PROCESS AND DEVICE FOR THE DESULPHURISATION OF FLUE GAS FROM COMBUSTION PLANTS

Abstract: For binding the pollutants in flue gases downstream of combustion plants, especially for flue gas desulphurisation, it is proposed to admix NaHCO3 and/or Na2CO3 as an additive to the flue gas cooled to about 120 DEG to 320 DEG C and to precipitate the resulting salt in a fabric filter. To facilitate purification of the salt formed and its further use, the fly ash is already precipitated before the additive is charged, and the residence time on the fabric filter is thereby also extended by increasing the period between two cleaning steps, so that the result is an improvement in the utilisation of the additive. <IMAGE>

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Rauchgasentschwefelung von Feuerungsanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung von Feuerungsanlagen, wie z.B. Dampferzeugern, insbesondere von Kohlekraftwerken, wobei dem Rauchgas staubförmiges, den Schwefel bzw. die Schwefelverbindungen bindendes Trockenadditiv zugesetzt wird. Bei der Konstruktion und beim Betrieb von grossen Feuerungsanlagen, wie z.B. Dampferzeugern für Dampfturbinen, muss in gesteigertem Ausmass darauf geachtet werden, die Emission von Schadstoffen, insbesondere von Schwefel und Schwefelverbindungen, so gering wie möglich zu halten. Bei den Schadstoffen handelt es sich vor allem um Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, die so weit wie möglich aus den Rauchgasen entfernt werden müssen. Dabei ist auch auf die Wirtschaftlichkeit Bedacht zu nehmen, da Anlagen zur Abgasentschwefelung im allgemeinen einen hohen apparativen Aufwand und hohe Investitionen erfordern. Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Schwefel im Rauchgas durch Einbringen von trockenen Additiven direkt in den Feuerungsraum chemisch zu binden. Dabei wird das Additiv mit der Kohle gemeinsam in den Feuerungsraum eingebracht. Als Additiv wird dazu vor allem Calziumoxid oder Calziumcarbonat verwendet. Dieses Trockenadditivverfahren hat einen schlechten Wirkungsgrad, ist nicht überall anwendbar und bringt auch Nachteile wie z.B. Verschmutzung und/oder Verschlackung der Heizflächen mit sich. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, bei bester Additivausnutzung die Reinigung der Abgase von Schadstoffen auf mindestens 80 % zu gewährleisten und die beladenen Additive gegebenenfalls getrennt vom Flugstaub zu gewinnen. Die eingangs genannte Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenadditiv ein Natriumcarbonat, wie z.B.NaHCO3 und/oder Na2CO3, verwendet wird, welches nach der Brennkammer der Feuerungsanlage dem Rauchgas zugemischt und anschliessend nach einer Kontaktzeit mit den eingebundenen Schwefelverbindungen in einem nachgeschalteten Staubfilter abgeschieden wird. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dampferzeuger und Staubfilter in Form eines Gewebefilters eine Zuführung zum Einbringen des Additivs vorgesehen ist. Die Reaktion des NaHC03 mit S02 läuft nach folgenden Bruttogleichungen ab: EMI2.1 Der erste Schritt (Gleichung I) ist eine chemische Spaltungsreaktion, zu welcher entsprechende Temperaturen von 1200 C bis über 3000 C notwendig sind. Je höher die Reaktionstemperatur ist, desto spontaner ist die Abspaltung von C02 und H20 und desto aktiver ist das entstehende Reaktionsprodukt Na2C03 durch Vergrösserung der aktiven Oberfläche. Es wurde erkannt, dass die anschliessende Einbindereaktion (Gleichung II) des Na CO mit S02 umso vollständiger ist, je länger die Verweilzeit ist. Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei in den Fig. 1 bis 3 die Additivzugabe nach einem Dampferzeuger an verschiedenen Stellen des Rauchgasabzuges erfolgt. Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Feuerungsanlage, bei der die Zuführung (4) des Additives nach den letzten von Wasser durchflossenen Nachschaltheizflächen (13) eines Dampferzeugers (2), aber vor 0 dem Luftvorwärmer (3) im Temperaturbereich von etwa 300 C des Rauchgases erfolgt. In der Brennkammer (1) des Dampferzeugers (2) wird schwefelhältiger Brennstoff verbrannt. Die entstehenden heissen Rauchgase beheizen den Dampferzeuger (2). Unmittelbar vor dem Luftvorwärmer (3) erfolgt die Zuführung (4) des Additivs in den Rauchgasstrom. Als Additiv wird NaHC03 und/oder NaC03 verwendet. Die Temperatur beträgt an der Eindüsungsstelle etwa 3200 C. Nach Passieren des Luftvorwärmers (3) beträgt die Rauchgastemperatur im Staubabscheider (5) etwa 1730 C. Die Rauchgase gelangen dann über die Leitung (6) in den Gewebefilter (7), von wo die gereinigten Rauchgase über die Leitung (8) zum Schornstein (12) in die freie Atmosphäre geleitet werden. Das Additiv mit den gebundenen Schadstoffen und der Flugasche bleibt im vom Rauchgas durchströmten Gewebefilter hängen und wird bei 9 ausgetragen. Die Zuführung des Additivs vor dem Luftvorwärmer (3) gewährleistet durch die Rauchgastemperatur von etwa 3200 C die notwendige Reaktionstemperatur für den oben beschriebenen ersten Schritt gemäss Gleichung (I) und eine minimale Verweilzeit des Additivs im Rauchgasstrom. Durch den Luftvorwärmer (3) wird das Rauchgas unter die maximale Betriebstemperatur des Gewebefilters (7) abgekühlt. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich durch die Anordnung des Gewebefilters die Verweilzeit des Additivs im Rauchgasstrom derart beeinflussen lässt, dass die Einbindereaktion des Na CO. mit S02 mit einem hohen Einbindegrad erfolgen kann. Die Abreinigungszyklen des Gewebefilters können entsprechend verlängert und optimiert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbe sondere für nachzurüstende Altanlagen, die schwefelhältige Stein- oder Braunkohlen verfeuern, wobei die Probleme Flugasche und Schwefeldioxid gemeinsam und in vorteilhafter Weise einer Lösung zugeführt werden. Besonders günstig ist es, wenn bereits ein Gewebefilter zur Endreinigung der Abgase vorhanden ist. Ergebnisse bei einer Versuchsanlage ergaben mit dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung von NaHC03 als Additiv Entschwefelungsgrade von 80 % bis über 90 %. Dabei wurden Reaktionstemperaturen für den ersten Schritt gemäss Formel (I) von ca. 2600 C angewendet, und die Verweilzeiten für den zweiten Schritt gemäss Formel (II) betrugen ca. 20 Minuten. Die Eintrittstemperatur in das Gewebefilter betrug 1200 C. Durch diese Massnahmen lassen sich die gesetzlichen Vorschreibungen zur Luftreinhaltung auch mit einem Trockenadditiv-Verfahren erfüllen, ohne dass Wiederaufheizanlagen notwendig sind oder Taupunktkorrosionen auftreten . Die Rauchgase können nun bis auf den reduzierten Taupunkt abgekühlt und die Wärme zweckmässig verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 erfolgt die Zuführung (4) des Additivs über die Heissgasleitung (10) in die Leitung (6) vor dem Gewebefilter (7), um in der Leitung (6) eine höhere Temperatur zu erzielen, was für den ersten Schritt gemäss allgemeiner Formel (I) vorteilhaft ist. Über die Leitung (11) kann notwendigenfalls kaltes Rauchgas zugeführt werden, um das Rauchgas wieder auf die für die Gewebefilter erträgliche Temperatur abzukühlen. Die Abkühlung kann auch durch einen Kühler erzielt werden. Die Flugasche, vermischt mit Na SO und gegebenenfalls unverbrauchtem Additiv, wird bei 9 ausgetragen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 erfolgt die Additivzuführung (4) vor dem Gewebefilter (7# in das durch die Leitung (6) strömende Rauchgas. Das Rauchgas gelangt vom Dampferzeuger in den Rauchgasfilter (14), wie z.B. Elektrofilter, Gewebefilter oder Zyklon, und wird dort von der Flugasche gereinigt, deren Austragung bei 15 erfolgt. Das gereinigte Rauchgas wird in der Leitung (6) mit dem Additiv versetzt, wobei eine gegebenenfalls notwendig werdende Erhöhung der Reaktionstemperatur durch Zufuhr von Heissgas durch die Heissgasleitung (10) erzielt wird. Im Gewebefilter (7) erfolgt dann die Abscheidung des Na2SO4, das bei 9 ausgetragen wird. Über die Leitung 8 gelangt das gereinigte Rauchgas in den Schornstein (12). Diese Schaltung hat den Vorteil, dass das Entschwefelungsprodukt Na SO, in verkaufsfähiger Reinheit anfällt und nicht oder nur wenig mit Flugasche vermischt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verweilzeit des Additivs am Gewebefilter verlängert werden kann, da der Staubanfall durch die Vorabscheidung der Flugasche geringer ist und dadurch es zu einer besseren Ausnützung des Additivs und in Konsequenz dazu zu einer Verbesserung der Reinheit des Produktes Na2S04 kommt. Im Prinzip kann das Gewebefilter (7) durch jedes andere Filter ersetzt werden, doch verkürzt sich dadurch die Verweilzeit des teuren Additivs, wodurch die Additiv Ausnützung zurückgeht und die Betriebskosten entsprechend ansteigen.

