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WO2010105646A1 - Verfahren und anlage zur separaten vorabscheidung von schadstoffen und schadgasen aus rauch- und abgasen durch schüttschichtfilter und nassgaswäscher - Google Patents

Verfahren und anlage zur separaten vorabscheidung von schadstoffen und schadgasen aus rauch- und abgasen durch schüttschichtfilter und nassgaswäscher Download PDF

Info

Publication number
WO2010105646A1
WO2010105646A1 PCT/EP2009/002086 EP2009002086W WO2010105646A1 WO 2010105646 A1 WO2010105646 A1 WO 2010105646A1 EP 2009002086 W EP2009002086 W EP 2009002086W WO 2010105646 A1 WO2010105646 A1 WO 2010105646A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
additive
crushing
packed bed
stage
gases
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/002086
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schmidt
Helmut Welp
Nobert Weigert
Original Assignee
Babcock Noell Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock Noell Gmbh filed Critical Babcock Noell Gmbh
Priority to DE112009004982T priority Critical patent/DE112009004982A5/de
Priority to PCT/EP2009/002086 priority patent/WO2010105646A1/de
Publication of WO2010105646A1 publication Critical patent/WO2010105646A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75—Multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides

Definitions

  • the invention relates to a method according to the features of the first claim and a system according to the features of claim 9.
  • the invention is applicable everywhere where pollutants or noxious gases, in particular SO 3 and SO 2 by dry sorption in a packed bed filter and then almost completely SO 2 in a Najiwaschclar where the additive from the
  • Bulk filter is used as sorbent, must be removed from flue gases or exhaust gases from incineration or production plants.
  • Bulk bed filters and wet scrubbers are known apparatuses for processes for separating pollutants from flue gases or exhaust gases.
  • DE 43 31 415 C3 describes a device for treating a flue gas stream with washing liquid in a container, a first spraying device for washing liquid in the upper region of the container, a arranged below the spraying Gas- Fiüsstechnikstrennhand and arranged below the gas-liquid separation stage second spraying device, wherein the Gas-liquid separation stage has at least a plurality of substantially parallel spaced and substantially more to the gas flow direction extending collecting and discharge channels.
  • the document describes the structure of an absorber generally used for gas purification, which is used for the liquid cleaning of a flue gas.
  • DD 269 893 A1 describes a process and a plant for additive suspension for the flue gas desulfurization, wherein the suspension treatment is integrated into the flue gas desulfurization plant.
  • the additives are pneumatically transported in the container located above the absorber, wherein the conveying air is passed with an additive fine fraction in a hot gas stream before the absorption and the additive suspension is fed directly into the absorber.
  • a flue gas stream in addition to the deposited contaminants in the process of SO 2, SO 3, HCl, HF, as well as various Schwermetatle dust particles and mainly contains carbon dioxide.
  • Arises The purification of flue gases from fossil fuel-fired power plants with lime / limestone-based wash suspension and addition of oxygen to the wash process to obtain reusable gypsum products as a residue is known.
  • oxygen in the form of compressed finest air bubbles either in a separate oxidation vessel through which the limestone suspension from the absorber is passed, or, more widespread today, directly into the absorber sump in which the lime / limestone suspension is stored , registered and dispersed.
  • the medium to be cleaned flows through a loose granular layer of a sorbent.
  • the sorbent or additive consists of different materials, with different particle sizes and pore voluminas, such as, for example, For example, limestone, calcium hydroxide, zeolites, silica gel, aluminum hydroxide, activated carbon, hearth furnace coke, clay minerals and the like. a. as well as pellets or granules of o. g. Materials or mixtures thereof.
  • the packed bed filter in those with fixed bed, with static bed and those with moving bed, with moving bed, as well as their flow in DC, countercurrent and cross flow.
  • the exhaust air or exhaust gas flow through the additive bed store the
  • Pollutants on the surface of the sorbent and are bound by it are bound by it.
  • a distinction is basically a pure physisorption (van der Waals forces) of which mainly heavy metals and organic components are concerned and the chemisorption, in which a material conversion takes place by chemical reactions between pollutants and sorbent. This mainly affects pollutants such as
  • wet scrubber fine-grained, dust-like sorbent is introduced either as a solid in the washing liquid or added with water dosed as a sorbent suspension in the wet scrubber.
  • the wet scrubber is mainly used for the separation of SO 2 and HCl at high pollutant concentrations.
  • SO3 is present at the latest after the saturation of the flue gas with water vapor in the scrubber as an aerosol and operating values show that a wet scrubber can deposit only very limited aerosols.
  • utilization rates of the sorbent are generally achieved of> 95%. With the wet scrubber, SO 2 separation rates of> 99% can be achieved.
