zur Abscheidung flüssiger Asche aus dem bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe anfallenden Abgas vorgeschlagen, die aus einem Zyklon besteht, der einen Gaseinlaß für die tangentiale Zufuhr des Abgases sowie einen Gasauslaß für die Abfuhr des gereinigten Gases aufweist und der eine Schüttschicht enthält, die 20 bis 80% des Zyklonvolumens ausfüllt, aus keramischen Festkörpern besteht sowie vom Abgas in Richtung der Zyklonwand und von oben nach unten durchströmt wird. In der deutschen Patentanmeldung wird ferner vorgeschlagen, daß die keramischen Festkörper aus Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ und/oder MgO bestehen, die Form von Ringen oder Kugeln haben und einen Durchmesser von 5 bis 100 mm aufweisen.In German Patent Application P 43 36 100.5 a Apparatus for separating liquid ash from the at the combustion of carbonaceous fuels accumulating exhaust gas proposed from a cyclone consisting of a gas inlet for tangential feed of the exhaust gas and a gas outlet for the removal of having purified gas and a bulk layer containing 20 to 80% of the cyclone volume ceramic solids and the exhaust gas in Direction of the cyclone wall and from top to bottom is flowed through. In the German patent application is further proposed that the ceramic solids Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ and / or MgO exist, the form of Have rings or balls and a diameter of 5 to 100 mm.

Die deutsche Patentanmeldung P 43 18 385.9 schlägt ein Verfahren zum Abscheiden flüssiger Asche aus Abgasen vor, die bei der Verbrennung oder Vergasung fester oder flüssiger Brennstoffe anfallen, wobei das Abgas eine Temperatur im Bereich von 1100 bis 1800°C und einen Druck im Bereich von 1 bis 40 bar aufweist. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß das mit flüssigen Aschetröpfchen verunreinigte Abgas einem Schlackenabscheider zugeführt wird, wobei das Abgas zunächst in einer Einlaßkammer durch eine erste Schüttung aus Füllkörpern abwärts, danach in einen Strömungsumlenkraum und schließlich in einer Auslaßkammer durch eine zweite Schüttung aus Füllkörpern aufwärts geleitet wird. Die effektive Strömungsgeschwindigkeit des Abgases im Bereich der ersten Schüttung ist 1,5 bis 10 mal höher als im Bereich der zweiten Schüttung.The German patent application P 43 18 385.9 proposes Method of separating liquid ash from exhaust gases, those in the combustion or gasification solid or incurred liquid fuels, the exhaust gas a Temperature in the range of 1100 to 1800 ° C and a pressure in the range of 1 to 40 bar. In this Method is provided that with liquid Ash droplets contaminated exhaust one Slag is fed, the exhaust gas first in an inlet chamber through a first bed from packing downwards, then into one Strömungsumlenkraum and finally in an outlet chamber through a second bed of packing upwards is directed. The effective flow velocity of the Exhaust gas in the area of the first bed is 1.5 to 10 sometimes higher than in the area of the second bed.

Schließlich ist aus der DE-PS 39 26 574 ein Verfahren zur Abscheidung von Alkaliverbindungen aus Verbrennungsabgasen bekannt, die eine Temperatur von 1200 bis 1800°C haben und die mit Sorbentien in Kontakt gebracht werden, welche aus SiO₂, Al₂O₃, Magnesiumaluminaten, Calciumaluminaten, Magnesiumaluminiumsilikaten und/oder Calciumaluminiumsilikaten bestehen. Aus der deutschen Patentschrift ist ferner bekannt, daß die heißen Verbrennungsabgase ein aus Sorbentienteilchen bestehendes Festbett durchströmen, wobei die Sorbentienteilchen einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 5 mm haben und die Höhe des Festbettes 0,5 bis 3 m beträgt.Finally, from DE-PS 39 26 574 a method for Deposition of alkali compounds Combustion gases known to have a temperature of 1200 to 1800 ° C and those in contact with sorbents which are made of SiO₂, Al₂O₃, Magnesium aluminates, calcium aluminates, Magnesium aluminum silicates and / or Calcium aluminum silicates exist. From the German Patent document is also known that the hot Combustion gases consisting of sorbent particles Flow through the fixed bed, wherein the sorbent particles a average diameter of 0.5 to 5 mm and the height of the fixed bed is 0.5 to 3 m.