Claims: Patentansprüche 1) Verfahren zur Rauchgasentschwefelung von Feuerungs anlagen, wie z.B. Dampferzeugern, insbesondere von Kohlekraftwerken, wobei dem Rauchgas staubförmiges, den Schwefel bzw. die Schwefelverbindungen bindendes Trockenadditiv zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenadditiv ein Natriumcarbonat, wie z.B. NaHCO3 und/oder Nu2003, verwendet wird, welches nach der Brennkammer (t) der Feuerungsanlage dem Rauchgas zugemischt und anschliessend nach einer Kontaktzeit mit den eingebundenen Schwefelverbindungen in einem nachgeschalteten Staubfilter (7) abgeschieden wird. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas mit dem Trockenadditiv bei einer Tempe ratur von mehr als 1200 C, insbesondere 1200 bis 3200 C,gemischt wird und vor dem Eintritt in das Staubfilter (7), insbesondere in einem Luftvorwärmer (3), abgekühlt wird. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas zur Verlängerung der Kontaktzeit für das Trockenadditiv in einem Gewebefilter (7) gereinigt wird. 4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas aus dem Dampferzeuger zuerst von der Flug asche getrennt und anschliessend das Trockenadditiv in das vorgereinigte Rauchgas aufgegeben, insbesondere durch Zumischen von kaltem Rauchgas abgekühlt und an schliessend in einem zweiten Staubfilter, insbesondere Gewebefilter, trocken gereinigt wird. 5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnitt liche Verweilzeit des Trockenadditivs im Gewebefilter etwa 20 Minuten beträgt. 6) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei dem Kes sel ein Staubfilter nachgeschaltet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen Dampferzeuger (2) und Staub filter in Form eines Gewebefilters (7) eine Zuführung (4) zum Einbringen des Additivs vorgesehen ist. 7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (4) nach den Nachschaltheizflächen (in') des Dampferzeugers vor dem Luftvorwärmer (3) ange ordnet ist. 8) Vor-richtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (4) an der Leitung (6) zwischen Luft vorwärmer (3) und Gewebefilter (7) angeschlossen ist. 9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Leitung (6) über eine Leitung (10) vom Dampferzeuger (2) Heissgas und insbesondere das Additiv zugeführt ist und dass gegebenenfalls eine Leitung (11) zur Zufuhr von kaltem Rauchgas in die Leitung (6) vor dem Gewebefilter (7) vorgesehen ist. 10) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom ein Rauchgasfilter (14) zur Ab scheidung der Flugasche, darauffolgend die Zuführung (4) des Additivs und danach der Gewebefilter (7) vor gesehen ist und dass gegebenenfalls vor dem Gewebefil ter (7) eine Zufuhrleitung (11) für kaltes Rauchgas angeordnet ist.

Inventors: FILIPOT, HERMANN, DIPL.-ING., MAIER, HERWIG, DIPL.-ING. DR., SCHROEFELBAUER, HERBERT, DIPL.-ING. DR., Schröfelbauer, Herbert, Dipl.-Ing. Dr.
Applicants: WAAGNER-BIRO AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53, F23J15