  • the high SO 2 separation rates are caused by a large volume of scrubbing liquid which is injected into the flue gas at several superimposed spray levels, or / and by internals which smooth out the gas flow and result in an intensive mass transfer to the scrubbing liquid, or / and by flowing the flue gas through the washing liquid.
  • Higher SO 2 separation rates result in an increase in the pressure loss across the scrubber in all cases.
  • the sum of sulfur dioxide, ie SO 3 is converted into SO 2 and SO 2 is contained. If only a wet scrubber is used for the SOx separation, the SO 2 separation at low limit values must be significantly increased to compensate for the limited SO 3 separation.
  • SO 3 -Rohgasloom and limited SO 3 -Abscheidung in wet scrubber it may be impossible to fall below low limits, since then the SO 3 content in
  • the disadvantage of the scrubber is the limited degree of separation for dusts and aerosols, in particular the SO 3 aerosols.
  • the object of the invention is therefore to provide a cost effective and effective method for achieving high separation efficiencies for pollutants and noxious gases esp. SO 3 / SO 2 from flue gases or exhaust gases, in which the sorbents used for maximum utilization.
  • the inventive solution provides that high SO 3 / SO 2 -Abscheidegrade is achieved by series connection of bulk layer filtration with a wet scrubber.
  • a fresh, coarse-grained additive is used to remove SO 3 by means of dry sorption from the flue gas stream.
  • the partially consumed and reacted additive from the first purification stage is processed in a comminution process for use as an additive for the second purification stage (wet scrubber).
  • this additive which is introduced into the wash suspension, essentially removes SO 2 from the flue gas stream.
  • the additive can be almost completely implemented in the wet scrubbing process for the assured SO 2 separation.
  • the bulk layer filter sorbent of the type is added as mentioned above, for example, coarse crushed limestone.
  • lumpy limestone can be comminuted in a coarse comminution unit, for example a jaw crusher, and classified in a screening machine. It is advantageous to use a screening machine with two trays, the coarse material of the screening machine is again added to the coarse crushing, the sieve passage of the first sieve, the feed material for the packed bed filter and the sieve passage of the second sieve a crushing, such as a fine grinding, in a mill , is added.
  • the pollutant-laden flue gas which comes for example from an incinerator, can first a
  • Dust are supplied, in which a pre-dedusting takes place.
  • the dedusted flue gas can then be fed to a heat exchanger in which a cooling takes place.
  • the cooled flue gas then passes into the packed bed filter, which represents a first purification stage.
  • the coarse-grained additive is partially consumed.
  • the partially consumed additive is passed through the packed bed filter and discharged.
  • the bulk material flows down and is discharged, for example by a rotary valve.
  • the pre-cleaned in a first purification stage flue gas is conveyed by means of blower, with a further cooling can take place in a heat exchanger.
  • the cooled flue gas is then fed to a second purification stage in a wet scrubber, which leaves it as a clean gas.
  • the partially consumed additive of the packed bed filter it is separated by means of a solids separation stage, the inert component of the separation being discharged from the process.
  • Suitable solids separation stages are apparatuses with which abrasion of the surface takes place and the abraded constituents are discharged.
  • autogenous grinding, sieve drum mills, Reibmahl aggregates, a pneumatic vortex direction or so-called peeling machines are suitable.
  • the used or the inert The proportion of the additive is fed to a comminution and prepared additive, from which the inerts were separated in the separation process, are added back to the packed bed filter.
  • fine or superfine comminution is suitable, which can be carried out in the mill, for example in a hammer mill, vibration mill or ball mill.
  • the additive is further digested, so that free surfaces arise.
  • the finely ground additive is added to an absorbent tank mixed with water and added to the wet scrubber.
  • the inventive method and the system have the advantage that optimum utilization of the additive by the combination of the two separation stages, a high SO 3 separation efficiency when using CaCO 3 or Ca (OH) 2 is achieved in the packed bed filter. Furthermore, selective SO 3 deposition occurs in the packed bed filter when using CaCO 3 . Only one type of sorbent is needed for both separation stages.
  • the sulfuric acid dew point in the flue gas when using Ca (OH) 2 or CaCO 3 as an additive is much lower than before the first purification stage (packed bed filter), thereby reducing the risk of corrosion of the flue gas ducts until the entry of wet scrubber.
  • the wet scrubber upstream bulk layer filter can also be used as Staubvorabscheider.
  • the separated dust or inert and inactive components can be separated at the bulk material filter discharge by a solid separation (coarse-fine) from the additive used and disposed of separately.
  • the clean gas values for flue gas cleaning for SO 3 , dust and SO 2 can be significantly reduced by connecting the bulk layer filter upstream.
