DE3329342A1

DE3329342A1 - Behandlungsverfahren fuer rauchgase aus einer dampferzeugungsanlage mit mehreren kesseleinheiten und jeder kesseleinheit zugeordneter schmelzkammer-feuerung

Info

Publication number: DE3329342A1
Application number: DE19833329342
Authority: DE
Inventors: Yagub M. 5270 Gummersbach Chughtai; Siegfrid Michelfelder
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1985-02-21
Also published as: DE3329342C2

Description

Patentanmeldung
"Behandlungsverfahren für Rauchgase aus einer Dampferzeugungsanlage mit mehreren Kesseleinheiten und jeder Kesseleinheit zugeordneter Schmelzkammer-Feuerung" Die Erfindung betrifft ein Behandlungsverfahren für Rauchgase aus einer Dampferzeugungsanlage mit mehreren Kesseleinheiten und jeder Kesseleinheit zugeordneter Schmelzkammer-Feuerung mit einem am Schmelzkammerausgang angeordneten Schlackenfangrost, wobei die Behandlung der Rauchgase in Form einer Additivzugabe zur SOx-Einbindung, in Form einer Feststoffabscheidung zur Trennung der Feststoffe aus den Rauchgasen und in Form einer thermischen Ausnutzung der in den Feststoffen enthaltenen Wärmeenergie erfolgt.
In Dampferzeugungsanlagen werden zur Erzeugung der notwendigen Wärmeenergie häufig Schmelzkammer-Feuerungen eingesetzt, wobei die gesamte Anlage in der Regel aus mehreren Kesseleinheiten besteht.
Schmelzkammer-Feuerungen emittieren in ihren Rauchgasen Flugasche und Schadgase wie NO, und S0x, sowie Chlorwasserstoff (HC1) und Fluorwasserstoff (HF). Der Gesetzgeber hat durch die am Ol.Juli 1983 in Kraft getretene "Großfeuerungsanlagenverordnung" eine drastische Reduzierung der bislang geltenden Emissionsgrenzwerte verordnet. Die Hersteller derartiger Feuerungsanlagen sind deshalb aufgefordert, neue Verfahrenstechnologien zu entwickelns die eine noch effektivere Reduzierung dieser Schadstoffe vor Ableitung der Rauchgase in die Atmosphäre ermöglichen. Dabei ist es von erheblicher volkswirtschaftlicher Bedeutung, daß die eingesetzten Verfahren einfach und kostengünstig sind. Weiterhin zielen die Bemühungen daraufhin ab, die abzuscheidenden Schadstoffe in eine Form zu bringen, die ihre Deponierung oder Weiterverwendung erlauben, so daß keine Umweltfolgeprobleme entstehen.
Zur Verringerung der Stickoxid-Emission bei den in Rede stehenden Feuerungsanlagen wurde in jüngster Zeit ein Verfahren entwickeltS Iff:, bei dem durch wiederholte Behandlung der Rauchgase, und zwar durch Zusatzluft im Bereich des Feuerraums, durch eine intensive Durchmischung beim Durchströmen des Schlackenfangrostes und durch Zugabe von Luft und/oder Brennstoff im Endbereich der Nachbrennkammer sowohl das aus dem Brennstoff-Stickstoff-Gemisch entstandene Stickoxid als auch das bei den Schmelzkammern wegen ihrer sehr hohen Kammertemperatur in hohem Maße entstehende thermische NOx weitgehend wieder abgebaut wird Zur Einbindung der Schadstoffe, die bei der Verbrennung von Brennstoffen mit Verunreinigungen wie Schwefel>, Chlor- Fluorverbindungen und Asche entstehen, werden die Rauchgase mit Additiven behandelt. An Verfahrensweisen kennt man die trockene, halbtrockene, nasse und direkte Rauchgasreinigung.
Die direkte Rauchgasreinigung wird aus Kostengründen vorzugsweise im Kessel selbst vorgenommen, indem die Additive in Staubform direkt z. B. in die dem Schlackenfangrost nachgeschaltete Nachbrennkammer eingeblasen werden. An dieser Stelle liegen optimale Bedingungen für die Reaktion hinsichtlich einer gleichmäßigen Verteilung der Additvparikel im Rauchgasstrom, sowie der Temperatur (niedriger als in der Schmelzkammer) und der Verweilzeit vor.
Bei der nassen Verfahrensweise erfolgt die Reinigung der Rauchgase außerhalb der Feuerungsanlage. Dabei wird das Rauchgas zu dem sog. Wäscher geleitet, wo es mit dem als Suspension vorlienden Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird. Diese Waschflüssigkeit wird in einem Absorberkreislauf umgewälzt und über Düsen oder Naßkontakte mit dem Rauchgas zur Reaktion gebracht. In einem integrierten Tropfenabscheider werden die vom Rauchgas mitgerissenen Tropfen abgeschieden, bevor das gereinigte und gekühlte Rauchgas den Absorber verläßt.
