DE19751934A1 - Verfahren zum Reinigen von Rauchgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Rauchgas, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Rauchgase aus Müllverbrennungsanlagen werden in einer aufwendigen Rauchgasreinigungsanlage von Schadstoffen befreit. Eine bekannte Variante derartiger Anlagen besteht aus einem Sprühtrockner, einer Entstaubung und zwei in Reihe geschalteten Wäschern, von denen der erste Halogenwasserstoffe und der zweite Schwefeloxide aus den Rauchgasen entfernt. Daran schließen sich weitere Verfahrensschritte an, z. B. die Entfernung von Stickoxiden und organischen Spurenstoffen. Bei diesem Verfahren kommen dem Sprühtrockner zwei wesentliche Funktionen zu. Zum einen soll die Temperatur des Rauchgases auf einen für die nachgeschaltete Entstaubung vorteilhaften Wert eingestellt werden, und zum anderen sollen die aus den übrigen Verfahrensschritten stammenden Prozeßwässer mittels des Sprühtrockners eingedampft werden. Die dabei entstehenden Feststoffe werden über die dem Sprühtrockner nachgeschaltete Entstaubung aus dem Gesamtprozeß ausgeschleust. Die verdampfenden Prozeßwässer bestehen überwiegend aus den Abflutströmen der beiden Wäscher. Die sauren Bestandteile, Halogenwasserstoffe und Schwefeloxide, werden mit Kalkmilch neutralisiert.

Die als Neutralisationsmittel eingesetzte Kalkmilch wird in einer Löschstation aus Branntkalk, Wasser und ggf. weiteren Hilfsstoffen hergestellt und enthält damit nicht unerhebliche Mengen an Wasser. Die Reaktivität der in der Löschanlage erzeugten Kalkmilch besitzt einen wesentlichen Einfluß auf die Güte der SO₂-Abscheidung im SO₂-Wäscher. Zur Erreichung einer ausreichenden Reaktivität werden hohe Qualitätsanforderungen an das zur Löschung eingesetzte Löschwasser gestellt.

Die im Sprühtrockner und im HCl-Wäscher verdampfte Wassermenge hängt überwiegend vom Zustand der Rauchgase, wie Feuchte und Temperatur am Eintritt in den Sprühtrockner ab. Das Rauchgas wird durch den in beiden Apparaten auftretenden, adiabaten Wärme- und Stoffaustausch bis nahezu auf die Kühlgrenztemperatur abgekühlt. Die während dieses Abkühlvorganges vom Rauchgas aufgenommene Feuchte ist in dem bekannten Verfahren nicht oder nur innerhalb enger Grenzen beeinflußbar. Allerdings kann die Herkunft, die vorausgehende Verwendung und die Qualität des in das System Sprühtrockner/HCl-Wäscher eingespeisten Wassers unterschiedlich sein. Das zu verdampfende Wasser stammt in den bekannten Anlagen je nach der Schadstoffbeladung der Rohgase, zu Wesentlichen Teilen aus der zur Neutralisation erforderlichen Kalkmilch. Dementsprechend ist dieser Anteil des einzusetzenden Prozeßwassers zuvor in guter Qualität der Kalklöschanlage bereitzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart zu gestalten, daß der Sprühtrockner mit minderwertigen Prozeßwässern betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Unter einem trockenen Neutralisationsmittel wird ein solches festes, körniges, fließfähiges Mittel verstanden, das zwar von sich aus gewisse Anteile an Wasser mit sich bringen kann, ohne jedoch pumpfähig zu sein. Unter Verwendung eines solchen trockenen Neutralisationsmittels bleibt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gesamtmenge der bei der Neutralisationsreaktion gebildeten Reaktionssalze unverändert.

Jedoch enthält der dem HCl-Wäscher zugeführte Neutralisationsmittelstrom keine nennenswerten Wasseranteile.

Eine Verminderung der zur Neutralisation erforderlichen Wassermengen geht mit einer Reihe von Vorteilen einher, etwa dem eines ausgewogenen Wasserhaushaltes. Das zur Verdampfung im Sprühtrockner erforderliche Prozeßwasser kann vor der Einbringung in das System "Sprühtrockner-Wäscher-Neutralsation" einer anderen Nutzung zugeführt werden, z. B. zur zusätzlichen Spülung von Tropfenabscheidern. Das in der Kalklöschanlage einzusetzende Wasser von relativ hoher Qualität muß dadurch in vermindertem Umfang zur Herstellung eines gelösten oder suspendierten Neutralisationsmittels bereitgestellt werden. Damit sind wesentlich geringere Qualitätsanforderungen an den übrigen Teil des verwendeten Prozeßwassers zu stellen. Erst die geringere, durch die Erfindung erreichbare Qualitätsanforderung des in der Rauchgasreinigungsanlage zu verdampfenden Wassers ermöglicht die Anwendung anderer Verfahrensschritte, bei denen belastete Abwässer auftreten.