  • FIG. 1 the system for cleaning flue gas is shown as a schematic diagram in FIG. This consists of the packed bed filter 22 and the wet scrubber 29, wherein between the packed bed filter 22 and wet scrubber 29, a fan 27 and heat exchanger 28 are arranged.
  • the crusher 18 Upstream of the additive, which is limestone, is the crusher 18, for example a hammer crusher, which is followed by a screening machine 19 with two trays (e.g., 10mm and 1mm mesh).
  • the coarse material 9 of the comminution 18 remains on the screen with the largest mesh size and is abandoned in the crusher 18 again.
  • the grain fraction 10 remains on the screen with the smallest mesh size and forms the feed material 10 for the packed-bed filter 22.
  • the finest material 11, which leaves the screening machine 19, is fed to a fine comminution in a further comminution stage 25, which constitutes a mill.
  • Pollutant-laden flue gases 1 from an incinerator are pre-dedusted coming from the waste heat boiler in a Staubvorabscheider 20.
  • the heat content of the flue gas 2 can be used even before entering the bulk layer filter 22.
  • the flue gas 3 flows through the packed bed filter 22 as the first cleaning stage.
  • the sorbent consists of a granular, flowable solid or granules based on magnesium or calcium.
  • limestone 7 is comminuted by a comminution apparatus 18 into limestone chippings 8 and then produced in a screening machine 19 via two sieve trays a certain grain fraction 10 and fed to the bulk layer filter 22.
  • the packed bed filter 22 takes place on the feed material 10, the partial deposition of the pollutants contained in the dedusted flue gas 3 and noxious gases, here esp.
  • the main separation of SO 3 takes place and other noxious gases can be separated into side reactions.
  • the partially reacted off additive 12 is withdrawn continuously or discontinuously from the packed bed filter 22 and metered discharged, in the present representation by means of rotary valve 23.
  • a solids separation stage 24 coarse-fine separation, the additive 12 is separated after use in the packed bed filter 22 of inert, and the treated additive 13 is recirculated again for re-use in the packed bed filter 22 or fed to the subsequent comminution stage 25.
  • the separated inerts or inactive ingredients 15 are disposed of separately.
  • the resulting from the bulk layer filter 22 after the separation 24 discharged additive 14 is a crushing stage 25 z. B. fed to a dry or wet mill.
  • the coarse grained Additive 14 is treated to a usable in wet scrubber grain fraction (limestone powder), wherein the not yet reacted portion of the additive is exposed in this case.
  • the thus reactivated additive 16 is treated with water as a carrier liquid in the absorbent container
  • the wet scrubber 29 in which the main separation of SO 2 and subsequent deposition of SO 3 takes place, the ground reactivated additive 16 from the packed bed filter 22 is used as the absorption means 17.
  • the sorbent can be used here for the deposition of SO x with a stoichiometry close to 1, 0, and thus the partially saturated additive from the packed bed filter 22 almost completely consumed / used in the wet scrubber 29.
  • the purified exhaust gas 6 is supplied to further purification, treatment stages or discharged via a chimney. A portion of the pre-crushed additive 8, the screen passage 11, is fed directly to the crushing stage 25, a mill for producing the absorbent 17 used for the wet scrubber 29.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Vorabscheidung von Schadstoffen und Schadgasen aus Rauch- und Abgasen durch Trockensorption und der anschließenden Nachabscheidung durch Nasswäsche, bei dem mit frischem körnigem Additiv maßgeblich SO3 mittels Trockenabsorption in einer ersten Reinigungsstufe, ausgeführt als Schüttschichtfilter, aus dem Rauchgas entfernt wird, das teilweise verbrauchte und ungenutzte Additiv aus der ersten Reinigungsstufe einer Separation und Zerkleinerung zugeführt wird, das Zerkleinerungsprodukt mit Wasser in eine Absorptionssuspension überführt wird und zum Abscheiden von Schadgasen aus dem Rauchgas dem Nasswaschprozeß, als zweite Reinigungsstufe, zugeführt wird und eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung hat den Vorteil, dass optimale Ausnutzung des Additivs durch die Kombination der beiden Abscheidestufen, ein hoher SO-Abscheidegrad beim Einsatz von CaCO3 bzw. Ca(OH)2 im Schüttschichtfilter erreicht wird. Weiterhin kommt es zu einer selektiven SO3-Abscheidung im Schüttschichtfilter bei Einsatz von CaCO3. Es ist nur ein Sorptionsmitteltyp für beide Abscheidestufen nötig. Insgesamt können mit dieser Kombination sehr hohe Abscheidegrade für alle sauren Schadgase insb. SO3 / SO2 erreicht werden.