Da die flüssige Asche und die Alkaliverbindungen aus dem Verbrennungsabgas gemäß dem Stand der Technik mit voneinander getrennten Prozessen abgeschieden werden, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das bei Temperaturen von 1100 bis 1800°C sowohl eine weitgehende Abscheidung der flüssigen Asche als auch eine weitgehende Abscheidung der dampfförmigen Alkaliverbindungen in einem Arbeitsgang und in einer Vorrichtung simultan ermöglicht. Since the liquid ash and the alkali compounds from the Combustion exhaust gas according to the prior art with separate processes are separated, The invention is based on the object, a method at temperatures of 1100 to 1800 ° C both a substantial separation of the liquid ash as well as a substantial separation of the vaporous Alkaline compounds in one operation and in one Device simultaneously enabled.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abgas zur Abscheidung der flüssigen Asche und der Alkaliverbindungen durch eine aus keramischen Festkörpern bestehende Schüttschicht geleitet wird, wobei die keramischen Festkörper aus Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ und/oder MgO bestehen, die Form von Ringen oder Kugeln haben, einen Durchmesser von 5 bis 100 mm aufweisen und an ihrer Oberfläche eine Schicht tragen, die aus einem anorganischen Bindemittel und einem Zeolith besteht. Als Zeolithe werden wasserhaltige Alkali- und Erdalkali-Alumosilikate bezeichnet, welche die allgemeine FormelThe problem underlying the invention is characterized solved that the exhaust gas for the separation of the liquid ash and the alkali compounds by a ceramic Festkörper existing bulk layer is passed, wherein the ceramic solids of Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ and / or Consist of MgO, which have the form of rings or spheres, have a diameter of 5 to 100 mm and at their Surface wear a layer that consists of a inorganic binder and a zeolite. When Zeolites are hydrous alkali and Alkaline earth aluminosilicates, which are the general formula

M_2/zO · Al₂O₃ · x SiO₂ · y H₂OM _{2 / z} O · Al₂O₃ · x SiO₂ · y H₂O

M = einwertiges Alkalimetall oder zweiwertiges Erdalkalimetall
z = Wertigkeit von M
x = 1,8 bis 12
y = 0 bis 8
haben. Charakteristisch für die Zeolithe ist, daß sie ihr Wasser beim Erhitzen stetig und ohne Änderung der Kristallstruktur abgeben sowie andere Verbindungen anstelle des entfernten Wassers aufnehmen. Die Kristallgitter der Zeolithe bauen sich aus SiO₄- und AlO₄-Tetraedern auf, die über Sauerstoffbrücken verknüpft sind. Dabei entsteht eine räumliche Anordnung gleichgebauter Hohlräume, die über Porenöffnungen bzw. Kanäle für die zu adsorbierenden Moleküle zugänglich sind. Es hat sich gezeigt, daß die mit einer Schicht aus einem anorganischen Bindemittel und einem Zeolith versehenen keramischen Festkörper eine hohe mechanische Stabilität haben, die flüssigen Aschetröpfchen sehr gut agglomerieren und gleichzeitig die dampfförmigen Alkaliverbindungen adsorbieren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Dauerbetrieb ein Reingas erzeugt, das immer einen Aschegehalt < 5 mg/NM³ aufweist, auch wenn der Gehalt des Abgases an flüssiger Asche schwankt. Ferner wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Dauerbetrieb ein Reingas erzeugt, dessen Gehalt an Alkaliverbindungen immer < 0,05 mg/NM³ ist.M = monovalent alkali metal or divalent alkaline earth metal
z = valence of M
x = 1.8 to 12
y = 0 to 8
to have. Characteristic of the zeolites is that they give off their water when heated steadily and without changing the crystal structure and absorb other compounds instead of the removed water. The crystal lattices of zeolites are made up of SiO₄- and AlO₄ tetrahedra, which are linked via oxygen bridges. This results in a spatial arrangement of identical cavities, which are accessible via pore openings or channels for the molecules to be adsorbed. It has been found that the provided with a layer of an inorganic binder and a zeolite ceramic solids have a high mechanical stability, the liquid ash droplets agglomerate very well and at the same time adsorb the vaporous alkali compounds. With the method according to the invention a clean gas is produced in continuous operation, which always has an ash content <5 mg / Nm³, even if the content of the exhaust gas fluctuates in liquid ash. Furthermore, with the process according to the invention in continuous operation, a clean gas is produced whose content of alkali compounds is always <0.05 mg / Nm³.

Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die auf der Oberfläche der keramischen Festkörper befindliche Schicht aus 3 bis 10 Gew.-% anorganischem Bindemittel und Rest Zeolith besteht, wobei als anorganisches Bindemittel ein keramischer Binder verwendet wird. Als keramischer Binder kann beispielsweise Ton, Bentonit oder Wasserglas eingesetzt werden. Eine derartig gestaltete Schicht hat eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Beladungskapazität für Alkaliverbindungen; die Poren des Zeolithen werden durch das anorganische Bindemittel nicht verstopft. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dicke der Schicht 0,2 bis 2 mm beträgt.According to the invention it is further provided that on the Surface of the ceramic solid body layer from 3 to 10 wt .-% of inorganic binder and the rest Zeolite, wherein as an inorganic binder ceramic binder is used. As a ceramic binder For example, clay, bentonite or water glass be used. Such a designed layer has a high mechanical strength and a high Loading capacity for alkali compounds; the pores of the Zeolites are not affected by the inorganic binder clogged. In a further embodiment of the invention provided that the thickness of the layer is 0.2 to 2 mm is.

Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß die mit einer Schicht versehenen Festkörper, die bei einer Temperatur von 1100 bis 1400°C mit dem Abgas in Kontakt stehen, durch Waschen mit Wasser regeneriert werden. Die von der Schicht adsorbierten Alkaliverbindungen können also aus den beschichteten keramischen Festkörpern ausgewaschen werden, wodurch es möglich wird, die beschichteten keramischen Festkörper, deren Beladungskapazität für Alkaliverbindungen erschöpft ist, von den adsorbierten Verbindungen zu befreien und erneut zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwenden. According to the invention, it is particularly advantageous that the with a layered solid, which at a Temperature of 1100 to 1400 ° C with the exhaust gas in contact be regenerated by washing with water. The can be adsorbed by the layer of alkali compounds So from the coated ceramic solids be washed out, making it possible, the coated ceramic solid whose Loading capacity for alkali compounds is exhausted, from the adsorbed compounds and again for carrying out the method according to the invention use.

Alternativ ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die mit einer Schicht versehenen Festkörper, die bei einer Temperatur von 1400 bis 1800°C mit dem Abgas in Kontakt stehen, durch Ablagerung auf einer Deponie entsorgt werden. Eine Regenerierung der bei höheren Temperaturen benutzten beschichteten keramischen Festkörper durch Waschen mit Wasser ist zwar nicht möglich, aber der Einsatz derartiger Festkörper ist dennoch wirtschaftlich, weil die Beladungskapazität für Alkaliverbindungen bei höheren Temperaturen zu 100% ausgeschöpft werden kann, da die Beladung der beschichteten Festkörper bei höheren Temperaturen bis zum Erreichen der Kapazitätsgrenze mit gleichbleibend schneller Geschwindigkeit abläuft.Alternatively, it is provided according to the invention that the with a layered solid, which at a Temperature of 1400 to 1800 ° C with the exhaust gas in contact are disposed of by dumping in a landfill become. A regeneration at higher temperatures used coated ceramic solid Washing with water is not possible, but the Use of such solids is still economical, because the loading capacity for alkali compounds at higher temperatures can be used to 100%, because the loading of the coated solids at higher Temperatures to reach the capacity limit with consistently faster speed expires.

Schließlich ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Schüttschicht, die aus beschichteten keramischen Festkörpern besteht, in einem Schüttschichtfilter, einem Zyklon oder in der zweiten Kammer eines Vertikalabscheiders angeordnet ist.Finally, it is provided according to the invention that the Bulk layer made of coated ceramic Solid bodies, in a packed bed filter, a Cyclone or in the second chamber of a Vertical separator is arranged.