Wird als Neutralisationsmittel ein Karbonat, z. B. Kalkstein eingesetzt, so steht im Vergleich mit Branntkalk oder Löschkalk ein kostengünstiges Neutralisationsmittel zur Verfügung. Während Branntkalk zur Erreichung guter Kalkmilchqualitäten über eine hinreichende Mahlfeinheit verfügen muß, braucht Kalkstein oder Dolomit nur eine vergleichsweise gröbere Körnung aufzuweisen, da Anbetracht des niedrigen pH-Wertes der HCl-Wäscherabflut oder der HCl-Wäscher-Kreislaufflüssigkeit sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeiten der zwischen dem Karbonat und der Säure ablaufenden Reaktion erreicht werden. Es kann also ein Teil der aufzuwendenden Mahlarbeit eingespart werden. Ebenso vermindert sich durch den Entfall des energetisch aufwendigen Brennens des Kalksteins ein großer Teil des Primärenergiebedarfs für die Bereitstellung des Neutralisationsmittels.

Die Kalklöschstation kann kleiner ausgeführt werden, da Kalkmilch fast ausschließlich für die Neutralisation des Schwefeldioxid benötigt wird. Bei Nachrüstungen vorhandener Anlagen kann, je nach Bauart der Löschstation, die Verweilzeit des Kalkes in der Löschstation vergrößert werden, was zu einer Steigerung der Kalkmilchreaktivität führt. Es wird auch eine einstufige Neutralisationsstation möglich, so daß gegenüber der bekannten zweistufigen Bauart ein Behälter, eine Pumpe und Dosier- und Regeleinrichtungen entfallen können.

Bei der Verwendung von Dolomitgestein als Neutralisationsmittel kann die im HCl-Wäscher anfallende Rohsäure zum Dolomitaufschluß eingesetzt werden. Damit lassen sich wertvolle Magnesiumsalze bilden, die nach geeigneter Aufbereitung zu einer Leistungssteigerung des SO₂-Wäschers eingesetzt werden können.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Verfahrensschema zur Reinigung von Rauchgas.

Ungereinigtes Rauchgas (Rohgas) aus einer Feuerungsanlage, z. B. einer Müllverbrennungsanlage wird in einem ersten, nicht gezeigten Entstauber entstaubt und tritt danach in einen Sprühtrockner 1 ein. In diesem Sprühtrockner 1 wird in den Rohgasstrom Prozeßwasser aus einer Leitung 2 eingesprüht. Im Wärmetausch mit dem Rohgas verdampft das Prozeßwasser. Das abgekühlte Rohgas gelangt in einem weiteren Entstauber 3. Nach dem Austritt aus diesem Entstauber 3 wird das Rohgas einem ersten Wäscher 4, dem HCl-Wäscher und danach einem zweiten Wäscher 5, dem SO₂-Wäscher zugeführt. Den zweiten Wäscher 5 verläßt das Gas als Reingas und wird gegebenenfalls nach einer Entstickung oder weiteren Rauchgasreinigungsschritten durch einen Kamin an die Umgebung abgegeben.

Dem ersten Wäscher 4 werden Prozeßwasser über eine Leitung 6 und über eine an den Kopf oder den Wäschersumpf angeschlossene Leitung 7 ein trockenes, festes Neutralisationsmittel zugegeben. Als trockenes, festes Neutralisationsmittel werden Oxide, Hydroxide oder Karbonate von Erdalkalimetallen oder Mischungen davon eingesetzt, wie Branntkalk, Kalziumhydroxid, Dolomitgestein oder vorzugsweise Kalkstein. Es wird ein solcher pH-Wert eingestellt, daß in dem ersten Wäscher 4 aus dem Rohgas die Halogenwasserstoffe, insbesondere HCl entfernt werden. Dem zweiten Wäscher 5 werden über eine Leitung 8 Prozeßwasser (z. B. zur Spülung der in dem Wäscher 5 vorhandenen Tropfenabscheider) und als Neutralisationsmittel Kalkmilch oder ein anderes zur Rauchgasentschwefelung verwendbares Neutralisationsmittel über eine Leitung 9 in einer solchen Menge zugeführt, daß aufgrund des sich einstellenden pH-Wertes in diesem zweiten Wäscher 5 aus dem Rohgas die Schwefeloxide entfernt werden. Das in dem zweiten Wäscher 5 verbrauchte, Reaktionssalze enthaltende Prozeßwasser wird, gegebenenfalls nach der nicht eingezeichneten Abscheidung von verwertbarem Gips als Abflutung einer Neutralisationsstation 10 zugeführt. In dieser Neutralisationsstation 10 wird die Abflutung des zweiten Wäschers 5 mit einem aus Kalkmilch bestehenden Neutralisationsmittel neutralisiert, das über eine Leitung 11 zugeführt wird. Das so behandelte, neutralisierte Prozeßwasser wird über die Leitung 2 in den Sprühtrockner 1 eingespeist. Die bei der Verdampfung des Prozeßwassers als Feststoffe anfallenden Reaktionssalze werden in dem Entstauber 3 abgeschieden und über eine Leitung 12 ausgeschleust.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Waschflüssigkeit oder die Abflutung des ersten Wäschers 4 einem Reaktor 13 zugeführt und hier mit einem trockenen, festen Neutralisationsmittel versetzt, das über eine Leitung 14 zugeführt wird. Die so behandelte Abflutung wird über eine Leitung 15 in die dem zweiten Wäscher 5 nachgeschaltete Neutralisationsstation 10 gegeben und dort zusammen mit der Abflutung des zweiten Wäschers 5 mit Kalkmilch neutralisiert und anschließend in den Sprühtrockner 1 eingesprüht. Die in dem Reaktor 13 behandelte Waschflüssigkeit kann ganz oder teilweise von dem Reaktor 13 in den Wäscher 4 zurückgeführt werden.

