DE3232080A1 - Verfahren zur trockenen entfernung von schwefeldioxid und anderen schadstoffen aus rauchgasen - Google Patents
Verfahren zur trockenen entfernung von schwefeldioxid und anderen schadstoffen aus rauchgasenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren
zur trockenen Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Kesselfeuerungen,
insbesondere von Kraftwerkskesselfeuerungen,
wobei dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen ein feinkörniges Absorptionsmittel beigegeben wird,
welches mit den Schadstoffen reagiert,
und wobei danach feinkörnige Feststoffe aus den Rauchgasen
mit Hilfe eines Feststoffabscheiders abgeschieden werden.
Absorptionsmittel für die trockene Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen von
Kraftwerkskesselfeuerungen bestehen hauptsächlich aus einer feinkörnigen, anorganischen Erdalkaliverbindung, insbesondere
einer Calcium- und/oder einer Magnesium-Verbindung, vorzugsweise
in Form von Oxiden, Hydroxiden oder Carbonaten. Absorptionsmittel meint im Rahmen der Erfindung insbesondere
Calciumcarbonat. Das Absorptionsmittel kann mit einem Zusatz versehen und dadurch bezüglich seiner Reaktivität,
anders ausgedrückt in bezug auf den Wirkungsgrad der Abscheidung, verbessert sein. Brennstoff meint alle fossilen
Brennstoffe, insbesondere Kohle und auch Braunkohle (DE-PS 28 07 076).
Bei den (aus der Praxis) bekannten Verfahren werden die abgeschiedenen
Feststoffe verworfen, z.B. deponiert, oder auch einer weiteren, fremden Verwendung im Rahmen der Bau-
·" 5 —
Stoffindustrie zugeführt. Der Verbrauch der Absorptionsmittel
ist beachtlich. Der Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung ist nichtsdestoweniger verbesserungsbedürftig.
Rein chemisch und stöchiometrisch könnten die Absorptionsmittel beachtlich mehr Schadstoffe aus Rauchgasen entfernen
als es tatsächlich geschieht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den gattungsgemäßen Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und
anderen Schadstoffen aus Rauchgasen von Kraftwerkskesselfeuerungen
den Verbrauch an Adsorptionsmitteln zu reduzieren und den Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung, aber
auch die Schadstoffentfernung selbst, zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die abgeschiedenen
Feststoffe ganz oder teilweise dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen wieder beigegeben werden. Beispielsweise
können die abgeschiedenen Feststoffe dem feinkörnigen Absorptionsmittel beigemischt werden. Sie können
aber auch (ohne Beimischung von gleichsam jungfräulichem Absorptionsmittel) als Absorptionsmittel dem Brennstoff
und/oder den Rauchgasen beigegeben werden. Zuführung zu den Rauchgasen umfaßt auch Einführung in die Brennkammer.
Die abgeschiedenen Feststoffe bestehen hauptsächlich aus den Stoffen, die durch die Reaktion des Absorptionsmittels
mit den Schadstoffen entstanden sind, restlichem, unverbrauchtem Absorptionsmittel und Flugasche. - Die Erfindung
geht von der überraschenden Tatsache aus, daß die abgeschiedenen Feststoffe ihrerseits als Absorptionsmittel
wirksam sind, und zwar trotz ihres Anteils an Flugasche.
Sie könnten, im Gegensatz zu den eingangs genannten jungfräulichen oder primären Absorptionsmitteln als
sekundäre Absorptionsmittel bezeichnet werden. Auch der Flugaseheanteil wirkt absorbierend auf die Schadstoffe. Das
gilt insbesondere dann, wenn nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung die abgeschiedenen Feststoffe mit Wasser und/oder Wasserdampf aufbereitet und danach dem Brennstoff,
und/oder den Rauchgasen wieder beigegeben werden. Das gilt aber insbesondere auch dann, wenn die abgeschiedenen
Feststoffe durch einen Mahlvorgang aufbereitet und danach dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen wieder beigegeben
werden. Im allgemeinen wird man im Rahmen der Erfindung die abgeschiedenen Feststoffe zumindest einmal dem Absorptionsmittel beigeben oder als Absorptionsmittel einsetzen.