Das aus der DE-OS 39 07 457 bekannte Schüttschichtfilter wird von dem zu reinigenden Abgas vertikal von oben nach unten durchströmt und besteht aus einem Gehäuse, in dem ein als keramische Schüttschicht ausgebildetes Filterelement auf einer gelochten Platte angeordnet ist. Das Abgas wird senkrecht von oben nach unten durch die Schüttschicht hindurchgeführt, die sowohl für das Gas als auch für die flüssige Asche durchlässig ist. Die flüssige Asche wird in einem unterhalb der Lochplatte angeordneten Trichter gesammelt und fließt in den konischen Teil des Schüttschichtfilters ab, dem sie diskontinuierlich entnommen wird.The known from DE-OS 39 07 457 bulk layer filter becomes from the exhaust gas to be cleaned vertically from above flows through at the bottom and consists of a housing in which a trained as a ceramic bulk layer Filter element is arranged on a perforated plate. The exhaust gas is directed vertically from top to bottom through the Passed bulk layer, both for the gas as also permeable to liquid ashes. The liquid Ash is arranged in a below the perforated plate Collected funnel and flows into the conical part of the From a packed bed filter, which they discontinuously is removed.

Der aus der deutschen Patentanmeldung P 43 36 100.5 bekannte Zyklon hat einen Gaseinlaß für die tangentiale Zufuhr des Abgases sowie einen Gasauslaß für die Abfuhr des gereinigten Abgases und enthält eine Schüttschicht, die 20 bis 80% des Zyklonvolumens ausfüllt und vom Abgas in Richtung der Zyklonwand sowie von oben nach unten durchströmt wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die im Zyklon angeordnete Schüttschicht aus 2 bis 4 Teilschichten besteht, wobei jede Teilschicht beschichtete Festkörper mit gleichem Durchmesser enthält und wobei die Durchmesser der beschichteten Festkörper der einzelnen Teilschichten unterschiedlich groß sind. Die im Zyklon angeordnete Schüttschicht wird von einer Lochplatte oder einer aus großen keramischen Festkörpern bestehenden Stützschicht getragen.From German Patent Application P 43 36 100.5 known cyclone has a gas inlet for the tangential Supply of exhaust gas and a gas outlet for removal of purified exhaust gas and contains a packed bed, which fills 20 to 80% of the cyclone volume and the exhaust gas in the direction of the cyclone wall and from top to bottom is flowed through. It has proven to be advantageous if the packed in the cyclone bulk layer of 2 to 4 Sub-layers consists, each sub-layer coated solid contains the same diameter and wherein the diameters of the coated solids the individual partial layers are of different sizes. The arranged in the cyclone bulk layer is of a Perforated plate or one of large ceramic solids worn supporting layer.

Der aus der deutschen Patentanmeldung P 43 18 385.9 bekannte Vertikalabscheider besteht aus einer Einlaßkammer, die eine Schüttschicht aus unbeschichteten Festkörpern aufweist, einer neben der Einlaßkammer angeordneten Auslaßkammer, die eine Schüttschicht aus beschichteten Festkörpern aufweist, und einem unterhalb der Einlaßkammer und der Auslaßkammer angeordneten Strömungsumkehrraum, in dem die flüssige Asche gesammelt wird. Das zu reinigende Abgas durchströmt die in der Einlaßkammer angeordnete Schüttschicht von oben nach unten, wird danach im Strömungsumkehrraum umgelenkt und durchströmt schließlich die in der Auslaßkammer angeordnete Schüttschicht von unten nach oben. Die in der Vorrichtung abgeschiedene flüssige Asche sammelt sich im Strömungsumkehrraum und wird aus diesem entnommen, während die dampfförmigen Alkaliverbindungen von der in der Auslaßkammer angeordneten Schüttschicht adsorbiert werden.From German Patent Application P 43 18 385.9 known vertical separator consists of a Inlet chamber, which is a bulk layer of uncoated Having solids, one next to the inlet chamber arranged outlet chamber, which is a loose layer having coated solids, and one below arranged the inlet chamber and the outlet chamber Flow reversal chamber in which collected the liquid ash becomes. The exhaust gas to be cleaned flows through the in the Inlet chamber disposed bulk layer from above below, is then deflected in the flow reversal space and finally flows through the in the outlet chamber arranged bulk layer from bottom to top. The in the Device deposited liquid ash accumulates in the Flow reversal space and is removed from this, while the vaporous alkali compounds of the in the outlet chamber arranged bulk layer adsorbed become.

