WO2007098867A1 - Verfahren zur behandlung von abgas aus sinter- und pelletanlagen - Google Patents

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WO2007098867A1
WO2007098867A1 PCT/EP2007/001396 EP2007001396W WO2007098867A1 WO 2007098867 A1 WO2007098867 A1 WO 2007098867A1 EP 2007001396 W EP2007001396 W EP 2007001396W WO 2007098867 A1 WO2007098867 A1 WO 2007098867A1
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exhaust gas
additive
reagent
adsorbent
fabric filter
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PCT/EP2007/001396
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Alexander Fleischanderl
Robert Neuhold
Original Assignee
Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/685—Halogens or halogen compounds by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of exhaust gas from sintering and pellet plants, in which the exhaust gas from a sintering or pellet plant upstream of a fabric filter, in particular in an exhaust duct, dry additive is added and the additive then deposited from the exhaust gas through the fabric filter becomes.
  • sintering plants for iron ores come into consideration as sintering plants, whereby the sintered ores are used in the pig iron production.
  • Pellet plants are used to produce iron ore pellets for use in pig iron production.
  • fabric filter subsumes bag filters, pocket filters, cloth filters, textile filters and filters made of metallic fabric.
  • additive is meant here both fresh additive, the reagent and additionally optionally adsorbent, as well as recirculate.
  • Plants for exhaust gas purification from sintering plants are known, for example, from the Austrian Utility Model AT 8227 U1 of the Applicant. However, cooling or humidification of the exhaust gas in a gas conditioner is provided for the method shown there. Furthermore, the use of lime or hydrated lime as a reagent is proposed.
  • An object of the present invention is to improve the known methods so that a gas conditioning for cleaning (especially desulfurization) of the exhaust gases is no longer necessary. This significantly reduces the investment costs of such a gas purification system.
  • This object is achieved by a method according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.
  • the additive contains sodium bicarbonate NaHCO 3 , which is mainly used as a reagent, no humidification of the exhaust gas flow is necessary as NaHCO 3 reacts directly with the most important pollutants after thermal conversion (activation) into soda. Since the NaHCO 3 is at least partially recirculated into the exhaust gas stream upstream of the fabric filter, in particular into the exhaust gas channel, a good utilization of the NaHCO 3 can be ensured.
  • NaHCO 3 is thermally activated by being brought into contact with the hot exhaust gas and thus converted into sodium carbonate Na 2 CO 3 (soda), thereby obtaining a high specific (internal) surface, which is the most complete reaction of the reagent with acidic Components of the exhaust gas supported and which can also be used for the adsorption of pollutants. This transformation results in a highly porous structure of the soda particles.
  • adsorbents such as activated carbon or hearth furnace coke HOK for the adsorption of heavy metals and PCDD / F can be significantly reduced because already NaHCO 3 or Na 2 CO 3 (soda) adsorptively binds due to the formed during activation porous structure a significant proportion.
  • NaHCO 3 is used in a variety of waste incineration plants (MVA) and power plants (KW) for gas purification of the exhaust gases.
  • MVA waste incineration plants
  • KW power plants
  • the exhaust gas composition also differs from that of sintering and pellet plants.
  • the hydrogen chloride concentration in MVA and HC is 10-100 times higher.
  • manufacturers of NaHCO 3 eg Solvay
  • NaHCO 3 is therefore required for the use of NaHCO 3 for exhaust gas purification and an exhaust gas temperature greater than 140 0 C, because only above 140 0 C, the required conversion of NaHCO 3 in Na 2 CO 3 takes place sufficiently.
  • the conversion rate depends significantly on the exhaust temperature - the higher this temperature, the faster the conversion (thermal activation).
  • "in situ" conversion ie directly at the point of introduction, takes place within a few seconds, which is necessary since the introduced NaHCO 3 is subsequently deposited in electrostatic precipitators or fabric filters as a reaction product
  • almost complete conversion of the NaHCO 3 is required.
  • the usual exhaust gas temperatures below 140 0 C especially usually below 130 0 C, ie approximately between 60 and 140 ° C, usually between 90 - 130 0 C and thus actually too low for the known methods.
  • the residence time of the additive in the elevated temperature range between 60 and 140 0 C, in particular between 90 to 130 0 C, longer and thus can continue the conversion of NaHCO 3 in soda take place -A-
  • Sodium bicarbonate NaHCO 3 is therefore particularly advantageous over the use of calcareous reagent, if:
  • the exhaust gas has on average a temperature of> 9O 0 C
  • a catalytic denitrification is downstream of gas purification or must be in the future.
  • Particularly good results in terms of stoichiometry are achieved if the degree of recirculation is selected in such a way that the mean residence time of the freshly used additive, several hours, in particular more than one day, and is then discharged from the system. If a lower residence time should be achieved with consistently good stoichiometry, this can be achieved by appropriate grinding fineness of the NaHCO 3 .
  • the reagent is supplied coarse-grained and ground only shortly before use to the required fineness.
  • the most quantitative conversion of NaHCO 3 is substantially improved if the additive remains as long as possible, advantageously longer than half an hour, as a filter cake on the fabric filter before it is cleaned. After intermediate buffering in a container, the additive is then reintroduced into the gas stream and remains again this period in the filter cake.
  • the introduction of the additive into the exhaust gas flow and the space for contact with the exhaust gas is advantageously carried out as a flow-through method.
  • fly-flow method processes where additive is added to a flowing exhaust gas, the additive is taken from the exhaust stream and it comes during this transport to mass transfer - reaction and / or adsorption - of components of the exhaust gas on the additive.
  • concentration of additive in the space through which the exhaust gas flows is rather low in the case of air flow methods, for example in the range of a few milligrams per cubic meter to one hundred grams per cubic meter.
  • fixed bed, fluidized bed, dense phase, fluidized bed and fluidized bed processes are those in which the concentration of additive in the exhaust gas space is in the range of about one kilogram or more of additive per cubic meter.
  • fly-by-wire methods is, in particular, the lower investment costs and the lower pressure drop for the gas flow, which results in lower operating costs.
  • additive characterized in that additive is introduced at least one point in the exhaust stream, preferably opposite or transverse (cross flow) to the flow direction of the exhaust gas, the relative velocity between the exhaust gas and additive is increased, and thus the reaction rate between the additive and the exhaust gas is improved.
  • Particularly effective here is one Relative speed of at least 30 m / s in countercurrent and of at least 15 m / s in the cross flow between additive and exhaust gas.
  • additive is introduced at several points along the flow direction of the exhaust gas, so each minor amounts of additive can be added, which can be better distributed homogeneously than once a large amount of additive is added.
  • Reagent and adsorbent can be injected together or separately.
  • An embodiment of the invention is that additive is introduced at least in a certain cross section of the exhaust passage at a plurality of points distributed over the cross section.
  • a lance is a slender tube through which the additive is introduced into the exhaust gas.
  • the tube may project into the exhaust gas duct approximately normal to the surface thereof and optionally be bent at the end against the flow direction of the exhaust gas.
  • the additive contains at least NaHCO 3 as a reagent and may additionally contain adsorbents such as hearth furnace cokes or activated carbon.
  • adsorbents such as hearth furnace cokes or activated carbon.
