EP0158587B1 - Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission in Feuerungsanlagen - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
- C10L1/326—Coal-water suspensions
Definitions
- the invention relates to a method for reducing pollutant emissions, in particular for desulfurization, in the combustion of coal, in particular hard coal, which as a coal / water suspension over greater distances in a pipeline to a furnace, for. B. was transported to a power plant.
- a coal fuel in the form of a highly concentrated coal-water suspension (60-80 wt .-% coal content) is known, which is directly suitable for combustion in the burners of a furnace.
- a suspension is pumpable, but its high viscosity is a technical obstacle to long-distance transportation in a pipeline. This problem is not dealt with in the cited document.
- This document falls under Art. 54 (3) EPC and is therefore of no importance for the question of inventive step.
- the object of the invention is therefore to provide a method which, with as little effort as possible, leads to a reduction in pollutant emissions during the combustion of sulfur-containing coal, in particular hard coal, which is transported in the form of a coal / water suspension in a pipeline to the furnace.
- coal is fed to the burner of the combustion system in the form of a coal / water suspension with at least 55% by weight of coal, means that this suspension can be burned immediately without the need for prior separation of the water content.
- the water content in turn leads to a significant reduction in the peak temperatures during combustion compared to dry coal dust combustion. This significantly limits the formation of nitrogen oxides.
- the lower combustion temperatures and the liquid-like atomization of the suspension create the prerequisite that oxidized sulfur can be chemically bound by the additives added to the suspension during the combustion, so that the SO 2 content remaining in the flue gas is decisively reduced.
- limestone which has advantageously been milled to a grain size of less than 90 wm, or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) can be added as additives.
- Calcium salts are also used with particular advantage as additives, in particular those which lead to a reduction in the viscosity of the coal suspension (for example calcium lignin sulfate) or which reduce corrosion in steel pipe lines.
- these additives are not only effective in terms of pollutant emissions during combustion, but also have advantages for pipeline transport. This requires. that they are added at least during the pipeline transport, but advantageously before the transport. In the latter case, this can e.g. B. happen during the grinding of the coal in the preparation of the suspension, then even a special mixing unit is unnecessary. Of course, it is also possible to add the additive just before the burner.
- the degree of concentration of the suspension with at least 55% by weight of coal does not necessarily have to be during pipeline transport already be so high; it is also possible to initially transport the coal in a coarser grain and with a lower degree of concentration and to provide additional preparation before combustion, the coal being ground more finely and part of the water being separated from the suspension.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission, insbesondere zur Entschwefelung, bei der Verbrennung von Kohle, insbesondere Steinkohle, die als Kohle/Wasser-Suspension über größere Entfernungen in einer Rohrleitung zu einer Feuerungsanlage, z. B. zu einem Kraftwerk, transportiert wurde.
- Es ist bekannt, fein gemahlene Kohle in Form einer Kohie/Wasser-Suspension von einer Kohlelagerstätte über größere Entfernungen (z. B. 440 km) zu einem Kohleverbrauchszentrum zu transportieren. Vor der Verbrennung in Form von Kohlestaub in der Feuerungsanlage eines Kraftwerkes wird der Wasseranteil der Suspension unter erheblichem Aufwand weitestgehend abgetrennt (z. B. Fister: Coal Slurry Systems - a viabel transport alternative. CIM Bulletin, December 1982, Seite 71-76).
- Weiterhin ist z. B. aus WO 83/00 500 ein Kohlebrennstoff in Form einer hochkonzentrierten KohlelWasser-Suspension (60-80 Gew.-% Kohleanteil) bekannt, die sich unmittelbar zur Verfeuerung in den Brennern einer Feuerungsanlage eignet. Eine solche Suspension ist zwar pumpfähig, ihre hohe Viskosität ist jedoch ein technisches Hindernis für den Ferntransport in einer Rohrleitung. Dieses Problem wird in der genannten Schrift nicht näher behandelt. Dieses Dokument fällt unter Art. 54 (3) EPÜ und ist daher für die Frage der erfinderischen Tätigkeit nicht von Bedeutung.
- Schließlich sind zur Verminderung der bei der Verbrennung von Kohle entstehenden Schadstoffemission zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. In erster Linie richten sich die Bemühungen auf eine Verminderung der Gehalte an S02 und NOx. Die meisten Vorschläge beziehen sich auf eine Reinigung der Rauchgase nach der Verbrennung der Kohle. Es ist aber auch bekannt, Additive, die Schadstoffe wie z. B. Schwefel abbinden, bereits während der Verbrennung zuzuführen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Additive dem Brennstoff unmittelbar zugegeben werden, wobei jedoch ein Anteil des zugegebenen Additivs durch die zu erwartenden hohen Verbrennungstemperaturen « totgebrannt » wird.