Zur Herstellung der beschichteten keramischen Festkörper wird zunächst aus dem fein gemahlenen Zeolith, dem anorganischen Bindemittel und z. B. Polyethylenglycol eine viskose Mischung hergestellt, in welche die aus Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ und/oder MgO bestehenden keramischen Festkörper eingetaucht werden. Während des Eintauchens der Festkörper in die viskose Mischung bildet sich durch Adhäsion eine Oberflächenschicht aus. Die so beschichteten Festkörper werden anschließend bei 300 bis 600°C mit Luft behandelt, wobei sich das Polyethylenglycol zersetzt und sich eine mechanisch feste Oberflächenschicht auf den keramischen Festkörpern ausbildet, deren Poren durch das anorganische Bindemittel nicht verklebt werden und daher für die Adsorption der Alkaliverbindungen zugänglich sind. Die flüssige Asche und die dampfförmigen Alkaliverbindungen können gleichzeitig abgeschieden werden, da die Oberfläche der in der Schüttschicht befindlichen beschichteten keramischen Festkörper nur zu einem geringen Teil von der flüssigen Asche benetzt wird, während der größte Teil der Oberfläche nur mit dem Abgas in Berührung steht und so die dampfförmigen Alkaliverbindungen aufnehmen kann.For the production of coated ceramic solids is first made from the finely ground zeolite, the inorganic binder and z. For example, polyethylene glycol viscous mixture into which the Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ and / or MgO existing ceramic Be dipped solid. During the immersion the solid in the viscous mixture is formed Adhesion of a surface layer. The way coated solids are then at 300 to 600 ° C treated with air, wherein the Polyethylene glycol decomposes and forms a mechanically solid Surface layer on the ceramic solids whose pores are formed by the inorganic binder not be bonded and therefore for the adsorption of Alkali compounds are accessible. The liquid ash and the vaporous alkali compounds can be deposited at the same time, because the surface of the coated in the bulk layer ceramic solids only to a small extent from the liquid ash is wetted while most of the Surface is only in contact with the exhaust gas and so on can absorb the vaporous alkali compounds.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer geeigneten Vorrichtung dargestellt.The object of the invention is described below with reference to Drawing and an embodiment explained in more detail. In the drawing is the implementation of the inventive method by means of a suitable Device shown.

Der in der Zeichnung dargestellte Zyklon (1) hat die Form eines Zylinders und ist an seinem oberen Ende mit dem Gaseinlaß (2) ausgerüstet, durch den das Abgas (3) tangential in den Zyklon (1) eingebracht wird. Die Bodenfläche des Zyklons (1) wird von einer Lochplatte (5) gebildet. Die Innenseite der Wand des Zyklons (1) ist mit einem Feuerfestbeton ausgekleidet. Auf der Lochplatte (5) ist die Schüttschicht (4) angeordnet, die 70% des Volumens des Zyklons (1) einnimmt. Die Schüttschicht (4) besteht aus Kugeln, die einen Durchmesser von 30 mm haben und aus Al₂O₃ durch isostatisches Heißpressen hergestellt worden sind. Die Kugeln tragen auf ihrer Oberfläche eine Schicht, die aus 4 Gew.-% eines keramischen Binders und Rest Zeolith besteht.The cyclone ( 1 ) shown in the drawing has the shape of a cylinder and is equipped at its upper end with the gas inlet ( 2 ), through which the exhaust gas ( 3 ) is introduced tangentially into the cyclone ( 1 ). The bottom surface of the cyclone ( 1 ) is formed by a perforated plate ( 5 ). The inside of the wall of the cyclone ( 1 ) is lined with a refractory concrete. On the perforated plate ( 5 ), the bulk layer ( 4 ) is arranged, which occupies 70% of the volume of the cyclone ( 1 ). The packed layer ( 4 ) consists of balls which have a diameter of 30 mm and are made of Al₂O₃ by hot isostatic pressing. The balls carry on their surface a layer consisting of 4 wt .-% of a ceramic binder and the rest of zeolite.

