DE1494791A1 - Verfahren zur Vermeidung der SO2-Emissionen von Feuerungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung der SO2-Emissionen von Feuerungen.
• Für die Verschmutzung der Atmosphäre eind u.a. auch die Abgase der Kraftwerke verantwortlich. Bei den Maßnahmen fUr die Reinhaltung der Luft treten zwei verschiedene Aufgaben aaf: 1.) Die Entfernung der mechanischen Verunreinigungen der Abgase, d.h. des Staubes, der mit dem Abgasstrom mit gerissenen Ascheteilchen usw.
• 2.) Die Entfernung des giftigen Schwefel-Dioxydes der Abgase.
• Die erste Aufgabe kann als weitgehend gelöst betrachtet werden. Es haben sich viele Entstaubungseinrichtungen wie elektrostatische Filter, Zyklone usw. in der Praxis bewehrt. Die zweite Aufgabe ist sehr viel wichtiger und schwieriger. Die bisher angewendete Praxis durch Erhöhung der ochornsteine der Kraftwerke, die Immissionen auf einen gröPeren Raum zu verteilen, und damit die Abgase gewissermaßen zu verdünnen, kann nur als eine vorübergehende Hilfsma#nahme betrachtet werden, zumal wegen des stark zunehmenden Eneriebedarfs die Zahl und Grö#e der Kraftwerke dauernd zunimmt.
• Es gibt zwei Möglichkeiten, das gefährliche Schwefel-Dioxyd zu entfernen: 1.) Durch Entschweflung der Abgase selbst und 2.) durch Entschweflung des Brennstoffes.
• Da die Abagasmenge immer bedeutend größer ist als die Brennstoffmenge, mu? man bei der Entschweflung der Abgase mit größeren Volumina und dnnit auch mit grö#eren Apparaturen rechnen.
• Die Entschwefelung der festen und flüssigen Brennstoffe, die immer noch die Hauptbrennstoffbasis fUr die Kraftwerke bilden, ist nach dem heutigen Stand der Technik praktisch unmöglich, Nun lassen sich aber Gase verhältnismäßig leicht entschwefeln. Es ist daher schon ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem der Brennstoff vor der Verbrennung vergast wird. In diesem Gas ist der Schwefel als Schwefelwasserstoff (H2S) enthalten. In einem Reaktor wird bei hohen Temperaturen von @ tO00°C unter Einwirkung von Calzium-Oxyd (CaO) bzw. Calzium-Karbonat (CaCO3) auf das schwefelwasserstoffhaltige Brenngas Calzium-ulfid (CaS) gebildet. Das CaS wird durch einen Zyklon aus den Brenngasen abgeschieden und einem Entschwefler zugeführt, in dem es mit Wasser und CO2-haltigen Abgasen zu CaC03 und Schwefelwasserstoff P (H2S) reagiert. Das CaCO3 kann wiederverwendet werden, während der H2S des Entschweflers in einer Claus-Anlage zu Schwefel und Wasser oxydiert wird.
• Bei allen Verfahren zur Entschweflung muß darauf geachtet werden, da# der aus dem Brennztoff bzw. aus den Abgasen gewonnene Schwefel, bzw. die Schwefelverbindungen, insbesondere ochwefelslure auch nutzbringend verwertet werden kGnnen. Z. Zt. ist diese ? ffUglichkeit noch ohne weiteres gegeben. Mit zunehmender Energie-Erzeugung und damit auch zunehmenden Entechweflungsanlagen kann aber der Zustand eintreten, da# der Markt für die anfallenden Schwefelmengen nicht mehr aufnahmefähig ist. Es sollen also die bei den Entachweflungsanlagen anfallenden vehwefelprodukte derart sein, daß sie ohne die Gefahr einer Vergiftung oder Schädigung des Grundwassers oder der Luft auf Abraumhalden oder sonstwie abgesetzt werden können. Dies ist bei der vorerwähnten Entschweflungsanlage für den Brennstoff der Fall, nicht jedoch bei den Entschweflungsanlagen der Abgase, bei denen meistens Schwefelsäure anfällt.
• Diese beschriebene entschweflungsanlage hat jedoch den Nachteil, daß die Vergasuneseinrichtung, besonders wenn sie auch fUr die Verpasung von festen Brennstoffen geeignet sein soll, recht urfangrelch und aufwendig wird. Sie ist nur fUr die Vergasung von flüssigen Brennstoffen vorgeechlagen.
