EP0331243B1 - Verfahren zur Verbesserung der Abscheideleistung von Elektrofiltern - Google Patents
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- B03C3/013—Conditioning by chemical additives, e.g. with SO3
Definitions
- the invention relates to a method for improving the separation performance of electrostatic precipitators in sintering plants - consisting essentially of storage containers and transport devices for iron ore, lime, coke and grit, and a driven, rotating sintering belt with a plurality of suction boxes arranged underneath, a suction fan with an upstream electrostatic precipitator for the exhaust gases from the sintering belt, a screening device and an induced draft fan with an upstream electrostatic precipitator for room dust removal - by adding a fine-grained solid conditioning agent to the exhaust gas flow.
- non-conductive dusts from gases or air should be able to be separated electrostatically if the gases or the air are mixed with "powdered fuel grits". This is understood to mean the solid particles that escape with the exhaust gas from coal-dust-fired boilers and are separated in electrostatic filters. So it is fly ash, which can still contain 3 to 70% unburned coal (page 3, lines 68 to 82 and claim 1).
- this object could be achieved by a combination of measures.
- the coke powder available as fuel for the sintering process was chosen as the conditioning agent. Of the Total amount of fuel is diverted from 0.5 to 5%. ground separately and introduced into the exhaust gases of the sintering belt via one of the suction boxes. This amount of coke is then separated off with the dust in the electrostatic filter and then returned to the sintering process.
- the amount of air extracted for room dust removal is also to be conditioned, at least 2% of the amount of coke breeze required as fuel can be branched off and ground separately. Part of this amount of coke is placed in one of the suction boxes of the sintering belt and the other part in the suction line for the dust removal. In this case, about 20% of the branched coke quantity is introduced into one of the suction boxes of the sintering belt. Finally, it is provided that the branched-off amount of coke breeze is ground to an average grain size d 50 of 2 to 20 ⁇ m.
- the invention is based on various considerations which, taken together, enable an advantageous solution to the problem set.
- a special conditioning agent which achieves a first economic advantage.
- a grain size that is favorable for the conditioning is set, so that the branched-off amount of coke greens can be kept relatively small and the effort for their additional treatment compared to normal use as a fuel is hardly significant.
- the conditioning agent deposited with the dust can be recycled practically 100% into the sintering process and used there as fuel.
- there are therefore no additional costs for the conditioning agent itself This shows a way how a significant improvement in the separation performance can be achieved with very little additional effort (pipes, coke mill, grinding work).
- the coke consumption is 263 t per day.
- the amount of exhaust gas from the sintered belt is 550,000 Nm 3 / h with a dust content of 2 g / m 3 . From this, the daily amount of dust is 26.4 t. If you calculate with 10% conditioning agent based on this amount of dust, 2.6 t of coke must be branched off daily, ground separately and placed in one of the suction boxes of the sintering belt. In relation to the daily coke consumption, this is not more than 1%.
- the dust content in the clean gas can increase from 420 to 173 mg / Nm 3 can be reduced, which corresponds to a reduction of the residual dust content by almost 60%.
- the amount of coke branched off as the conditioning agent must be larger or smaller. You can also influence the separation efficiency via the fineness of grinding. In terms of costs, only the grinding work plays a role, because the coke powder finely ground as a conditioning agent can be fully used as fuel for the sintering process.
- FIG. 1 The flow diagram of a sintering plant is shown in a highly simplified and schematic manner in FIG.
- the sintering plant shown in simplified form, essentially consists of storage containers (3 to 6) and transport devices (13 to 16) for iron ore (4, 14), lime (5.15), coke (6, 16) and return material (3, 13), a driven, revolving sintering belt (1) which is supplied with the sintering mixture via the line (17).
- a driven, revolving sintering belt (1) which is supplied with the sintering mixture via the line (17).
- the sintered material is transported via line (18) to the screening device (7), from which the finished sintered product is drawn off via line (19).
