DE4436660A1

DE4436660A1 - Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage

Info

Publication number: DE4436660A1
Application number: DE19944436660
Authority: DE
Inventors: Toshimitsu Ichinose; Hideaki Ohta; Kouichi Sakamoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1995-04-20
Also published as: ATA190794A; CN1043128C; JPH07110109A; PL305419A1; PL176281B1; CN1105900A; AT405249B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage zur Verminderung eines Ausstoßes an Schwefeloxiden SO_x aus einem Abgas in einem Verbrennungssystem, in dem eine Schwefel (S)-Komponente ent haltende Brennstoffe, wie Kohle, Schweröl u. dgl. verbrannt werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Beispiel für eine bekannte Entschwefelungstechnik ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dem in dieser Figur dargestellten Verfahren wird eine in dem Brennstoff 1 enthaltene Schwefel (S)-Komponente innerhalb eines Kessels 10 zu Schwefeloxiden SO_x umgewandelt. Im Kessel 10 erfolgt mit Hilfe von Kalk stein 2 folgende Ofenentschwefelung:

CaCO₃ → CaO + CO₂ CaO + SO₂ + 1/2 O₂ → CaSO₄

Im Abgas nach der Ofenentschwefelung im Boiler 10 sind Gips (CaSO₄), Asche u. dgl. enthalten. Diese werden mit Hilfe eines Staubsammlers 20 gesammelt und getrennt aufgearbeitet.

Da im Abgas am Auslaß des Kessels 10 auch noch nicht umge setzter Ätzkalk (CaO) enthalten ist, werden darüber hinaus zum Zwecke seiner Wiederverwendung ein Sprühtrockner 30 vorgesehen und die Entschwefelung in einem Abzug durchge führt.

Im Sprühtrockner 30 wird Wasser 31 versprüht, wobei die fol gende Entschwefelungsreaktion ablaufen dürfte. Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Gas/Flüssigkeits-Reaktion → Flüssigkeits/Feststoff-Reaktion. Um diese Reaktion zu fördern, wird normalerweise als Staubsammler 20 ein Sackfil ter verwendet.

Gas/Flüssigkeits-Reaktion:

H₂O + SO₂ (+ 1/2 O₂) → H₂SO₃ (H₂SO₄)

Gas/Feststoff-Reaktion:

H₂SO₃ + CaO + 1/2 O₂ → CaSO₄ + H₂O
H₂SO₄ + CaO → CaSO₄ + H₂O

Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Abzugentschwefelung durch die durch die genannten Gleichungen dargestellten Reaktionen. Bei diesen Reaktionen ist der Wirkungsgrad der Gas/Flüssigkeits-Reaktion niedrig. Dieser Wirkungsgrad wird dadurch beeinflußt, ob das Wasser gut oder schlecht ver sprüht wird. Selbst wenn das Wasser recht fein versprüht wird, ist der Kontakt zwischen H₂O-Tröpfchen und gasförmigem SO₂ beschränkt. Folglich muß dieser Sprühvorgang besonders wirksam durchgeführt werden.

Eine Lösung für dieses Problem ist die bekannte Verwendung eines Sackfilters als Staubsammler. Hierbei werden die Teil chen an der Ebene eines Filtertuchs festgehalten und reagie ren gelassen. Wenn man auf diesen Reaktionsmechanismus baut, läßt sich keine akzeptable Entschwefelungsleistung errei chen, wenn als Staubsammler, in welchem Teilchen nicht an einer gasdurchlässigen Ebene gestoppt werden, z. B. ein elek trischer Staubabscheider, verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung lag folglich die Aufgabe zugrunde, eine nicht mit den beschriebenen Nachteilen der bekannten Entschwefe lungsanlage behaftete verbesserte Entschwefelungsanlage zu schaffen, in der mit hohem Wirkungsgrad eine Entschwefelung erreichbar ist, die preisgünstig ist und die schließlich keine Drainage erfordert.

Gegenstand einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist somit eine vereinfachte Trockenentschwefelungs anlage mit einem Verbrennungsofen, der mit einem Entschwefe lungsmittel beschickt wird, einem Sprühtrockner zur Ent schwefelung eines aus dem betreffenden Verbrennungsofen aus tretenden Abgases durch Versprühen von Wasser und einem Staubsammler zur Entfernung von Staub aus dem aus dem be treffenden Sprühtrockner austretenden Abgas, wobei eine Was serbenetzungsvorrichtung zur Entfernung von Schwefeloxiden aus dem aus dem genannten Staubsammler austretenden Abgas vorgesehen ist und dafür Vorsorge getroffen wird, daß ein Teil des aus der betreffenden Benetzungsvorrichtung austre tenden Drainagewassers aus dem Sprühtrockner, der sich in einem zwischen dem Verbrennungsofen und dem Staubsammler an geordneten Abzug befindet, in den Abzug gesprüht wird.

