DD234617A1 - Verfahren zur abscheidung von schwefeloxiden aus rauchgasen von feuerungsanlagen - Google Patents

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht in der Loesung der Aufgabe, die Additiv-Zugabe zur Feuerungsanlage in Abhaengigkeit vom Schadstoffgehalt in den Rauchgasen leicht regelbar zu gestalten. Ausserdem soll ein fruehzeitiger und inniger Kontakt der Additive mit dem zu reinigenden Rauchgas gewaehrleistet werden, ohne dass es dadurch zu einer Ueberhitzung des Additivs kommt, um bei Bedarf Teile der anfallenden Flugasche oder teilbeladene Additive einsetzen zu koennen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass brennbaren Fluessigkeiten mit Gehalten an Wasser und Feststoffen in einem ersten Vorbehandlungsschritt wasserbindende Varietaeten basischer Additive und gegebenenfalls in einem weiteren Vorbehandlungsschritt weitere basische Additive zugemischt werden. Das derart hergestellte Brennstoff-Additiv-Gemisch wird in wechselnden Mengenanteilen als Stuetz- oder Zusatzfeuerung in der Feuerungsanlage zum Einsatz gebracht. Die Erfindung ist anwendbar bei der Rauchgasentschwefelung von Feuerungsanlagen.

Description

Schließlich wird mit den AT 369780 und AT 372972 offenbart, als Brennstoff für Kesselfeuerungen pulverisierte Kohle enthaltende Wasser-in-Öl-Emulsionen einzusetzen, denen bei Bedarf basische Additive zugesetzt werden können. Die bekannt gemachte Lösung sieht vor, zunächst pulverisierte Kohle in Wasser zu suspendieren, dieser Suspension anschließend Öl zuzusetzen, gegebenenfalls basische Additive zum Einsatz zu bringen und nach mehrfacher Mischung den modifizierten Brennstoff im Feuerraum zu zerstäuben.

Die entwickelten Verfahren sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Einerseits wird mit modifizierten Brennstoffen gearbeitet, die bereits mit einem Anteil von Additiven ausgestattet wurden, wobei eine wirksame Reaktion auf unterschiedliche Betriebsbedingungen der jeweiligen Feuerungsanlage praktisch nicht erreicht werden kann.

Andererseits werden die vorgesehenen feinkörnigen Additive derart in die Feuerungsanlage eingesetzt, daß sie vor thermischer Überhitzung entweder nicht ausreichend geschützt sind oder daß Verkürzungen der technisch möglichen Reaktionszeiten zwischen den gasförmigen Schadstoffen im Rauchgas und den Additiven in Kauf genommen werden müssen. Ein entscheidender Mangel des gesonderten Additiveintrages in die Feuerungsanlagen muß jedoch darin gesehen werden, daß bei Bedarf ohne akute wärmewirtschaftliche Nachteile auf die Additivanwendung verzichtet werden kann. Derartige Situationen führen bei installierten Wärmenutzungsanlagen durch Rauchgastemperatur-Absenkung im Falle unzureichend korrosionsbeständiger Zusatzheizflächen zu chemischen Verschleißerscheinungen, immer auch zu zeitweiligen partiellen Taupunktunterschreitungen. Darüber hinaus sind Unterbrechungen der erforderlichen Additiv-Zufuhr sofort mit Überschreitungen der Schadstoff-Emissionen bei Additiveinsatz verbunden und müssen deshalb mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht mehr aufweist. Es soll außerdem mit ökonomischen und betreibetechnischen Vorteilen gegenüber bisher entwickelten Verfahren mit Additiveinsatz und trockener Rauchgasreinigung verbunden sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Additiv-Zugabe zur Feuerungsanlage in Abhängigkeit vom Gehalt an Schwefeloxiden im gereinigten Rauchgas leicht regelbar zu gestalten. Gemäß der Aufgabenstellung ist auch zu erreichen, daß eine maximale Verweilzeit und ein inniger Kontakt der Additive mit den zu reinigenden Rauchgasen gewährleistet wird.

Die zu entwickelnde Lösung soll zugleich ermöglichen, im Interesse minimaler Anforderungen an die Additiv-Bereitstellung und damit gleichfalls an die Entsorgung der Feuerungsanlage von verbrauchtem Additiv, Teile der anfallenden Flugasche und des bereits im Einsatz befindlichen Additivs erneut als Additiv einzusetzen, ohne die thermische Abspaltung bereits in das Additiv oder in die Flugasche eingebundener Schwefelverbindungen zu bewirken.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß brennbare Flüssigprodukte, die Gehalte an Wasser aufweisen und dadurch nur außerordentlich schwierig als Brennstoff zu handhaben sind, mit ausgewählten Additiven wirkungsvoll stabilisiert werden können. Wenn sich die brennbaren Flüssigkeiten im wesentlichen aus Teeren und Ölen zusammensetzen, sind die enthaltenen Wasseranteile überwiegend nur ungenügend im Produkt verteilt und zumeist leicht absetzig.

