WO1993019141A1 - Verfahren zur reduzierung des schadstoffgehaltes im rohgas von verbrennungsanlagen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for reducing the pollutant content in the raw gas of combustion plants.
- the known methods for initiating pollutants in the combustion chamber are susceptible to faults due to unsolved problems in solids handling technology. They have an inhomogeneous distribution of the pollutant-preventing substances, which have mostly proven to be unsuitable in practice in continuous operation, since due to the inhomogeneous distribution of the pollutant-binding substances, only insufficient contact between the harmful gas and the pollutant-binding agent is achieved.
- the latter means that the desired pollutant reduction in the combustion chamber is not achieved with the necessary regularity, even if a substantial excess of the pollutant-binding substances is used, which leads to high operating costs.
- the unbound pollutants can therefore accumulate in the combustion chamber and the facilities and installations that follow it, e.g. Heat exchanger, attach and lead to corrosion.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method for reducing pollutants in exhaust gases, in which the pollutants which are formed are rendered harmless already at the point at which they arise.
- the invention proposes a method for reducing the pollutant content in the raw gas of incineration plants, in which a calcium hydroxide suspension is continuously added during operation of the furnace in the combustion chamber area.
- the addition is advantageously carried out in an amount of 0.9 to 2.7% by mass of calcium hydroxide, based on the combustion input.
- additives are added to the calcium hydroxide suspension, in particular additives which require absorption.
- up to 10% absorption-promoting additives are added to the calcium hydroxide suspension.
- Oven coke is an example of such an additive.
- calcium hydroxide suspension is supplied in the combustion chamber and / or in the afterburning chamber, this advantageously takes place in a temperature range from 800 ° C. to 1400 ° C. It is also possible, particularly in addition to the procedure described above, to meter in a calcium hydroxide suspension in the area of the heat exchangers, preferably at the entrance area thereof, in which case the addition should take place at a temperature range between 250 ° C. and 800 ° C.
- the calcium hydroxide suspension is preferably injected into the combustion chamber area in the form of at least one spray.
- the dosage can be designed to be precisely controllable in a particularly simple manner.
- the pollutant-binding calcium hydroxide suspension which may also contain additives, may be injected into the combustion chamber at one or more points, for example by compressed air-controlled nozzle systems.
- the pollutant-binding agent is largely homogeneously distributed in the hot reaction space.
- the nozzle system allows very fine droplets of calcium hydroxide suspension to enter the furnace, from which statu nascendi-CaO particles with a very large surface area form as an effective reagent.
- the number and position of the injection points depend on the size and geometry of the combustion chamber, on the dwell time of the harmful gas components and the pollutant-binding agent in the reaction area and on the average concentration of the pollutants.
- the present method can be carried out in the combustion chamber of any incineration plant.
- the process is particularly suitable for waste oil combustion plants, domestic waste and / or special waste incineration plants, plants for heat and / or energy generation, such as coal-fired power plants, or plants for the thermal treatment of stones and earth, glass, ceramics, building materials and metals.
- the temperature in the combustion chamber is preferably from 600 ° C. to 1300 ° C.
- the quantities of pollutant-binding agents entered, for example, into the rotary kiln or grate combustion chambers of waste and / or special waste incineration plants are preferably 0.5 to 2% by mass, based on the amounts of waste material burned. If necessary, they can be adapted to the actual demand according to selected, continuously measured pollutant gas concentrations in the combustion exhaust gas, thereby avoiding cost-intensive, excessive consumption of pollutant-binding agents.
- the solid phase in the flue gas flow caused by the pollutant-binding agent has a cleaning effect e.g. B. on the waste heat boiler surfaces.
- the addition of calcium hydroxide Suspension caused possible deposits such. B. in afterburning chambers or on waste heat boilers are porous in their properties and therefore easy to remove.
- the constructive and financial outlay for equipping combustion plants in order to make them suitable for carrying out the method according to the invention is low.
- the present method is particularly suitable for separating acidic pollutants such as sulfur dioxide, hydrogen fluoride or hydrogen chloride from a raw gas.