Als eine derartige Wasserbenetzungsvorrichtung läßt sich eine Berieselungseinrichtung verwenden.

Bei dieser Entschwefelungsanlage wird der Hauptteil der Schwefeloxide (SO_x) durch Wasser mit Hilfe der stromabwärts des Staubsammlers angeordneten Benetzungsvorrichtung absor biert. Dieses Drainagewasser wird dann in den Abzug vor dem Staubsammler gesprüht und mit Hilfe des Sprühtrockners ver dampft. Dies führt dazu, daß durch die Flüssigkeits/Fest stoff-Reaktion zwischen dem H₂SO₃ (H₂SO₄) enthaltenden Sprühwasser und nicht-umgesetztem CaO im Inneren des Abzugs eine hochwirksame Entschwefelung (in einem Abzug) stattfin det.

Gegenstand einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Anord nung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage dafür Vorsorge getroffen ist, daß ein Teil des aus der Was serbenetzungsvorrichtung austretenden Drainagewassers mit in dem Staubsammler gesammelter Asche gemischt und danach das Gemisch aus dem Sprühtrockner versprüht wird.

Die im Staubsammler gesammelte Asche kann gleichzeitig mit dem aus der Wasserbenetzungsvorrichtung austretenden Drai nagewasser in einem Mahlwerk gemahlen und dann in Form eines wäßrigen Gemischs dem Sprühtrockner zugeführt werden.

Bei dieser modifizierten Anordnung wird eine Entschwefe lungsreaktion in einem Abzug durch aus dem Kessel ausgetra genes nicht-umgesetztes CaO gefördert.

Gegenstand einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Ausge staltung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage dafür Vorsorge getroffen ist, daß in einem Abzug vor dem Sprühtrockner eine Entschwefelungsmittelversprüheinrichtung zum Führen der in dem Staubsammler gesammelten Asche und Verteilung derselben angeordnet ist.

Da bei der derart modifizierten Entschwefelungsanlage die gesammelte Asche getrennt von dem aus der Wasserbenetzungs vorrichtung austretenden Drainagewasser in den Abzug vor dem Sprühtrockner geleitet wird, kann die gesammelte Asche ohne Beschränkung auf eine (bestimmte) Zufuhrgeschwindigkeit zu geführt werden, so daß eine ausreichende Abzugentschwefelung stattfinden kann.

Gegenstand einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Anord nung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage dafür Vorsorge getroffen ist, daß in dem Staubsammler ge sammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung zugeführt wird.

Da bei dieser verbesserten Anordnung die im Staubsammler ge sammelte und nicht umgesetztes CaO enthaltende Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung zugeführt wird, steigt der pH- Wert des durch die Wasserbenetzungsvorrichtung strömenden Wassers (d. h. die Azidität wird schwach) unter Erhöhung der SO_x-Absorptionsmenge.

Im Falle dieser Modifikation läßt sich die Asche in gemah lenem Zustand der Wasserbenetzungsvorrichtung zuführen. Bei Durchführung dieses Mahlvorgangs lassen sich die geschilder ten Reaktionen noch weiter verbessern.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Wasserbenetzungs vorrichtung entstandenen Reaktionsprodukte (CaSO₄ und der gleichen) als Aufschlämmung in den Oberstrom des Staubsamm lers gesprüht werden können. Nach dem Trocknen fällt dann im Staubsammler lediglich eine feste Komponente an. Während des Versprühens der Aufschlämmung erfolgt durch aus dem Kessel austretendes nicht-umgesetztes CaO und H₂SO₃ (H₂SO₄) in der Aufschlämmung eine Entschwefelung durch eine Feststoff/Flüs sigkeits-Reaktion.

Die geschilderten und sonstige Aufgaben, Merkmale und Vor teile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der fol genden Beschreibung einer Reihe bevorzugter Ausführungsfor men der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeich nungen noch besser verständlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge mäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge mäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge mäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge mäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 5 ein Systemdiagramm eines Beispiels einer bekannten Entschwefelungsanlage.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste bevorzugte Ausführungsform

Zunächst wird die in Fig. 1 dargestellte erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Wie aus dieser Figur hervorgeht, werden in einem mit einem schwefelhaltigen Brennstoff 1 befeuerten Kessel 10 entstan dene Schwefeloxide (SO_x) ähnlich wie beim Stand der Technik zunächst durch Beschicken des Kessels 10 mit Kalkstein 2 ofenentschwefelt. Nach der Ofenentschwefelung wird ein Gips (CaSO₄), Asche und dergleichen enthaltendes Abgas einem Staubsammler 20, in welchem aus dem Abgas Staub gesammelt wird, zugeführt. Die gesammelten Materialien 21 werden ge trennt aufgearbeitet.

