DE102008029937A1 - Flue gas cleaning involves contacting flue gas with quicklime-based reagent for deposition of acidic flue gas components at predetermined temperature - Google Patents
Flue gas cleaning involves contacting flue gas with quicklime-based reagent for deposition of acidic flue gas components at predetermined temperature Download PDFInfo
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasreinigung, wobei Rauchgas zur Abscheidung von insbesondere sauren Rauchgasbestandteilen in wenigstens einer ersten Rauchgasreinigungsstufe mit einem kalkstämmigen Reaktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Haus- oder Sondermüll sowie in konventionellen Holz- und Biomassekraftwerken freigesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete sind die Reinigung von Rauchgasen, die in Prozeßfeuerungen oder bei der Verarbeitung von Metall, Glas oder Keramik freigesetzt werden.The The invention relates to a method for flue gas cleaning, wherein flue gas for the separation of in particular acidic flue gas components in at least a first flue gas purification stage with a lime-based Reactant is brought into contact. The present invention refers in particular to the purification of flue gases that during the incineration of household or special waste as well as in conventional wood and biomass power plants are released. Further fields of application are the cleaning of flue gases, the in process furnaces or in the processing of metal, Glass or ceramics are released.
Die in den zuvor genannten Anwendungsbereichen freigesetzten Rauchgase enthalten neben Flugstäuben als weitere unerwünschte Bestandteile in der Regel säurebildende Gase, Schwermetalle und organische Spurenstoffe wie Dioxine und Furane. Um die gesetzlichen Rahmenbedingungen einzuhalten, sind zur Abscheidung von insbesondere sauren Gasbestandteilen, wie Schwefeloxiden und Halogenwasserstoffen, aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen das Rauchgas mit einem kalkstämmigen Reaktionsmittel in Kontakt gebracht wird.The in the aforementioned applications released flue gases included in addition to aerial dusts as further undesirable Ingredients usually acidifying gases, heavy metals and organic trace substances such as dioxins and furans. To the legal Maintaining conditions are for the separation of particular acidic gas constituents, such as sulfur oxides and hydrogen halides, known from the prior art method, in which the flue gas is contacted with a lime-based reactant.
Naßwäschen mit Kalksteinsuspensionen erreichen hohe Abscheidegrade für säurebildende Gase, sind jedoch in der Abscheidung schwermetallhaltiger Feinstäube nur begrenzt leistungsfähig; Dioxine und Furane werden ungenügend abgeschieden. Darüber hinaus ist der Aufwand für Investitionen und den laufenden Betrieb hoch.Naßwäschen with limestone suspensions reach high degrees of separation for acid-forming gases, but are more heavy metal in the deposition Fine dust only limited efficient; Dioxins and Furans are deposited insufficiently. About that In addition, the cost of investment and ongoing Operation high.
Bei Sprühsorptionsanlagen wird Kalkmilchsuspension in einem Sprühabsorber fein zerstäubt und mit dem heißen Rauchgas in Berührung gebracht. Der Wasseranteil der Suspension verdampft und die Rauchgasinhaltsstoffe reagieren mit dem eingesprühten Kalk. Mit Sprühsorptionsanlagen lassen sich ausreichende, mittlere Abscheidegrade mit niedrigen stöchiometrischen Faktoren erreichen. Der stöchiometrische Faktor ist dabei definiert als Molverhältnis an verbrauchtem Kalkhydrat (CA(OH)2) zu Rohgasmassenstrom aus Chlorwasserstoff (HCl), Fluorwasserstoff (HF) und Schwefeldioxid (SO2) pro Zeitein heit. Anders ist die Situation bei höheren Abscheidegraden von mehr als 90% HCl und über 75% SO2. In diesem Fall steigt der Additivverbrauch überproportional an, d. h. der Ausnutzungsgrad und die Verfügbarkeit der Rauchgasreinigungsanlage sinken deutlich ab. Ganz besonders gilt dies für Müllverbrennungsanlagen, Sondermüllverbrennungsanlagen sowie andere Anlagen mit stark schwankenden Rohgasparametern oder häufigem An- und Abfahrbetrieb.In spray sorption plants lime suspension is finely atomized in a spray absorber and brought into contact with the hot flue gas. The water content of the suspension evaporates and the flue gas components react with the sprayed lime. With spray sorption systems, adequate, medium degrees of separation can be achieved with low stoichiometric factors. The stoichiometric factor is defined as the molar ratio of spent hydrated lime (CA (OH) 2 ) to crude gas mass flow of hydrogen chloride (HCl), hydrogen fluoride (HF) and sulfur dioxide (SO 2 ) per unit time. The situation is different for higher degrees of separation of more than 90% HCl and over 75% SO 2 . In this case, the additive consumption increases disproportionately, ie the degree of utilization and availability of the flue gas cleaning system drops significantly. This applies particularly to waste incineration plants, hazardous waste incineration plants and other plants with strongly fluctuating raw gas parameters or frequent startup and shutdown operations.