Description

Verfahren und Anlage zur separaten Vorabscheidung von Schadstoffen und Schadgasen aus Rauch- und Abgasen durch Schüttschichtfilter und Naßgaswäscher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und eine Anlage nach den Merkmalen des Anspruches 9.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Schadstoffe oder Schadgase, insbesondere SO3 und SO2 mittels Trockensorption in einem Schüttschichtfilter und anschließend fast vollständig SO2 in einem Naßwaschverfahren bei dem das Additiv aus dem
Schüttschichtfilter als Sorptionsmittel eingesetzt wird, aus Rauchgasen bzw. Abgasen von Verbrennungs- bzw. Produktionsanlagen entfernt werden müssen.
Schüttschichtfilter und Naßwäscher sind bekannte Apparate für Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus Rauchgasen bzw. Abgasen.
DE 43 31 415 C3 beschreibt eine Vorrichtung zur Behandlung eines Rauchgasstromes mit Waschflüssigkeit in einem Behälter, einer ersten Sprüheinrichtung für Waschflüssigkeit im oberen Bereich des Behälters, einer unterhalb der Sprüheinrichtung angeordneten Gas- Fiüssigkeitstrennstufe und einer unterhalb der Gas-Flüssigkeitstrennstufe angeordneten zweiten Sprüheinrichtung, wobei die Gas-Flüssigkeitstrennstufe zumindest mehrere im wesentlichen parallel auf Abstand angeordnete und sich im wesentlichen mehr zur Gasstromrichtung erstreckende Auffang- und Ableitrinnen aufweist. Das Dokument beschreibt den Aufbau eines allgemein zur Gasreinigung verwendeten Absorbers, der zur Fiüssigreinigung eines Rauchgases Anwendung findet.
DD 269 893 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Additivsuspensionierung für die Rauchgasentschwefelung, wobei die Suspensionierungsaufbereitung in die Rauchgasentschwefelungsanlage integriert ist. Die Additive werden pneumatisch in den oberhalb des Absorbers befindlichen Behälter befördert, wobei die Förderluft mit einem Additivfeinanteil in einem Heißgasstrom vor den Absorptionseintritt geleitet wird und die Additivsuspension direkt in den Absorber aufgegeben wird.
Bei der Befeuerung von Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen entsteht ein Rauchgasstrom, der neben den im Verfahren abzuscheidenden Schadstoffen SO2, SO3, HCl, HF, diverse Schwermetatle sowie Staubpartikel und hauptsächlich Kohlendioxid enthält. Die Reinigung von Rauchgasen aus mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kraftwerken mit Waschsuspension auf Kalk-/Kalksteinbasis und Zugabe von Sauerstoff in den Waschprozeß zum Erhalt von weiterverwertbaren Gipsprodukten als Reststoff ist bekannt.
Das Auswaschen der Schadgase aus dem Rauchgas mit einer KaIk- /Kalksteinwaschsuspension erfolgt in verschiedenen Wäschersystemen.
Zum Erreichen eines optimalen Stoffaustausches zwischen dem Rauchgas und der Waschsuspension werden sowohl Naßwäscher, sogenannte Absorber, mit verschiedenen Bedüsungssystemen ohne Kontakteinbauten als auch Absorber mit Bedüsungssystem und zusätzlich verschieden ausgeführten Kontakteinbauten und auch Absorbersystemen nur mit Kontakteinbauten eingesetzt.
Zum Umsatz des Sulfits zum Sulfat wird Sauerstoff in Form von komprimierten feinsten Luftbläschen entweder in einem separaten Oxidationsbehälter, durch den die Kalksteinsuspension aus dem Absorber geleitet wird, oder, heute weiter verbreitet, direkt in den Absorbersumpf, in dem die Kalk-/Kalksteinsuspension bevorratet wird, eingetragen und dispergiert.
