DE4424774A1

DE4424774A1 - Verfahren zur Entsorgung des bei der Wärmeauskopplung anfallenden sauren Kondensates

Info

Publication number: DE4424774A1
Application number: DE19944424774
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Frauendorf
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung des bei der Wärmeauskopplung aus Rauchgasen in Wärmeübertragern anfallenden sauren Kondensates.

Heiße, mit umweltschädlichen Verunreinigungen belastete Gase fallen alltäglich in erheblichem Umfang an, beispielsweise in Form von Rauchgasen aus Verbrennungsprozessen, die mit Schwefeloxiden belastet sind.

Diese heißen Gase können nicht ohne weiteres in die Umwelt abgegeben werden, sondern sind entsprechend gesetzlichen Vorschriften zur Reduzierung des Schadstoffaustrages (z. B. Staub, Schwefeloxide, Halogene, Schwermetalle usw.) zu reinigen. Eine Wärmeauskopplung aus heißen Gasen ist bei fast allen Anlagen, wie Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen usw., möglich und sinnvoll. Die Wärmerückgewinnung trägt u. a. zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Gesamtanlagen bei.

In Kraftwerken kommen meist Rohrbündelwärmeübertrager zum Einsatz. Die den Gasen anhaftende Wärme wird an das in den Rohren fließende Wasser übertragen und für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet.

Je nach dem Grad der Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen kondensieren H₂SO₄, HCl und HF im Wärmeübertrager und werden parallel zum Rauchgas dem Wäscher, die sauren Kondensate dem Wäschersumpf zugeführt.

Durch diese Einbeziehung der Mineralsäuren (besonders der Halogene) bestehen für die Hauptwäscher die gleichen Nachteile, wie bei der Rauchgaseinleitung ohne Wärmeauskopp lung:

- Korrosionsprobleme
- hohe REA-Wassermengen sind auszuschleusen (bei hohen Cl′- Gehalten)
- Einfluß auf den Wäscherwirkungsgrad (höhere Salzbelastung, Minderung des Reaktions- und Lösevermögens der Kalkproduk te)
- Einfluß auf die Reingasqualität

Aufgabe der Erfindung ist es, die Folgeanlagen und das Rauch gas nach Wärmeübertrager von dem bei der Wärmeauskopplung aus Rauchgasen anfallenden sauren Kondensat zu entlasten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß das saure Kondensat direkt aus dem Wärmeübertrager abge zogen und den REA-Wasseraufbereitungsanlagen zugeführt oder unverdünnt bzw. bereits mit Wasser verdünnt parallel zum REA-Wasser oder dem REA-Wasser beigemischt zur Ascheanfeuch tung eingesetzt
oder das saure Kondensat ganz oder anteilig zur pH-Wertein stellung separater Oxidatoren, Wäscher oder anderer Verwertungs- und Aufbereitungsanlagen eingesetzt
oder das saure Kondensat einer Säureaufbereitung zugeführt wird.

Weiterhin wird bei der Ascheanfeuchtung je nach Aschemenge und Aschequalität bezogen auf das Säurebindungsvermögen der Asche eine Zugabe von Additiven bzw. weiterer Kalkprodukte in das Mischgut vorgenommen.

Der bei der Behandlung des sauren Kondensates mit Kalk oder Kalkstein aus fallende Gips und das Calziumfluorid werden separat oder gemeinsam mit REA-Gips aufbereitet.

Durch die Entlastung des Rauchgases und der Folgeanlagen von den im sauren Kondensat abgeschiedenen Chloriden, Fluoriden und dem SO₃ stellen sich folgende wesentliche Vorteile ein:

- ein höherer Grad der Wärmeauskopplung ist möglich,
- Verringerung der Korrosion in den Folgeanlagen, da Halogene bis < 70% und SO₃ bis nahezu 100% aushaltbar sind (damit u. a. Erniedrigung des Säuretaupunktes).