Trockensorptionsanlagen sind technisch und energetisch wenig aufwendige Verfahren. Sie zeichnen sich durch hohe Flexibilität gegenüber Rohgasschwankungen aus. Voraussetzung für akzeptable niedrige Additivverbräuche ist der Einsatz von hochaktiven Reaktionsmitteln und verfahrenstechnische Optimierungen. Als kalkstämmige Reaktionsmittel kommen angepaßte Produkte auf Basis von hochoberflächigem Kalkhydrat, herkömmlichem Kalkhydrat und Kalksteinmehl zur Anwendung, gegebenenfalls zusammen mit Absorptionsmaterialien wie beispielsweise Aktivkohle, Braunkohlenkoksstaub bzw. Herdofenkoks. Durch eine Mischung von kalkstämmigen Reaktionsmitteln mit Braunkohlenkoksstaub oder Aktivkohle ist es möglich, Dioxine und Furane sowie Schwermetalle in hohem Maße abzuscheiden.Dry Scrubbing are technically and energetically less complicated procedures. they draw characterized by high flexibility compared to raw gas fluctuations out. Prerequisite for acceptable low additive consumption is the use of highly active reagents and process optimization. As lime-based reactants come adapted Products based on high-surface hydrated lime, conventional Hydrated lime and limestone powder for use, optionally together with absorbent materials such as activated carbon, lignite coal dust or hearth furnace coke. Through a mixture of lime-based reagents with lignite coal dust or activated carbon it is possible Dioxins and furans and heavy metals to a high degree.
Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik das sogenannte MKT-Verfahren bekannt, das die Vorteile der Sprühsorption, einer relativ einfachen Verfahrenstechnik, eines relativ geringen Additivverbrauchs bei Beschränkung der HCl- bzw. SO2-Abscheidegrade und trockener Reststoffe, mit jenen der konditionierten Trockensorption, die sich durch noch geringeren Anlagen- und Regelaufwand, hohe Flexibilität, hohe Betriebssicherheit und Einsetzbarkeit von Additivgemischen auszeichnet. Beim MKT-Verfahren erfolgt eine Vorreinigung der Rauchgase in einem temperaturgeregelten Sprühabsorber, wobei als kalkstämmiges Reaktionsmittel ein Kalkhydrat eingesetzt wird. In einem zweiten Schritt erfolgt die Restreinigung der säurebildenden Gase wie auch die Abscheidung von Dioxinen/Furanen (PCDD/PCDF) oder Schwermetallen, wie z. B. Quecksilber, durch Einblasen eines hochoberflächigen Kalkhydrats. Aus dem Stand der Technik sind kalkstämmige Reaktionsmittel mit dem Handelsnamen Sorbacal (vormals WÜLFRAsorp) der Reinkalk GmbH, einem Unternehmen der Lhoist Gruppe, bekannt. Kalkhydrat kann auch als Basismaterial für Mischsorbentien dienen, was neben der Reduzierung säure bildender Schadstoffe die Abscheidung ökotoxischer Stoffe, wie von Schwermetallen und Dioxinen/Furanen, ermöglicht.In addition, known from the prior art, the so-called MKT process, which has the advantages of spray sorption, a relatively simple process technology, a relatively low additive consumption with limitation of HCl or SO 2 separation rates and dry residues, with those of the conditioned dry sorption , which is characterized by even lower plant and control effort, high flexibility, high reliability and applicability of additive mixtures. In MKT process, a pre-cleaning of the flue gases in a temperature-controlled spray absorber, wherein a lime hydrate is used as a lime-based reactant. In a second step, the residual purification of the acid-forming gases as well as the deposition of dioxins / furans (PCDD / PCDF) or heavy metals, such as. As mercury, by blowing a high-surface hydrated lime. From the prior art lime-based reactants with the trade name Sorbacal (formerly WÜLFRAsorp) of Reinkalk GmbH, a company of the Lhoist Group, known. Lime hydrate can also serve as a base material for mixed sorbents, which in addition to the reduction of acid-forming pollutants allows the deposition of ecotoxic substances, such as heavy metals and dioxins / furans.
