DE3326832C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von SO₂, HCl und/oder HF aus einem Abgas, bei dem in das Abgas oxidierende und/oder alkalische Lösungen eingedüst werden.The invention relates to a method for deposition of SO₂, HCl and / or HF from an exhaust gas, in which the exhaust gas oxidizing and / or alkaline solutions be injected.
Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern sowie bei der Verbrennung von Müll, Klärschlamm, Produktionsrückständen verschiedener Art werden Schadstoffe freigesetzt - wie z. B. SO₂, HCl, HF, NO x - die unbehandelt in die Atmosphäre emittiert werden.When fossil fuels are burned and when rubbish, sewage sludge and production residues of various types are burned, pollutants are released. B. SO₂, HCl, HF, NO x - which are emitted untreated into the atmosphere.
Für die Reinigung dieser Schadstoffe sind in der Literatur eine Vielzahl verschiedener Verfahren beschrieben oder bereits an halb- oder großtechnischen Anlagen praktiziert worden. For cleaning these pollutants are in the Literature describes a variety of different processes or already on semi or large technical Plants have been practiced.
Man kann bei diesen Reinigungsverfahren grundsätzlich nach zwei Verfahrensvarianten unterscheiden, und zwar einmal die trockene bzw. halbtrockene und die nasse Abgasbehandlung.One can fundamentally with these cleaning procedures distinguish between two process variants, namely once the dry or semi-dry and the wet Exhaust treatment.
Bei der trockenen Abgasbehandlung werden Additive auf der Basis von Calcium und/oder Magnesiumverbindungen, in pulveriger Form, in den Feuerraum bzw. in den heißen Abgasstrom eingeblasen.In dry exhaust gas treatment, additives are added the basis of calcium and / or magnesium compounds, in powdery form, in the combustion chamber or in the hot Blown exhaust gas flow.
Bei der halbtrockenen Abgasbehandlung werden alkalische Reagenzien wie vorzugsweise Kalkmilch als Suspension oder Natronlauge als Lösung in den heißen Abgasstrom eingedüst. Bei beiden Zugabearten reagieren die sauren Schadstoffe teilweise mit den alkalischen Medien und werden in nachgeschalteten Staubabscheidern (Elektrofilter, Gewebefilter) abgeschieden.With semi-dry exhaust gas treatment, alkaline Reagents such as preferably milk of lime as a suspension or sodium hydroxide solution as a solution in the hot exhaust gas stream injected. The acidic react with both types of addition Partial pollutants with the alkaline media and are installed in downstream dust separators (electrostatic filters, Tissue filter) separated.
Die Nachteile der trockenen bzw. halbtrockenen Abgasbehandlung bestehen darin, daßThe disadvantages of dry or semi-dry exhaust gas treatment consist in that
- - eine befriedigende Schadstoffabscheidung nur durch eine relativ hohe überstöchiometrische Reagenzienzugabe erreicht werden kann,- A satisfactory separation of pollutants only through a relatively high overstoichiometric addition of reagents can be reached,
- - dann aber trotzdem noch, je nach Rohgaskonzentration, relativ hohe Restkonzentrationen im Reingas verbleiben und Spitzen nicht abgefangen werden können, - but then still, depending on the raw gas concentration, relatively high residual concentrations in the clean gas remain and tips are not intercepted can,
- - eine große Menge an überschüssigen, nicht reagierten Additiven und Reaktionsprodukte deponiert werden muß,- a large amount of excess, unresponsive Additives and reaction products deposited must become,
- - Ablagerungen und Verlegungen an Wärmetauschern, Reaktionsbehältern und Rohrleitungen einen hohen Reinigungsaufwand erfordern und keinen betriebssicheren Ablauf gewährleisten,- deposits and relocations on heat exchangers, Reaction vessels and piping a high Require cleaning effort and not reliable Ensure the process,
- - keine quantitative Abscheidung von unterschiedlichen oder wechselnden Schadstoffkonzentrationen, wie z. B. SO₂ und HCl, möglich ist.- no quantitative separation of different or changing pollutant concentrations, such as B. SO₂ and HCl, is possible.