- acidic pollutants such as sulfur dioxide, hydrogen fluoride or hydrogen chloride
- a remarkable separation is also achieved with regard to halogenated organic harmful gas components, such as polychlorinated dibenzodioxins and furans.
- the invention further relates to the use of the method described above for reducing acidic harmful gases in the raw gas, in particular waste incineration plants.
- the invention enables the capacity to be expanded or upgraded through the early incorporation of pollutants, since the amount of acidic pollutant gases in the flue gas cleaning system is reduced and relieves the load.
- the calcium hydroxide suspension is injected as a 10% suspension. This can be done individually or in combination in the combustion chamber, in the afterburning chamber or at the entrance to the boiler. As a rule, a total of 0.9 to 2.7% by mass of calcium hydroxide, based on combustion input, is used. This process can be used in the temperature range from 800 ° C to 1400 ° C in the combustion chamber and 250 ° C to 800 ° C in the boiler area. A very good degree of dispersion is achieved by spraying calcium hydroxide suspensions. At the above-mentioned temperatures, finely divided calcium oxide (CaO) with a very large reactive surface forms immediately, which can immediately undergo neutralization reactions with acidic harmful gases.
- CaO finely divided calcium oxide
- a lime milk suspension was injected into the rotary kiln of a waste incineration plant over a long period of time.
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Abstract
In einem Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffgehalts im Rohgas von Verbrennungsanlagen, wird während des Betriebs der Feuerungsanlage im Feuerraumbereich kontinuierlich eine Calciumhydroxid-Suspension zugegeben. Die Zugabe der Calciumhydroxid-Suspension, die gegebenenfalls noch Zuschlagstoffe enthalten kann, erfolgt vorzugsweise mittels eines druckluftgesteuerten Düsensystems.
Description
VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG DES SCHADSTOFFGEHALTES
IM ROHGAS VON VERBRENNUNGSANLAGEN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffgehaltes im Rohgas von Verbrennungsanlagen.
Bei bekannten Verfahren zur inimierung saurer Schadgase wurde bisher der Eintrag basischer, pulverisierter Feststoffe wie CaC03 oder Ca(OH)2, CaO, MgC03 sowie von Katalysatoren in den Feuerrau beschrieben, wobei diese Substanzen trocken eintragen werden. Als Beispiel für die Zugabe von CaCÜ3 und MgC03 sei die DE-A3717191 genannt. Eine Zugabe von CaC03, CaO und Ca(OH)2 ist in der DE-A3508650 beschrieben.
Die genannten bekannten Verfahren zur Schadstoffitiinimierung im Verbrennungsraum sind störanfällig aufgrund noch ungelöster Probleme der Feststoffördertechnik. Es kommt bei ihnen zu einer inhomogenen Verteilung der Schadstoffhindernden Substanzen, welche sich in der Praxis des Dauerbetriebs zumeist als ungeeignet erwiesen haben, da aufgrund der inhomogenen Verteilung der schadstoffbindenden Substanzen nur eine ungenügende Kontaktierung zwischen Schadgas und Schadstoffbindend.ttel erreicht wird. Letzteres bewirkt, daß die erwünschte Schadstoffminderung im Feuerungsraum nicht mit der notwendigen Regelmäßigkeit erreicht wird, selbst dann, wenn ein erheblicher Überschuß der Schadstoffbindenden Substanzen eingesetzt ist, was zu hohen Betriebskosten führt. Die nicht gebundenen Schadstoffe können sich daher im Verbrennungsraum und den auf diesen folgende Einrichtungen und Einbauten, wie z.B. Wärmetauscher, anlagern und zur Korrosion führen.