An einem Auslaß des Staubsammlers 20 ist eine Wasserbenet zungsvorrichtung in Art eines Rieselturms angeordnet. In diesem werden in dem aus dem Staubsammler 20 austretenden Abgas enthaltende Schwefeloxide (SO_x) durch Wasser absor biert. Der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 wird Wasser 41 zu geführt. Das absorbierte SO_x enthaltende Wasser wird in einem Bodentank als H₂SO₃ (H₂SO₄) gelagert. Ein Teil 42 des selben wird in die Wasserbenetzungsvorrichtung rückgeführt. Der Rest 43 wird einem in einem Abzug stromaufwärts des Staubsammlers 20 befindlichen Sprühtrockner 30 zugeführt. Da hier Wasser und gasförmiges SO₂ in bereits umgesetztem Zu stand versprüht werden, erreicht man anschließend eine hoch wirksame Abzugentschwefelung lediglich im Rahmen der zusätz lichen Reaktionen zwischen dem Sprühwasser und aus dem Kes sel austretendem nicht-umgesetztem CaO.

Sollte in diesem Sprühtrockner noch restliches SO₂ enthalten sein, wird darüber hinaus der Hauptteil des SO₂ mit Hilfe der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 in der Art eines Riesel turms stromabwärts des Staubsammlers 20 durch Wasser absor biert. Auf diese Weise strömt aus einer Esse 50 lediglich ein eine sehr geringe Menge an Schwefeloxiden (SO_x) enthal tendes sauberes Gas aus.

Zweite bevorzugte Ausführungsform

In Fig. 2 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Figur tragen zu den Bauteilen der in Fig. 1 dargestellten Entschwefe lungsanlage identische Bauteile die gleichen Bezugszahlen. In der Beschreibung dieser und der folgenden modifizierten Ausführungsformen wird lediglich der jeweilige Unterschied in der Anordnung zu der ersten bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Ein Teil 43 des Drainagewassers nach der Reaktion in der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 in der Art eines Rieselturms und ein Teil 22 der in dem Staubsammler 20 gesammelten Mate rialien werden gemischt und in einem Mahlwerk 60 gemahlen. Danach werden sie in Form einer Aufschlämmung 61 dem Sprühtrockner 30 zugeführt und dort versprüht. Auf diese Weise wird aus dem Kessel 10 austretendes nicht-umgesetztes CaO durch das Vermahlen auf der Oberfläche freigelegt, wo durch die Reaktionen begünstigt werden.

Dritte bevorzugte Ausführungsform

In Fig. 3 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Während es sich bei der zuvor beschriebenen zweiten bevor zugten Ausführungsform um ein System handelt, in welchem eine naß vermahlene Aufschlämmung 61 zur wirksamen Ausnut zung von nicht-umgesetztem CaO in einen Abzug versprüht wird, handelt es sich bei der in Fig. 3 dargestellten bevor zugten Ausführungsform um ein System, in welchem nicht-umge setztes CaO durch Trockenvermahlen wirksam ausgenutzt wird. Insbesondere wird ein Teil 43 des Drainagewassers einer Was serbenetzungsvorrichtung 40 in Form eines Rieselturms als solches aus einem Sprühtrockner 30 in den Oberstrom eines Staubsammlers 20 gesprüht. In dem Staubsammler 20 gesammelte Materialien 22 werden in einem Mahlwerk 70 vermahlen, wobei ein Abgas 23 als Treibgas ausgenutzt wird. Danach erfolgt eine Beförderung durch einen Gasstrom. Ein Fördergas 71 wird einer Entschwefelungsmittel-Verteilungsvorrichtung 80, die in einem Abzug stromaufwärts des genannten Sprühtrockners 30 angeordnet ist, zugeführt.

Ein Verdienst dieser bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß durch getrenntes Versprühen von Flüssigkeit und Verteilen von Feststoff in einem Abzug der Zufuhrmenge des gesammelten Materials 71 keine Grenzen gesetzt sind.

