DD301298A7

DD301298A7 - Wirbelschichtcalcinierung

Info

Publication number: DD301298A7
Application number: DD29255986A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Dipl-Ing Pinkert; Wolfgang Von Dr-Ing Woedtke; Klaus Dipl-Ing Hofmann; Michael Dipl-Ing Suder; Horst Prof Dr Sc Techn Mueller
Original assignee: Zittau Tech Hochschule; Kraftwerke
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1992-11-19
Also published as: DE3722360A1

Abstract

Die Wirbelschichtcalzinierung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung erdalkalioxidreicher Materialien aus Carbonaten zum vorzugsweisen Einsatz in Schadstoffreduzierungseinrichtungen. Ziel der Erfindung ist es, unter Nutzung der Verbrennungswärme von für die Wirbelschicht geeigneten xylithaltigen Brennstoffen einen hochaktiven Zuschlagstoff, vorzugsweise für die Rauchgasreinigung zu erzeugen, der sich durch einen erhöhten Erdalkalioxidanteil auszeichnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von calziumoxicl- oder magnesiumoxidhaltigem Material aus körnigem Kalkstein, Dolomit oder ähnlichen Stoffen unter Nutzung der Verbrennungswärme von für die Wirbelschichtfeuerung geeigneten Brennstoffen, vorzugsweise für den Einsatz In Schadstoffreduzierungseinrichtungen bzw. diesen nachgeschalteten Aufbereitungsanlagen. Der Bedarf an Erdalkalioxiden für Verfahren zur Schadstoffreduzierung wird bei den bekannten technischen Lösungen auf

verschiedene Art und Weise gedeckt. Eine Möglichkeit besteht darin, den Bedarf durch eine separate Verfahrungsstufe des

Kalkbrennens zu decken. Hierfür werden vor allem Drehrohröfen bzw. Schachtöfen in Anwendung gebracht, wie sie unter DE 2610015 und DE 2917153 beschrieben sind. Diese Verfahren sind nicht in der Lage, die Verbrennungswärme komplizierter Brennstoffe wirtschaftlich zu nutzen. Dos weiteren ist es möglich, durch Zugabe von Erdalkalicarbonaten in oxidierende Feuerraumatmosphären eine über die Cabinierungsreaktion laufende Entschwefelung der Feuerraumabgase zu erzielen. Solche Verfahren sind unter anderem für die Wirbelschichtvergasung (DD 136992), aber auch für die Wirbelschichtverbrennung (z. B. DE 2 501503) bekannt. Diese

technischen Lösungen nutzen aber don Prozeß der Calzinierung und Schadstoffeinbindung, der unter den gegebenen

Bedingungen sehr unvollkommen abläuft, als Nebeneffekt, die Wärmeabfuhr aus der Wirbelschicht wird nur zu einem geringen Teil über die Calzinierungsreaktion gedeckt. In DD 231840 wird ein Verfahren beschrieben, in dem schlecht mahlbare Bestandteile der Rohbraunkohle in einer parallel zu

einem kohlenstaubgefeuerten Dampferzeuger geschalteten Wirbelschicht verbrannt werden. Hierbei wird die Reaktionswärme nicht zur thermischen Aufbereitung von Erdalkalicarbonaten verwendet.

In DE 3 234 315 wird ein Verfahren vorgestellt, das eine Additivzugabe in den Feuerraum mit einer nachgeschalteten Naßentschwefelungsanlage kombiniert. Der Einsatz einer separaten Apparatur zur Aufbereitung der Additive, die die Nutzung

schwer verbrennbarer Materialien ermöglicht, ist nicht vorgesehen.

Die angeführten technischen Lösungen beinhalten entweder Brennprozesse zur Herstellung von Erdalkalioxiden oder Verfahren

zur primären Einbindung toxischer Rauchgasbestandteile bzw. die Verbrennung schlecht mahlbarer Bestandteile von Kohlen.

Ein Verfahren gemäß nachfolgendem Erfindungsgedanken zur thermischen Spaltung calziumcarbonat- oder

magnesiumcarbonathaltigen Materials konnte nicht recherchiert werden.