  • acidic components such as SO 2 , SO 3 , HCl, HF can be deposited, but also heavy metals and organic pollutants are bound.
  • adsorbent harmful components such as heavy metals and organic substances can be adsorbently bound.
  • the introduction is particularly simple when adsorbent and NaHCO 3 are introduced together. But also a separate contribution is feasible.
  • adsorbent and / or reagent can be introduced either before or after the recirculate. If the adsorbent and / or reagent introduced before the recirculation, meets the fresh adsorbent and / or reagent on the not yet purified exhaust gas with high pollutant concentration, while already partially reacted recirculate meets the already partially purified exhaust gas with lower pollutant content.
  • adsorbent is introduced as a function of the proportion of condensable organic compounds and / or the proportion of heavy metals, and / or that depending on the proportion of acidic components (in particular sulfur dioxide) in the exhaust gas reagent is introduced.
  • Fig. 1 shows an apparatus for carrying out the method according to the invention.
  • Fig. 2 shows the implementation of NaHCO 3 in Na 2 CO 3 as a function of temperature
  • the exhaust gas 1 advantageously introduced via a process gas blower and optionally a Vorentstaubungstress (electrostatic precipitator or cyclones) in the exhaust duct 2.
  • the vacuum necessary for the treatment of the exhaust gases is ensured by a support fan 14.
  • the exhaust duct 2 has a substantially constant cross-section and finally opens into the fabric filter 3.
  • fresh additive is introduced into the silo 7 as reagent NaHCO 3 and stored there, on the other hand it is introduced into the silo 8 as an adsorbent and stored. Material removal from the silos 7, 8 takes place via rotary valves. These convey into the respective metering containers 9, 10. These metering containers are weighed and equipped with level sensors.
  • the adsorbent or reagent filled into the metering containers 9, 10 is controlled in a volume-controlled manner via metering screws.
  • the adsorbent is supplied via the associated line 12.
  • the adsorbent is conveyed to the feed device 4 by means of conveying air 13 and the lances of the feed device 4 in the exhaust duct second jetted.
  • the metered-dose reagent is ground by a mill 16 to the required particle size (depending on the gas temperature and the residence time, typically d 90 about 20-100 microns) and conveyed by means of conveying air 17 via the supply line for reagent 18 to the lances of the feed device 6.
  • the two addition devices 4 and 6 open close to the beginning of the exhaust duct 2.
  • the metered amount of Additv replaces the spent on the Reststoffausschleusung in the residue silo 11 spent adsorbent and reagent.
  • the adsorbent and reagent is injected in countercurrent or crossflow under high relative velocity.
  • the exhaust gas velocity at this point is about 15-25 m / s, the injection velocity 15-50 m / s, so that a relative velocity of 30-75 m / s, in particular 40-60 m / s with countercurrent injection or greater than 15 m / s is reached at funnelstromeindüsung.
  • the countercurrent requires compared to the cross flow due to the higher relative speed procedural advantages.
  • adsorbent and / or reagent can be fed together with recirculation via the conveying paths 30 and 31 into the feed line 27 and thus also be introduced jointly into the exhaust gas channel 2 via the feed device 5, which is located close to the fabric filter 3.
  • the adsorbent in this example is dry hearth furnace coke (HOK) with a bulk density of about 0.55 g / cm 3 and a particle size distribution of d 90 about 50 microns.
  • HOK dry hearth furnace coke
  • the reagent in this example is dry NaHCO 3 with a bulk density of about 1, 0-1, 2 g / cm 3 and a particle size distribution of d 90 about 20-100 microns.
  • d 90 about 20-100 microns.
  • Fig. 2 the conversion of NaHCO 3 at 150 0 C exhaust gas temperature and a grain size d 90 of about 50 mm is shown as a dotted line, the conversion of NaHCO 3 at 130 0 C and a grain size d 90 of about 35 mm as a dashed line and the Conversion of NaHCO 3 at 110 0 C and a grain size d 90 of about 20 mm as a solid line.
  • NaHCO 3 does not have to be ground so finely in order to achieve the same degree of utilization (stoichiometry).
  • the NaHCO 3 must be ground due to its material properties immediately prior to introduction into the gas stream.
  • the method according to the invention can also be carried out already from an exhaust gas temperature of 60 0 C, 7O 0 C or 8O 0 C, as long as correspondingly long residence times are provided.
  • the essential task of the fabric filter is the separation of the mittransport convinced with the exhaust solids. These consist of sintered dust, reaction product, unused reagent, adsorbent and recirculated residue.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the fabric filter 3 can be provided with auxiliaries, e.g. with a lime-carbon mixture with additives, which is known for example under the brand name Sorbalit® precoated.
  • This layer also binds moisture, which condenses from the exhaust gas during the start-up process, thus preventing damage to the filter cloth.
  • a device for introducing material for precoating may be provided, but is not shown in the figure.
  • the fabric filter 3 used consists essentially of the filter housing 21 with the filter bags, the raw gas chamber 22, the discharge hoppers 23 and the clean gas chamber 24th
  • the dust-laden exhaust gas passes through the Rohgaseintrittskanal in the raw gas chamber 22.
  • the gas velocity is reduced and the dust particles are distributed evenly on the gas distribution wall 25.
  • the gas path is blocked by the top plate (tube bottom), so that the entire gas flow can only pass through the filter tubes via the clean gas flap and clean gas chamber 24 to the clean gas line 15, which leads to the chimney.
  • the recirculate discharged from the fabric filter 3 by means of mechanical conveyors is fed via a metering system 26 by means of conveying devices to the supply line 27 for recirculate and introduced via the feed device 5 into the exhaust gas channel 2.
  • the recirculate can be injected (countercurrent or cross flow) or metered by gravity and optionally distributed by means of static mixing elements in the gas stream.
  • the metering system 26 ensures a constant flow of material.
  • the recirculate is dry ( ⁇ 1% by weight of moisture) and has a bulk density of about 0.4-0.5 g / cm 3 and a particle size distribution of d 90 about 10-50 microns.
  • the deposition of pollutants in the present process is as follows: The NaHCO 3 after thermal activation and the optionally present adsorbent take in the pores on organic components and heavy metals. In the deposition of acidic components, the reagent partially reacts with these components in the flow stream. The remainder of the separation happens when the filter cake flows through.
  • the acidic exhaust components SO 2 , SO 3 , HCl and HF chemically react with this reagent (after thermal activation) and form dry solids as a product. These solids are then removed in the fabric filter 3 from the exhaust stream. In order to achieve the desired separation efficiency of the acidic components, it is necessary to dose the reagent.
  • the organic components dioxins, furans, VOC, PAC
  • the heavy metals contained in the exhaust gas mainly Hg, Cd
  • the resulting after thermal activation of soda, as well as the exemplary used Herdofen coke (HOK) have an extremely large pore volume and bind these harmful components in the interior of the grain.
  • the adsorption can be enhanced by chemical processes in the pores of the HOK, for example, is still existing SO 2 in the exhaust to some extent to sulfuric acid or sulfurous acid to react with the turn heavy metals (metallic Hg).