Die Erfindung macht sich diese Feststellung nutzbar, indem sie gegebenenfalls ohne weiteren Wasserzusatz solche Mengen an wasserbindenden Additiven einzusetzen vorschlägt, mit denen das im betreffenden flüssigen Brennstoff mitgeführte Wasser weitgehend an das zugesetzte Additiv gebunden wird.

Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Abscheidung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Zugabe von basischen Additiven zum Rauchgas dadurch gekennzeichnet, daß einem brennbaren Flüssigprodukt mit Gehalten an Feststoffen und Wasser feinkörnige Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen zugemischt werden. Diese Verbindungen sind vorzugsweise in oxidischer und/oder hydroxidischer Form in den zuzusetzenden Additiven enthalten. Zur Erzielung höherer Additiv-Konzentrationen kann dem brennbaren Flüssigprodukt weiteres Wasser zugemischt werden, das mit entsprechenden zusätzlichen Mengen der vorgenannten Additive zu binden ist.

In einem weiteren Vorbehandlungsschritt werden der erzeugten Emulsion/Suspension bei Bedarf weitere Anteile an feinkörnigem Additiv zugemischt. Dieses Additiv enthält ebenfalls Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen, vorzugsweise in carbonatischer Form. Das in dieser Folge erzeugte Brennstoff-Additiv-Gemisch wird erfindungsgemäß als Stütz- und/oder Zusatzfeuerung in den Feuerraum eingebracht.

Es gehört zum Wesen der Erfindung, daß die im ersten Verfahrensschritt einzusetzenden Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen enthaltenden Additive als Branntkalk, Kalkhydrat, als Stäube der Sinterdolomitherstellung oder als Feststoffe aus der Rauchgasentstaubung der betreffenden oder anderer Feuerungsanlagen im Kornband bis 0,5mm, vorzugsweise bis 0,08 mm, verwendet werden.

Erfindungswesentlich ist es auch, daß das im ersten Verfahrensschritt gegebenenfalls zusätzlich einzubringende Wasser in Form der Direkteinleitung von Heizdampf in das Brennstoff-Additiv-Gemisch zugesetzt wird.

Als brennbares Flüssigprodukt hat sich in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Einsatz von Anfallstoffgemischen aus der Braunkohlenvergasung mit Gehalten an Feststoffen und Wasser erwiesen.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, die im zweiten Verfahrensschritt einzusetzenden Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen enthaltenden Additive als Kalkstein, Mergel oder Dolomit im Kornband bis 3mm, vorzugsweise bis 1 mm, zu verwenden.

Die Erfindung wird weiterhin auch dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in den Brennprozeß einzusetzenden Brennstoff-Additiv-Gemischs in Abhängigkeit vom Gehalt an gasförmigen Schwefelverbindungen im Rauchgas und vom Gehalt an reaktionsfähigen Calcium- und/oder Magnesiumverbundungen im Brennstoff-Additiv-Gemisch bestimmt wird.

Das erzeugte Brennstoff-Additiv-Gemisch kann mittels Wasserdampf in den Feuerungsraum, vorzugsweise in die Flammenperipherie der Hauptfeuerung, eingedüst werden.

Die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ergibt sich vor allem daraus, daß die Aufgabe der Schadstoff-Abreicherung aus den Rauchgasen zwingend mit der wärmewirtschaftlichen Maßnahme der Stütz- oder Zusatzfeuerung verbunden wird. Durch den Einsatz der Additive auf erfindungsgemäße Weise wird zudem eine Energiequelle für die Stütz-oder Zusatzfeuerung erschließbar, die bisher für derartige Zwecke nicht verfügbar war. Insbesondere Flugaschevarietäten mit ausreichend hohen Bestandteilen an basischen Verbindungen sowie teilbeladene Additive verfügen nach Verlassen der Feuerungsanlage über nennenswerte Wasserbindefähigkeit, so daß sie bei erneutem Einsatz in die Feuerungsanlage einerseits sicher vor einer Überhitzung geschützt sind und andererseits für die Bindung von Schwefeloxiden in der gesamten Feuerungsanlage einschließlich den Rauchgaskanälen hochreaktive Oberflächen besitzen. Wechselnde Reaktionsbedingungen für die Einbindung von Schwefelverbindungen in das Additiv und in die Flugasche können durch veränderte Leistung der Stützoder Zusatzfeuerung leicht ausgeglichen werden, ohne daß Reduzierungen der Schadstoff-Abreicherungen verzeichnet werden müssen

Die Erfindung soll nachstehend mit Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1:

Anfallstoffgemische aus der Braunkohlenvergasung mit einem Gehalt von 8 Ma.-% Feststoffen und 13 Ma.-% Wasser, bezogen auf die Masse des Anfallstoffgemischs, werden in einem ersten Vorbehandlungsschritt mit weiteren 10 Ma.-% Wasser, das aus der Direktaufheizung mittels Wasserdampf auf etwa 80°C resultiert, und mit 35 Ma.-% Stäuben aus der Rauchgasentstaubung versetzt. Die Zusatzwasser- und Additivzugaben beziehen sich jeweils auf die Masse des Anfallstoffgemischs. Die zugesetzten Stäube weisen ein Kornband bis 0,063 mm auf und enthalten im Mittel 35 Ma.-% Calciumverbindungen, ausgedrückt als Calciumoxid. Im zweiten Vorbehandlungsschritt werden dem nunmehr vorliegenden Brennstoff-Additiv-Gemisch weitere 10Ma.-% Mergel im Kornband bis 3,25 mm mit einem Gehaltan basisch wirksamen Bestandteilen in Höhe von 42 Ma. -% zugemischt. Das erzeugte Brennstoff-Additiv-Gemisch wird als Stützfeuerurig mittels Wasserdampf in die Flammenperipherie einer Braunkohlen-Mühlenfeuerung eingedüst. Das Verhältnis von Braunkohlen-Massestrom zu Massestrom des Brennstoff-Additiv-Gemischs beträgt 1 zu 0,15. Es wird eine Reduzierung der Schwefeloxide im Rauchgas auf 40VoI.-% der Gehalte ohne Additiv-Zusatz erreicht.

Beispiel 2:

Teilaufbereitete Tankreinigungsrückstände mit weniger als 5 Ma.-% Feststoffen und mit etwa 22 Ma.-% Wasser werden mit 10 Ma.-% Kalkhydrat und weiteren 20Ma.-% Braunkohlenfilterflaschen im Kornband bis 0,1 mm vermischt, wobei sich die Angaben zu den Gehalten und Zusätzen auf die Masse der Tankreinigungsrückstände beziehen. In den Filterflaschen werden 38Ma.-% basische Bestandteile in Form von Calciumoxid und Magnesiumoxid ausgewiesen. In einem weiteren Schritt werden dem erzeugten Gemisch 8Ma.-% Kalksteinmehl in der Körnung bis 1 mm zugemischt. Das erzeugte Brennstoff-Additiv-Gemisch wird als Zusatzfeuerung einer Feuerungsanlage zugeführt, deren Hauptfeuerung mit einem Gemisch aus Feinsteinkohle und Rohbraunkohle betrieben wird. Es werden mittlere Masseströme zwischen Hauptfeuerung und Zusatzfeuerung im Verhältnis von 1 zu 0,08 realisiert. Die Reduzierung des Gehaltes an Schwefeloxiden in den Rauchgasen beträgt etwa 55Vol.-%.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Abscheidung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Zugabe von basischen Additiven zum Rauchgas, wobei die basischen Additive in Form von Suspensionen, vorzugsweise wäßrigen Suspensionen, mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht werden und das teilweise mit Schwefeloxiden aus dem Rauchgas reagierte Additiv gemeinsam mit den staubförmigen Verbrennungsrückständen vom Rauchgas abgeschieden und gegebenenfalls teilweise erneut als Additiv verwendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß einem brennbaren Flüssigprodukt mit Gehalten an Feststoffen und Wasser feinkörnige Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen, vorzugsweise in oxidischer und/oder hydroxidischer Form, enthaltende Additive und gegebenenfalls weiteres Wasser zugemischt werden, daß in einem weiteren Vorbehandlungsschritt der erzeugten Emulsion/Suspension weitere Anteile an feinkörnigen Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen, vorzugsweise in carbonatischer Form, enthaltende Additive zugemischt werden und daß anschließend das so erzeugte Brennstoff-Additiv-Gemisch als Stütz- und/oder Zusatzfeuerung in den Feuerraum eingedüst wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im ersten Verfahrensschritt einzusetzenden Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen enthaltenden Additive als Branntkalk, Kalkhydrat, Stäube der Sinterdolomitherstellung oder als Feststoffe aus der Rauchgasentstaubung der Feuerungsanlagen im Kornband bis 0,5mm, vorzugsweise bis 0,08mm, verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das im ersten Verfahrensschritt gegebenenfalls zusätzlich einzubringende Wasser in Form die Direkteinleitung von Heizdampf in das Brennstoff-Wasser-Additiv-Gemisch zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als brennbares Flüssigprodukt mit Gehalten an Feststoffen und Wasser Anfallstoffgemische aus der Braunkohlenvergasung eingesetzt werden.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die im zweiten Verfahrensschritt einzusetzenden Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen enthaltenden Additive in Form von Kalkstein, Mergel oder Dolomit im Kornband bis 3 mm, vorzugsweise bis 1 mm, verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Menge des in den Brennprozeß einzusetzenden Brennstoff-Additiv-Gemischs in Abhängigkeit vom Gehalt an gasförmigen Schwefelverbindungen im Rauchgas und vom Gehalt an reaktionfähigen Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen im Brennstoff-Additiv-Gemisch frei gewählt wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Zugabe von basischen Additiven in den jeweiligen Feuerraum, wie es zur Minderung der Emission von Schwefelverbindungen bei Einsatz von schwefelhaltigen Brennstoffen in Feuerungsanlagen benötigt wird.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bei der thermischen Umsetzung von fossilen Brennstoffen und/oder brennbaren Abprodukten bzw. Müll in Feuerungsanlagen werden in mehr oder weniger großem Umfang Schadstoffe freigesetzt. Zur Minderung der Schadstoff-Emissionen aus derartigen Feuerungsanlagen werden unterschiedliche Verfahren angewendet. Insbesondere im Interesse eines wirksameren Schutzes der Umwelt vor der Immission von Schwefelverbindungen aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen wurden Verfahren zur Bindung der gasförmigen Schwefeloxide an geeignete Zusätze und zur Überführung in unschädliche Reaktionsprodukte entwickelt.