Im Schüttschichtfilter durchströmt das zu reinigende Medium eine lockere körnige Schicht eines Sorptionsmittels. Das Sorptionsmittel oder Additiv besteht abhängig von den abzuscheidenden Schadstoffen aus unterschiedlichen Materialien, mit unterschiedlichen Korngrößen und Porenvoluminas, wie z. Bsp. Kalkstein, Kalziumhydroxid, Zeolithe, Silikagel, Aluminiumhydroxid, Aktivkohle, Herdofenkoks, Tonmineralien u. a. sowie speziell für den Anwendungsfall hergestellte Pellets oder Granulate aus o. g. Materialien oder deren Mischungen. Hinsichtlich der Betriebsweise unterscheidet man die Schüttschichtfilter in jene mit Festbett, mit ruhender Schüttung und jene mit Wanderbett, mit bewegter Schüttung, sowie deren Durchströmung in Gleichstrom, Gegenstrom und Kreuzstrom. Bei gleichmäßig verteilter Einleitung des Abluft- bzw. Abgasstroms durch das Additivbett lagern sich die
Schadstoffe an der Oberfläche des Sorptionsmittels an und werden dadurch gebunden. Man unterscheide dabei grundsätzlich eine reine Physisorption (van der Waals-Kräfte) von der hauptsächlich Schwermetalle und organische Komponenten betroffen sind und die Chemiesorption, bei der eine stoffliche Umsetzung durch chemische Reaktionen zwischen Schadstoffen und Sorbens erfolgt. Davon betroffen sind hauptsächlich Schadstoffe wie
Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff und Schwefeloxide. Der Nachteil des Schüttschichtfilters ist die unvollständige Ausnutzung des Additivs, da die für das System benötigte grobe Kornstruktur, in der Regel: 1 bis 10 mm Komdurchmesser, einen geringeren Umsatz ermöglicht als bei fein gemahlenem Additiv. Dies führt zu hohen Verbrauchen der zum Teil teuren Sorptionsmitteln und wird dadurch trotz der vergleichsweise niedrigen Investitionskosten für einen Schüttschichtfilter für die Anwendung schnell unwirtschaftlich. Außerdem eignet sich ein Schüttschichtfilter nur bedingt zur Staubabscheidung.
Beim Naßwäscher wird feinkörniges, staubförmiges Sorbens entweder als Feststoff in die Waschflüssigkeit eingebracht oder mit Wasser angesetzt als Sorptionsmittelsuspension in den Naßwäscher dosiert. Der Naßwäscher wird hauptsächlich zur Abscheidung von SO2 und HCl bei hohen Schadstoffkonzentrationen eingesetzt. SO3 liegt spätestens nach der Sättigung des Rauchgases mit Wasserdampf im Wäscher als Aerosol vor und Betriebswerte zeigen, dass ein Naßwäscher nur sehr begrenzt Aerosole abscheiden kann. In Wäscherprozessen werden Ausnutzungsgrade des Sorptionsmittels in der Regel von >95% erreicht. Beim Naßwäscher können SO2-Abscheidegrade von > 99% erreicht werden. Je nach Wäschertyp werden die hohen SO2-Abscheidegrade durch eine große Waschflüssigkeitsumwälzung, die auf mehrere übereinander angeordnete Sprühebenen in das Rauchgas eingedüst wird, oder/und durch Einbauten, die zur Vergleichmäßigung der Gasströmung und zu einem intensiven Stoffübergang zur Waschflüssigkeit führen, oder/und durch Durchströmung des Rauchgases durch die Waschflüssigkeit. Höhere SO2- Abscheidegrade haben in allen Fällen eine Erhöhung des Druckverlustes über den Wäscher zur Folge. In den gesetzlich vorgeschriebenen SOx-Emissionsgrenzwerten ist die Summe der Schwefeldioxide d.h. SO3 in SO2 umgerechnet und SO2 enthalten. Wird für die SOx- Abscheidung nur ein Naßwäscher eingesetzt, muß die SO2-Abscheidung bei niedrigen Grenzwerten zum Ausgleich der begrenzten SO3-Abscheidung deutlich gesteigert werden. Bei hohen SO3-Rohgasgehalten und begrenzter SO3-Abscheidung im Naßwäscher kann es unmöglich werden niedrige Grenzwerte zu unterschreiten, da dann der SO3-Gehalt im
Reingas die SOx-Konzentration hauptsächlich bestimmt. Der Nachteil des Wäschers ist der begrenzten Abscheidegrad für Stäube und Aerosole, insbesondere der SO3-Aerosole.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein kostengünstiges und effektives Verfahren zur Erzielung hoher Abscheidegrade für Schadstoffe und Schadgase insb. SO3 / SO2 aus Rauchgasen bzw. Abgasen bereitzustellen, bei dem die zum Einsatz kommenden Sorptionsmittel maximal ausnutzt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und eine Anlage nach den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Die erfinderische Lösung sieht vor, daß hohe SO3 / SO2-Abscheidegrade durch Reihenschaltung von Schüttschichtfilterung mit einem Naßwäscher erreicht wird. In der ersten Reinigungsstufe (Schüttschichtfilter) wird mit einem frischen, grobkörnigen Additiv maßgeblich SO3 mittels Trockensorption aus dem Rauchgasstrom entfernt. Das teilweise verbrauchte und umgesetzte Additiv aus der ersten Reinigungsstufe wird in einem Zerkleinerungsprozeß für den Einsatz als Additiv für die zweite Reinigungsstufe (Naßwäscher) aufbereitet. In der zweiten Reinigungsstufe wird mit diesem in die Waschsuspension eingebrachten Additiv maßgeblich SO2 aus dem Rauchgasstrom entfernt. Das Additiv kann im Naßwaschverfahren für die gesicherte SO2-Abscheidung fast vollständig umgesetzt werden.