  • Heavy metals pass through the primary materials (ore and aggregates), as well as recycled material (dusts / sludges) into the exhaust gas of the sinter or pellet plant. For example, can be prevented by adjusting the dosage of the reagent and / or adsorbent emission peaks or -übergeronne.
  • the condensable organic components in this gas mixture can condense on / in the filter material of the fabric filter 3 and cause irreversible damage to the filter material (reduction of the gas permeability, increase in the specific pressure loss, associated with less gas throughput, more frequent cleaning operations, etc.). A shortened service life of the filter material is the result and thus increased operating costs.
  • the amount of necessary adsorbent of the above load can be adjusted, ie it is so much adsorbent, fresh or from recirculate, necessary that the condensable under operating conditions portion of the organic components is largely bound to the adsorbent.
  • This can significantly increase the service life of the filter material.
  • the nature of the exhaust gas may include temperature and content of various pollutants.
  • the adsorbent to be used is adapted (distribution of the pores / channel diameter).
  • the maximum inlet temperature can be limited to 160-180 0 C.
  • a sintering waste gas stream of 600,000 Nm 3 / h is desulfurized dry with an SO 2 crude gas concentration of on average 600 mg / Nm 3 to less than 100 mg / Nm 3 .
  • 20 mg / Nm 3 of HCl must be precipitated.
  • the exhaust gas has a dust content of 100 mg / Nm 3 , the pure dust content is 5 mg / Nm 3 .
  • 30 kg / h of hearth furnace coke are used.
  • the desulphurization is carried out by using 850 kg / h of NaHCO 3 , which is ground immediately before injection to a d 90 of 30 microns. Adsorbent and reagent are introduced separately.
  • the adsorbent in countercurrent with about 50 m / s relative speed, NaHCO 3 with 20 m / s relative velocity in the cross flow.
  • the residence time for the additive in the gas stream (flying stream) is 2 seconds.
  • the recirculate is fed by screw conveyor gravimetrically after the additive and distributed by means of static mixer in the gas stream.
  • the reagent loading thus results in about 1400 mg / Nm 3
  • the Adsorptionsstoffbeladung is about 50 mg / Nm 3 , so that the total amount of adsorbent and reagent added in the range up to 1450 mg / Nm 3 .
  • the amount of recirculatate is 10 t / h ( ⁇ 16.7 g / Nm 3 ) and is thus approximately 12 times the amount of adsorbent plus reagent.
  • the stoichiometry with respect to NaHCO 3 is 1.05.
  • the resulting amount of residual material is about 800 kg with 0.5% moisture.
  • the filter cake per hose row is cleaned about every 80 minutes.
  • the sintering gas temperature is a minimum of 110 ° C, a maximum of 130 0 C and an average of 120 ° C. Due to the installed recirculation buffer tank of 50 m 3 , the bulk density is 500 kg / m 3 , calculated an average residence time of about 27 hours, the additive of about 10 hours of hot exhaust gas is applied (maximum conversion time for NaHCO 3 ).

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Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen, bei welchem dem Abgas aus einer Sinter- bzw. Pelletanlage stromaufwärts eines Gewebefilters (3), insbesondere in einen Abgaskanal (2), trockenes Additiv zugegeben wird und das Additiv anschließend aus dem Abgas durch das Gewebefilter (3) abgeschieden wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 als Reagenz enthält und zumindest teilweise in den Abgasstrom, insbesondere in den Abgaskanal (2), stromaufwärts des Gewebefilters (3) rezirkuliert wird. Dadurch kann eine Gaskonditionierung (Kühlung), wie sie für kalkhaltiges Reagenz notwendig ist, vermieden werden.

Description

Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen, bei welchem dem Abgas aus einer Sinter- bzw. Pelletanlage stromaufwärts eines Gewebefilters, insbesondere in einen Abgaskanal, trockenes Additiv zugegeben wird und das Additiv anschließend aus dem Abgas durch das Gewebefilter abgeschieden wird.
Als Sinteranlagen kommen insbesondere Sinteranlagen für Eisenerze in Frage, wobei die gesinterten Erze in der Roheisenerzeugung zum Einsatz kommen. Pelletanlagen dienen zur Herstellung von Eisenerz-Pellets zur Verwendung in der Roheisenerzeugung.
Unter dem Begriff Gewebefilter werden Schlauchfilter, Taschenfilter, Tuchfilter, Textilfilter und Filter aus metallischem Gewebe subsumiert.
Unter Additiv wird hier sowohl frisches Additiv, das Reagenz und zusätzlich gegebenenfalls Adsorptionsmittel enthält, als auch Rezirkulat verstanden.
Umweltbehörden widmen heute das Hauptaugenmerk bei einem integrierten Hüttenwerk den Sinteranlagen bzw. Pelletanlagen. Grund dafür ist, dass Sinteranlagen aufgrund der riesigen Abgasmengen (üblich 300.000-1.000.000 Nm3/h) für einen erheblichen Anteil der Schadstoffemissionen eines integrierten Hüttenwerks verantwortlich sind. Vor allem Feinstäube und Aerosole (Salze) sowie Schwermetalle (Hg1 Pb, Cd), organische Emissionen, wie polychlorierte Dioxine/Furane, VOC, PAC, Stickoxide und saure Komponenten wie Schwefeldioxid/trioxid, HCl und HF stellen mögliche Problemherde dar.
Bei Sinter- oder Pelletanlagen liegen die üblichen Abgastemperaturen im Normalbetrieb unter 140 0C1 also etwa zwischen 90 und 14O0C. Bei Betriebsstörungen kann es aber auch zu Temperaturspitzen bis über 200°C kommen.
Anlagen zur Abgasreinigung aus Sinteranlagen sind etwa aus dem österr. Gebrauchsmuster AT 8227 U1 der Anmelderin bekannt. Allerdings ist für das dort gezeigte Verfahren eine Kühlung bzw. Befeuchtung des Abgases in einem Gaskonditionierer vorgesehen. Weiters wird der Einsatz von Kalk oder Kalkhydrat als Reagenz vorgeschlagen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die bekannten Verfahren so zu verbessern, dass eine Gaskonditionierung zur Reinigung (speziell Entschwefelung) der Abgase nicht mehr notwendig ist. Dies vermindert die Investitionskosten einer solchen Gasreinigungsanlage wesentlich. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen festgehalten.
Dadurch, dass das Additiv Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 enthält, das hauptsächlich als Reagenz eingesetzt wird, ist keine Befeuchtung des Abgasstroms notwendig, da NaHCO3 nach thermischer Umwandlung (Aktivierung) in Soda direkt mit den wichtigsten Schadstoffen reagiert. Da das NaHCO3 zumindest teilweise in den Abgasstrom stromaufwärts des Gewebefilters, insbesondere in den Abgaskanal, rezirkuliert wird, kann eine gute Ausnützung des NaHCO3 sichergestellt werden.
Zuerst wird NaHCO3 thermisch aktiviert, indem es mit dem heißen Abgas in Kontakt gebracht wird und sich so in Natriumkarbonat Na2CO3 (Soda) umwandelt und dabei eine hohe spezifische (innere) Oberfläche gewinnt, die eine möglichst vollständige Umsetzung des Reagenz mit sauren Komponenten des Abgases unterstützt und die auch zur Adsorption von Schadstoffen genutzt werden kann. Bei dieser Umwandlung entsteht eine hochporöse Struktur der Sodateilchen.