Bei der nassen Abgasbehandlung werden die Abgase nach der Staubabscheidung heruntergekühlt und in einem Wäscher, dessen Waschflüssigkeit Wasser, vorzugsweise Kalkmilch oder Natronlauge enthält, bei Temperaturen von 50 bis 70°C gereinigt.In the case of wet exhaust gas treatment, the exhaust gases become after the dust separation cooled down and in one Washer, whose washing liquid is water, preferably Contains lime milk or caustic soda at temperatures cleaned from 50 to 70 ° C.
Die Abscheidung bei überwiegend SO₂-anteiligen Schadstoffen läßt noch in einer weiteren Verfahrensstufe die Oxidation zu Gips und dessen anschließende Abscheidung zu. Ansonsten werden die anfallenden Waschlösungen als Abwässer abgeführt.The separation of predominantly SO₂-containing pollutants leaves in a further process stage oxidation to gypsum and its subsequent deposition to. Otherwise, the resulting washing solutions discharged as waste water.
Typische Gaswaschverfahren sind z. B. in DE 28 04 196 und DE 28 18 473 beschrieben. Bei dem zuerst genannten Verfahren (DE 28 04 196) werden schadstoffbelastete Rauchgase in einer ersten Waschstufe mit einer verschiedene Additive enthaltenden Calciumchlorid-Lösung gewaschen, die Waschflüssigkeit vom Gasstrom abgetrennt und der Gasstrom in einer zweiten Waschstufe mit einer im Kreislauf gefahrenen speziellen Waschflüssigkeit besprüht. Gemäß DE 28 18 473 wird nitrose Gase enthaltende Abluft dadurch gereinigt, daß die Abluft mit einem in feiner Tröpfchenform vorliegenden Salpetersäure- Wasserstoffperoxid-Gemisch kontaktiert wird und anschließend die Waschflüssigkeit aus dem Gasstrom abgeschieden wird.Typical gas washing processes are e.g. B. in DE 28 04 196 and DE 28 18 473. With the first Processes (DE 28 04 196) are polluted Flue gases in a first washing stage with a different one Calcium chloride solution containing additives washed, the washing liquid separated from the gas stream and the gas flow in a second washing stage with a circulated special washing liquid sprayed. According to DE 28 18 473, nitrous gases are contained Exhaust air cleaned in that the exhaust air with a fine droplet of nitric acid Hydrogen peroxide mixture is contacted and then the washing liquid is separated from the gas stream becomes.
Die Nachteile der nassen Abgasbehandlung bestehen darin, daßThe disadvantages of wet exhaust gas treatment are that
- - eine Wiederaufwärmung des wasserdampfgesättigten Abgases unter erheblichem Energieverlust gefordert wird,- Reheating the water vapor saturated Exhaust gas required with considerable energy loss becomes,
- - anorganisch belastete und aufgewärmte Abwässer anfallen,- Inorganically contaminated and heated waste water is produced,
- - erhebliche Korrosions- und Inkrustierungsprobleme auftreten.- Significant corrosion and incrustation problems occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile sowohl der trockenen wie auch der nassen Abgasbehandlung zu eliminieren oder zu mindern.The object of the invention is to overcome these disadvantages both dry and wet exhaust treatment to eliminate or mitigate.
Ausgehend von einem Verfahren, bei dem in das zu reinigende Abgas oxidierende und/oder alkalische Lösungen eingedüst werden, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lösungen in das heiße Abgas eingedüst werden, wobei die reduzierenden Schadstoffe oxidiert und/oder die sauren Schadstoffe neutralisiert werden und anschließend die im Abgas verbleibenden Stäube und Reaktionsprodukte abgeschieden werden. Zur Abscheidung dieser Stäube können nachgeschaltete Elektro- oder Gewebefilter verwendet werden. Based on a process in which to be cleaned Exhaust gas oxidizing and / or alkaline solutions are injected, this object is inventively solved in that the solutions in the hot exhaust gas be injected, the reducing Oxidized pollutants and / or acidic pollutants be neutralized and then those in the exhaust gas remaining dusts and reaction products separated will. Downstream can be used to separate these dusts Electrical or fabric filters can be used.