Man kann aber auch einen Teil der abgeschiedenen Feststoffe, gegebenenfalls auch nach der beschriebenen Aufbereitung,
kontinuierlich im Kreislauf führen und den Rest durch jungfräuliches Absorptionsmittel ersetzen. In der Ausführungsform, bei der die Absorptionsmittel in die Rauchgase eingebracht
werden, lehrt die Erfindung, daß auch die abgeschiedenen Feststoffe, gegebenenfalls zusammen mit jungfräulichem
Absorptionsmittel, bei einer Temperatur von 100 bis 1100°C, vorzugsweise von 100 bis 7000C, in die
Rauchgase eingeführt werden. Im Rahmen der Erfindung arbeitet man insbesondere dann vorteilhaft, wenn als jung-
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frauliches Absorptionsmittel Erdalkalicarbonate oder
Hydroxide eingesetzt und dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen beigegeben werden. In der Feuerung bzw. in den
Rauchgasen entstehen aus den Carbonaten und Hydroxiden Oxide. Die Reaktionsfähigkeit der Oxide ist geringer als
die der Carbonate und noch geringer als die der Hydroxide. Werden die abgeschiedenen Feststoffe in der angegebenen
Weise mit Wasser und/oder Wasserdampf aufbereitet, so werden die Erdalkalioxide durch eine einfache Reaktion
in die wirksameren Erdalkalihydroxide überführt. Die
Behandlung der abgeschiedenen Feststoffe mit Wasser oder Wasserdampf ist zwar auch vorteilhaft, weil durch den
exothermen Vorgang der Hydroxidbildung eine Temperaturerhöhung eintritt, die ihrerseits wiederum die Reaktivität
der abgeschiedenen Feststoffe als Absorptionsmittel steigert, Gleichzeitig geht weniger Wärme durch die Zumischung der
Feststoffe zu den Rauchgasen verloren, wenn das Absorptionsmittel den Rauchgasen zugegeben wird. Um die abgeschiedenen
Feststoffe mit Wasser oder Wasserdampf aufzubereiten, genügt es im allgemeinen, sie mit diesen Substanzen zu
besprühen. Aber auch wenn die Aufbereitung eine mechanische Aufbereitung im Sinne einer Mahlung ist, erhält man eine
wesentliche Verbesserung der Reaktivität der rückgeführten Feststoffe als Absorptionsmittel. Mahlung meint Behandlung
in Desintegratoren, Schlägerradmühlen und dergl. Bei der Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen
aus den Rauchgasen reagieren die Partikel des Absorptions-
mittels vorrangig an der Oberfläche unter Bildung von
Sulfaten. Diese oberflächliche Umwandlung kann eine Protektion des Inneren des Absorptionsmittels verursachen. Bei
einer Aufbereitung durch Mahlung werden diese Oberflächenschichten entfernt und die Körner des Feststoffes werden
für die Absorption aktiviert. Der Ausdruck Aufbereitung durch Mahlung umfaßt in diesem Sinne auch einen Mahlvorgang
Korn an Korn, wie er beispielsweise in Rüttelanlagen eintritt. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, die
durch Mahlung aufzubereitenden Feststoffe dem Brennstoff
Kohle vor einer Kohlenmahlanlage beizumischen, wobei bei der Mahlung einerseits eine Mahlung des Brennstoffes und
gleichzeitig eine Aufbereitung der Feststoffe zum Zwecke der Erhöhung ihrer Aktivität als Absorptionsmittel und
außerdem die erforderliche Durchmischung erreicht werden. Es versteht sich, daß eine besonders weitreichende Verbesserung
der Aktivität der als Absorptionsmittel eingesetzten Feststoffe erreicht wird, wenn einerseits die beschriebene
chemische Aufbereitung mit Wasser und/oder Wasserdampf und andererseits eine mechanische Aufbereitung durch einen
Mahlvorgang kombiniert werden.
Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Verbrauch
an Absorptionsmittel beachtlich reduziert ist. Gleichzeitig wird der Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung verbessert.
Es versteht sich, daß im Rahmen eines erfindungsgemäßen
Verfahrens aus den Rauchgasen von Kesselfeuerungen nicht
nur Schwefeldioxid, sondern auch andere Stoffe entfernt
werden, wie beispielsweise Fluor und Chlor und deren Verbindungen.
Auch insoweit wirken sich die erfindungsgemäßen
Maßnahmen vorteilhaft aus.