Bei der direkten Rauchgasreinigung mit kesselseitiger Trockenadditiv-Einblasung enthalten die den Kessel verlassenden Rauchgase Feststoffe in Form von Flugasche, reagierten und nicht reagierten Additiven, die in einem dem Kessel nachgeschalteten Filter abgeschieden werden müssen. Bei der nassen Rauchgasreinigung könnte im Prinzip auf einen Staubfilter verzichtet werden, da die im Rauchgas enthaltenen Feststoffe bei Durchströmung des Wäschers von den Suspensionströpfchen mitgerissen werden. In Fällen, in denen die Brennstoffe einen hohen Aschegehalt aufweisen, werden den Wäschern auch hier Staubfilter vorgeschaltet, um den gesetzlichen Grenzwert einzuhalten sowie ein Zusetzen der Düsen für die Waschsuspension zu vermeiden. Nicht zuletzt wirkt sich ein hoher Aschegehalt im Wäschersumpf qualitätsmindernd auf das z. B. bei der Naßentschwefelung gewonnene Endprodukt aus.
Gegenüber der haibtrockenen und nassen Verfahrensweise liegen aber die Investitionskosten für die direkte Rauchgasreinigung mittels kesselseitiger Additive inblasung erheblich a. Bch niedriger, so daß konsequenter Weise bei den meisten Schmelzkammer-Feuerungen nach diesem Prinzip verfahren wird. Allerdings können mit der nassen oder haibtrockenen Rauchgasreinigung bei gleichzeitig geringerem Absorptionsmittel-Einsatz eine höhere Abscheideleistung erzielt werden.
Üblicherweise werden auch bei Schmelzkammer-Feuerungen die an dem Filter abgeschiedenen Feststoffe, die noch Anteile an Brennstoff enthalten, zur Brennkammer zurück ge£UhEtS um die darin noch enthaltene Wärmeenergie auszunutze Der sich daraus ergebende Vorteil besteht darinS daß die gesamte Asche, d. h. die Flugasche zusammen mit der aus dem zugegebenen Brennstoff entstandenen Asche am bodenseitigen Ende der Brennkammer naß abgezogen und zu Granulat verarbeitet, z. B. als Betonbeimischung oder im Straßenbau verwendet werden kann.
Nachteilig an diesem Verfahren der Flugascherückführung in Kombination mit der direkten Rauchgasreiningung mittels kesselseitiger Additiveinblasung ist aber, daß die am Filter zusammen mit der Flugasche abgeschiedenen und bereits von den Trockenadditiven eingebundenen Schadstoffes insbesondere das S02, bei Rückführung in die Brennkammer durch die dort herrschenden hohen Temperaturen wieder freigesetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Behandlungsverfahren für Rauchgase aus einer Dampferzeugungsanlage mit mehreren Kesseleinheiten und jeder Kesseleinheit zugeordneter Schmelzkammer-Feuerung mit einem am Schmelzkammerausgang angeordneten Schlackenfangrost zu entwickeln, das neben der Einbindung der in den Rauchgasen enthaltenen gasförmigen Schadstoffe eine Ausnutzung der Wärmeenergie der abgeschiedenen Feststoffe sowie eine Ascheverwertung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Behandlungsverfahren vorgeschlagen, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Bei der Mehrzahl der Kesseleinheiten werden jeweils den aus dem Brennersystem der Brennstaubfeuerung entstammenden Rauchgasen in der dem Schlackenfangrost nachgeschalteten Nachbrennkammer zusätzlich Additive in Form von Metalloxiden, Hydroxiden und Karbonaten, wie z. B. die der Metalle Natrium, Kalium, Aluminium, Barium, Kadmium, Kalzium, Kupfer, Eisen, Blei, Magnesium, Mangan und Zink sowie als Additiv Dolomit in Staub form zugegeben; b) die aus den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe austretenden Rauchgasströme werden einzeln oder gemeinsam mittels eines Staubabscheiders von Feststoffen befreit; c) die den Rauchgasströmen aus den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe entzogenen Feststoffe werden anteilsmäßig den Brennkammern der Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zugeführt und dort zusammen mit einem Teil der Asche des zugegebenen Brennstoffes am bodenseitigen Ende der Schmelzkammer naß abgezogen und zu Granulat verarbeitet; d) die aus den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivbehandlung austretenden Rauchgasströme werden einzeln oder gemeinsam mittels eines Staubabscheiders von Feststoffen befreit; e# die Feststoffe aus den Rauchgasströmen ohne kesselseitige Additivbehandlung werden bei separater Staubabscheidung jeweils zu der Brennkammer der Kesseleinheit aus der diese Feststoffe entstammen und bei gemeinsamer Staubabscheidung anteilmäßig zu den Brennkammern der Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zusammen mit den Feststoffen aus den Rauchgasen mit kesselseitiger Additivbehandlung zurückgeführt; f# den aus den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe enstammdenen und von Festoffen befreiten Rauchgasströmen werden einzeln oder gemeinsam in einer den #eseeleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe nachgeschalteten Rauchgasreinigungsanlage durch Zugabe von Absorptionsmitteln die Schadgase wie SOx, #Cl und #F entzogen; g) die aus den Kesseleinheiten mit und ohne kesselseitige Additivzugabe entstammenden gereinigten Rauchgasstrome werden zuzusammen in einem Mischer vermischt und zum Kamin geleitet.