Allen vorbeschriebenen Verfahren ist gemein, daß zur Neutralisation der säurebildenden Schadstoffe (HCl, HF, SO2) im wesentlichen kalkstämmige Produkte eingesetzt werden, nämlich Kalksteinmehl (CaCO3), Feinkalk (CaO) oder Kalkhydrat (Ca(OH)2). Zur Abscheidung ökotoxischer Schadstoffe werden Aktivkohle oder Braunkohlenstaub vorteilhaft als Mischung mit den benötigen kalkstämmigen Sorbentien eingesetzt.All methods described above have in common that for the neutralization of the acid-forming pollutants (HCl, HF, SO 2 ) are used substantially lime products, namely limestone (CaCO 3 ), fine lime (CaO) or hydrated lime (Ca (OH) 2 ). For the separation of ecotoxic pollutants, activated carbon or lignite dust are advantageously used as a mixture with the required lime-based sorbents.
Von Nachteil bei der Rauchgasreinigung mit kalkstämmigen Reaktionsmitteln ist die begrenzte Abscheideleistung von Schwefeloxiden, insbesondere bei hohen Halogenwasserstoffkonzentrationen im Rauchgas. Im übrigen sind die zuvor beschriebenen Rauchgasreinigungsverfahren durch einen hohen Verbrauch des kalkstämmigen Reaktionsmittels gekennzeichnet, was zu hohen Betriebskosten bei der Rauchgasreinigung führt. In der Regel wird das Rauchgas bei der Reinigung abgekühlt, was zu einer Verringerung der aus dem gereinigten Rauchgas auskoppelbaren Wärme führt.A disadvantage of the flue gas cleaning lime-based reactants is the limited separation efficiency of sulfur oxides, especially at high hydrogen halide concentrations in the flue gas. Moreover, the previously described flue gas cleaning process by a high Consumption of the lime-based reaction agent characterized, which leads to high operating costs in the flue gas cleaning. As a rule, the flue gas is cooled during the cleaning, which leads to a reduction in the output from the purified flue gas heat.
Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik bekannt, Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3), auch Natriumbicarbonat genannt, in Pulverform als Reaktionsmittel zur Reinigung von Gasen von sauren Verbindungen einzusetzen. Natriumhydrogencarbonat wird insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Schwefeloxiden, Stickstoffoxiden und von Halogenwasserstoffen verwendet. Bei diesen Anwendungen wird das zu reinigende Gas mit dem Natriumbicarbonat in Form eines feingemahlenen Pulvers in Kontakt gebracht. Von Nachteil bei der Verwendung von Natriumhydrogencarbonat als natriumstämmiges Reaktionsmittel ist der im Vergleich zu kalkstämmigen Reaktionsmitteln deutlich höhere Rohstoffpreis, was zu entsprechend hohen Betriebskosten bei der Rauchgasreinigung führt.In addition, it is known from the prior art to use sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), also called sodium bicarbonate, in powder form as a reagent for the purification of gases from acidic compounds. Sodium hydrogencarbonate is used in particular for the purification of exhaust gases from sulfur oxides, nitrogen oxides and hydrogen halides. In these applications, the gas to be purified is contacted with the sodium bicarbonate in the form of a finely ground powder. A disadvantage of the use of sodium bicarbonate as a sodium-born reactant is compared to kalkstämmigen reagents significantly higher raw material price, which leads to correspondingly high operating costs in the flue gas cleaning.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das sich durch einen geringen Additivverbrauch bei der Rauchgasreinigung und durch die Möglichkeit auszeichnet, einen größeren Wärmestrom aus dem Rauchgas auszukoppeln. Im übrigen soll das Verfahren eine sehr hohe Abscheidung von insbesondere sauren Rauch gasbestandteilen und die Einhaltung sehr geringer Restkonzentrationen der abzuscheidenden Rauchgasbestandteile im gereinigten Rauchgas sicherstellen.task The present invention is a method of the aforementioned To provide kind, which is characterized by a small Additive consumption in flue gas cleaning and the possibility distinguishes, a larger heat flow decouple from the flue gas. Moreover, the procedure should a very high separation of particular acidic smoke gas components and compliance with very low residual concentrations of the deposited Ensure flue gas components in the cleaned flue gas.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Rauchgas in wenigstens einer der ersten Rauchgasreinigungsstufe nachgeschalteten zweiten Rauchgasreinigungsstufe mit einem natriumstämmigen Reaktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Die Erfindung schlägt ein wenigstens zweistufiges Rauchgasreinigungsverfahren vor, wobei in einer ersten Stufe ein kalkstämmiges Reaktionsmittel zur Vorabscheidung insbesondere von sauren Rauchgasbestandteilen eingesetzt wird. An die erste Stufe schließt sich eine zweite Rauchgasreinigungsstufe für die Fein- bzw. Endreinigung der Rauchgase an, wobei ein natriumstämmiges Reaktionsmittel zum Einsatz kommt. Bei der Neutralisation der sauren Rauchgasbestandteile entstehen Natriumverbindungen, wie beispielsweise Natriumchlorid, Natriumsulfat, Natriumfluorit oder Natriumcarbonat, die durch Filtration von den Rauchgasen abgetrennt werden können.to Solution of the above objects is in a method provided of the type mentioned that the flue gas in at least one of the first flue gas purification stage downstream second Flue gas purification stage with a sodium-derived reaction agent is brought into contact. The invention proposes at least two-stage flue gas purification process, wherein in a first Step a lime-based reactant for pre-separation is used in particular by acidic flue gas components. At the first stage is followed by a second flue gas purification stage for the fine or final cleaning of the flue gases, wherein a sodium-derived Reactive agent is used. In the neutralization of the acidic flue gas components arise sodium compounds, such as sodium chloride, Sodium sulfate, sodium fluorite or sodium carbonate by filtration can be separated from the flue gases.