- an induced draft fan (12) with an upstream electrostatic filter (11) is provided for the dust removal.
- hoods (10) - only one shown - are arranged at all points with dust formation, from which the exhaust air is sucked off via the line (26 and 27) and conveyed via the line (28) into the exhaust air chimney (not shown).
- the dust accumulating in the electrostatic filters (9, 11) and the undersize particles accumulating in the screening device (7) are transported via the lines (24, 29 and 20) and finally via the return line (25) into the storage container (3) for returned goods.
- the amount of coke branched off for conditioning in the electrostatic filters (9, 11) is separated again from the sintered exhaust gas or from the exhaust air, except for very small residual amounts, and is fed via the lines (24, 29) into the return line (25) and finally into the storage container (3) is returned for the returned goods, no additional material is required for the conditioning according to the invention with finely ground coke.
- the "misused" fuel for conditioning remains almost completely in the system, so that the process is economically very advantageous.
- the amount of coke branched off via the line (31) can be adjusted quantitatively and qualitatively to the respective requirements via the adjustable fineness of grinding in the coke mill (30). This ensures that the intended improvement in the separation performance can be achieved with minimal additional effort.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Abscheideleistung von Elektrofiltern bei Sinteranlagen - bestehend im wesentlichen aus Vorratsbehältern und Transporteinrichtungen für Eisenerz, Kalk, Koksgruß und Rückgut, einem angetriebenen, umlaufenden Sinterband mit einer Mehrzahl darunter angeordneten Saugkästen, einem Saugzuggebläse mit vorgeschaltetem Elektrofilter für die Abgase des Sinterbandes, einer Siebeinrichtung sowie einem Saugzuggebläse mit vorgeschaltetem Elektrofilter für die Raumentstaubung - durch Zugabe eines feinkörnigen Feststoff-Konditionierungsmittels in den Abgasstrom.
- Die Verbesserung der Abscheideleistung durch Konditionierung der Abgase ist an sich seit langem bekannt, wobei allerdings feinkörnige Feststoffe als Konditionierungsmittel unterschiedlich beurteilt werden und in der Praxis bisher keine Rolle gespielt haben.
- Nach der GB-A-559 532 (1942) sollen nichtleitende Stäube aus Gasen oder Luft elektrostatisch abscheidbar sein, wenn man den Gasen oder der Luft "powdered fuel grits" zumischt. Darunter werden die Feststoffpartikel verstanden, die mit dem Abgas aus kohlenstaubgefeuerten Kesseln austreten und in Elektrofiltern abgeschieden werden. Es handelt sich also um Flugasche, die noch 3 bis 70 % unverbrannte Kohle enthalten kann (Seite 3, Zeilen 68 bis 82 und Anspruch 1).
- In "Journal of the Institute of Fuel" (May 1963), Seite 184 bis 197, wird über den Einfluß der Eigenschaften der Kohle und der Verbrennung auf den Wirkungsgrad elektrostatischer Staubabscheider berichtet. Darin heißt es, daß der Kohlenstoffinhalt des Staubes keinen großen Einfluß auf die Abscheideleistung hat, daß die Partikelgröße aber eine Rolle spielen kann. Wenn gleichzeitig Kohle und Öl verbrannt werden, kann bei unvollständiger Verbrennung des Öls ein feinteiliger Ruß entstehen, der sich als Schicht auf den Staubteilchen ablagert, wodurch deren elektrischen Widerstand stark herabsetzt und ihre Abscheidung im Elektrofilter stark begünstigt wird. Unverbranntes aus der Kohle hingegen fällt verhältnismäßig grobkörnig an und hat keinen meßbaren Einfluß auf die Abscheideleistung (Seite 195, vorletzter und letzter Absatz, Seite 196, erster Absatz).