2 NaHCO3 + Wärme ■» Na2CO3 + CO2 + H2O
Wichtige Reaktionen mit sauren Abgaskomponenten sind:
2 NaHCO3 + SO2 + V2 O2 ■* Na2SO4 + H2O + 2 CO2
NaHCO3 + HCl -» NaCI + H2O + CO2
NaHCO3 + HF-> NaF + H2O + CO2
Na2CO3 + SO2 + V2 O2 -> Na2SO4 + CO2
Na2CO3 + 2 HCl -■> 2 NaCI + H2O + CO2
Na2CO3 + 2 HF^ 2 NaF + H2O + CO2
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Kühlung des Abgases notwendig ist, ergibt sich im Falle einer Nachschaltung einer katalytischen Entstickungsanlage (SCR- DeNOx)1 wie es künftig bei Sinter- und Pelletanlagen erforderlich sein wird, der zusätzliche Vorteil, dass aufgrund der höheren Abgasaustrittstemperatur die für die SCR-DeNOx erforderliche Einrichtung zur Anhebung der Abgastemperatur auf die erforderliche Betriebstemperatur kleiner wird und daher hinsichtlich Investitionskosten und Betriebskosten günstiger wird. Da keine Feuchte in den Abgaskanal eingebracht wird, gibt es auch kaum eine Anbackungsgefahr. Der Einsatz von Adsorptionsmitteln wie Aktivkohle oder Herdofenekoks HOK zur Adsorption von Schwermetallen und PCDD/F kann erheblich reduziert werden, da bereits NaHCO3 bzw. Na2CO3 (Soda) aufgrund der bei der Aktivierung ausgebildeten porösen Struktur einen erheblichen Anteil adsorptiv bindet.
Aufgrund der exzellenten Stöchiometrie von Soda, der CO2-Abspaltung aus dem NaHCO3 bei Umwandlung in Soda, sowie dem weiter oben erwähnten geringeren Einsatz von Adsorptionsmittel, ergeben sich gegenüber kalkhaltigem trocken eingebrachtem Reagenz, entsprechend geringere Reststoff mengen. Dies verbessert die Betriebskosten mitunter wesentlich.
NaHCO3 wird zwar in einer Vielzahl von Müllverbrennungsanlagen (MVA) und Kraftwerken (KW) zur Gasreinigung der Abgase benutzt. Diese Prozesse haben aber andere Abgasbedingungen, nämlich wesentlich höhere Abgastemperaturen (> 150 °C). Auch die Abgaszusammensetzung weicht von der von Sinter- und Pelletanlagen ab. So ist z.B. die Chlorwasserstoffkonzentration bei MVA und KW 10-100 mal höher. Von Herstellern von NaHCO3 (z.B. Solvay) wird daher für den Einsatz von NaHCO3 zur Abgasreinigung auch eine Abgastemperatur größer 140 0C gefordert, weil erst oberhalb von 1400C die erforderliche Umwandlung des NaHCO3 in Na2CO3 ausreichend stattfindet.
Die Umwandlungsgeschwindigkeit hängt wesentlich von der Abgastemperatur ab -je höher diese Temperatur, desto schneller verläuft die Umwandlung (thermische Aktivierung). Bei diesen hohen Temperaturen (>150°C) findet eine Umwandlung „in situ", das heißt direkt bei der Einbringung, innerhalb weniger Sekunden statt. Dies ist erforderlich, da das eingebrachte NaHCO3 anschließend in Elektrofiltern oder Gewebefiltern als Reaktionsprodukt abgeschieden wird und aus dem Prozess ausgeschleust wird. Um die Stöchiometrie - Verhältnis von eingebrachter Menge an Reagenz zu abgeschiedener Menge an sauren Gasbestandteilen - auf betriebswirtschaftlich interessantem Niveau zu halten, ist aber eine nahezu vollständige Umwandlung des NaHCO3 erforderlich.
Bei Sinter- oder Pelletanlagen liegen die üblichen Abgastemperaturen unter 140 0C, insbesondere meist unter 1300C, also etwa zwischen 60 und 140°C, meist zwischen 90 - 1300C und damit eigentlich zu niedrig für die bekannten Verfahren. Da im erfindungsgemäßen Verfahren jedoch das Additiv rezirkuliert wird, wird die Verweilzeit des Additivs im erhöhten Temperaturbereich zwischen 60 und 1400C, insbesondere zwischen 90 - 1300C, verlängert und damit kann weiter die Umwandlung von NaHCO3 in Soda stattfin- -A-
den. Geringere Temperaturen werden also durch größere Verweilzeit und/oder durch einen feineren Mahlgrad des NaHCO3 kompensiert.
In Pilot-Versuchen und Labor-Untersuchungen wurde festgestellt, dass bereits bei 110 0C und auch darunter mit hervorragender Stöchiometrie entschwefelt werden kann und zudem gleichzeitig Schwermetalle, PCDD/F und andere organische Schadstoffe wesentlich und NOx teilweise vermindert werden können.
Ein Vergleich mit der herkömmlichen Kalkhydrat-Entschwefelung zeigt:
Figure imgf000006_0001
Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 ist daher besonders vorteilhaft gegenüber Einsatz von kalkhaltigem Reagenz, wenn:
* hohe Entschwefelungsgrade erforderlich sind
♦ das Abgas im Durchschnitt eine Temperatur von > 9O0C hat,
♦ die Deponiekosten hoch sind und die Deponiemenge gering zu halten ist
* eine katalytische Entstickung (SCR-DeNOx) der Gasreinigung nachgeschaltet ist oder in Zukunft werden muss. Besonders gute Ergebnisse bezüglich Stöchometrie erzielt man, wenn der Rezirkulationsgrad in der Weise gewählt wird, dass die mittlere Verweilzeit des frisch eingesetzten Additivs, mehrere Stunden, insbesondere mehr als einen Tag, beträgt und erst dann aus dem System ausgeschleust wird. Soll eine geringere Verweilzeit bei gleichbleibend guter Stöchiometrie realisiert werden, kann diese durch entsprechende Mahlfeinheit des NaHCO3 erzielt werden. Hierzu kann vorgesehen werden, dass das Reagenz grobkörnig angeliefert und erst kurz vor dem Einsatz auf die erforderliche Feinheit gemahlen wird.
Die möchlichst quantitative Umwandlung von NaHCO3 wird wesentlich verbessert, wenn das Additiv möglichst lange, vorteilhafterweise länger als eine halbe Stunde, als Filterkuchen am Gewebefilter verbleibt bevor dieser abgereinigt wird. Nach Zwischenpufferung in einem Behälter wird das Additiv dann erneut in den Gasstrom eingebracht und verbleibt erneut diesen Zeitraum im Filterkuchen.
Die Einbringung des Additivs in den Abgasstrom und der Raum für den Kontakt mit dem Abgas wird vorteilhaft als Flugstromverfahren ausgeführt.