Es ist zwar möglich, die sauren Schadgase nach ihrem Austritt aus dem Feuerraumbereich durch sekundäre Reinigungsverfahren zu vermindern, und ein Großteil der Verfahren zur Reduzierung saurer Schadstoffe arbeitet nach diesem Prinzip, es ist
jedoch aus den vorgenannten Gründen vorzuziehen, die Schadgase bereits im Bereich ihrer Entstehung, d. h. im Feuerraumbereich zu reduzieren. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schadstoffreduzierung in Abgasen anzugeben, bei dem die entstehenden Schadstoffe bereits am Ort ihres Entstehens unschädlich gemacht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffgehalts im Rohgas von Verbrennungsanlagen vor, bei dem während des Betriebs der Feuerungs nläge im Feuerraumbereich kontinuierlich eine Calciumhydroxid-Suspension zugegeben wird.
Als Calciumhydroxid-Suspension kommt vorzugsweise eine 2-20%- ige Suspension, besonders bevorzugt eine etwa 10%-ige Suspension von Calciumhydroxid zum Einsatz.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn als Calciumhydroxid-Suspension eine wäßrige Suspension verwendet wird.
Die Zugabe erfolgt zweckmäßigerweise in einer Menge von 0,9 bis 2,7 Masse-% Calciumhydroxid, bezogen auf den Verbrennungsinput.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Calciumhydroxid- Suspension Zuschlagstoffe zugesetzt werden, insbesondere absorptionsfordernde Zusätze.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Calciumhydroxid-Suspension bis zu 10% absorptionsfördernde Zusätze zugegeben. Als Beispiel für einen derartigen Zusatz sei Herdofenkoks genannt.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Zufuhr der Calciumhydroxid-Suspension in einem Bereich der
Feuerungsanlage erfolgt, bei welchem die Temperatur über 250° C liegt.
Wenn Calciumhydroxid-Suspension in der Brennkammer und/oder in der Nachbrennkammer zugeführt wird, geschieht dies mit Vorteil in einem Temperaturbereich von 800°C bis 1400°C. Es ist desweiteren möglich, insbesondere zusätzlich zu der vorbeschriebenen Vorgehensweise, eine Calciumhydroxid- Suspension im Bereich der Wärmetauscher, vorzugsweise am Eingangsbereich derselben, zuzudosieren, wobei in diesem Falle die Zugabe bei einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 800° C erfolgen sollte.
Die Calciumhydroxid-Suspension wird vorzugsweise in Form von zumindest einem Sprühnebel in den Feuerraumbereich eingedüst. Die Dosierung kann hierdurch auf besonders einfache Weise exakt regelbar gestaltet werden.
Die Eindüsung der schadstoffbindenden Calciumhydroxid- Suspension, die gegebenenfalls noch Zuschlagstoffe enthalten kann, an einer oder mehreren Stellen in den Feuerungsraum kann beispielsweise durch druckluftgeregelte Düsensysteme erfolgen. Dadurch wird das Schadstoffbindende Mittel weitestgehend homogen in dem heißen Reaktionsraum verteilt. Weiterhin gestattet das Düsensystem den Eintrag von sehr feinen Calciumhydroxid-Suspensions-Tröpfchen in den Feuerungsraum, aus denen sich in statu nascendi-CaO-Partikel mit sehr großer Oberfläche als wirksames Reagenz bilden. Die Anzahl und Lage der Eindüsungsstellen hängen von der Größe und Geometrie des Feuerraumes, von der Verweilzeit der Schadgaskomponenten und des schadstoffbindenden Mittels im Reaktionsbereich sowie von der mittleren Konzentration der Schadstoffe ab. Dabei muß darauf geachtet werden, daß die Eindüsungsstelle bzw. -stellen relativ zur Position des oder der Brenner einen Abstand aufweisen, der groß genug ist, um einer thermischen Inaktivierung und Versinterung des Additivs
vorzubeugen. Diese Form der Eindüsung gewährleistet die für eine hohe Umsatzrate des schadstoffbindenden Mittels mit den Schadgaskoponenten erforderliche hohe spezifische Oberfläche des Schadstoffbindenden Mittels.