Dem Schüttschichtfilter wird Sorptionsmittel der Art wie oben genannt zugegeben, beispielsweise grob zerkleinerter Kalkstein. Dazu kann grobstückiger Kalkstein in einem Grobzerkleinerungsaggregat, beispielsweise einem Backenbrecher, zerkleinert und in einer Siebmaschine klassiert werden. Vorteilhaft ist es, eine Siebmaschine mit zwei Siebböden zu verwenden, wobei das Grobgut der Siebmaschine wieder der Grobzerkleinerung zugegeben wird, der Siebdurchgang des ersten Siebes das Aufgabegut für den Schüttschichtfilter bildet und der Siebdurchgang des zweiten Siebes einer Zerkleinerung, beispielsweise einer Feinmahlung, in einer Mühle, zugegeben wird. Das schadstoffbeladene Rauchgas, welches beispielsweise aus einer Verbrennungsanlage kommt, kann zunächst einem
Staubabscheider zugeführt werden, in dem eine Vorentstaubung stattfindet. Das entstaubte Rauchgas kann danach einem Wärmetauscher zugeführt werden, in dem eine Abkühlung stattfindet. Das abgekühlte Rauchgas gelangt dann in den Schüttschichtfilter, der eine erste Reinigungsstufe darstellt. Während dieser Reinigung wird das grobstückige Additiv teilweise verbraucht. Das teilweise verbrauchte Additiv wird durch den Schüttschichtfilter geschleust und ausgetragen. In der Regel fließt das Schüttgut nach unten und wird ausgetragen, beispielsweise durch eine Zellenradschleuse. Das in einer ersten Reinigungsstufe vorgereinigte Rauchgas wird mittels Gebläse weiter befördert, wobei eine weitere Abkühlung in einem Wärmetauscher erfolgen kann. Das abgekühlte Rauchgas wird danach einer zweiten Reinigungsstufe in einem Naßwäscher zugeführt, den es als Reingas verläßt. Um das teilweise verbrauchte Additiv des Schüttschichtfilters weiter zu nutzen, wird dieses mittels einer Feststoffseparationsstufe separiert, wobei der inerte Bestandteil der Separation aus dem Verfahren ausgebracht wird.
Als Feststoffseparationsstufen sind Apparate geeignet, mit denen ein Abrieb der Oberfläche erfolgt und die abgeriebenen Bestandteile ausgetragen werden. Dazu sind Vibrationssiebe, autogene Mahlungen, Siebtrommelmühlen, Reibmahl-Aggregate, eine pneumatische Wirbelsichtung oder sogenannte Schälmaschinen geeignet. Der verbrauchte bzw. der inerte Anteil des Additivs wird einer Zerkleinerung zugeführt und aufbereitetes Additiv, von dem die Inerte im Separationsverfahren abgetrennt wurden, werden wieder dem Schüttschichtfilter zugegeben. Als Zerkleinerungsstufe nach der Feststoffseparation ist eine Fein- oder Feinstzerkleinerung geeignet, welche in der Mühle, beispielsweise in einer Hammermühle, Schwingmühle oder Kugelmühle durchgeführt werden kann. Durch die weitere
Zerkleinerung, beispielsweise die Mahlung, wird das Additiv weiter aufgeschlossen, so daß freie Oberflächen entstehen. Das feingemahlene Additiv wird in einen Absorptionsmittelbehälter mit Wasser gemischt dem Naßwäscher zugegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage haben den Vorteil, daß optimale Ausnutzung des Additivs durch die Kombination der beiden Abscheidestufen, ein hoher SO3-Abscheidegrad beim Einsatz von CaCO3 bzw. Ca(OH)2 im Schüttschichtfilter erreicht wird. Weiterhin kommt es zu einer selektiven SO3- Abscheidung im Schüttschichtfilter bei Einsatz von CaCO3. Es ist nur ein Sorptionsmitteltyp für beide Abscheidestufen nötig.
Insgesamt können mit dieser Kombination sehr hohe Abscheidegrade für alle sauren Schadgase insb. SO3 / SO2 erreicht werden.
Nach Schüttschichtfilter liegt der Schwefelsäuretaupunkt im Rauchgas bei Einsatz von Ca(OH)2 oder CaCO3 als Additiv wesentlich niedriger als vor der ersten Reinigungsstufe (Schüttschichtfilter), dadurch wird die Korrosionsgefährdung der Rauchgaskanäle bis Eintritt Naßwäscher reduziert.
Es fällt kein zusätzlicher Reststoff außer dem Produkt (Naßgips o. ä.) aus dem Naßwäscher an. Die Gesamtstöchiometrie für die Abscheidung von SOx ist unverändert nahe 1 bei gesteigertem hohen SOx-Abscheidegrad.