Unter Flugstromverfahren versteht man Verfahren, wo Additiv einem strömenden Abgas zugegeben wird, das Additiv vom Abgasstrom mitgenommen wird und es während dieses Transportes zu Stoffübergang - Reaktion und/oder Adsorption - von Bestandteilen des Abgases auf das Additiv kommt. Die Konzentration von Additiv im abgasdurchströmten Raum ist bei Flugstromverfahren eher niedrig, etwa im Bereich von wenigen Milligramm je Kubikmeter bis einhundert Gramm je Kubikmeter. Im Gegensatz dazu sind Festbett-, Fließbett-, Dichtstrom-, Wirbelbett- und Wirbelschichtverfahren, bei denen die Konzentration von Additiv im abgasdurchströmten Raum im Bereich von etwa einem Kilogramm oder mehr Additiv je Kubikmeter liegt.
Der Vorteil von Flugstromverfahren liegt insbesondere in den niedrigeren Investitionskosten und im niedrigeren Druckverlust für die Gasströmung, der in geringeren Betriebskosten resultiert.
Dadurch, dass Additiv an zumindest einer Stelle in den Abgasstrom, vorzugsweise entgegen der oder quer (Kreuzstrom) zur Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird, wird die Relativgeschwindigkeit zwischen Abgas und Additiv erhöht und damit auch die Reaktionsrate zwischen Additiv und Abgas verbessert. Besonders wirksam ist hierbei eine Relativgeschwindigkeit von zumindest 30 m/s im Gegenstrom und von zumindest 15 m/s im Kreuzstrom zwischen Additiv und Abgas.
Wenn vorgesehen ist, dass Additiv an mehreren Stellen längs der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird, so können jeweils kleinere Mengen an Additiv zugesetzt werden, die besser homogen verteilt werden können als wenn einmal eine große Menge Additiv zugesetzt wird. Reagenz und Adsorptionsmittel können zusammen oder auch getrennt eingedüst werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass Additiv zumindest in einem bestimmten Querschnitt des Abgaskanals an mehreren über den Querschnitt verteilten Stellen eingebracht wird. Dadurch kann eine homogenere Verteilung des Additivs über den Querschnitt des Abgaskanals und damit eine bessere Ausnützung des Additivs sichergestellt werden, sodass das Additiv gleichmäßig verbraucht wird und auch eine gleichmäßige Beaufschlagung des Filtergewebes erfolgt (homogener Aufbau des Filterkuchens).
Vorteilhaft ist, wenn das Additiv über zumindest eine Lanze eingebracht wird. Eine Lanze ist ein schlankes Rohr, durch welches das Additiv in das Abgas eingebracht wird. Das Rohr kann etwa normal zur Oberfläche des Abgaskanals in diesen ragen und gegebenenfalls am Ende entgegen der Strömungsrichtung des Abgases gebogen sein.
Das Additiv enthält zumindest NaHCO3 als Reagenz und kann zusätzlich Adsorptionsmittel, wie Herdofenkoks oder Aktivkohle, enthalten. Mit dem Reagenz können saure Komponenten, wie SO2, SO3, HCl, HF abgeschieden werden, aber auch Schwermetalle und organische Schadstoffe gebunden werden. Mit dem Adsorptionsmittel können unterstützend Schadkomponenten wie Schwermetalle und organische Stoffe ad- sorbtiv gebunden werden. Die Einbringung ist besonders einfach, wenn Adsorptionsmittel und NaHCO3 gemeinsam eingebracht werden. Aber auch eine getrennte Einbringung ist realisierbar.
Von Vorteil ist auch, wenn Rezirkulat und frisches Adsorptionsmittel/Reagenz an verschiedenen Stellen eingebracht werden. Dadurch können die Mengen unabhängig voneinander verändert werden, was zu einer besseren Ausnützung des Additivs führt. Schadgasspitzen können auf diese Weise besser abgefangen werden, weil Adsorptionsmittel und gegebenenfalls Reagenz gezielt und dosiert zugeführt werden können. Das Adsorptionsmittel und/oder Reagenz kann entweder vor oder nach dem Rezirkulat eingebracht werden. Wird das Adsorptionsmittel und/oder Reagenz vor dem Rezirkulat eingebracht, trifft das frische Adsorptionsmittel und/oder Reagenz auf das noch nicht gereinigte Abgas mit hoher Schadstoffkonzentration, während das schon teilweise ausreagierte Rezirkulat auf das bereits teilweise gereinigte Abgas mit niedrigerem Schadstoffanteil trifft.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass Adsorptionsmittel in Abhängigkeit vom Anteil der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder vom Anteil der Schwermetalle eingebracht wird, und/oder dass in Abhängigkeit vom Anteil der sauren Bestandteile (insbesondere Schwefeldioxid) im Abgas Reagenz eingebracht wird.
Die Erfindung wird anhand der angeschlossenen Figuren beispielhaft und schematisch dargestellt und anhand der folgenden Beschreibung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt die Umsetzung von NaHCO3 in Na2CO3 in Abhängigkeit von Temperatur und
Körnung.
Fig. 3 zeigt die Umsetzung von NaHCO3 in Na2CO3 in Abhängigkeit von der Temperatur bei gleicher Körnung.
Aus einer Sinteranlage wird gemäß Fig. 1 das Abgas 1 , in vorteilhafter Weise über ein Prozessgasgebläse und gegebenenfalls einer Vorentstaubungsstufe (Elektrofilter oder Zyklone) in den Abgaskanal 2 eingebracht. Der zur Behandlung der Abgase notwendige Unterdruck (Druckverlust der erfindungsgemäßen Anlage) wird durch ein Stützgebläse 14 gewährleistet. Der Abgaskanal 2 weist einen im Wesentlichen gleich bleibenden Querschnitt auf und mündet schließlich in den Gewebefilter 3. Der Abgaskanal 2 muss natürlich nicht in waagrechten und senkrechten Abschnitten ausgerichtet sein.
Frisches Additiv wird einerseits als Reagenz NaHCO3 in den Silo 7 eingebracht und dort gelagert, andererseits als Adsorptionsmittel in den Silo 8 eingebracht und gelagert. Der Materialabzug aus den Silos 7, 8 erfolgt über Zellradschleusen. Diese fördern in die jeweiligen Dosierbehälter 9, 10. Diese Dosierbehälter sind verwogen und mit Niveausonden ausgestattet.
Das in die Dosierbehälter 9, 10 eingefüllte Adsorptionsmittel bzw. Reagenz wird über Dosierschnecken mengengenau geregelt. Die Adsorptionsmittelzufuhr erfolgt über die zugehörige Leitung 12. Dabei wird mittels Förderluft 13 das Adsorptionsmittel zur Zugabeeinrichtung 4 gefördert und über die Lanzen der Zugabeeinrichtung 4 in den Abgaskanal 2 gedüst. Das mengengenau dosierte Reagenz wird durch eine Mühle 16 auf die erforderliche Korngröße gemahlen (abhängig von der Gastemperatur und der Verweilzeit, typisch d90 etwa 20-100 μm) und mittels Förderluft 17 über die Zuführleitung für Reagenz 18 zu den Lanzen der Zugabeeinrichtung 6 gefördert. Die beiden Zugabeeinrichtungen 4 und 6 münden nahe am Beginn des Abgaskanals 2. Die zudosierte Menge an Additv ersetzt das über die Reststoffausschleusung in den Reststoffsilo 11 ausgetragene verbrauchte Adsorptionsmittel und Reagenz. Als Alternative besteht die Möglichkeit das Reagenz gemeinsam mit dem Adsorptionsmittel über den Förderweg 29 und der Zuführleitung 12 in den Abgaskanal einzubringen.