Wird in den Reaktor 13 ein karbonatisches Neutralisationsmittel eingegeben, so entsteht durch Reaktion mit der sauren Abflutung des ersten Wäschers 4 Kohlendioxid. Dieses Kohlendioxid wird aufgefangen, über eine Leitung 16 abgeführt und kann sinnvoll in einem anderen Prozeß genutzt werden. In vorteilhafter Weise kann das entstandene Kohlendioxid zur Behandlung von Rostaschen verwendet werden, die bei der Verbrennung von Abfallstoffen in einer Müllverbrennungsanlage anfallen, deren Rauchgase in der beschriebenen Weise gereinigt werden.

Die mit dem trockenen Neutralisationsmittel neutralisierte Abflutung des ersten Wäschers 4 kann über eine Leitung 17 auch in den zweiten Wäscher 5 eingespeist werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn als festes Neutralisationsmittel Dolomitgestein verwendet wird, da durch die vorhandenen, aus dem Dolomitgestein stammenden Magnesiumsalze der Abscheidegrad der Schwefeloxide in dem zweiten Wäscher 5 verbessert wird.

Der erste Wäscher 4 ist mit einem Flüssigkeitsumlauf 18 versehen, durch den Waschflüssigkeit aus dem Wäschersumpf zu einer in dem Kopf oder in der Waschzone des Wäschers 4 befindlichen Flüssigkeitszerstäubung gepumpt wird. Das trockene Neutralisationsmittel kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel in den Flüssigkeitsumlauf 18 über eine Leitung 19 eingespeist werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das trockene, feste Neutralisationsmittel auch direkt in den ersten Wäscher 4 eingegeben werden. Ebenfalls sinnvoll kann die Zugabe des trockenen Neutralisationsmittels über eine Einspeisung 20 zu dem in den ersten Wäscher 4 eintretenden Rauchgasstrom sein.

Claims (7)

1. Verfahren zum Reinigen von Rauchgas, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen, bei dem das Rauchgas in einem Sprühtrockner gekühlt, anschließend entstaubt und in zwei hintereinander geschalteten Wäschern von Halogenwasserstoffen und Schwefeloxiden befreit wird, und bei dem die Waschflüssigkeit oder die Abflutungen der beiden Wäscher mit einem Neutralisationsmittel neutralisiert und dem Sprühtrockner zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflutung oder die Waschflüssigkeit des ersten Wäschers mit einem trockenen Neutralisationsmittel neutralisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Neutralisationsmittel für die Abflutung oder die Waschflüssigkeit des ersten Wäschers ein Karbonat, Oxid oder Hydroxid eines oder mehrerer Erdalkalimetalle oder Mischungen davon verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation der Waschflüssigkeit mit dem trockenen Neutralisationsmittel in dem ersten Wäscher vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation der Abflutung oder der Waschflüssigkeit mit dem trockenen Neutralisationsmittel in einem Reaktor außerhalb des ersten Wäschers vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem trockenem Neutralisationsmittel behandelte Abflutung des ersten Wäschers ganz oder teilweise dem zweiten Wäscher zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Neutralisation mit karbonathaltigem Neutralisationsmittel freigesetzte Kohlendioxid aufgefangen und einem Endverbraucher zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Neutralisationsmittel dem ersten Wäscher über den eintretenden Rauchgasstrom zugeführt wird.