- In "Staub" 25 (1965), Seite 402 bis 409, wird über die Probleme der elektrischen Entstaubung berichtet und festgestellt, daß elektrisch gut leitende Teilchen (Koks, Metall) die Staubabscheidung im Elektrofilter verschlechtern. Man könne mit wesentlich kleineren Elektrofiltern bessere Abscheidegrade erzielen, wenn die Kohle vollständig verbrannt und dafürgesorgtwird, daß Koksteilchen nicht ins Elektrofilter gelangen (Seite 408, letzter, Seite 409, erster Absatz und Zusammenfassung).
- In seinem Buch "Entstaubung industrieller Gase mit Elektrofiltern" (VEB Verlag Leizpzig 1969), Seite 275, stellt H.J. White fest: "Sehr feine Stäube, wie Ruß, neigen dazu, sich an isolierende Teilchen anzulagern und diese in Form einer leitenden Schicht zu umhüllen. Sie werden daher bereits in kleinen Mengen von nur wenigen Prozent, bezogen auf die Gesamtmasse des Staubes wirksam. Andererseits sind bei Koksteilchen, die, verglichen mit Ruß, relativ grob sind, Anteile von 10 bis 20 Masse-% erforderlich.
- Ähnlich äußert sich der Verfasser des Buches in "Journal of the Air Pollution Control Association", Vol. 24, Nr. 4 (April 1974), Seite 314 bis 338, insbesondere Seite 333, linke Spalte letzter und rechte Spalte erster Absatz.
- In dem Buch "Electrostatic Precipitators" (1982) von Jaroslav Böhm schließlich heißt es zusammenfassend, daß gröbere leitende Teilchen wie der unverbrannte Koks in Flugaschen nicht nur keine Verbesserung der Abscheidleistung, sondern durch Störung des elektrischen Feldes sogar eine Verschlechterung bewirken könne. Nur in größeren Anteilen (10 bis 20 %) könnten sie die Abscheideleistung verbessern. Bei Ruß hingegen würden schon weniger als 10 % den Staubwiderstand stark herabsetzen.
- Ersichtlich läßt sich aus den genannten Veröffentlichungen keine klare Lehre zum technischen Handeln ableiten, wenn man vor der Aufgabe steht, die Abscheideleistung eines wegen zu hohen Staubwiderstandes nicht befriedigend arbeitenden Elektrofilters durch Konditionierung zu verbessern und wenn der Staub Kaliumchlorid enthält und das an sich bekannte und wohl wirksamste Konditionierungsmittel S03 aus diesem Grunde nicht in Betracht kommt.
- Wie bei allen Konditionierverfahren soll selbstverständlich der Aufwand die erreichten Vorteile nicht übersteigen. Koks und Ruß sind schließlich brennbare Substanzen, die man nicht leichtfertig in nennenswerten Mengen mit dem Staub abführt, wenn die Verbesserung der Abscheideleistung anderweitig wirtschaftlicher durchführbar ist.
- Bei Sinteranlagen müssen einerseits die Abgase des Sinterbandes selbst und andererseits die Raumluft entstaubt werden. Dabei handelt es sich um große Gasmengen mit hohen Anteilen an elektrisch schlecht leitendem Staub, die eine entsprechend große Menge an Konditionierungsmitteln erfordern. Es bestand die Aufgabe, für diesen Anwendungsfall eine wirtschaftlich akzeptabele Konditionierung - außer mit S03 - vorzuschlagen.
- Diese Aufgabe konnte erfindungsgemäß durch eine Kombination von Maßnahmen gelöstwerden. Als Konditionierungsmittel wurde der als Brennstoff für den Sinterprozeß vorhandene Koksgruß gewählt. Von der Gesamtbrennstoffmenge werden 0,5 bis 5 % abgezweigt. gesondert aufgemahlen und über einen der Saugkästen in die Abgase des Sinterbandes eingebracht. Anschließend wird diese Koksmenge im Elektrofilter mit dem Staub abeschieden und danach in den Sinterprozeß zurückgeführt.