   Grundsätzlich werden Rauchgas-Waschverfahren und trocken arbeitende Additiv-Verfahren unterschieden. Es sind ebenfalls Kombinationen beider Verfahren bekannt.

   Zur weiteren Verbesserung der Wirksamkeit der Abreicherungsverfahren und zur Verminderung der aus ihrer Anwendung resultierenden wirtschaftlichen Belastungen beim Betrieb entsprechender Feuerungsanlagen wurden bereits vielfältige Versuche unternommen. Diese Versuche verfolgten eindeutig erkennbar das Ziel, trocken arbeitende Additiv-Verfahren soweit zu verbessern, daß ausreichende Emissionsminderungen erreicht werden, ohne auf wirtschaftlich, energetisch und technisch aufwendigere Waschverfahren zurückgreifen zu müssen.

   So enthält die DE 1594690 den Vorschlag, zum Betrieb einer Kesselfeuerung eine bis zu 60% Feststoff enthaltende wäßrige Suspension aus feinkörniger Steinkohle herzustellen, dieser Suspension gegebenenfalls Calciumoxid zuzusetzen und in den Feuerraum einzublasen. Der Eintrag des Brennstoffs in Suspensionsform erfolgt nach diesem Vorschlag insbesondere zur Herabsetzung der Feuerraumtemperatur auf etwa 1 200°C.

   Mit der DE 1669317 wurde bereits bekannt gemacht, zur Bindung von im Rauchgas enthaltenen gasförmigen Schwefelverbindungen dem Rauchgas feinkörniges Calciumoxid zuzuführen. Vorzugsweise soll diese Additiveinführung im Interesse einer innigen Vermischung mit den Rauchgasen durch Zugabe zur Braunkohle vor deren Mahltrocknung erfolgen. Die US 3637347 sieht das gleichzeitige Einblasen von fossilen Brennstoffen und Calciumverbindungen enthaltenden Additiven an verschiedenen Stellen in den Feuerungsraum einer Kesselfeuerung vor.

   Mit der AT 371 371 wurde vorgeschlagen, die vorgesehenen Additive, vorzugsweise Calcium- und Magnesiumoxid, mit solchen Korngrößen einzusetzen, daß sich deren Korngrößenverteilung zum Zwecke der nachträglichen Abtrennung der mit Rauchgas-Schadstoffen beladenen Additive eindeutig von der Flugaschen-Korngrößenverteilung unterscheidet. Auf diese Weise sollen Anteile der Flugasche auf größere Feinheiten zerkleinert werden, um sie gegebenenfalls als Additive verwenden zu können.

   Gemäß der DE 2932676 werden die an sich bekannten Additive mittels Trägermittel in die Peripherie der Hauptflamme eingeblassen. Das geschieht vornehmlich im Interesse der gleichmäßigen Additivverteilung im Rauchgas mit Hilfe der verfügbaren Mischenergie. '.

   In Weiterentwicklung dieses Vorschlages ist nach der DE 3306795 auch bereits bekannt, Teile der anfallenden Flugasche mit teilbeladenem Additiv ohne erneute Abspaltung von bereits am Additiv gebundenen Schwefelverbindungen erfolgreich als Additiv einsetzen zu können. Das wird durch Maßnahmen für den Schutz des Additivs vor Überhitzungen erreicht, indem das Trägermittel für den Eintrag des Additivs in die Flammenperipherie der Hauptfeuerung ein Sauerstoffträger, Rauchgas und/oder Wasser sein kann.