Wenngleich natriumstämmige Reaktionsmittel gegenüber kalkstämmigen Reaktionsmitteln höhere Rohstoffkosten aufweisen, führt die Vorabscheidung von sauren Rauchgasbestandteilen in der ersten Rauchgasreinigungsstufe zu einem geringen Verbrauch des natriumstämmigen Reaktionsmittels in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe, was sich senkend auf die Betriebsmittelkosten der Rauchgasreinigung auswirkt. Im übrigen lassen sich mit natriumstämmigen Reaktionsmitteln sehr geringe Reingaskonzentrationen der sauren Rauchgasbestandteile erreichen. Grundsätzlich ist es sogar möglich, die sauren Rauchgasbestandteile bei entsprechend höherer überstöchiometrischer Zugabe des natriumstämmigen Reaktionsmittels vollständig abzuscheiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine Konzentration von Chlorwasserstoff im gereinigten Rauchgas nach der zweiten Rauchgasreinigungsstufe von weniger als 10 mg/m3, eine Reingaskonzentration von Fluorwasserstoff von weniger als 1 mg/m3 und eine Reingaskonzentration von Schwefeldioxid von weniger als 50 mg/m3 sicherzustellen. Darüber hinaus liegen die optimalen Reaktionstemperaturen in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe bei Einsatz natriumstämmiger Reaktionsmittel oberhalb der Reaktionstemperaturen, die bei Verwendung von kalkstämmigen Reaktionsmitteln üblicherweise vorgesehen sind. Dies ermöglicht die Auskopplung von Rauch gaswärme auf höherem Temperaturniveau, wobei ein vergleichsweise größerer Wärmestrom ausgekoppelt und genutzt werden kann. Im Ergebnis läßt der Einsatz von natriumstämmigen Reaktionsmitteln in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe eine sehr wirtschaftliche Abscheidung von sauren Gasbestandteilen aus dem Rauchgas bei Einhaltung gesetzlicher Rahmenbedingungen zu.Although sodium-based reactants have higher raw material costs compared to lime-based reactants, the pre-separation of acidic flue gas components in the first flue gas purification stage leads to low consumption of the sodium-born reactant in the second flue gas purification stage, which has a negative effect on the operating costs of the flue gas cleaning. Incidentally, very low clean gas concentrations of the acidic flue gas constituents can be achieved with sodium-based reactants. In principle, it is even possible to completely separate off the acidic flue gas constituents with a correspondingly higher superstoichiometric addition of the sodium-containing reaction agent. The inventive method, it is possible, a concentration of hydrogen chloride in the purified flue gas after the second flue gas purification stage of less than 10 mg / m 3 , a pure gas concentration of hydrogen fluoride less than 1 mg / m 3 and a pure gas concentration of sulfur dioxide of less than 50 mg / m 3 to ensure. In addition, the optimal reaction temperatures in the second flue gas purification stage when using sodium-based reactants are above the reaction temperatures which are usually provided when using lime-based reactants. This allows the extraction of smoke gas heat at a higher temperature level, with a comparatively larger heat flow can be coupled and used. As a result, the use of sodium-based reactants in the second flue gas purification stage allows for a very economical separation of acidic gas constituents from the flue gas while maintaining legal conditions.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, daß zusätzlich zu der ersten Rauchgasreinigungsstufe oder auch alternativ zur ersten Rauchgasreinigungsstufe eine Direktabscheidung von Rauchgasbestandteilen am Ort des Entstehens erfolgt, beispielsweise durch Eindüsen eines kalkstämmigen Reaktionsmittels in einen Kessel einer Feuerungsanlage. Die Zugabe des Additivs, vorzugsweise Kalk oder Kalksteinmehl, kann an verschiedenen Stellen der Verbrennung erfolgen: Entweder bereits vor der Verbrennung durch Beimengung zum Brennstoff, durch gemeinsames Eindüsen mit der Verbrennungsluft in einen Brennraum oder durch getrenntes Einbringen in den Brennraum.The inventive method allows it that in addition to the first flue gas purification stage or alternatively as an alternative to the first flue gas purification stage, a direct separation of flue gas components takes place at the place of origin, for example by injecting a kalkstämmigen reagent in a boiler of a firing plant. The addition of the additive, preferably lime or limestone flour, may be in different places Combustion: either already before burning through Adding to the fuel, by co-injecting with the combustion air into a combustion chamber or by separate introduction in the combustion chamber.
Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß das kalkstämmige Reaktionsmittel, das in der ersten Rauchgasreinigungsstufe eingesetzt wird, neben Kalkbestandteilen weitere in bezug auf eine physikalische und/oder chemische Reaktion mit den abzuscheidenden Gasbestandteilen reaktive Komponenten enthalten kann.Furthermore It should be noted that the lime-based Reagent used in the first flue gas purification stage is, in addition to Kalkbestandteilen further with respect to a physical and / or chemical reaction with the gas components to be separated may contain reactive components.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als
natriumstämmiges Reaktionsmittel Natriumhydrogencarbonat
eingesetzt. Natriumhydrogencarbonat neutralisiert äußerst
effizient die sauren Bestandteile des Rauchgases. Die bei der Neutralisation
der sauren Rauchgasbestandteile entstehenden Natriumverbindungen,
insbesondere Natriumchlorid, Natriumsulfat, Natriumfluorid und Natriumcarbonat,
können als natriumhaltige Reaktionsprodukte durch Filtration
von dem Rauchgas abgetrennt werden. Grundsätzlich ist es
auch möglich, zusätzlich oder alternativ zum Natriumhydrogencarbonat ein
wasserfreies Natriumcarbonat in Form eines Pulvers mit großer
spezifischer Oberfläche einzusetzen, wobei die Abnahme
der Reaktivität von wasserfreiem Natriumcarbonat mit großer
spezifischer Oberfläche gegenüber sauren Gasen
durch eine spezielle Handhabungsbehandlung verhindert werden kann,
so wie es in der
In
der
Die Behandlung des Rauchgases mit dem natriumstämmigen Reaktionsmittel kann vorzugsweise auf trockenem Wege erfolgen. Dabei wird das Reaktionsmittel in Form eines festen Pulvers in das Gas eingebracht, vorzugsweise im Flugstrom, und in Abwesenheit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Das pulverförmige Reaktionsmittel wird in den Rauchgasstrom injiziert, der im Inneren einer Reaktionskammer oder einer Leitung zirkuliert. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt grundsätzlich jedoch auch eine halbnasse Behandlung des Rauchgases zu, wobei das Reaktionsmittel in das Gas in Gegenwart einer solchen Flüssigkeitsmenge (üblicherweise Wasser) eingeführt wird, daß diese bei Kontakt mit dem Gas vollständig verdampft wird. Bei der Behandlung auf halbnassem Wege wird das Reaktionsmittel im allgemeinen in Form eines in einer Flüssigkeit, im allgemeinen in Wasser, dispergierten Pulvers eingesetzt. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Behandlung auf trockenem Wege bevorzugt.The Treatment of the flue gas with the sodium-born reactant can preferably be done by dry method. In this case, the reagent introduced in the form of a solid powder in the gas, preferably in the flow stream, and in the absence of a liquid, in particular Water. The powdered reactant is in the flue gas stream injected inside a reaction chamber or conduit circulated. The inventive method leaves in principle however also a half wet treatment of the Flue gas to, wherein the reactant in the gas in the presence such amount of fluid (usually water) is introduced that these in contact with the Gas is completely evaporated. In the treatment semi-wet way, the reactant is generally in the form one dispersed in a liquid, generally in water Powder used. However, according to the invention preferred treatment by dry route.
Wird das natriumstämmige Reaktionsmittel im Flugstrom in das Rauchgas eingebracht, so ist vor dem Einbringen in das Rauchgas ein Aufmahlen des Reaktionsmittels auf eine Korngröße von 10 bis 50 μm, vorzugsweise von 20 bis 40 μm, vorgesehen. Dadurch wird eine hohe Reaktivität des Reaktionsmittels in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe sichergestellt.Becomes the sodium-born reactant in the flow stream in the Flue gas introduced, so is before introduction into the flue gas a milling of the reagent to a particle size from 10 to 50 μm, preferably from 20 to 40 μm, intended. This results in a high reactivity of the reagent ensured in the second flue gas purification stage.