Weiterhin lehrt die Erfindung, daß ein Teilstrom des Rauchgasen hinter dem den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe gemeinsamen Staubabscheider oder ein Teil der Rauchgasströme hinter den den Kesseleinheiten nit kesselseitiger Additivzugabe zugeordneten Staubabscheidern abgezogen und dosierbar zu der den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe gemeinsamen #auchgasreinigungsanlage oder anteilmäßig zu den den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zugeordneten #auchgasreinigungsanlagen geführt wird.
Die Vorteils die mit der Erfindung erreicht werden, bestehen darin, das bei einer Dampferzeugungsanlage mit mehrern Kesseleinheiten und jeder Kesseleinheit zugeordneten Schmelzkammer-Feuerung durch Kombination der Rauchgasreinigung mittels Trockenadditiv-Einblasung bei der Mehrzahl der Kesseleinheiten mit der externen Rauchgasreinigung hinter den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe die Kosten für die Rausgasreinigung unter Einhaltung der neuen gesetzlichen Emissionsgrenzwerte gegenüber dem bekannten Verfahren erheblich gesenkt werden können. Gleichzeitig wird dabei durch die Beibehaltung der Flugascherückführung die in den abgeschiedenen Feststoffen verbliebene Wärmeenergie ausgenutzt und die Ascheverwertung realisiert. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß durch die Mischung der gereinigten Rauchgase aus den Kesseleinheiten mit Additiveinblasung und den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe auf die sonst aufwendige Wiederaufheizung der naßgereinigten Rauchgase vor Ableitung in den Kamin verzichtet werden kann.
Bei Dampferzeugungsanlagen, bei denen Brennstoffe mit unterschiedlichen Schadstoffgehalten verfeuert werden, kann es u. U. notwendig sein, von den bereits gereinigten Rauchgasen aus den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe hinter der Staubfilteranlage einen Teilstrom abzuzweigen und in der den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzuabe nachgeschalteten Rauchgasreinigungsanlage einer erneuten Reinigung zu unterziehen. Damit ist auch bei unterschiedlichen Lastfällen die Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte immer gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Schemazeichnung einer Dampferzeugungsanlage mit Schmelzkammerfeuerung bestehend aus zwei Kesseleinheiten beispielhaft beschrieben.
Im Kessel 1 wird die Absorption der bei der Verbrennung von schadstoffhaltigen Brennstoffen 2 enstehenden Reaktionsprodukte durch Zugabe von Additiven in die dem Schlackenfangrost 3 nachgeschalteten Nachbrennkammer 4 realisiert. Die Einblasung der Additive erfolgt an der Stelle, wo die Vorraussetzungen für die Reaktionen hinsichtlich der Vermischung, Temperatur und Verweilzeit optimal sind. Hierzu ist die Spitze einer Ausbuchtung 5 der Rückwand besonders geeignet. In der Nachbrennkammer 4 und stromabwärts reagieren die gasförmigen Schadstoffe mit einem Teil der Additive. Die im Rauchgas enthaltenen Feststoffe bestehen aus Flugasche, den reagierten und nicht reagierten Additiven und werden nach dem Luftvorwärmer 6, der zur Aufheizung der Verbrennungsluft eingesetzt wird, im Staubfilter 7 abgeschieden. Diese Feststoffe werden zusammen mit den Feststoffen, die aus dem der Kesseleinheit 8 ohne Additiveinblasung entstammenden Rauchgas an dem Staubfilter 12 entzogen wurden, der Brennkammer 9 des zweiten Kessels 8 ohne Additiveinblasung zugeführt. Hier wird die gesamte Asche am bodenseitigen Ende 16 der Brennkammer naß abgezogen und zu Granulat weiterverarbeitet; ebenso wird die flüssige Asche am bodenseitigen Ende 10 der Brennkammer des Kessels 1 abgezogen. Die aus dem Kessel 8 ausströmenden Rauchgase, gereichert an Schadgasen durch die Rückführung der den Rauchgasen aus dem Kessel 1 entzogenen Feststoffe, werden über den Luftvorwärmer 11 zum Filter 12 geleitet.