- Eine andere Möglichkeit der Additivzugabe zur Senkung der Schwefelemission wurde daher in der DE/OS 31 06 580 vorgeschlagen, bei der das Additiv mit Hilfe eines Trägermittelstromes unter Bildung eines die Brennerflamme umgebenden Schleiers dem Feuerraum zugegeben wird. In diesem Mischungsbereich ist die Verbrennung bereits soweit fortgeschritten und die Flammentemperaturen bereits soweit abgesenkt, daß die Mischung des Additives mit den Rauchgasen in einem für die Reaktion optimalen Temperaturbereich ablaufen kann. Die Zugabe des Additives mittels eines Trägermediums erfordert jedoch einen erheblichen apparativen Aufwand. Ebenfalls wird über die Verbrennung von Kohle/Wasser-Suspensionen in dieser Schrift nichts ausgesagt.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das bei möglichst geringem Aufwand zu einer Verminderung der Schadstoffemission bei der Verbrennung schwefelhaltiger Kohle, insbesondere Steinkohle, führt, die in Form einer Kohle/Wasser-Suspension in einer Rohrleitung zur Feuerungsanlage transportiert wird.
- Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen'der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
- Dadurch, daß die Kohle dem Brenner der Feuerungsanlage in Form einer Kohle/Wasser-Suspension mit mindestens 55 Gew.- % Kohleanteil zugeführt wird, wird erreicht, daß diese Suspension unmittelbar verbrannt werden kann ohne die Notwendigkeit einer vorhergehenden Abscheidung des Wasseranteils. Der Wassergehalt seinerseits führt zu einer deutlichen Verminderung der bei der Verbrennung entstehenden Spitzentemperaturen gegenüber einer trockenen Kohlestaubfeuerung. Hierdurch wird die Entstehung von Stickoxiden wesentlich eingeschränkt. Weiterhin wird durch die abgesenkten Verbrennungstemperaturen und die flüssigkeitsähnliche Zerstäubung der Suspension die Voraussetzung geschaffen, daß während der Verbrennung oxidierter Schwefel durch die der Suspension zugegebenen Additive chemisch gebunden werden kann, so daß der im Rauchgas noch verbleibende Gehalt an SO2 entscheidend vermindert wird.
- Als Additive können in Weiterbildung der Erfindung Kalkstein (CaC03), welcher vorteilhaft auf eine Korngröße unter 90 wm vermahlen worden ist, oder auch Calciumhydroxid (Ca(OH)2) zugesetzt werden.
- Mit besonderem Vorteil werden als Additive auch Calcium-Salze verwendet und zwar insbesondere solche, die zu einer Verminderung der Viskosität der Kohlesuspension führen (z. B. Calcium-Lignin-Sulfat) oder die die Korrosion in Stahlrohrteitungen vermindern. Das bedeutet, daß diese Additive nicht nur bei der Verbrennung in Bezug auf die Schadstoffemission wirksam werden, sondern bereits für den Rohrleitungstransport Vorteile mit sich bringen. Dies setzt voraus. daß sie zumindest während des Rohrleitungstransports, vorteilhaft jedoch bereits vor dem Transport zugesetzt werden. In letzterem Fall kann dies z. B. während der Vermahlung der Kohle bei der Vorbereitung der Suspension geschehen, wobei sich dann sogar ein besonderes Mischaggregat erübrigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Additiv erst kurz vor dem Brenner zuzusetzen. Der Konzentrationsgrad der Suspension mit mindestens 55 Gew.- % Kohleanteil muß nicht unbedingt während des Rohrleitungstransports schon so hoch sein ; es ist auch möglich, die Kohle zunächst grobkörniger und mit geringerem Konzentrationsgrad zu transportieren und eine zusätzliche Aufbereitung vor der Verbrennung vorzusehen, wobei die Kohle feiner aufgemahlen wird und ein Teil des Wassers aus der Suspension abgetrennt wird.
- Um die verschiedenen Vorteile einzelner schwefelbindender Substanzen in Kombination nutzen zu können, werden als Additiv entsprechende Mischungen dieser Substanzen der Suspension zugesetzt. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß es für eine effektive Schadstoffminimierung wesentlich ist, das Additiv in einer doppelt so großen Menge zuzusetzen, wie rein stöchiometrisch zur vollständigen Abbindung des Schwefelgehaltes erforderlich wäre. Die Qualität, bzw. die Deponiefähigkeit der beim Verbrennungsprozeß erzeugten Asche ist durch den Additivzusatz nicht beeinträchtigt.
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