Im Falle, daß die Reaktionskomponenten gemischt und gleich zeitig in Form einer Aufschlämmung versprüht werden (wie dies bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Fall ist), sind im Hinblick auf die Förderleistung der Viskosität der Aufschlämmung Grenzen gesetzt. Somit kann man eine eine bestimmte Zufuhrrate übersteigende Feststoffmaterialmenge nicht verarbeiten.

Vierte bevorzugte Ausführungsform

In Fig. 4 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird in dem Staub sammler 20 gesammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zugeführt, um darin die Entschwefelungswirkung weiter zu steigern.

Ein Teil 22 des im Staubsammler 20 erhaltenen gesammelten Materials wird der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zugeführt. Wasser, welches in der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 SOG absorbiert hat, enthält H₂SO₃ (H₂SO₄) und befindet sich in einem Bodentank. Ein Teil 42 des (in dem Bodentank) gelager ten Wassers wird durch die Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zirkuliert. Der Rest 43 des (in dem Bodentank) gelagerten Wassers wird einem Sprühtrockner 30 stromaufwärts des Staubsammlers 20 (ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen) zugeführt. Da Wasser und SO₂- Gas hier in bereits umgesetzter Form versprüht werden, läßt sich anschließend eine hochwirksame Abzugentschwefelung le diglich durch die zusätzlichen Reaktionen zwischen dem Sprühwasser und aus dem Kessel austretendem nicht-umgesetz tem CaO erreichen.

Selbst wenn im Sprühtrockner 30 restliches SO₂ enthalten ist, wird der Hauptteil des SO₂ mit Hilfe der Wasserbenet zungsvorrichtung 40 vom Rieselungstyp stromabwärts des Staubsammlers 20 durch Wasser absorbiert. Auf diese Weise tritt aus dem Kamin 50 ein eine lediglich sehr geringe Menge an Schwefeloxiden (SO_x) enthaltendes sauberes Gas aus.

Im Falle, daß die Absorptionsmenge an SO₂ besonders erhöht werden soll, wird das im Staubsammler 20 gesammelte und der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zuzuführende gesammelte Mate rial zunächst mit Hilfe eines Mahlwerk-Mischers 60 vermahlen und dann der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zugeführt. Auf diese Weise lassen sich der pH-Wert des die Wasserbenet zungsvorrichtung 40 durchströmenden Wassers erhöhen (d. h. die Azidität erniedrigen) und die SO₂-Absorptionsmenge stei gern.

Die vorhergehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung macht offenkundig, daß man durch wirksame Ausnutzung eines Entschwefelungsmit tels eine preisgünstig installierbare und zu betreibende und einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Entschwefelungsanlage bereitstellen kann. Weiterhin ermöglicht die erfindungsge mäße Anlage eine drainagefreie Entschwefelung.

Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand bevorzugter Aus führungsformen beschrieben, selbstverständlich ist die vor liegende Erfindung aber nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Änderungen und Modifi kationen dieser Ausführungsformen innerhalb des Erfindungs gedankens, wie er durch die beigefügten Ansprüche zum Aus druck gebracht wird, denkbar und möglich.

Claims

1. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage mit einem mit Entschwefelungsmittel (2) beschickten Verbrennungsofen (10), einem Sprühtrockner (30) zum Entschwefeln eines aus dem Verbrennungsofen (10) austretenden Abgases durch Besprühen mit Wasser und einem Staubsammler (20) zum Entfernen von Staub aus dem aus dem Sprühtrockner (30) austretenden Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß (in der Anlage) eine Wasserbenetzungsvorrichtung (40) zur Entfernung von Schwefeloxiden aus dem aus dem Staubsammler (20) austretenden Abgas vorgesehen ist und daß die Anordnung derart ist, daß ein Teil des aus der Wasserbenetzungsvorrichtung (40) austretenden Drainage wassers (43) aus dem Sprühtrockner (30), der sich in einem Abzug zwischen dem Verbrennungsofen (10) und dem Staubsammler (20) befindet, in den Abzug gesprüht wird.

2. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart ist, daß ein Teil des aus der Wasserbenetzungsvorrich tung (40) austretenden Drainagewassers (43) mit in dem Staubsammler (20) gesammelter Asche gemischt und die Mischung aus dem Sprühtrockner (30) versprüht wird.

3. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abzug vor dem Sprühtrockner (30) eine Entschwefelungsmittel-Vertei lungseinrichtung (80) zur Förderung der in dem Staub sammler (20) gesammelten Asche und Verteilung der Asche vorgesehen ist.

4. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Staubsammler (20) gesammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung (40) zugeführt wird.