- Soll auch die zur Raumentstaubung abgesaugte Luftmenge konditioniert werden, können mindestens 2% der als Brennstoff benötigten Menge an Koksgrus abgezweigt und gesondert aufgemahlen werden. Ein Teil dieser Koksmenge wird in einen der Saugkästen des Sinterbandes und der andere teil in die Absaugleitung für die Raumentstaubung eingebracht. In diesem Fall werden etwa 20% der abgezweigten Koksmenge in einen der Saugkästen des Sinterbandes eingebracht. Schließlich ist vorgesehen, daß die abgezweigte Menge an Koksgrus auf eine mittlere Korngröße d50 von 2 bis 20 µm aufgemahlen wird.
- Der Erfindung liegen verschiedene Erwägungen zugrunde, die zusammengenommen eine vorteilhafte Lösung der gestellten Aufgabe ermöglichen. Durch Verwendung des ohnehin vorhandenen Koksgrußes entfällt die Bereitstellung eines besonderen Konditionierungsmittels, womit ein erster wirtschaftlicher Vorteil erreicht ist. Mit der gesonderten Aufmahlung des Koksgrußes wird eine für die Konditionierung günstige Korngröße eingestellt, so daß die abgezweigte Menge an Koksgruß relativ klein gehalten werden kann und der Aufwand für deren zusätzlicher Behandlung im Vergleich zur normalen Verwendung als Brennstoff kaum ins Gewicht fällt. Von besonderer Bedeutung ist, daß das mit dem Staub abgeschiedene Konditionierungsmittel praktisch zu 100 % in den Sinterprozeß zurückgeführt und dort als Brennstoff genutzt werden kann. Für die erfindungsgemäße Verbesserung der Abscheideleistung von Elektrofiltern bei Sinteranlagen, fallen daher keine zusätzlichen Kosten für das Konditionierungsmittel selbst an. Damit ist ein Weg aufgezeigt, wie mit sehr geringem zusätzlichen Aufwand (Rohrleitungen, Koksmühle, Mahlarbeit) eine deutliche Verbesserung der Abscheideleistung erzielt werden kann.
- Weitere Einzelheiten werden anhand des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels und der folgenden, anhand eines Betriebsversuchs ermittelten Daten näher erläutert.
- Bei einer Sintermaschine mit einer Saugfläche von 150 m2 und einer Sinterleistung von 5.250 t pro Tag beträgt der Koksverbrauch täglich 263 t. Die Abgasmenge des Sinterbandes beträgt 550.000Nm3/h mit einem Staubgehalt von 2 g/m3. Daraus errechnet sich die täglich anfallende Staubmenge zu 26,4 t. Rechnet man mit 10 % Konditionierungsmittel bezogen auf diese Staubmenge, so müssen täglich 2,6 t Koksgruß abgezweigt, gesondert aufgemahlen und in einen der Saugkästen des Sinterbandes eingebracht werden. Bezogen auf den täglichen Koksverbrauch ist das nicht mehr als 1 %.
- Im Elektrofilterfürdie Raumentstaubung muß eine Abluftmenge von 300.000 Nm3/h mit einem Staubgehalt von 15 g/m3 gereinigt werden. Die anfallende Staubmenge beträgt täglich 108 t. Rechnet man auch hier mit 10 % Konditionierungsmittel, so muß täglich eine Menge von 10,8 t Staub abgezweigt, gesondert aufgemahlen und in die Abgasleitung eingebracht werden. Das entspricht etwa 4 % des als Brennstoff benötigten Kokses.
- Werden für beide Elektrofilter insgesamt etwa 5 % Koksgruß abgezweigt, gesondert auf eine Korngröße von d 50 von 5 µm aufgemahlen und im Verhältnis 1:4 in einen der Saugkästen des Sinterbandes bzw. die Abluftleitung eingegeben, dann kann der Staubgehalt im Reingas von 420 auf 173 mg/Nm3 abgesenkt werden, was einer Reduzierung des Reststaubgehaltes um knapp 60 % entspricht.