• Der Zweck der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beseitigen.
• Sie besteht darin, dab als Vergasungseinrichtung ein Schlakkenbad-generator, der unter erhöhtem Druck, beispielsweise 20 bis 25 atü betrieben wird und mit einem Abhitzekessel zusammengebaut ist, verwendet wird, daE zur Reinigung insbesondere bei Vergasung von festen Brennstoffen ein Zyklon oder ein anderer geeigneter Apparat zur Abscheidung der vom Gasstrom aus dem Schlackenbad-Generator mitgerissenen Asche, bzw. nicht oder unvollkommen vergaster Brennstoffteilchen vorgesehen ist und daß das gereinigte und schwefelfreie Brenngas nach Passieren eines Wärmetauschere in einer Entspannungsturbine entspannt und anschlie#end im tärmetauscher durch das verdichtete Reingas wieder erwärmt und der Feuerung zugeleitet wird, wobei die Entspannungsturbine den oder die Verdichter fUr die Vergasungsluft und einen Stromerzeuger zur Aufnahme der Überschu#leistung der Turbine antreibt, und die vom Verdichter geförderte Vergasungsluft vor Eintritt in den Schlackenbad-Generator durch die hei-Ben Brenngase in einer Wärmetauscher vorgewärmt wird.
• Der Schlackenbad-Generntor hat den gro#en Vorteil, daß er feste und flüssige Brennstoffe gemeinsam oder getrennt vergasen kann, und ein Brenngas von sehr hoher Temperatur liefert.
• Das Brenngas wird in der Dampfkesselfeuerung praktisch unter Atmosphärendruck benötigt. Es wäre daher naheliegend, auch den Vergaser unter Atmosphärendruck arbeiten zu lassen. Nun nimmt aber die Gaserzeugung im Schlackenbad-Generator, die schon bei Atmosphärendruck sehr groß ist, mit dem Druck sehr stark zu, sodaß man bei erhöhtem Druck mit einem wesentlich kleineren Vergaser, bzw. mit einer wesentlich verringerten Zahl von Vergasern auskommen kann.
• Durch den erhöhten Druck werden auch die erforderlichen Apparaturen wie Zyklons, Reaktor, Wärmetauscher usw. verkleinert. Hinzu kommt lediglich die entspannungsturbine mit Verdiohter ibr die Vergasungsluft. Da die Vergasungsluttmenge geringer ist, als die erzeugte Gasmenge und die Temperatur des brenngases eehr hoch ist, liefert die Entspannungsturbine eine über den Leistungsbedarf des Verdichter für die Vergasungsluft hinausgehende Überschu#-leistung. Um auch die Leistungsaufnahme dar bzw. der Verdichter möglichst klein su balten, wird erfindungsgemä# in an sich bekannter Weise der Verdichter mit einer Zwischenkühlung ausgeführt.
• In- Weiterbildung der Erfindung wird als Kühlwasser des Schlackenbad-Generators, der Abscheider und des Reaktors und als Speisewasser fur des abhitzekessel das Kondensat des Dampfkraftwerkez verwendet, welches dadurch stark erwärmt wird und somit diese Wärmemenge dem Dampfkassel zuführt. Da dae Breängas beim Austritt aus dc. schlackenbad-Generator trots intensiver Kühlung durch din Kühlmantel des Schlaokenbad-Generators noOh eine sehr hohe Temperatur von @ 120000 hFt, ist der Abhitzekessel erforderlich, um das Brenngas soweit abzukühlen, daß es mit @ 1000°C in den Reaktor eintritt.
• In der Abbildung ist beispielsweise eine Anordnung nach dem erfindungsgemä#en Verfahren achematisch darge@tellt.
• Im Schlackenbad-Generator 1 wird der Brennstoff vergast.