Für die Rauchgaswäscher und das Reingas ergibt sich folgendes:

- Materialauslegung für geringere Korrosionsbelastungen bzw. bei bestehenden Anlagen eine höhere Lebensdauer
- geringere Salzbelastung, hoher Wäscher-Absorberwirkungsgrad,
- bei Rauchgasen mit hohen Cl′-Gehalten weniger REA-Abwasser ausschleusbar (dadurch mehr Trockenasche anderweitig einsetzbar; bei REA-Wasseraufbereitungsanlagen geringere Kosten u. a. für Anlagenumfang und Energie),
- Verbesserung der Reingasqualität hinsichtlich Halogenen und SO₃ nach Rauchgasreinigungsanlage (durch das abgeschiedene SO₃ kann H₂SO₄ nicht als Aerosole den Wäscher durchwandern),
- die Reingase müssen auf Grund des niedrigeren Säuretaupunktes (geringerer SO₃-Gehalt) bei Ableitung über den Schlot weniger aufgeheizt werden bzw. tritt eine Korrosionsminderung ein.

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbei spielen näher erläutert werden:

Beispiel 1

Das bei der Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen im Wärmeüber trager anfallende saure Kondensat wird direkt aus dem Wärme übertrager abgezogen. Die Rauchgase sind dabei auf Temperatu ren < 135°C abzukühlen, um mindestens 70% der Säuren H₂SO₄, HCl und HF abzuscheiden (Werte bis < 90% sind erreichbar). Je nach Brennstoff und installierter Anlagentechnik ist die Wärmeauskopplung aus dem Rauchgas zu optimieren, mit dem Ziel, eine maximale oder anteilige Säureabscheidung zu erreichen. Das anfallende saure Kondensat wird den REA-Wasseraufberei tungsanlagen oder anderen Aufbereitungen zugeführt und bringt dabei folgende Vorteile:

- Säure- und/oder Salzaufbereitung aus den sauren Kondensaten,
- Separate oder gemeinsame Aufbereitung der Kondensate mit den übrigen Wässern,
- geringerer Aufbereitungsumfang erforderlich, da Kondensate konzentriert vorliegen und z. B. REA-Wasser höher eingedickt werden können (weniger REA-Wasser ausschleusen),
- bei Eindampfanlagen Einsparungen an Dampf und Strom, da kleinere Abwassermengen vorliegen,
- Schwermetallausfällung ist bei weitgehender Halogenaushal tung günstiger,
- weniger Korrosionsprobleme in den Aufbereitungsanlagen bei der Aushaltung der Halogene.

Beispiel 2

Das saure Kondensat kann unverdünnt bzw. bereits mit Wasser verdünnt parallel zum REA-Wasser oder dem REA-Wasser beige mischt zur Ascheanfeuchtung eingesetzt werden. Dabei wird je nach Aschemenge und Aschequalität bezogen auf das Säurebin dungsvermögen der Asche eine Zugabe von Additiven bzw. weiterer Kalkprodukte in das Mischgut vorgenommen.

Bei ausreichender Alkalität der Trockenasche kann ganz oder anteilig auf eine pH-Wertanhebung z. B. mit CaO, Ca(OH)₂ oder CaCO₃ verzichtet werden.

Das Ascheanfeuchtwasser entspricht bei dieser Verfahrensweise dem REA-Abwasser herkömmlicher Aufbereitung bei zusätzlichem geringen Calziumsulfat- und Calziumfluorideintrag in das Stabilisat. Aufgrund des sich dabei ergebenden Verhältnisses von Trockenasche zu CaSO₄ größer 10 : 1 ist keine Verschlechte rung der Stabilisateigenschaften zu besorgen.

Bei notwendiger pH-Wert-Anhebung, auch bis zur Neutralisation oder Alkalitätsanreicherung der sauren Kondensate und des REA- Wassers, können neben den Kalkprodukten magnesiumhaltige Stoffe, wie Magnesit [MgCO₃], Dolomit [CaMg(CO₃)₂] sowie Entkarbonisierungs- und Flockungsschlämme aus Wasseraufberei tungsanlagen (Eisenoxid/hydroxide, Aluminiumoxid/hydroxide, Calziumcarbonat/hydroxide) eingesetzt werden.