Ziel der Erfindung ist eine Nutzung xylithaltiger Brennstoffe (Abfälle) bei zugleich energetisch günstiger Erzeugung hochwertiger Zuschlagstoffe für Schadstoffreduzierungsprozesse. Eine Reihe von Verfahren zur Schadstoffreduzierung hat einen bestimmten Bedarf an Erdalkaliverbindungen, zum einen als Reaktionspartner für einzubindende Abgaskomponenten und zum anderen als Neutralisationsmittel für anfallende saure Abwässer oder Waschsuspensionen. Dabei bringt der Einsatz von z. B. Kalk bzw. Kalkhydrat wesentliche Vorteile in bezug auf Reaktionsdurchführung und Materialausnutzung als z. B. der Einsatz einer entsprechenden Menge Kalksteins. Des weiteren

fallen bei einer Anzahl technischer Prozesse, insbesondere auch bei den mit Schadstoffreduzierungseinrichtung auszurüstenden

Verbrennungsanlagen, brennbare xylithaltige Abfälle an, die in herkömmlichen Feuerungen nicht oder nur schwer zu

verbrennen sind.

Aufgabe ist es, mittels der Wirbelschichtfeuerung einen hochwertigen Zuschlagstoff zu erzeugen, der zur Schadstoff reduzierung

geeignet ist und bei dessen Erzeugung xylithaltige Brennstoffe (Abfälle) energetisch günstig verwertbar werden.

Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Zum Einsatz kommt eine herkömmliche Art der Wirbelschichtfeuerung, die vorzugsweise unter atmosphärischem Druck arbeitet. Dabei wird als Wirbelbett eine kontinuierlich zu ersetzende Menge gemahlenen calziumcarbonat- oder

magnesiumcarbonathaltigen Materials, vorzugsweise KalKstein oder Dolomit der Körnung 10Mm bis 2m, verwendet.

Als Brennstoff werden brennbare xylithaltige Abfälle eingesetzt. Die Zugabe des Brennstoffes wird separat über eine der Brennstoffart entsprechende bekannte technische Lösung realisiert. Die Wärmeabfuhr aus der Wirbelschicht erfolgt überdie in ihrerfolgende stark endotherme Calzinierungsreaktion z. B. der Form Ca CO₃ SP* CaO + CO₂.

Ein Einsatz von Tauchheizflächen zur Wärmeabfuhr aus dem Wirbelbett erübrigt sich damit. Die Einstellung der Bettemperatur als Regelgröße wird über die abgestimmte Zugabe von Brennstoff und Bettmaterial realisiert. Sie liegt im Bereich von 850 bis 1100'C. Die Abführung der Reaktionsprodukte kann entweder über Überlauf als Gemisch von Oxid und Carbonat erfolgen oder

aber bei Wahl einer optimalen Korngröße des Einsatzbettmaterials zumindest teilweise auch durch den bei der Calzinierung erfolgenden Masse- und Volumonverlust begünstigten selektiven Partikelaustrag mit dom Abgasstrom verwirklicht werden. In beiden Fällen ist ausgehend vom Heizwert des Brennstoffes und dem experimentell zu bestimmenden Umsatzgrad der jeweiligen technischen Lösung

Mole entstandenes Oxid Mole eingesetztes Carbonat

das Verhältnis der thermischen äquivalenten Menge an Bettmaterial und Brennstoff konstant zu halten. Dabei muß die

Bedingung erfüllt werden, daß die bei der Verbrennung frei werdende Wärme der Energie zur Vorwärmung der Verbrennungsluft

zuzüglich der Reaktionswärme, die vcm Bettmaterial aufgenommen wird, bei Aufrechterhaltung der zur Calzinierung notwendigen Temperatur, entspricht.