Das vorliegende Verfahren kann im Feuerraum von beliebigen Verbrennungsanlagen durchgeführt werden. Besonders geeignet ist das Verfahren für Altölfeuerungsanlagen, Hausmüll- und/oder Sondermüllverbrennungsanlagen, Anlagen zur Wär e- und/oder Energieerzeugung, wie Kohlekraftwerken, oder Anlagen zur thermischen Behandlung von Steinen und Erden, Glas, Keramik, Baustoffen und Metallen.
Wenn das schadstoffbindende Mittel mittels druckluftgeregelter Düsensysteme in den Verbrennungsräum eingebracht wird, herrscht in diesem vorzugsweise eine Temperatur von 600°C bis 1300°C vor.
Die beispielsweise in die Drehrohr- oder Rostfeuerräume von Müll- und/oder Sondermüllverbrennungsanlagen eingetragenen Mengen an schadstoffbindenden Mitteln betragen bevorzugterweise 0,5 bis 2 Masse-% bezogen auf die verbrannten Abfallstoffmengen. Sie lassen sich gegebenenfalls nach ausgewählten, kontinuierlich gemessenen Schadgaskonzentrationen im Verbrennungsabgas dem tatsächlichen Bedarf anpassen, womit ein kostenintensiver, überschüssiger Verbrauch an schadstoffbindendem Mittel vermieden werden kann.
Aufgrund der hohen Dissoziationstemperaturen der gebildeten Salze wird ein Teil der sauren Schadstoffe an die Feststoffphase gebunden und findet sich in deponierfähiger Form in der Schlacke wieder. Die im Rauchgasstrom durch das Schadstoffbindende Mittel bedingte Feststoffphase hat reinigende Wirkung z. B. auf die Abhitzekesselflächen. Die darüber hinaus durch den Eintrag der Calciumhydroxid-
Suspension verursachten möglichen Ablagerungen z. B. in Nachbrennkammern oder an Abhitzekesseln sind in ihren Eigenschaften porös und daher leicht entfernbar.
Der konstruktive und finanzielle Aufwand zur Ausrüstung von Verbrennungsanlagen, um sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet zu machen, ist gering.
Das vorliegende Verfahren ist insbesondere geeignet, saure Schadstoffe wie Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff oder Chlorwasserstoff aus einem Rohgas abzuscheiden. Daneben wird aber auch in Bezug auf halogenierte organische Schadgaskomponenten, wie beispielsweise polychlorierte Dibenzodioxine und -furane, eine beachtliche Abscheidung erzielt.
Die Erfindung betrifft des weiteren die Verwendung des vorbeschriebenen Verfahrens zur Verringerung saurer Schadgase im Rohgas, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen.
Die Erfindung ermöglicht durch eine frühe Schadstoffeinbindung eine Kapazitätserweiterung bzw.. Aufwertung von Verbrennungsanlagen, da die sauren Schadgase mengenmäßig nur mehr in geringerem Anteil in der Rauchgasreinigung anfallen und diese dadurch entlasten.
Die Calciumhydroxid-Suspension wird gemäß einer Ausführungform der Erfindung als 10%-ige Suspension eingedüst. Dies kann in die Brennkammer, in die Nachbrennkammer oder am Eingang zum Kessel wahlweise einzeln oder kombiniert erfolgen. Dabei wird in der Regel insgesamt mit 0,9 bis 2,7 Masse-% Calciumhydroxid bezogen auf Verbrennungs-Input gearbeitet. Mit diesem Verfahren kann im Temperaturbereich von 800°C bis 1400°C im Verbrennungsräum sowie 250°C bis 800°C im Kesselbereich gearbeitet werden.
Durch das Versprühen von Calciumhydroxid-Suspensionen wird ein sehr guter Dispersionsgrad erreicht. Bei den o. g. Temperaturen bildet sich sofort fein verteiltes Calciumoxid (CaO) mit einer sehr großen reaktiven Oberfläche, welches unmittelbar Neutralisationsreaktionen mit sauren Schadgasen eingehen kann.