Das Adsorptionsmittel und Reagenz wird im Gegen- oder Kreuzstrom unter hoher Relativgeschwindigkeit eingedüst. Die Abgasgeschwindigkeit beträgt an dieser Stelle etwa 15- 25 m/s, die Eindüsgeschwindigkeit 15-50 m/s, sodass eine Relativgeschwindigkeit von 30-75 m/s, insbesondere 40-60 m/s bei Gegenstromeindüsung bzw. größer 15 m/s bei Kreuzstromeindüsung erreicht wird. Der Gegenstrom bedingt gegenüber dem Kreuzstrom aufgrund der höheren Relativgeschwindigkeit verfahrenstechnische Vorteile.
Als weitere Alternative kann Adsorptionsmittel und/oder Reagenz gemeinsam mit Rezir- kulat über die Förderwege 30 und 31 in die Zuführleitung 27 gespeist und somit auch gemeinsam über die Zugabeeinrichtung 5, die nahe am Gewebefilter 3 liegt, in den Abgaskanal 2 eingebracht werden.
Das Adsorptionsmittel ist in diesem Beispiel trockener Herdofenkoks (HOK) mit einem Schüttgewicht von etwa 0,55 g/cm3 und einer Korngrößenverteilung von d90 etwa 50 μm.
Das Reagenz ist in diesem Beispiel trockenes NaHCO3 mit einem Schüttgewicht von ca. 1 ,0-1 ,2 g/cm3 und einer Korngrößenverteilung von d90 etwa 20-100 μm. In Versuchen konnte sowohl die Abhängigkeit des Mahlgrades von der Umwandlungsgeschwindigkeit, als auch von der Gastemperatur gezeigt werden.
In Fig. 2 und 3 ist die Umwandlung von NaHCO3 in der Luft dargestellt. Auf der waagrechten Achse ist die Zeit t in Minuten aufgetragen, auf der senkrechten Achse die Massenabnahme von NaHCO3 in % von der ursprünglichen Masse. Wenn die Masse um 37% abgenommen hat, dann ist das NaHCO3 vollständig in Na2CO3 umgewandelt worden. Dieser Wert ist durch eine fette waagrechte Linie bei 37% wiedergegeben.
In Fig. 2 ist die Umwandlung von NaHCO3 bei 1500C Abgastemperatur und einer Korngröße d90 von etwa 50 mm als strichpunktierte Linie dargestellt, die Umwandlung von NaHCO3 bei 1300C und einer Korngröße d90 von etwa 35 mm als strichlierte Linie und die Umwandlung von NaHCO3 bei 1100C und einer Korngröße d90 von etwa 20 mm als durchgezogene Linie.
In Fig. 3 wurde die Korngröße für alle Temperaturen gleich gelassen, nämlich bei etwa d90 gleich 35 mm. Für eine Temperatur von 15O0C ergibt sich am raschesten eine vollständige Umwandlung, für die übrigen Temperaturen nimmt die Zeit zur vollständigen Umwandlung mit fallender Temperatur zu.
Je feiner gemahlen wird, desto rascher erfolgt die Umwandlung. Da eine hohe Verweilzeit vorliegt, muss NaHCO3 auch nicht so fein gemahlen werden, um den gleichen Ausnutzungsgrad (Stöchiometrie) zu erreichen. Gegebenenfalls muss das NaHCO3 aufgrund seiner stofflichen Eigenschaften unmittelbar vor Einbringung in den Gasstrom gemahlen werden.
Generell kann daher natürlich das erfindungsgemäße Verfahren auch bereits ab einer Abgastemperatur von 600C, 7O0C oder 8O0C durchgeführt werden, solange entsprechend lange Verweilzeiten vorgesehen werden.
Im unteren waagrechten Stück des Abgaskanals 2 in Fig. 1 wird in den Abgasstrom Re- zirkulat über die Zugabeeinrichtung 5 entgegen der Richtung des Abgasstroms oder quer dazu eingebracht. Auch hier wird eine Relativgeschwindigkeit von 30-75 m/s, insbesondere von 40-60 m/s bei Gegenstromeindüsung bzw. größer 15 m/s bei Kreuzstromeinbringung erreicht.
Anschließend gelangt das Abgas in den Gewebefilter 3. Die wesentliche Aufgabe des Gewebefilters ist die Abscheidung der mit dem Abgas mittransportierten Feststoffe. Diese bestehen aus Sinterstaub, Reaktionsprodukt, unverbrauchtem Reagenz, Adsorptionsmittel und rezirkuliertem Reststoff.
Damit die sehr feinen Staubanteile sowie organische Abgaskomponenten nicht in das eigentliche Filtertuch eindringen, sich dort ablagern und damit den Druckverlust sehr rasch ansteigen lassen (Tiefenfiltration - führt zur Aufsättigung der Schläuche), ist das Filtertuch vorteilhaft mit einer feinporigen Kunststoffmembrane oder -beschichtung oder einer Imprägnierung ausgestattet. Diese bewirkt, dass sich die Staubteilchen an der O- berfläche ablagern und einen Filterkuchen aufbauen, der in weiterer Folge die eigentliche Filtrationswirkung übernimmt (=Oberflächenfiltration). Für das Filtergewebe wird beispielsweise Glasfasergewebe mit PTFE(Polytetrafluorethylen)-Beschichtung verwendet oder Aramid mit PTFE- Beschichtung.
Um Feuchtekondensationen im abgeschiedenen Staub zu vermeiden, welche sich gegebenenfalls hervorgerufen durch die Feuchte des Sinterabgases ergeben könnten, werden die kritischen technologischen Anlagenteile isoliert und erforderlichenfalls begleitbeheizt.
Damit bereits vor der ersten Beaufschlagung mit Abgas eine gewisse derartige Filterhilfsschicht vorhanden ist, kann das Gewebefilter 3 mit Hilfsstoffen, z.B. mit einem Kalk- Kohle-Gemisch mit Zusatzstoffen, das etwa unter dem Markennamen Sorbalit® bekannt ist, vorbeschichtet werden. Diese Schicht bindet auch Feuchtigkeit, welche beim Anfahr- prozess aus dem Abgas kondensiert und verhindert so eine Beschädigung des Filtertuchs. Eine Einrichtung, um Material zur Vorbeschichtung einzubringen, kann vorgesehen werden, ist aber in der Figur nicht dargestellt.
Der eingesetzte Gewebefilter 3 besteht im Wesentlichen aus dem Filtergehäuse 21 mit den Filterschläuchen, der Rohgaskammer 22, den Austragstrichtern 23 und der Reingaskammer 24.
Das staubbeladene Abgas gelangt über den Rohgaseintrittskanal in die Rohgaskammer 22. Dabei wird die Gasgeschwindigkeit reduziert und die Staubteilchen werden an der Gasverteilerwand 25 gleichmäßig verteilt. Der Gasweg wird durch die Kopfplatte (Schlauchboden) versperrt, so dass der gesamte Gasstrom nur durch die Filterschläuche über Reingasklappe und Reingaskammer 24 zur Reingasleitung 15 gelangen kann, die zum Kamin führt.