Bei der Abfuhr der Reaktionsprodukte über den Staubsustrag aus der Wirbelschicht kann eino bekannte technische Lösung zur Rauchgastemperaturabsenkung und anschließende Entstaubung zum Einsatz kommen. In allen Fällen liegt die Verunreinigung des Reaktionsproduktes durch Verbrennungsrückstände des eingesetzten Brennstoffes in

der Größenordnung, die bei einem Einsatz als Zusatzstoff zur Schadstoffreduzierung durch im Abgas selbst mitgeführte

Feststoffpartikel eintreten kann. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens kann der Heizwert von komplizierten Brennstoffen zur Bereitstellung von

hochwertigen Zuschlagstoffen für bekannte Schadstoffreduzierungsverfahren genutzt werden.

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 '

In einer braunkohlenstaubgefeuerten Brennkammer (1) fallon Anteile unverbrannten Materials wie z. B. Xylit an, die kontinuierlich einem nach dem Verfahrensprinzip arbeitendem Wirbelbett (2) zugeführt werden. Hier wird aus einem Silo (3) Kalksteinmehl zugesetzt. In dem Wirbelbett (2) läuft die Calzinierungsreaktion ab, die zur Erzeugung eines Gemisches aus Branntkalk und Kalkstein führt. Dieses wird über einen Überlauf (4) abgezogen und als Reaktionspartner in einer bekannten Schadstoffreduzierungseinrichtung (5) für die Bindung von Schwefeldioxid aus dem Rauchgas der Brennkammer (1) verwendet. Das Abgas aus dem Wirbelbett (2) wird in die eigentliche Brennkammer (1) rückgeführt. Dazu ist das Wirbelbett (2) zweckmäßirjerweise direkt unter der Brennkammer (1) installiert, so daß gleichzeitig die unverbrannten Bestandteile des Brennstoffes aus der Brennkammer ι das Wirbelbett (2) fallen können

Eine Regeleinrichtung (6) steue.1 di igabe frischen Kalkstoinmehls in Abhängigkeit der gemessenen Bettemperatur.

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2

Ein Wirbelbett (2) wird mit einem Brennstoffteilmassestrom (7), einer benachbarten Brennkammer (1) und anfallenden brennbaren Abfällen (8) betrieben. Aus einem Silo (3) wird das Wirbelbett (2) mit besonders feinkörnigem Kalksteinmehl versorgt. Damit fällt über einen Überlauf (4) ein Kalkstein-Kalkgemisch, das in einen Bunker (9) gefördert wird, an, und gleichzeitig kann aus dem Abgas nach Durchlaufen eines Abhitzekessels (10) mittels Filter (11) ein calziumoxidreicher Staub gewonnen werden, der ebenfalls dem Bunker (9) zugeführt werden kann. Das Reingas wird in einen Kamin (12) geleitet. Aus dem Bunker (9) wird das Reaktionsprodukt diskontinuierlich abgezogen und einer nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Schadstoffreduzierungseinrichtung (5) entsprechend dem dort bestehenden Bedarf zugeführt.

Claims

Wirbelschichtcalzinierung zur thermischen Zersetzung von calziumcarbonat- oder magnesiumcarbonathaltigem Material, wie Kalkstein oder Dolomit, zur Erzeugung von calziumoxyd- bzw. magnesiumoxydhaltigen Stoffen, wobei die Calzinier jngsreaktion bei einer Temperatur von 850 bis 1100⁰C erfolgt, die Körnung des eingesetzten Bettmaterials kleiner 2 mm, vorzugsweise kleiner 0,5mm beträgt und die Reaktionsprodukte über Staubaustrag und/oder über Überlauf aus dem Wirbelbett entnommen werden, daß ein Wirbelbett vollständig aus körnig aufgemahlenem ardalkalicarbonatreichen Verbindungen, vorzugsweise Kalksteinmehl, zum Einsatz gelangt, wobei über die Zufuhr von Bettmateria! und Abfuhr der Calzinierungsprodukte das Reaktionsvolumen des Wirbelbettes konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Calzinierun^sreaktion die Verbrennungswärme xylithaltiger Brennstoffe (Abfälle [8]), aus der Brennkammer (1), genutzt wird.

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