Ein großer Teil der Schadstoffe wird auf Grund der sehr hohen Dissoziationstemperaturen der gebildeten Salze an die Feststoffphase gebunden.
Ein großer Teil dieser Schadstoffe findet sich anschließend in der Schlacke in unbedenklicher Form wieder.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:
bessere Handhabung, Dosierung, Förderbarkeit, Regelbarkeit des Schadstoffbindemittels in Abhängigkeit von der Schadgaskonzentration; genauere Konzentrationseinstellung möglich; verbesserte Dispergierbarkeit;
- Erhöhung der Einbindungsrate;
- Ablagerungen an Kesseln und anderen Einbauten und mögliche Anbackungen können zwar auftreten, diese sind jedoch sehr locker und leichter entfernbar, als übliche Ablagerungen.
Beispiel;
Es erfolgte die Eindüsung einer Kalkmilch-Suspension in den Drehrohrofen einer Müllverbrennungsanlage über einen längeren Zeitraum.
Der Einfluß der Calciumhydroxid-Suspension Zugabe im Feuerungsraum bewirkt eine nachweisbare Minderung des
Schwefeldioxid-Gehaltes im Rohgas. Es wurden SO2 Absenkungen bis zu 40% beobachtet. Unterhalb eines Schwellenwertes von 300 bzw. 400 mg/m^ sind jedoch keine signifikanten Wirkungen erkennbar.
Claims
1. Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffgehalts im Rohgas von Verbrennungsanlagen, bei dem während des Betriebs der
Feuerungsanläge im Feuerraumbereich kontinuierlich eine Calciumhydroxid-Suspension zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciumhydroxid-Suspension eine 2-20%-ige Suspension, vorzugsweise eine etwa 10%-ige Suspension, von Calciumhydroxid zum Einsatz kommt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciumhydroxid-Suspension eine wäßrige Suspension verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 0,9 bis 2,7 Masse-% Calciumhydroxid, bezogen auf den Verbrennungsinput, zugegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumhydroxid- Suspension Zuschlagstoffe zugesetzt sind.
6. Verfahren Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumhydroxid-Suspension absorptionsfördernde Zusätze als Zuschlagstoffe zugegeben sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 Gewichts-% absorptionsfördernde Zusätze zugegeben sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als absorptionsfördernder Zusatz Herdofenkoks zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Calciumhydroxid- Suspension in einem Bereich der Verbrennungsanlage erfolgt, in welchem die Temperatur über 250°C liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Suspension in einer Brennkammer und/oder in einer Nachbrennkammer der Verbrennungsanlage in einem Temperaturbereich von 800°C bis 1400°C eingegeben wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Suspension im Bereich der Wärmetauscher einer Verbrennungsanläge, vorzugsweise am Eingangsbereich derselben, zugegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe bei einem Temperaturbereich zwischen 250°C und
800°C erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Suspension in Form von zumindest einem Sprühnebel in den Feuerraumbereich eingedüst wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Suspension an einer Stelle oder mehreren Stellen durch druckluftgeregelte Düsensysteme in den Feuerraumbereich der Verbrennungsanlage eingebracht wird.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsanlagen
Altölfeuerungsanlagen, Hausmüll- und/oder Sondermüll- verbrennungsanlagen, Anlagen zur Wärme- und/oder Energieerzeugung, vorzugsweise Kohlekraftwerke, oder Anlagen zur thermischen Behandlung von Steinen und Erden, Glas, Keramik, Baustoffen und Metallen sind.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Schadstoff Schwefeldioxid ist.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Schadstoff Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff und/oder eine halogenierte organische Verbindung ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenierten organischen Verbindungen polychlorierte Dibenzodioxine und/oder polychlorierte Dibenzofurane sind.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Suspension in einem Temperaturbereich von 600°C bis 1300°C in den Feuerraumbereich eingedüst wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß 0,5 bis 2 Masse-% Clciumhydroxid, bezogen auf den Verbrennungsinput, zugegeben werden.
21. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verringerung saurer Schadgase im Rohgas, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen.
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