An den von außen angeströmten Filterschläuchen bleibt der Staub haften und bildet den Filterkuchen. Dieser bewirkt den eigentlichen Filtereffekt. Mit ansteigender Staubbeladung der Schläuche steigt aber auch der zu überbrückende Filterwiderstand stetig an. Um diesen auf wirtschaftlichem Niveau zu halten, müssen die Filtermedien von Zeit zu Zeit abgereinigt werden. Dies geschieht mit Hilfe des Abreinigungssystems. Über ein vorgesteuertes Ventil gelangt Druckluft 28 aus einem Druckluftverteilrohr in die jeder Schlauchreihe zugeordneten Blasrohre, sodass jeder Schlauch gleichmäßig abgereinigt wird. Durch kurze, regelmäßige Druckluftimpulse, verstärkt durch einen zusätzlichen Ven- turi-lnjektor, wird die anhaftende Staubschicht weitgehend abgesprengt. Venturidüsen und Blasrohrdüsen werden zur Optimierung des Druckluftbedarfs eingesetzt. Ein innen liegender Stützkorb hält den Filterschlauch dabei in Form. Bei der Abreinigung der Filterschläuche fällt der Staub zwischen den Filterschläuchen in die Austragstrichter 23 und wird von dort kontinuierlich über Austragsorgane abgezogen. Vibratoren an der Trichterwand erleichtern den Staubaustrag.
Ein Teil des Staubes wird ausgeschleust und in einen Reststoffsilo 11 gefördert. Der ü- berwiegende Anteil wird wieder in den Abgaskanal 2 rezirkuliert. Dabei wird das aus dem Gewebefilter 3 mittels mechanischen Förderern ausgetragene Rezirkulat über ein Dosiersystem 26 mittels Fördereinrichtungen der Zuführleitung 27 für Rezirkulat zugeführt und über die Zuführeinrichtung 5 in den Abgaskanal 2 eingebracht. Das Rezirkulat kann sowohl eingeblasen werden (Gegen- oder Kreuzstrom) oder über Schwerkraft dosiert und gegebenenfalls mittels statischen Mischelementen im Gasstrom verteilt werden. Durch das Dosiersystem 26 wird ein konstanter Materialstrom gewährleistet.
Das Rezirkulat ist trocken (<1 Gew% Feuchte) und hat ein Schüttgewicht von ca. 0,4-0,5 g/cm3 und eine Korngrößenverteilung von d90 etwa 10-50 μm.
Durch die Rezirkulation gelangen auch die im Reststoff noch nutzbaren Anteile von nicht reagiertem Reagenz, sowie das nur wenig beladene Adsorptionsmittel nochmals in den Kreislauf und in den Gewebefilter 3. Dies verringert den Reagenz-Verbrauch bzw. bringt eine wesentliche Verbesserung der Schadstoffabscheidung durch Adsorption durch Erhöhung der Adsorptionsmittel-Konzentration im Abgas mit sich.
Die Rezirkulation von Gewebefilterstaub bewirkt aber auch eine verbesserte Abscheidung der Feinstäube am Gewebefilter 3. Die submikronen Staubkörner wurden bereits koaguliert. Dementsprechend steigt der mittlere Korndurchmesser der abzuscheidenden Partikel an.
Die Abscheidung der Schadstoffe beim vorliegenden Verfahren geht wie folgt vor sich: Das NaHCO3 nach thermischer Aktivierung sowie das gegebenenfalls vorhandene Adsorptionsmittel nehmen in den Poren organische Komponenten und Schwermetalle auf. Bei der Abscheidung von sauren Komponenten reagiert das Reagenz teilweise mit diesen Bestandteilen im Flugstrom. Der Rest der Abscheidung passiert bei Durchströmung des Filterkuchens.
Wird das Abgas mit NaHCO3 in Kontakt gebracht, reagieren die sauren Abgasbestandteile SO2, SO3, HCl und HF chemisch mit diesem Reagenz (nach thermischer Aktivierung) und bilden trockene Feststoffe als Produkt. Diese Feststoffe werden anschließend im Gewebefilter 3 aus dem Abgasstrom entfernt. Um die gewünschte Abscheideleistung der sauren Komponenten zu erzielen, ist es notwendig, das Reagenz zu dosieren.
Durch Adsorption werden die organischen Komponenten (Dioxine, Furane, VOC, PAC) sowie die im Abgas enthaltenen Schwermetalle (vorrangig Hg, Cd) abgeschieden, indem diese nach Diffusion in die Porenkanäle adsorptiv gebunden werden. Das nach thermischer Aktivierung entstandene Soda, sowie der beispielhaft zum Einsatz kommende Herdofenkoks (HOK) weisen ein extrem großes Porenvolumen auf und binden diese Schadkomponenten im Inneren des Korns. Die Adsorption kann noch durch chemische Vorgänge in den Poren des HOK verstärkt werden, z.B. setzt sich noch vorhandenes SO2 im Abgas in gewissem Umfang zu Schwefelsäure oder schwefeliger Säure um, mit der wiederum Schwermetalle (metallisches Hg) reagieren.
Schwermetalle gelangen über die Primärstoffe (Erz und Zuschlagsstoffe), sowie über Recyclingmaterial (Stäube/Schlämme) in das Abgas der Sinter- bzw. Pelletanlage. Z.B. können durch Anpassung der Dosierung des Reagenz und/oder Adsorbens Emissionsspitzen bzw. -Überschreitungen verhindert werden.
Organische Verbindungen (VOC = volantile organic Compounds & PAC = polycyclic aro- matic Compounds) stammen aus dem in der Sintermischung vorhandenen nicht vollständig verbrannten Verbindungen des eingesetzten Reduktionsmittels, Brennern (Zündhaube, Gaswiederaufheizung, etc.) oder verwerteten Reststoffen (Stäuben/Schlämme/Zunder). Die kondensierbaren organischen Anteile in diesem Gasgemisch können an/in dem Filtermaterial des Gewebefilters 3 kondensieren und irreversible Schäden an dem Filtermaterial hervorrufen (Reduktion der Gasdurchlässigkeit, Erhöhung des spezifischen Druckverlusts, damit verbunden weniger Gasdurchsatz, häufigere Abreini- gungsvorgänge, etc.). Eine verkürzte Standzeit des Filtermaterials ist die Folge und damit erhöhte Betriebskosten.
Um diese Nachteile zu beseitigen ist es zielführend, die Konzentration an kondensierbaren organischen Komponenten im Gasstrom vor und/oder nach Einbringung des Adsorptionsmittels regelmäßig zu messen. So kann die Menge an notwendigem Adsorptionsmittel der o.a. Belastung angepasst werden, d.h. es ist soviel Adsorptionsmittel, frisch bzw. aus Rezirkulat, notwendig, dass der unter Betriebsbedingungen kondensierbare Anteil der organischen Anteile weitgehend an dem Adsorptionsmittel gebunden wird. Damit kann die Standzeit des Filtermaterials wesentlich erhöht werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn eine Regelung vorgesehen ist, mit der unabhängig von einander die Mengen an Rezirkulat und die Menge an frischem Additiv geregelt werden können, und zwar in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des rohen und/oder des gereinigten Abgases (des Roh- und Reingases). Die Beschaffenheit des Abgases kann Temperatur und Gehalt an verschiedenen Schadstoffen beinhalten.