Wie bereits eingangs darauf hingewiesen worden ist, läßt es der Einsatz eines natriumstämmigen Reaktionsmittels, insbesondere von Natriumhydrogencarbonat, zu, die Betriebstemperatur in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe gegenüber der bei Einsatz kalkstämmiger Reaktionsmittel zulässigen Betriebs temperatur zu erhöhen. Bei der Neutralisation der sauren Komponenten durch Natriumhydrogencarbonat findet eine thermische Aktivierung statt, wobei Natriumhydrogencarbonat bei Kontakt mit heißen Rauchgasen thermisch aktiviert und schnell zu Natriumcarbonat mit großer spezifischer Oberfläche und Porösität umgewandelt wird. Durch die Umwandlung von Natriumhydrogencarbonat zu ”aktiviertem” Natriumcarbonat kommt es in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe unter anderem auch zur Adsorption von Schwermetallen sowie Dioxinen und Furanen. Natriumcarbonat ist jedoch stark hygroskopisch. Um einen hohen Abscheidegrad sicherzustellen, ist daher die Unterschreitung des Taupunkts in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe durch eine ausreichend hohe Betriebstemperatur möglichst auszuschließen. Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren daher vorgesehen, daß das natriumstämmige Reaktionsmittel bei einer Temperatur von 140 bis > 300°C, vorzugsweise von 150 bis 240°C, insbesondere von 160 bis 180°C, mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht wird. Die hohen Reaktionstemperaturen in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe ermöglichen die Auskopplung von Rauchgaswärme auf hohem Temperaturniveau und damit die Auskopplung eines vergleichsweise großen energetisch nutzbaren Rauchgaswärmestroms.As has already been pointed out at the outset leaves it is the use of a sodium-born reactant, especially sodium bicarbonate, to, the operating temperature in the second flue gas purification stage compared to when used lime-based reaction medium permissible operating temperature to increase. In the neutralization of the acidic components by sodium bicarbonate finds a thermal activation instead, with sodium bicarbonate on contact with hot Flue gases thermally activated and quickly to sodium carbonate with large specific surface and porosity is converted. By the conversion of sodium bicarbonate "activated" sodium carbonate occurs in the second flue gas purification stage including the adsorption of Heavy metals as well as dioxins and furans. However, sodium carbonate is highly hygroscopic. To ensure a high degree of separation, is therefore below the dew point in the second flue gas purification stage by a sufficiently high operating temperature possible excluded. Preferably, in the inventive Process therefore provided that the sodium-derived reactant at a temperature of 140 to> 300 ° C, preferably from 150 to 240 ° C, in particular from 160 to 180 ° C, is brought into contact with the flue gas. The high Allow reaction temperatures in the second flue gas purification stage the extraction of flue gas heat at a high temperature level and thus the decoupling of a comparatively large energetically usable flue gas heat flow.
Die Erfindung sieht weiter vorzugsweise vor, daß das natriumstämmige Reaktionsmittel bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 1,0 bis 1,5, vorzugsweise von 1,3, mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall können hohe Abscheidegrade für säurebildende Gase aus dem Rauchgas bei geringen Betriebsmittelkosten und geringen in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe anfallenden Reststoffmengen gewährleistet werden. Das stöchiometrische Verhältnis beschreibt dabei das Verhältnis an verbrauchtem natriumstämmigen Reaktionsmittel zum Rohgasmassenstrom der sauren Rauchgasbestandteile, nämlich Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff und Schwefeldioxid, pro Zeiteinheit.The The invention further preferably provides that the sodium-derived Reactant at a stoichiometric ratio from 1.0 to 1.5, preferably 1.3, in contact with the flue gas is brought. In this case, high separation efficiency for acid-forming gases from the flue gas at low Equipment costs and low in the second flue gas purification stage be ensured residual amounts. The stoichiometric Ratio describes the ratio of used sodium-derived reactant to the crude gas mass flow the acidic flue gas constituents, namely hydrogen chloride, Hydrogen fluoride and sulfur dioxide, per unit time.