Der dem Naßwäscher vorgeschaltete Schüttschichtfilter kann auch als Staubvorabscheider verwendet werden.
Der abgeschiedene Staub bzw. inerte und inaktive Bestandteile können am Schüttschichtfilteraustrag durch eine Feststoffseparation (grob - fein) vom eingesetzten Additiv getrennt und gesondert entsorgt werden.
Bei Nachrüstung des Schüttschichtfilters in einer bestehenden Rauchgasreinigungsanlage mit Naßwäscher können durch die Vorschaltung des Schüttschichtfilters die Reingaswerte nach der Rauchgasreinigung für SO3, Staub und SO2 deutlich reduziert werden.
Im Folgenden ist die Anlage zum Reinigen von Rauchgas als Prinzipdarstellung in Figur 1 abgebildet. Diese besteht aus dem Schüttschichtfilter 22 und dem Naßwäscher 29, wobei zwischen Schüttschichtfilter 22 und Naßwäscher 29 ein Gebläse 27 und Wärmetauscher 28 angeordnet sind.
Vorgeschaltet für das Additiv, welches Kalkstein darstellt, ist der Brecher 18, beispielsweise ein Hammerbrecher, dem eine Siebmaschine 19 mit zwei Siebböden (z.B. Maschenweite 10mm und 1 mm) nachgeschaltet ist.
Das Grobgut 9 der Zerkleinerung 18 bleibt auf dem Sieb mit der größten Maschenweite liegen und wird im Brecher 18 erneut aufgegeben. Die Kornfraktion 10 bleibt auf dem Sieb mit der kleinsten Maschenweite liegen und bildet das Aufgabegut 10 für den Schüttschichtfilter 22.
Das feinste Gut 11 , welches die Siebmaschine 19 verläßt, wird einer Feinzerkleinerung in einer weiteren Zerkleinerungsstufe 25 zugeführt, die eine Mühle darstellt.
Schadstoffbeladene Rauchgase 1 aus einer Verbrennungsanlage werden vom Abhitzekessel kommend in einem Staubvorabscheider 20 vorentstaubt. In einem nachgeschalteten Wärmetauscher 21 kann der Wärmeinhalt des Rauchgases 2 schon vor dem Eintritt in das Schüttschichtfilter 22 genutzt werden. Danach durchströmt das Rauchgas 3 den Schüttschichtfilter 22 als erste Reinigungsstufe.
Das Sorptionsmittel besteht aus einem körnigen, fließfähigen Feststoff oder Granulat auf Magnesium- oder Calciumbasis. In diesem Beispiel wird Kalkstein 7 über einen Zerkleinerungsapparat 18 zu Kalksteinsplitt 8 zerkleinert und anschließend in einer Siebmaschine 19 über zwei Siebböden eine bestimmte Kornfraktion 10 hergestellt und dem Schüttschichtfilter 22 zugeführt. Im Schüttschichtfilter 22 erfolgt am Aufgabegut 10 die Teilabscheidung der im entstaubten Rauchgas 3 enthaltenen Schadstoffe und Schadgase, wobei hier insb. die Hauptabscheidung von SO3 stattfindet und andere Schadgase in Nebenreaktionen abgeschieden werden können. Das nur teilweise abreagierte Additiv 12 wird kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Schüttschichtfilter 22 abgezogen und dosiert ausgeschleust, in vorliegender Darstellung mittels Zellenradschleuse 23. In einer Feststoffseparationsstufe 24, Trennung grob-fein, wird das Additiv 12 nach dem Einsatz im Schüttschichtfilter 22 von Inerten getrennt, und das aufbereitete Additiv 13 wird wieder zum erneuten Einsatz im Schüttschichtfilter 22 rezirkuliert oder der nachfolgenden Zerkleinerungsstufe 25 zugeführt. Die abgetrennten Inerte bzw. inreaktiven Bestandteile 15 werden separat entsorgt. Das aus dem Schüttschichtfilter 22 stammende nach der Separation 24 ausgeschleuste Additiv 14 wird einer Zerkleinerungsstufe 25 z. B. einer Trocken- oder Naßmühle zugeführt. Das grobkörnige Additiv 14 wird dabei zu einer im Naßwäscher einsatzfähigen Kornfraktion (Kalksteinmehl) aufbereitet, wobei der noch nicht abreagierte Anteil des Additivs hierbei freigelegt wird. Das so reaktivierte Additiv 16 wird mit Wasser als Trägerflüssigkeit im Absorptionsmittelbehälter
26 zu einer Suspension verarbeitet und in den Naßwäscher 29 als Absorptionsmittel 17 dosiert. Das vorgereinigte Rauchgas 4 nach dem Schüttschichtfilter 22 wird über ein Gebläse
27 dem Naßwäscher 29 zugeführt. Das Rauchgas 4 wird vor dem Eintritt in den Naßwäscher 29 im vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Wärmetauscher 28 abgekühlt. In der zweiten Reinigungsstufe, dem Naßwäscher 29, in dem die Hauptabscheidung von SO2 und Nachabscheidung von SO3 stattfindet, wird das gemahlene reaktivierte Additiv 16 aus dem Schüttschichtfilter 22 als Absorptionsmittel 17 eingesetzt. Das Sorptionsmittel kann hier für die Abscheidung von SOx mit einer Stöchiometrie nahe 1 ,0 eingesetzt werden und somit das teilgesättigte Additiv aus dem Schüttschichtfilter 22 nahezu vollständig im Naßwäscher 29 verbraucht / genutzt werden. Das gereinigte Abgas 6 wird weiteren Reinigungs-, Aufbereitungsstufen zugeführt oder über einen Kamin abgeleitet. Ein Teil des vorgebrochenen Additivs 8, der Siebdurchgang 11 wird direkt der Zerkleinerungsstufe 25, einer Mühle zur Herstellung des für den Naßwäscher 29 verwendeten Absorptionsmittels 17 zugeführt.