Das Abgas (3) wird bei seinem Eintritt in den Zyklon (1) durch die Zentrifugalkraft an die Wand geschleudert, wo eine Agglomeration der fein dispergierten flüssigen Asche erfolgt. Die Aschetröpfchen fließen an der Wand des Zyklons herab bzw. durchlaufen die Schüttschicht (4). Die flüssige Asche, die sich nicht an der Zyklonwand in Form von Tröpfchen abscheidet, wird in die Schüttschicht (4) eingetragen, die vom Abgas in Richtung der Zyklonwand und von oben nach unten durchströmt wird.The exhaust gas ( 3 ) is thrown on its entry into the cyclone ( 1 ) by the centrifugal force to the wall, where an agglomeration of the finely dispersed liquid ash takes place. The ash droplets flow down the wall of the cyclone or through the bulk layer ( 4 ). The liquid ash, which does not separate on the cyclone wall in the form of droplets, is introduced into the packed bed ( 4 ), which is traversed by the exhaust gas in the direction of the cyclone wall and from top to bottom.

Beim Durchgang durch die Schüttschicht (4) agglomerieren die Aschetröpfchen und benetzen nur den kleineren Teil der Oberfläche der beschichteten Festkörper, so daß der größere Teil der Oberfläche für die Absorption der im Abgas enthaltenen Alkaliverbindungen zur Verfügung steht. Aus den Öffnungen der Lochplatte (5) treten Aschetröpfchen aus, die aus dem Ascheauslaß (9) abfließen. Das aus der Lochplatte (5) austretende gereinigte Abgas (8) verläßt das Gehäuse (6) durch den Gasauslaß (7). Nachdem die flüssige Asche (11) und das gereinigte Abgas (8) den Zyklon (1) verlassen haben, kommt es nicht zu einer erneuten Dispergierung der flüssigen Asche im Gasstrom, da einerseits die Gasgeschwindigkeit stark herabgesetzt ist und andererseits nur noch vergleichsweise große Aschetröpfchen vorliegen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Zyklon (1), der Ascheaustrag (9) und das der Reingassammlung dienende Gehäuse (6) eine gemeinsame Achse (10) haben, die sowohl senkrecht als auch schräg angeordnet sein kann.When passing through the bulk layer ( 4 ) agglomerate the ash droplets and wet only the smaller part of the surface of the coated solids, so that the greater part of the surface for the absorption of the alkali compounds contained in the exhaust gas is available. From the openings of the perforated plate ( 5 ) emerge ash droplets, which flow out of the ash outlet ( 9 ). The purified exhaust gas ( 8 ) emerging from the perforated plate ( 5 ) leaves the housing ( 6 ) through the gas outlet ( 7 ). After the liquid ash ( 11 ) and the purified exhaust gas ( 8 ) have left the cyclone ( 1 ), there is no further dispersion of the liquid ash in the gas stream, since on the one hand the gas velocity is greatly reduced and on the other hand only comparatively large ash droplets are present , It has proved to be expedient if the cyclone ( 1 ), the ash discharge ( 9 ) and the housing ( 6 ) serving for the clean collection have a common axis ( 10 ) which can be arranged both vertically and obliquely.

Das in der Zeichnung dargestellte Verfahren wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert:The method shown in the drawing is based on of the following embodiment explained in more detail:

Höhe des Zyklons (1)|700 mmHeight of the cyclone ( 1 ) | 700 mm Durchmesser des Zyklons (1)Diameter of the cyclone ( 1 ) 400 mm400 mm Höhe der Schüttschicht (4)Height of the loose layer ( 4 ) 490 mm490 mm Geschwindigkeit des Abgases (3)Speed of the exhaust gas ( 3 ) 30 m/s30 m / s Menge des Abgases (3)Quantity of exhaust gas ( 3 ) 1000 m³/h1000 m³ / h Menge der flüssigen Asche im Abgas (3)Amount of liquid ash in the exhaust gas ( 3 ) 6 g/m³6 g / m³ Menge der Alkaliverbindungen im Abgas (3)Amount of alkali compounds in the exhaust gas ( 3 ) 35 mg/m³35 mg / m³ Geschwindigkeit des Reingases (8) im Gasauslaß (7)Velocity of the clean gas ( 8 ) in the gas outlet ( 7 ) 4-5 m/s4-5 m / s Temperatur des Abgases und des ReingasesTemperature of the exhaust gas and the clean gas 1200°C1200 ° C Aschegehalt im ReingasAsh content in the clean gas < 5 mg/m³<5 mg / m³ Gehalt des Reingases an AlkaliverbindungenContent of pure gas to alkali compounds < 0,05 mg/m³<0.05 mg / m³ Regenerationszyklen der beschichteten FestkörperRegeneration cycles of the coated solids 55