Das natriumstämmige Reaktionsmittel kann frei von Zuschlagstoffen mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht werden. Vorzugsweise wird reines Natriumhydrogencarbonat zur Rauchgasreinigung in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe eingesetzt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, daß das natriumstämmige Reaktionsmittel zusammen mit wenigstens einem weiteren Reaktionsmittel in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe eingesetzt wird, wobei vor zugsweise ein kohlestämmiges Reaktionsmittel vorgesehen sein kann, weiter vorzugsweise ein aktivkohle- oder kokshaltiges Reaktionsmittel. Hier können Mischprodukte auf der Basis von Natriumhydrogencarbonat und Aktivkohle bzw. Braunkohlenkoksstaub eingesetzt werden. Neben der Reduzierung säurebildender Schadstoffe lassen sich so in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe ökotoxische Stoffe wie Schwermetalle, Dioxine und Furane abscheiden.The sodium-derived reactant can be brought into contact with the flue gas free of additives. Pure sodium hydrogencarbonate is preferably used for flue gas purification in the second flue gas purification stage. In principle, however, it is also possible that the sodium-containing reactant together with at least one further reactant in the second Flue gas purification stage is used, wherein preferably before a coal-containing reaction agent may be provided, more preferably an activated carbon or coke-containing reactant. Here, mixed products based on sodium bicarbonate and activated carbon or lignite coal dust can be used. In addition to the reduction of acid-forming pollutants, ecotoxic substances such as heavy metals, dioxins and furans can be separated in the second flue gas purification stage.
Zur Vorabscheidung kann in der ersten Rauchgasreinigungsstufe eine Naßwäsche des Rauchgases mit einer Kalksteinsuspension vorgesehen sein. Vorzugsweise erfolgt in der ersten Rauchgasreinigungsstufe jedoch eine Sprühsorption mit einer Kalkmilchsuspension, so wie dies beim MKT-Verfahren der Fall ist. Schließlich kann in der ersten Rauchgasreinigungsstufe auch eine Trockensorption mit einem kalkhydrathaltigen Reaktionsmittel vorgesehen sein. Die Erfindung läßt es dabei auch zu, die Vorabscheidung von sauren Rauchgasbestandteilen und gegebenenfalls die Abscheidung ökotoxischer Stoffe, wie Schwermetalle, Dioxine und Furane, mehrstufig mit einem kalkstämmigen Reaktionsmittel und gegebenenfalls wenigstens einem weiteren nicht-kalkstämmigen Reaktionsmittel, vorzugsweise mit Aktivkohle oder Braunkohlenkoksstaub, durchzuführen. Auch ist es möglich, in der ersten Rauchgasreinigungsstufe eine Sprühsorption mit einer Kalkmilchsuspension und anschließend eine Trockensorption mit einem kalkhydrathaltigen Reaktionsmittel vorzusehen. Zudem können Mischprodukte aus kalkstämmigen Reaktionsmitteln, wie beispielsweise Kalkhydrat oder Kalksteinmehl, und Adsorptionsmaterialien, wie beispielsweise Aktivkohle oder Braunkohlenkoksstaub/Herdofenkoks, eingesetzt werden. Vorzugsweise erfolgt die Vorabscheidung von sauren Rauchgasbestandteilen mit kalkstämmigen Reaktionsmitteln jedoch einstufig.to Pre-separation may be wet scrubbing in the first flue gas purification stage the flue gas can be provided with a limestone suspension. Preferably However, in the first flue gas purification stage, a spray sorption takes place with a Kalkmilchsuspension, as in the MKT process of Case is. Finally, in the first flue gas purification stage also a dry sorption with a lime-containing reaction medium be provided. The invention also leaves it to, the pre-separation of acidic flue gas components and, where appropriate the separation of ecotoxic substances, such as heavy metals, Dioxins and furans, multilevel with a lime-derived Reactant and optionally at least one other non-lime Reactants, preferably with activated charcoal or lignite charcoal dust, perform. Also it is possible in the first Flue gas cleaning stage a spray sorption with a lime milk suspension and then a dry sorption with a kalkhydathaltigen Provide reactant. In addition, mixed products from lime-based reactants, such as hydrated lime or limestone flour, and adsorbents such as Activated carbon or lignite coal dust / Herdofenkoks be used. Preferably the pre-separation of acidic flue gas components takes place lime-based reagents but one-stage.