• Unmittelbar hinter dem Schlackenbad-Generator 1 ist ein Abhitzekessel 2 angeordhet. Von hier strömen die hei#en Brenngase über einen Wärzetauscher 3, in dem die Vergasungsluft vorgewärmt wird, zum Zyklon 4, in dem nicht oder unvollkommen weigaste Brennstoffteilchen und @vtl. r die mit dem Gaz mitgerissen sind, abgeschieden und dem Schlackenbad-Generator 1 wieder zugeführt werden. Das gereinigte Brenngas tritt dana in den Reaktor 5 ein, in de durch Einddaen von CaO, bzw. CaCO3 der im Brenngae enthaltene H2S in CaS und H20 bzw. CaS und H2O und C02 umgewandelt wird. In den nachfolgenden Zyklon 6 wird das CaS ausgeschieden und in einen Entschwefler 13 su CaCO3 regeneriert, welches wieder in den Reaktor 5 eingedüst werden kann. Der im Entechwefler 13 gebildete H2S wird einer Claus-Anlage 14 zugeführt, in der er zu Schwefel und Wasser oxydiert wird. Die gereinigten und entschteielten Brenngase treten aus dem Zyklon 6 über einen Wärmetauscher 7 in die Entspannungsturbine 8 ein, welche die beiden Verdichter 9 und 10, zwischen denen ein Zwischenkühler 11 angeordnet ist, und einen Stromerzeuger 12, der die Überschu#leistung der Entanannangsturbine 8 aufnimmt, antreibt. Die entspannten Brenngase werden anschließend im Wärmetauscher 7 durch die vom Zyklon 6 kommenden heißen Brenngase wieder erwärmt. Danach werden sie zu einer nicht darrestellten Dampfkessel-Feuerung geführt. Die aus dem Verdichter 10 austretende verdichtete Vergasungsluft wird in dem Wärmetauscher 3, der durch die heißen Brenngase des Schlackenbad-Generators 1 beaufschlagt wird, vor den Eintritt in diesen vorgew4'rmt.

Claims (3)

1. Patentansprüche =============== 1.) Verfahren zur Vermeidung der SO-Emissionen bei Anlagen, in denen feste und / oder flüssige Brennstoffe verbrannt werden, insbesondere Dampfkraftwerken, bei denen der Brennstoff in einer Vergasungsanlage in gasförmigen Brennstoff verwandelt wird, und das erzeugte Brenngas sehr hoher Temperatur in einem Reaktor, in welchen feinkörniges CaO oder CaCO3 eingeblasen wird, von dem im Brenngas enthaltenen E2S befreit wird, wobei das im Reaktor bei der Reaktion des CaO, bzw.

   CaCO3 mit dem Rohgas gebildete CaS in einem Zyklon, oder einem anderen geeigneten Abscheider abgeschieden und anschließend in einer Entschweflungsanlage unter Bildung von H2S, welches in einer Claus-Anlage zu Schwefel und wasser oxydiert wird, entschwefelt wird, während das Reingas der Feuerungsanlage zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergasungaeinrichtung ein Schlackenbad-Generator (1), der unter erhöhtem Druck, beispieltsweise 20 bis 25 atU betrieben wird und mit einem Abhitzekessel (2) zusammengebaut ist bzw. einen nachgeschalteten Abhitzekessel (2) besitzt, verwendet wird, daß zur Reinigung insbesondere bei Vergasung von festen Brennstoffen ein Zyklon (4) oder ein anderer geeigneter Apparat zur Abscheidung der vom Gasstrom aus dem Schlackenbad-Generator (1) mitgerissenen Asche bzw. nicht oder unvollkommen vergaste Brennstoffteilchen vorgesehen ist, und da# das gereinigte und schwetelfreie Brenngas nach Passieren eines Wärmetauschers (7) in einer Entspannungsturbine (8) entspannt und anschlie#end im Wärmetauscher (7) durch das verdichtete Reingas wieder erwirkt und der Feuerung zugeleitet wird, wobei die Entspannungsturbin@ (8) die Verdichter (9) und (10) für die Vergasungsluft und einen Stromerzeuger (12) zur Aufnahme der UberschuE-leistung der ent@pannungsturbine (8) antreibt und die vom Verdichter (10) geförderte Vergasungsluft tor Eintritt in den Schlackenbad-Generator (1) durch die heißen brenngase in einem Wärmetauscher (3) vorgewärmt wird.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennisichnet, da# als Kühlwasser tUr den Schlackenbad-Generator (1) die Absoheider (4) und (6) und den Reaktor (5) und als Speisewasser flir den Abhitsekessel (2) das Kondensat des Dampfkraftwerkes verwendet, und anschließend dem Kessel des Dampfkraftwerkes als vorgewärmtets Speisewasser wieder zugeführt wird.
3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der Wärmetauscher (3) Tor Vorwär@ung der Vergasungsluft durch die Abgase der Feuerungsanlage beaufachlagt wird.

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