Je nach Schadstoff können auch andere Mechanismen der Adsorptionsvorgänge vorrangig sein. Diese hängen von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Komponenten ab, wie z.B. der Moleküldurchmesser. Entsprechend ist demnach auch das einzusetzende Adsorptionsmittel anzupassen (Verteilung der Poren/Kanaldurchmesser).
Um im nicht stationären Sinter- oder Pelletbetrieb auftretende Temperaturspitzen zu vermeiden, welche zur Schädigung des Filtergewebes oder anderer Anlagenteile führen könnten ist eine Notbedüsung 19 mit Wasser innerhalb des Abgaskanals 2 vorgesehen. Damit kann die maximale Eintrittstemperatur auf 160-180 0C begrenzt werden.
Beim Beispiel gemäß der Fig. wird ein Sinterabgasstrom von 600.000 Nm3/h trocken mit einer SO2 Rohgaskonzentration von im Mittel 600 mg/Nm3 auf kleiner 100 mg/Nm3 entschwefelt. Zusätzlich sind 20 mg/Nm3 an HCl abzuscheiden. Das Abgas weist einen Staubgehalt von 100 mg/Nm3 auf, der Reinstaubgehalt beträgt 5 mg/Nm3. Um den Schwermetallgrenzwert einzuhalten werden 30 kg/h an Herdofenkoks eingesetzt. Die Entschwefelung erfolgt durch Einsatz von 850 kg/h NaHCO3, welches unmittelbar vor Eindüsung auf einen d90 von 30 μm gemahlen wird. Adsorbtionsmittel und Reagenz werden separat eingebracht. Das Adsorbens im Gegenstrom mit etwa 50 m/s Relativgeschwindigkeit, NaHCO3 mit 20 m/s Relativgeschwindigkeit im Kreuzstrom. Für das Adsorbens sind 7 Lanzen vorgesehen, für das Reagenz 4 Lanzen. Die Verweilzeit für das Additiv im Gasstrom (Flugstrom) beträgt 2 Sekunden. Das Rezirkulat wird mittels Schneckenförderer gravimetrisch nach dem Additiv aufgegeben und mittels statischem Mischer im Gasstrom verteilt.
Die Reagenzbeladung ergibt sich demnach mit etwa 1400 mg/Nm3, die Adsorptionsmittelbeladung liegt etwa bei 50 mg/Nm3, sodass die Gesamtmenge an zugegebenem Adsorptionsmittel und Reagenz im Bereich bis 1450 mg/Nm3 liegt. Die Menge des Rezirku- lats beträgt 10 t/h (~ 16,7 g/Nm3) und beträgt somit etwa das 12-fache der Menge von Adsorptionsmittel plus Reagenz. Die Stöchiometrie bezüglich NaHCO3 beträgt 1 ,05. Die anfallende Reststoff menge beträgt ca. 800 kg mit 0,5% Feuchte. Der Filterkuchen je Schlauchreihe wird etwa alle 80 Minuten abgereinigt. Die Sintergastemperatur beträgt minimal 110 °C, maximal 130 0C und im Mittel 120 °C. Aufgrund des installierten Rezirkulatpufferbehälters von 50 m3, die Schüttdichte beträgt 500 kg/m3, errechnet sich eine mittlere Verweilzeit von ca. 27 Stunden, wobei das Additiv davon etwa 10 Stunden von heißem Abgas beaufschlagt ist (max. Umwandlungszeit für NaHCO3).
Bezugszeichenliste:
1 Abgas
2 Abgaskanal
3 Gewebefilter
4 Zugabeeinrichtung frisches Adsorptionsmittel
5 Zugabeeinrichtung Rezirkulat
6 Zugabeeinrichtung frisches Reagenz
7 Silo für Reagenz
8 Silo für Adsorptionsmittel
9 Dosierbehälter für Reagenz
10 Dosierbehälter für Adsorptionsmittel
11 Reststoffsilo
12 Zuführleitung für Adsorptionsmittel
13 Förderluft
14 Stützgebläse
15 Reingasleitung zum Kamin
16 Mühle
17 Förderluft
18 Zuführleitung für Reagenz
19 Notbedüsung
20 -
21 Filtergehäuse
22 Rohgaskammer
23 Austragstrichter
24 Reingaskammer
25 Gasverteilerwand
26 Dosierbehälter für Rezirkulat Zuführleitung für Rezirkulat Druckluft Alternativer Förderweg Reagenz Alternativer Förderweg Adsorptionsmittel Alternativer Förderweg Reagenz

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen, bei welchem dem Abgas aus einer Sinter- bzw. Pelletanlage stromaufwärts eines Gewebefilters (3), insbesondere in einen Abgaskanal (2), trockenes Additiv zugegeben wird und das Additiv anschließend aus dem Abgas durch das Gewebefilter (3) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv Natriumhydrogenkarbonat NaHCO3 als Reagenz enthält und zumindest teilweise in den Abgasstrom stromaufwärts des Gewebefilters (3), insbesondere in den Abgaskanal (2), rezirkuliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas eine Temperatur kleiner 140 0C, insbesondere kleiner 130 0C aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas eine Temperatur größer 60 0C, insbesondere größer 90 0C aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich stromaufwärts des Gewebefilters als Flugstromreaktionsstrecke ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Verweilzeit des frisch eingesetzten Reagenz mehr als zwei Stunden, insbesondere mehr als einen Tag, beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz grobkörnig angeliefert und erst kurz vor dem Einsatz auf die erforderliche Feinheit gemahlen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv mehr als eine halbe Stunde als Filterkuchen am Gewebefilter (3) verbleibt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an zumindest einer Stelle (4, 5, 6) entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an zumindest einer Stelle (4, 5, 6) quer zur Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird.
10.Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv bei Gegenstromeinbringung mit einer Relativgeschwindigkeit von zumindest 30 m/s und bei Kreuzstromeinbringung mit einer Relativgeschwindigkeit von zumindest 15 m/s in das Abgas eingebracht wird.
11.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv zumindest in einem bestimmten Querschnitt des Abgaskanals (2) an mehreren über den Querschnitt verteilten Stellen eingebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an mehreren Stellen (4, 5, 6) längs der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv über zumindest eine Lanze eingebracht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorptionsmittel und Reagenz gemeinsam eingebracht werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Re- zirkulat einerseits und frisches Reagenz und gegebenenfalls frisches Adsorptionsmittel andererseits an verschiedenen Stellen (4, 5, 6) eingebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorptionsmittel und/oder Reagenz vor Rezirkulat eingebracht wird.
17.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Reagenz in Abhängigkeit vom Anteil an sauren Gaskonkonenten (z.B. SO2 Konzentration), und/oder der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder der Schwermetalle eingebracht wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorptionsmittel in Abhängigkeit vom Anteil der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder der Schwermetalle eingebracht wird.
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