Die Reaktionstemperatur in der ersten Rauchgasreinigungsstufe bzw. die Temperatur des Rauchgases beim Austritt aus der ersten Rauchgasreinigungsstufe kann wenigstens 150°C, vorzugsweise zwischen 160°C bis 180°C, betragen. Die Temperatur des Rauchgases beim Austritt aus der ersten Rauchgasreinigungsstufe sollte dabei vorzugsweise der Temperatur beim Eintritt in die zweite Rauchgasreinigungsstufe entsprechen, um durch Zwischenkühlung des Rauchgases bedingte Wärmeverluste zwischen der ersten Rauchgasreinigungsstufe und der zweiten Rauchgasreinigungsstufe zu verringern. Insbeson dere ist dies im Hinblick auf die thermische Auskopplung von Rauchgaswärme von Vorteil. Es versteht sich, daß die Vorabscheidung von sauren Gasbestandteilen in der ersten Rauchgasreinigungsstufe grundsätzlich auch bei höheren Betriebstemperaturen erfolgen kann, insbesondere bei Abscheidung von Rauchgasbestandteilen durch Sprühsorption mit einer Kalkmilchsuspension.The Reaction temperature in the first flue gas purification stage or the Temperature of the flue gas at the exit from the first flue gas purification stage may be at least 150 ° C, preferably between 160 ° C up to 180 ° C, amount. The temperature of the flue gas at Exit from the first flue gas purification stage should preferably the Temperature when entering the second flue gas purification stage, to heat losses caused by intercooling of the flue gas between the first flue gas purification stage and the second flue gas purification stage to reduce. In particular, this is in terms of thermal decoupling Of flue gas heat of advantage. It is understood that the Pre-separation of acid gas components in the first flue gas purification stage basically also at higher operating temperatures can take place, especially in the deposition of flue gas components by spray absorption with a milk of lime suspension.
Der Abscheidegrad von Halogenwasserstoffen in der ersten Rauchgasreinigungsstufe sollte ca. 80 bis 90% betragen, während der Abscheidegrad von Schwefeloxiden in der ersten Rauchgasreinigungsstufe ca. 30 bis 50% betragen kann. Diese Abscheidegrade erfordern die Zugabe des kalkstämmigen Reaktionsmittels in der ersten Rauchgasreinigungsstufe mit einem bestimmten stöchiometrischen Faktor, wobei die Korngrößenverteilung, die spezifische Oberfläche oder das Porenvolumen des kalkstämmigen Reaktionsmittels einerseits und die Betriebstemperatur der Vorabscheidung andererseits zu berücksichtigen sind. Darüber hinaus ist die Reinheit des kalkstämmigen Reaktionsmittels von Bedeutung. Durch Zudosierung von Aktivkohle bzw. Herdofenkoks können zusätzlich auch Schwermetalle sowie Dioxine und Furane bis auf sehr strenge Emissionsgrenzwerte abgeschieden werden.Of the Separation efficiency of hydrogen halides in the first flue gas purification stage should be about 80 to 90%, while the degree of separation of Sulfur oxides in the first flue gas purification stage approx. 30 to 50%. These degrees of separation require the addition of the lime-based reaction agent in the first flue gas purification stage with a certain stoichiometric factor, where the Grain size distribution, the specific surface or the pore volume of the lime-based reactant on the one hand and the operating temperature of the pre-separation on the other hand are taken into account. In addition, the purity the lime-based reagent of importance. By Addition of activated carbon or Herdofenkoks can additionally also heavy metals as well as dioxins and furans up to very strict Emission limit values are deposited.
Zwischen der ersten Rauchgasreinigungsstufe und der zweiten Rauchgasreinigungsstufe und/oder nach der zweiten Rauchgasreinigungsstufe kann eine Staubabscheidung vorgesehen sein, wobei die Abscheidung mit wenigstens einem Gewebefilter, einem Zyklon oder einem Elektrofilter erfolgen kann.Between the first flue gas purification stage and the second flue gas purification stage and / or after the second flue gas cleaning stage, a dust separation be provided, wherein the deposition with at least one fabric filter, a cyclone or an electrostatic filter can take place.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezug auf die einzige Figur der Zeichnung beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf das schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.The inventive method is below With reference to the single figure of the drawing described, wherein the Invention not on the schematically illustrated embodiment is limited.
In
der Figur ist schematisch ein Verfahren zur Rauchgasreinigung von
Rauchgas
Das
Rauchgas
Da
die Reaktionstemperatur in der zweiten Rauchgasreinigungsstufe
Bei
dem Staubabscheider
Durch
die Zweistufigkeit des dargestellten Verfahrens, bei dem in der
ersten Rauchgasreinigungsstufe
Nicht
dargestellt ist im übrigen, daß ergänzend
die Zugabe eines kalkstämmigen Reaktionsmittels, vorzugsweise
Kalksteinmehl, zum Kessel
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 69908554 T2 [0015, 0016] - DE 69908554 T2 [0015, 0016]
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|---|---|---|---|
| DE200810029937 DE102008029937A1 (en) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Flue gas cleaning involves contacting flue gas with quicklime-based reagent for deposition of acidic flue gas components at predetermined temperature |
Applications Claiming Priority (1)
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