Die dabei abgeschiedenen Feststoffe werden wieder zur Brennkammer des Kessels 8 ohne Additiveinblasung zurückgeführt. Dem Filter 12 ist eine Rauchgasreiningungsanlage 13 nachgeschaltet. Hierfür kann wahlweise eine Rauchgasentschwefelungs- oder Sprühabsorptions-Anlage vorgesehen werden. Diese dann entweder naß oder halbtrocken gereinigten Rauchgase werden zusammen mit den gereinigten Rauchgasen, die hinter dem der Kesseleinheit 1 it Additiveinblasung nachgeschalteten Staubabscheider 7 abgezogen wurden, in einem Mischer 14 gemischt und zum Kamin geleitet. In Lastfällen, in denen die aus der Kesseleinheit 1 mit kesselseitiger Additivzugabe entstammenenden und bereits gereinigten Rauchgase einer zusätzlichen Reinigung zu unterziehen sind, werden diese nach Durchströmen des Staubfilters 7 und des Saugzuggebläses 15 als Teilstrom zur Rauchgasreinigungsanlage 13 geleitet. Dabei kann die Menge dieser zweifach zu reinigenden Rauchgase abhängig von der Schadstoffkonzentration im Kamin z. B. durch Regelventile 18 eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Behandlungsverfahren für Rauchgase aus einer Dampferzeugungsanlage mit mehreren Kesseleinheiten und jeder Kesseleinheit zugeordneter Schmelzkammer-Feuerung mit einem am Schmelzkammerausgang angeordneten Schlackenfangrost, wobei die Behandlung der Rauchgase in Form einer Additivzugabe zur SOx-Einbindung, in Form einer Feststoffabscheidung zur Trennung der Feststoffe aus den Rauchgasen und in Form einer thermischen Ausnutzung der in den Feststoffen enthaltenen Wärmeenergie erfolgt, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgendende Verfahrensschritte: a) Bei der Mehrzahl der Kesseleinheiten werden jeweils den aus dem Brenner system der Brennstaubfeuerung entstammenden Rauchgasen in der dem Schlackenfangrost nachgeschalteten Nachbrennkammer zusätzlich Additive in Form von Metalloxiden, Hydroxiden und Karbonaten, wie z. B. die der Metalle Natrium, Kalium, Aluminium, Barium, Kadmium, Kalzium, Kupfer, Eisen, Blei, Magnesium, Mangan und Zink sowie als Additiv Dolomit in Staubform zugegeben; b) die aus den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe austretenden Rauchgasströme werden einzeln oder gemeinsam mittels eines Staubabscheiders von Feststoffen befreit; c) die den Rauchgasströmen aus den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe entzogenen Feststoffe werden anteilsmäßig den Brennkammern der Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zugeführt und dort zusammen mit einem Teil der Asche des zugegebenen Brennstoffes am bodenseitigen Ende der Schmelzkammer naß abgezogen und zu Granulat verarbeitet; d) die aus den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivbehandlung austretenden Rauchgasströme werden einzeln oder gemeinsam mittels eines Staubabscheiders von Feststoffen befreit; e) die Feststoffe aus den Rauchgasströmen ohne kesselseitige Additivbehandlung werden bei separater Staubabscheidung jeweils zu der Brennkammer der Kesseleinheit aus der diese Feststoffe entstammen und bei gemeinsamer Staubabscheidung anteilmäßig zu den Brennkammern der Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zusammen mit den Feststoffen aus den Rauchgasen mit kesselseitiger Additivbehandlung zurückgeführt; f) den aus den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe enstammdenen und von Festoffen befreiten Rauchgasströmen werden einzeln oder gemeinsam in einer den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe nachgeschalteten Rauchgasreinigungsanlage durch Zugabe von Absorptionsmitteln die Schadgase wie SOx, HC1 und HF entzogen; g) die aus den Kesseleinheiten mit und ohne kesselseitige Additivzugabe entstammenden gereinigten Rauchgasströme werden zusammen in einem Mischer vermischt und zum Kamin geleitet.
2. Behandlungsverfahren für Rauchgase nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teilstrom des Rauchgases hinter dem den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe gemeinsamen Staubabscheider oder ein Teil der Rauchgasströme hinter den den Kesseleinheiten mit kesselseitiger Additivzugabe zugeordneten Staubabscheidern abgezogen und dosierbar zu der den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe gemeinsamen Rauchgasreinigungsanlage oder anteilmäßig zu den den Kesseleinheiten ohne kesselseitige Additivzugabe zugeordneten Rauchgasreinigungsanlagen geführt wird.