Vorzugsweise werden in den heißen Abgasstrom sowohl oxidierende als auch alkalische Substanzen in wäßriger Lösung zugeführt. Als oxidierende Lösungen werden bevorzugt wäßrige Lösungen von Wasserstoffperoxid oder Natriumhypochlorit eingesetzt. Als alkalische Lösung kommen Lösungen von Natriumhydroxid, Ammoniak oder Natriumhypochlorit in Frage.Preferably, both in the hot exhaust stream oxidizing as well as alkaline substances in aqueous Solution supplied. Preferred oxidizing solutions are aqueous solutions of hydrogen peroxide or sodium hypochlorite used. Come as an alkaline solution Solutions of sodium hydroxide, ammonia or sodium hypochlorite in question.
Die Zugabe oxidierender und alkalischer wäßriger Lösungen kann entweder durch getrennte Zugabe von vorzugsweise Wasserstoffperoxid und Natriumhydroxidlösung erfolgen, oder durch Zugabe oxidierend und alkalisch wirkender Lösungen wie Natriumhypochloritlösungen. Bei Eindüsung von Natriumhypochloritlösungen als oxidierendes und alkalisches Reagenz wird besonders bevorzugt die zusätzliche Eindüsung entweder nur alkalisch oder nur oxidierend wirkender Substanzen vorgesehen, so daß in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Abgas bzw. Schwankungen im Schadstoffgehalt des Abgases die oxidierende und neutralisierende Wirkung unabhängig voneinander geregelt werden kann. Im allgemeinen ist es ausreichend, neben der Eindüsung von Natriumhypochloritlösung zusätzlich die Möglichkeit zur Eindüsung von Natriumhydroxidlösungen vorzusehen.The addition of oxidizing and alkaline aqueous solutions can be done either by separately adding preferably Hydrogen peroxide and sodium hydroxide solution take place, or by adding oxidizing and alkaline effective solutions such as sodium hypochlorite solutions. At Injection of sodium hypochlorite solutions as oxidizing and alkaline reagent is particularly preferred the additional injection either only alkaline or only oxidizing substances are provided, so that depending on the exhaust gas to be treated or Fluctuations in the pollutant content of the exhaust gas the oxidizing and neutralizing effect independently can be regulated. Generally it is sufficient, in addition to the injection of sodium hypochlorite solution additionally the possibility to inject To provide sodium hydroxide solutions.
Zur Vermeidung einer Schädigung der der Behandlung nachgeschalteten Abscheidevorrichtung, z. B. Elektro- oder Gewebefilter, ist zweckmäßigerweise eine Temperaturkontrolle des Abgases vor Einführung in die Abscheidevorrichtung vorgesehen. Die Temperaturkontrolle wird vorzugsweise über die zusätzliche Eindüsung von Wasser in das Abgas vorgenommen.To avoid damage to the treatment downstream Separator, e.g. B. electrical or Fabric filter, is expediently a temperature control of the exhaust gas before introduction into the separator intended. The temperature control will preferably via the additional injection of water made in the exhaust.
Die Zugabe der oxidierenden und alkalischen Lösungen wird vorzugsweise über die getrennte Messung des Bedarfs an Oxidationsmitteln und Neutralisationsmitteln im Abgas durch im Reingasteil angeordnete Meßvorrichtungen geregelt. Auf diese Weise kann auch bei wechselnden SO₂- und HCl-Schadstoffkonzentrationen eine nahezu quantitative Abscheidung erreicht werden.The addition of oxidizing and alkaline solutions is preferably about the separate measurement of the need of oxidizing agents and neutralizing agents in the exhaust gas by measuring devices arranged in the clean gas part regulated. This way, even with changing An almost quantitative concentration of SO₂ and HCl pollutants Deposition can be achieved.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der anliegenden Figur und der nachfolgenden Beispiele, die in einer Vorrichtung gemäß Figur durchgeführt wurden, näher erläutert.The present invention is based on the attached Figure and the examples below, in one device were carried out according to the figure explained in more detail.