- Je nachdem, wie groß die im Reingas zugelassene Reststaubmenge ist, muß die als Konditionierungsmittel abgezweigte Koksmenge größer oder kleiner sein. Auch über die Mahlfeinheit kann man Einfluß auf die Abscheideleistung nehmen. Kostenmäßig spielt dabei nur die Mahlarbeit eine Rolle, weil der als Konditionierungsmittel fein aufgemahlene Koksgruß vollständig als Brennstoff für den Sinterprozeß ausgenutzt werden kann.
- In Figur 1 ist stark vereinfacht und schematisiert das Fließbild einer Sinteranlage dargestellt, wobei die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Anlageteile hervorgehoben sind.
- Die vereinfacht dargestellte Sinteranlage besteht im wesentlichen aus Vorratsbehältern (3 bis 6) und Transporteinrichtungen (13 bis 16) für Eisenerz (4, 14), Kalk (5,15), Koksgruß (6, 16) und Rückgut (3, 13), einem angetriebenen, umlaufenden Sinterband (1), das über die Leitung (17) mit der Sintermischung beaufschlagt wird. Unterhalb des Sinterbandes (1) befindet sich eine Anzahl von Saugkästen (2), aus denen die Sinterabgase mittels Gebläse (8) über die Leitung (21), das Elektrofilter (9) und die Leitung (22) abgesaugt und über die Leitung (23) zum nichtdargestellten Kamin gefördert werden. Das Sintergutwird über die Leitung (18) zur Siebeinrichtung (7) transportiert, von der über die Leitung (19) das fertige Sinterprodukt abgezogen wird. Außerdem ist ein Saugzuggebläse (12) mit vorgeschaltetem Elektrofilter (11) für die Raumentstaubung vorgesehen. Dazu sind an allen Stellen mit Staubentwicklung Hauben (10) - nur eine dargestellt - angeordnet, aus denen über die Leitung (26 und 27) die Abluft abgesaugt und über die Leitung (28) in den Abluftkamin (nicht dargestellt) gefördert wird. Der in den Elektrofiltern (9, 11) anfallende Staub sowie das in der Siebeinrichtung (7) anfallende Unterkorn werden über die Leitungen (24, 29 und 20) und schließlich über die Rückführleitung (25) in den Vorratsbehälter (3) für Rückgut transportiert.
- Zur Konditionierung der in den Elektrofiltern (9, 11) zu entstaubenden Abgase bzw. Abluft, ist erfindungsgemäß die Einspeisung von feingemahlenem Kokgruß vorgesehen. Die jeweils erforderliche Menge Koksgruß wird aus der Leitung (16) über die Leitung (31) abgezogen, in der Koksmühle (30) gesondert aufgemahlen und über die Leitungen (32,33,34) in einen der Saugkästen (2) und die Abluftleitung (26) eingespeist.
- Da die zur Konditionierung abgezweigte Koksmenge in den Elektrofiltern (9,11) bis auf ganz geringe Restmengen aus dem Sinterabgas bzw. aus der Abluft wieder abgetrennt und über die Leitungen (24,29) in die Rückgutleitung (25) eingespeist und schließlich in den Vorratsbehälter (3) für das Rückgut zurückgeführt wird, ist für die erfindungsgemäße Konditionierung mit feingemahlenem Koksgruß kein zusätzlicher Materialaufwand erforderlich. Der zur Konditionierung "mißbrauchte" Brennstoff bleibt nahezu vollständig im System erhalten, so daß das Verfahren wirtschaftlich sehr vorteilhaft ist. Im übrigen kann die über die Leitung (31) abgezweigte Koksmenge quantitativ und über die einstellbare Mahlfeinheit in der Koksmühle (30) qualitativ auf die jeweiligen Bedürfnisse eingestellt werden. Dadurch ist sichergestellt, daß die vorgesehene Verbesserung der Abscheideleistung in jedem Fall mit einem minimalen Mehraufwand erreicht werden kann.
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