Allgemein ist zur Technologie der Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen von
Kesselfeuerungen und insbesondere Kraftwerkskesselfeuerungen sowie zum Verständnis der Erfindung folgendes zu bemerken:
Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die eine Reinigung der Rauchgase von fossilbeheizten Kraftwerkskesselanlagen
durchführen. Die zur ANwendung kommenden Absorptionsmittel bestehen im wesentlichen aus Erdalkali- oder Alkaliverbindungen,
die eine Reaktion mit den Schadstoffen der Rauchgase eingehen. Bei diesen Verfahren unterscheidet man zwischen
Naß- und Trockenverfahren. Bei den Naßverfahren leitet man das zu behandelnde Gas durch eine Flüssigkeit, die das
Absorptionsmittel in Lösung oder in Suspension enthält. Die Trockenverfahren leiten das Absorptionsmittel fein
verteilt in das Rauchgas oder geben das Absorptionsmittel dem Brennstoff, beispielsweise der Kohle zu, so daß die
Absorption der Schadstoffe während deren Freisetzung durch die Verbrennung abläuft. Die Naßverfahren haben den Vorteil
des guten Wirkungsgrades. Nachteilig sind jedoch die hohen Investitionskosten, die Wartungsintensität der Anlagen und
die Abkühlung der Rauchgase, die im Rahmen der geltenden gesetzlichen Bestimmungen häufig eine Wiederaufheizung der
Reingase erforderlich machen. Grundsätzlich sind deshalb
* »ν
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trockene Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und
anderen Schadstoffen aus Rauchgasen zu bevorzugen. Die
Trockenverfahren haben aber den Nachteil des geringen
Wirkungsgrades. Infolge der kurzen Verweilzeiten des Absorptionsmittels während der Verbrennung oder bei einem
Kontakt mit den Rauchgasen bleibt die Ausnutzung der Absorptionsmittel sehr gering. Hierdurch entstehen einerseits erhebliche Kosten durch die notwendigerweise großen Mengen an Absorptionsmittel, andererseits ist vor allem bei der Zugabe des Absorptionsmittels zum Brennstoff die maximal erreichbare Emissionsminderung begrenzt, da die Feuerung durch die Zugabe des Absorptionsmittels zum Brennstoff nicht
betriebsbeeinträchtigend belastet werden darf. Zur Ver-· besserung des Wirkungsgrades der trockenen Absorption hat man bisher keine befriedigende Lösung gefunden. Zwar ist vorgeschlagen worden, dem Absorptionsmittel einen Zusatz beizugeben, der die Reaktivität verbessert, nichtsdestoweniger gelten die eingangs beschriebenen Nachteile.
Trockenverfahren haben aber den Nachteil des geringen
Wirkungsgrades. Infolge der kurzen Verweilzeiten des Absorptionsmittels während der Verbrennung oder bei einem
Kontakt mit den Rauchgasen bleibt die Ausnutzung der Absorptionsmittel sehr gering. Hierdurch entstehen einerseits erhebliche Kosten durch die notwendigerweise großen Mengen an Absorptionsmittel, andererseits ist vor allem bei der Zugabe des Absorptionsmittels zum Brennstoff die maximal erreichbare Emissionsminderung begrenzt, da die Feuerung durch die Zugabe des Absorptionsmittels zum Brennstoff nicht
betriebsbeeinträchtigend belastet werden darf. Zur Ver-· besserung des Wirkungsgrades der trockenen Absorption hat man bisher keine befriedigende Lösung gefunden. Zwar ist vorgeschlagen worden, dem Absorptionsmittel einen Zusatz beizugeben, der die Reaktivität verbessert, nichtsdestoweniger gelten die eingangs beschriebenen Nachteile.
Claims (1)
- 3232QgQAndrejewski, Konke & Partner PatentanwälteDiplom-PhysikerDr. Walter Andrejewsk.Diplom-IngenieurDr.-Ing. Manfred HonkeDiplom-PhysikerDr. Karl Gerhard MaschAnwaltsakte: 4300 Essen 1, Theaterplati 3, Postf. 10 0259 226/Ja- 5. August 1982PatentanmeldungRheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AktiengesellschaftKruppstraße 54300 Essen 1Verfahren zur trockenen Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus RauchgasenPatentansprüche:.) Verfahren zur trockenen Entfernung von Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Kesselfeuerungen, insbesondere Kraftwerkskesselfeuerungen,wobei dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen ein fein-Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essenkörniges Absorptionsmittel beigegeben wird, welches mit den Schadstoffen reagiert,und wobei danach feinkörnige Feststoffe aus den Rauchgasen mit Hilfe eines Peststoffabscheiders abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe ganz oder teilweise dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen wieder beigegeben werden.2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe dem feinkörnigen Absorptionsmittel beigemischt werden.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe (ohne Bemischung von gleich-: sam jungfräulichem Absorptionsmittel) als Absorptionsmittel dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen beigegeben werden.4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe durch Behandlung mit Wasser und/oder mit Wasserdampf aufbereitet und danach dem Brennstoff oder den Rauchgasen beigegeben werden.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe durch Mahlen aufbereitet und danach dem Brennstoff und/oder den Rauchgasen wieder beigegeben werden.Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe zumindest einmal dem Absorptionsmittel beigegeben werden oder als
Absorptionsmittel eingesetzt werden.7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der abgeschiedenen Feststoffe, gegebenenfalls nach Aufbereitung, kontinuierlich im
Kreislauf geführt und der Rest durch jungfräuliches Absorptionsmittel ersetzt wird.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Ausführungsform, bei der das Absorptionsmittel in die Rauchgase eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Feststoffe, gegebenenfalls mit dem jungfräulichen Absorptionsmittel, bei einer Temperatur von100 bis 11000C, vorzugsweise bei einer Temperatür von
100 bis 7000C, in die Rauchgase eingebracht werden.
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