Neben der pH-Wert-Anhebung bringen diese Stoffe günstige Voraussetzungen für die Stabilisatqualität und die Cl′-Einbindung bei der Umbildung der Mineralphasen der so behandelten Aschen. Die Zudosierung der Stoffe in die Wässer/ Asche sollte parallel oder gemeinsam mit den Wässern/sauren Kondensaten bei der Ascheanfeuchtung erfolgen.

Beispiel 3

Das aus dem Wärmeübertrager abgezogene saure Kondensat wird in konzentrierter oder verdünnter Form mit Kalk, Kalkstein oder anderen Säurebindungsmitteln behandelt. Dabei fallen Gips und Calziumfluorid aus. Die Verdünnung muß dabei soweit erfolgen, daß trotz Gips- und Calziumausfällung eine pumpfähige Suspension erhalten wird. Die Feststoffe werden über separate Siebbandfilteranlagen oder im Vorlauf der Sieb bandfilteranlage des REA-Gips es vorgetrocknet und entweder separat oder gemeinsam mit dem REA-Gips gewaschen. Die anfallenden Filtrate bei der separaten Aufbereitung und der gemeinsamen Nutzung der Siebbandanlage, jedoch ohne das gemeinsame Waschwasser, werden dem REA-Abwasserbehälter bzw. dem Behälter der Wärmeübertrager-Kondensate zugeführt.

Beispiel 4

Vor Rauchgasreinigungs- bzw. in Rauchgasreinigungsanlagen sind mit unterschiedlicher Zielstellung verschiedene Techno logien installiert:

- Vorwäscher mit Wasser, Alkali- und Erdalkaliprodukten zur Vorwaschung/Aushaltung von Halogenen, SO₃ und anteilig Schwermetallen sowie Asche,
- Zugabe von Additiven in Kessel/Rauchgasstrom zur Bindung von Schwefeloxiden (Kalkprodukte; Ammoniak zur SO₃-Bindung, z. B. Welman-Lord-Verfahren).

Die Installation und Nutzung von Wärmeübertragern bei geziel ter Kondensatabscheidung und separater oder gemeinsamer Entsorgung, Nutzung oder Aufbereitung mit den übrigen Abwässern der Anlagen kann

a) die vorstehenden Technologien gänzlich ersetzen,
b) den Effekt der vorstehenden Technologien erhöhen und dabei
- Korrosionen,
- den Anlagenaufwand und
- den Abwasseraufbereitungsaufwand mindern.

Vorwäscher bringen im Gegensatz zu den relativ konzentrierten sauren Kondensaten der Wärmeübertrager lediglich stark verdünnte Säure- oder Salzlösungen.

Vorwäscher benötigen wesentlich größere Wassermengen, größere korrosionsbeständige Anlagen (Stapelung, Aufbereitung) und zusätzliche Aufbereitungskosten (z. B. beim Eindampfen).

Claims

1. Verfahren zur Entsorgung des bei der Wärmeauskopplung aus Rauchgasen in Wärmeübertragern anfallenden sauren Kondensates,
dadurch gekennzeichnet, daß
das saure Kondensat direkt aus dem Wärmeübertrager abgezo gen und den REA-Wasseraufbereitungsanlagen zugeführt oder unverdünnt bzw. bereits mit Wasser verdünnt parallel zum REA-Wasser oder dem REA-Wasser beigemischt zur Aschean feuchtung eingesetzt
oder das saure Kondensat in konzentrierter oder verdünnter Form mit Kalk, Kalkstein oder anderen Säurebindungsmitteln behandelt
oder das saure Kondensat ganz oder anteilig zur pH-Wertein stellung separater Oxidatoren, Wäscher oder anderer Verwer tungs- und Aufbereitungsanlagen eingesetzt
oder das saure Kondensat einer Säureaufbereitung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ascheanfeuchtung je nach Aschemenge und Aschequalität bezogen auf das Säurebindungsvermögen der Asche eine Zugabe von Additiven bzw. weiterer Kalkprodukte in das Mischgut vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Behandlung des sauren Kondensates mit Kalk oder Kalk stein aus fallende Gips und das Calziumfluorid separat oder gemeinsam mit REA-Gips aufbereitet werden.