Es ist möglich, daß die Lochplatte (5) durch große unbeschichtete keramische Festkörper, vorzugsweise durch Kugeln mit einem Durchmesser von 80 bis 120 mm, ersetzt wird. Diese Kugeln stützen die Schüttschicht (4) nach unten ab und sind im unteren Teil des Gehäuses (6) so angeordnet, daß auf ihnen die im Zyklon (1) befindliche Schüttschicht (4) aufliegt.It is possible that the perforated plate ( 5 ) is replaced by large uncoated ceramic solids, preferably by balls with a diameter of 80 to 120 mm. These balls support the bulk layer ( 4 ) downwards and are arranged in the lower part of the housing ( 6 ) so that on them in the cyclone ( 1 ) located bulk layer ( 4 ) rests.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß die Betriebstemperatur immer oberhalb der Verfestigungstemperatur der Asche liegt, um das "Einfrieren" der Schüttschicht zu vermeiden. Zu Beginn des Verfahrens muß also so lange mit einem aschefreien Brennstoff aufgeheizt werden, bis die optimale Betriebstemperatur erreicht ist und mit der Verbrennung von Kohle begonnen werden kann. Der Abfahr-Vorgang erfolgt in der Weise, daß die Kohlezufuhr gestoppt und ein aschefreier Brennstoff so lange bei der optimalen Betriebstemperatur verbrannt wird, bis die gesamte flüssige Asche aus der Vorrichtung abgeflossen ist. Während des Abfahr-Vorgangs werden die adsorbierten Alkaliverbindungen nicht desorbiert.In carrying out the method according to the invention Make sure that the operating temperature is always above the solidification temperature of the ash to to avoid the "freezing" of the bulk layer. To Beginning of the procedure must therefore so long with a Ashless fuel will be heated until the optimum operating temperature is reached and with the Combustion of coal can be started. The Departure process is done in such a way that the coal supply stopped and an ash-free fuel for so long in the optimum operating temperature is burned until the entire liquid ash drained from the device is. During the shutdown process, the adsorbed Alkaline compounds not desorbed.

Claims

1. A method for the separation of liquid ash and alkali compounds from the resulting from the combustion of carbonaceous fuels exhaust gas, which has a temperature of 1100 to 1800 ° C, a pressure of 1 to 100 bar, preferably 1 to 30 bar, and an ash content of 0, 1 to 60 g / Nm³ and contains vaporous alkali compounds, characterized in that the exhaust gas for the deposition of the liquid ash and the alkali compounds is passed through a consisting of ceramic solids layer, wherein the solid ceramic body of Al₂O₃, ZrO₂, HfO₂ and / or MgO consist of rings or spheres, have a diameter of 5 to 100 mm and carry on its surface a layer consisting of an inorganic binder and a zeolite.

2. The method according to claim 1, characterized in that the layer of 3 to 10 wt .-% inorganic Binder and remainder zeolite exists, being as inorganic binder is a ceramic binder is used.

3. Process according to claims 1 to 2, characterized characterized in that the thickness of the layer is 0.2 to 2 mm is.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the provided with a layer Solid, which is at a temperature of 1100 to 1400 ° C in contact with the exhaust gas, by washing be regenerated with water.

5. Process according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the provided with a layer Solid, which is at a temperature of 1400 to 1800 ° C with the exhaust gas in contact, through Deposit to be disposed of in a landfill.

6. Process according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the bulk layer, consisting of the coated ceramic solids, in a packed bed filter, a cyclone or in the second chamber of a vertical separator arranged is.