Fig. 1 zeigt einen Wirbelschichtofen 2 zur Verbrennung von Klärschlamm mit einer Rostfläche von 7 m², in den bei 20 organische Produktionsrückstände als Energieträger eingeführt werden und bei 1 Verbrennungsluft zugeführt wird. Für die Zwecke des Versuchs wurde ferner vorgesehen, über Leitung 3 zusätzliche Schadstoffe wie SO₂ und HCl in das Verbrennungsabgas einzuführen. Aus dem Wirbelschichtofen 2 gelangt das Abgas in den Verdampfungskühler 4, in den zur Kühlung über Leitung 5 Wasser eingedüst wird. Die Regelung des zugeführten Wassers erfolgt über Ventil 14, das durch den Temperaturfühler 13 in der Gasaustrittsleitung aus dem Verdampfungskühler gesteuert wird. Fig. 1 shows a fluidized bed furnace 2 for the combustion of sewage sludge with a grate surface of 7 m², in which 20 organic production residues are introduced as energy sources and 1 combustion air is supplied. For the purposes of the experiment, it was also provided to introduce additional pollutants such as SO₂ and HCl into the combustion exhaust gas via line 3 . The exhaust gas passes from the fluidized bed furnace 2 into the evaporative cooler 4 , into which water is injected for cooling via line 5 . The supply of water is regulated via valve 14 , which is controlled by the temperature sensor 13 in the gas outlet line from the evaporative cooler.
Am Boden des Verdampfungskühlers 4 ist ein Auslaß 9 für die hier bereits sich aus dem Gas abtrennenden gröberen Stäube und Reaktionsprodukte vorgesehen. Die im Abgas verbleibenden Stäube und Reaktionsprodukte werden in dem nachgeschalteten Elektrofilter 8 abgeschieden und über Auslässe 10 auf einem Transportband 11 gesammelt und über ein Transportmittel 12 der weiteren Verwertung oder Deponierung zugeführt. Das behandelte und von Stäuben und Reaktionsprodukten befreite Abgas wird über Leitung 21 ausgeschleust, wobei Meßvorrichtungen 15 und 17 zur Messung des Bedarfs an Oxidations- und Neutralisationsmitteln vorgesehen sind.At the bottom of the evaporative cooler 4 there is an outlet 9 for the coarser dusts and reaction products which are already separating from the gas here. The dusts and reaction products remaining in the exhaust gas are separated in the downstream electrostatic precipitator 8 and collected on outlets 10 on a conveyor belt 11 and conveyed for further utilization or landfill via a means of transport 12 . The treated and freed from dust and reaction products exhaust gas is discharged via line 21 , measuring devices 15 and 17 being provided for measuring the need for oxidizing and neutralizing agents.
In den Verdampfungskühler 4 ferner über Leitung 6 Wasserstoffperoxid bzw. Natriumhypochlorit zugeführt, wobei die Zufuhr durch das über die Meßvorrichtung 17 gesteuerte Ventil 18 geregelt wird. Ferner wird in den Verdampfungskühler 4 Natriumhydroxidlösung über Leitung 7 eingeführt. Die Zugabe wird über Ventil 16, das durch die Meßvorrichtung 17 gesteuert wird, geregelt.Hydrogen peroxide or sodium hypochlorite is also fed into the evaporative cooler 4 via line 6 , the feed being regulated by the valve 18 controlled by the measuring device 17 . Furthermore, sodium hydroxide solution 4 is introduced into the evaporative cooler via line 7 . The addition is regulated via valve 16 , which is controlled by measuring device 17 .