Durch Einsatz dieses Verfahrens wird erreicht, dass mit einem Additiv sowohl für SO3 als auch für SO2 sehr hohe Abscheidegrade erzielt werden, was mit einer reinen Naßabsorption nicht möglich ist, wobei das Additiv (Sorptionsmittel) in einem sehr hohen Maße ausgenutzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur selektiven Vorabscheidung von Schadstoffen und Schadgasen aus
Rauch- und Abgasen durch Trockensorption und der anschließenden Nachabscheidung durch Naßwäsche , gekennzeichnet dadurch, daß mit frischem körnigem Additiv maßgeblich SO3 mittels Trockenabsorption in einer ersten Reinigungsstufe, ausgeführt als Schüttschichtfilter, aus dem Rauchgas entfernt wird, das teilweise verbrauchte und ungenutzte Additiv aus der ersten Reinigungsstufe einer Separation und Zerkleinerung zugeführt wird, das Zerkleinerungsprodukt mit Wasser in eine Absorptionssuspension überführt wird und zum Abscheiden von Schadgasen aus dem Rauchgas dem Naßwaschprozeß, als zweite Reinigungsstufe, zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Kalkstein einer Grobzerkleinerung mit einer anschließenden Klassierung zugeführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerkleinerungsstufe ein Brechvorgang und als Klassierstufe eine Siebklassierung angeordnet sind.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas (1 ) vor der Schüttschichtfilterung einer Reinigung und einer Wärmetauschung zugeführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgereinigte Rauchgas (4) einem Gebläse (27) und einer Wärmetauschung zugeführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grobgut der Siebstufe wieder der Grobzerkleinerung zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Feingut (11 ) der Siebklassierung einer weiteren Zerkleinerungsstufe (25) zugeführt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsstufe (25) eine Mahlung darstellt.
9. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur selektiven Vorabscheidung von Schadstoffen und Schadgasen aus Rauch- und Abgasen nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus - einem Feststoffseparator (24) und einem Zerkleinerungsapparat (25) zum
Separieren und Zerkleinern von Additiv (12) aus dem Schüttschichtfilter (22), dessen aufbereitetes Additiv (13) in den Schüttschichtfilter 22 zurückgeführt wird und nicht zurückgeführtes Additiv (14) einem Zerkleinerungsapparat (25) zugeführt wird, - einem Absorptionsmittelbehälter (26) für das Additiv (16) aus der Zerkleinerung
(25), wobei eine Leitung für das Absorptionsmittel (17) zum Naßwäscher (29) führt.
10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein dem Schüttschichtfilter (22) vorgeschalteter Zerkleinerungs- und Klassierungsapparat für das Additiv.
1 1. Anlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Zerkleinerungsapparat einen Brecher (18) und der Klassierapparat eine Siebmaschine (19) mit zwei Siebböden darstellt.
12. Anlage nach den Ansprüchen 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß dem Schüttschichtfilter (22) Staubabscheider (20) und Wärmetauscher (21 ) für das verunreinigte Rauch- oder Abgas (1 ) vorgeschaltet sind.
13. Anlage nach den Ansprüchen 9 bis 12, gekennzeichnet durch ein Gebläse (27) und einen Wärmetauscher (28) zwischen Schüttschichtfilter (22) und Naßwäscher (29).
14. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerkleinerungsapparat eine Mühle darstellt.
15. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transportband oder pneumatische Förderung für das Feingut (11 ) zwischen der Siebmaschine (19) und der Mühle (25) angeordnet ist.
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