Der in der Figur beschriebene Wirbelschichtofen wurde mit ca. 2,5 m³/h Klärschlamm-Filterkuchen, der einen Trockensubstanzanteil von 20% enthielt, und 500 kg/h organischen Produktionsrückständen als Energieträger beschickt. Die Temperatur im Ofen betrug 870°C, am Eintritt des Verdampfungskühlers noch 590°C und am Eintritt des Elektrofilters 350°C. Die Abgasmenge betrug 10 500 m³ n /h. Im Abgas wurde ohne Zugabe von oxidierenden und alkalischen Lösungen ein Gehalt an SO₂ von 190 bis 210 mg/m³ n und ein Gehalt an HCl von 80 bis 120 mg/m³ n gemessen. Über Leitung 6 wurde 1 m³/h einer ca. 0,2%igen Natriumhypochloritlösung eingedüst und der Schadstoffgehalt im Abgas betrug danach:The fluidized bed furnace described in the figure was charged with approx. 2.5 m³ / h sewage sludge filter cake, which contained a dry matter content of 20%, and 500 kg / h organic production residues as an energy source. The temperature in the furnace was 870 ° C, 590 ° C at the inlet of the evaporative cooler and 350 ° C at the inlet of the electrostatic filter. The amount of exhaust gas was 10 500 m³ n / h. A content of SO₂ of 190 to 210 mg / m³ n and a content of HCl of 80 to 120 mg / m³ n were measured in the exhaust gas without the addition of oxidizing and alkaline solutions. 1 m³ / h of an approximately 0.2% sodium hypochlorite solution was injected via line 6 and the pollutant content in the exhaust gas was then:
SO₂ < 20 mg/m³ n ,
HCl < 20 mg/m³ n .SO₂ <20 mg / m³ n ,
HCl <20 mg / m³ n .
Unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde über Leitung 6 1 m³/h einer ca. 0,1%igen Wasserstoffperoxidlösung eingedüst. Die Schadstoffgehalte im Abgas betrugen danach:Under the same conditions as described in Example 1, 1 m 3 / h of an approximately 0.1% hydrogen peroxide solution was injected via line 6 . The pollutant levels in the exhaust gas were:
SO₂ < 20 mg/m³ n ,
HCl < 80 mg/m³ n .
SO₂ <20 mg / m³ n ,
HCl <80 mg / m³ n .
Unter gleichen Bedingungen wie Beispiel 1 wurden über Leitung 6 1 m₃/h einer ca. 0,1%igen Wasserstoffperoxidlösung und über Leitung 7 ca. 0,5 m³/h einer ca. 0,2%igen Natriumhyroxidlösung eingedüst. Die Abgaswerte betrugen danach:Under the same conditions as Example 1 1 m₃ / h of an approximately 0.1% hydrogen peroxide solution and about 7 m³ / h of an approximately 0.2% sodium hydroxide solution were injected via line 6 . The exhaust gas values were then:
SO₂ < 20 mg/m³ n ,
HCl < 20 mg/m³ n .SO₂ <20 mg / m³ n ,
HCl <20 mg / m³ n .
Unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1, jedoch unter zusätzlicher Einspeisung von 10 m³ n /h SO₂ gasförmig über Leitung 3 in das Abgas wurde ohne Zugabe von Oxidations- und Neutralisationsmitteln folgender Schadstoffgehalt im Abgas eingestellt:Under the same conditions as in Example 1, but with an additional feed of 10 m³ n / h SO₂ gaseous via line 3 into the exhaust gas, the following pollutant content in the exhaust gas was set without the addition of oxidizing and neutralizing agents:
SO₂ 2900 mg/m³ n ,
HCl 120 mg/m³ n .SO₂ 2900 mg / m³ n ,
HCl 120 mg / m³ n .
Durch Eindüsung nur von Natriumhypochloritlösung über Leitung 6 in den Verdampfungskühler wurde der Schadstoffgehalt im Abgas reduziert auf:By injecting only sodium hypochlorite solution via line 6 into the evaporative cooler, the pollutant content in the exhaust gas was reduced to:
SO₂ < 20 mg/m³ n ,
HCl < 20 mg/m³ n .
SO₂ <20 mg / m³ n ,
HCl <20 mg / m³ n .
Unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4, jedoch unter Eindüsung von Wasserstoffperoxidlösung über Leitung 6 und Natriumhydroxidlösung über Leitung 7 konnte der Schadstoffgehalt im Abgas aufUnder the same conditions as in Example 4, but with the injection of hydrogen peroxide solution via line 6 and sodium hydroxide solution via line 7 , the pollutant content in the exhaust gas could
SO₂ < 20 mg/m³ n und
HCl < 20 mg/m³ n SO₂ <20 mg / m³ n and
HCl <20 mg / m³ n
geregelt werden.be managed.
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