DE202020005634U1 - Ein System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp - Google Patents

Ein System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp Download PDF

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Abstract

Ein System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Economizer (1), einen Luftvorwärmer (2), einen elektrostatischen Entstauber (3), einen Rauchgaskühler (4) und einen Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) umfasst; und
dass Rauchgas aus einem Kessel in einen mantelseitigen Einlass des Economisers (1) eintritt, und Kesselspeisewasser in einen rohrseitigen Einlass eintritt, wobei ein mantelseitiger Auslass des Economisers (1) mit dem rohrseitigen Einlass des Luftvorwärmers (2) verbunden ist, wobei Einlassluft des Kessels in einen mantelseitigen Einlass des Luftvorwärmers (2) eintritt, wobei ein rohrseitiger Auslass des Luftvorwärmers (2) mit dem elektrostatischen Entstauber (3) verbunden ist, wobei ein Boden des elektrostatischen Entstaubers (3) mit einer Staubaustragsöffnung versehen ist, wobei ein Rauchgasausgang des elektrostatischen Entstaubers (3) mit dem Rauchgaskühler (4) verbunden ist, wobei ein Boden des Rauchgaskühlers (4) mit einem Kondenswasserauslass versehen ist, wobei ein Auslass für den kalten Rauchgas oben mit dem Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) verbunden ist, wobei der Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) am Heck mit einem Auslass für gereinigte Rauchgase versehen ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf das technische Gebiet einer Schadstoffreinigung aus einem Rauchgas, und eignet sich für integrierte Entfernung von Schadstoffen wie Kraftwerksrauchgas, Stahlwerkssinterrauchgas und Koksofenrauchgas aus dem Rauchgas. Bei dem System wird das Rauchgas auf Raumtemperatur oder darunter abgekühlt, wobei nach einem Entfernungsmechanismus durch Auflösung und Adsorption von Schadstoffgaskomponenten im Rauchgaskühlvorgang, physikalisch auf integrierte Weise das SO2, SO3, NO, NO2, HCL, HF, Quecksilber und organische flüchtige Stoffe VOCs und andere Schadstoffe aus dem Rauchgas entfernt werden, wodurch eine nahezu Null-Emission von Schadstoffen aus dem Rauchgas erreicht wird.
  • Stand der Technik
  • Die große Menge an Schadstoffen, die durch kohlebefeuertes Rauchgas erzeugt werden, ist einer der wichtigen Faktoren, die die atmosphärische Umwelt und die menschliche Gesundheit gefährden. Rauchgasschadstoffe aus Kohle können nach ihren Emissionen und dem Schädigungsgrad in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: Hauptschadstoffe und andere Schadstoffe.
  • Hauptschadstoffe umfassen Staub, SO2 und NOx. Für diese Schadstoffe gibt es ausgereifte Kontrolltechnologien. Derzeit werden in großen kohlebefeuerten Kesseln weit verbreitete Technologien wie Sackstaubentfernung, elektrostatische Staubentfernung, Kalkstein-Gips-Nassentschwefelung und selektive katalytische Reduktion (SCR) Denitrifikation usw. eingesetzt. Im Oberofen von kleinen und mittleren Wirbelschichtkesseln werden Technologien wie Entschwefelung mit Calciumeinspritzung und Denitrifikation der nichtselektiven katalytischen Reduktion (SNCR) ebenfalls weit verbreitet.
  • Andere Schadstoffe sind SO3, HCl, HF, Hg und VOCs usw.. Dabei werden HCl und HF im Allgemeinen zusammen mit SO2 bei der Nassentschwefelung entfernt. Schadstoffe wie SO3, Hg und VOCs können jedoch in der aktuellen Rauchgasreinigungsanlage nicht effektiv entfernt werden. Mit den steigenden Anforderungen an den Umweltschutz ist jedoch auch die Kontrolle dieser Schadstoffe unumgänglich.
  • Denn die aktuelle Schadstoffentfernungstechnologie folgt dem Prozessweg, dass Schadstoffe einzeln entfernt werden und das System in Reihe geschaltet ist. Der technologische Prozess ist kompliziert und die Betriebskosten sind hoch. Daher engagiert sich Mann seit vielen Jahren für Technologien zur integrierten Entfernung von Multischadstoffen aus einem Rauchgas, wie Ozonoxidationsverfahren, Wasserstoffperoxid-Oxidationsverfahren, Elektronenstrahl-Ammoniak-Verfahren, elektrokatalytische Oxidationsverfahren, katalytische Flüssigphasenoxidation Methode, Aktivkoksmethode usw.. In diesen Technologien ist meistens NO, das im Nassverfahren schwer zu absorbieren und zu entfernen ist, vorher zu NO2 oxidiert, und anschließend zusammen mit SO2 nass entfernt. Diese Technologien sind somit nur auf die integrierte Entschwefelung und Denitrifikation sowie die gleichzeitige Entfernung von HCl und HF beschränkt, wobei Schadstoffe wie SO3, Hg und VOCs usw. nicht effektiv behandelt werden können.
  • Im Aktivkoks-Verfahren können gleichzeitig Schadstoffe wie SO3, SO2, NO2, HCl, HF, Hg, VOCs usw. durch Adsorption entfernt werden, aber kann NO nicht durch Adsorption entfernt werden, wobei NO der wichtigste Bestandteil von NOx mit einem Anteil von mehr als 95% ist. Durch Einsprühen von Ammoniakgas in das aktivierte Koksbett kann eine Denitrifikationsrate von 70-80% durch katalytische Reduktion erreicht werden, aber es ist schwierig, die derzeitige Nachfrage nach nahezu null Emissionen zu decken.
  • Neben der integrierten Entfernung mehrerer Schadstoffe aus dem Rauchgas wird auch die Entwicklung von nahezu emissionsfreien Technologien aktuell zu einem Hot Spot für die Rauchgasbehandlung. Gegenwärtig sind die meisten Großanlagen bereits extrem emissionsarm nachgerüstet worden, d.h. sie haben die Emissionsstandards erreicht: SO2 ≦ 35 mg/Nm3, NOx ≦ 50 mg/Nm3 und Staub = 5 mg/ Nm3. Obwohl die Emissionskonzentration relativ niedrig kontrolliert wurde, ist der absolute Wert der Schadstoffemissionen aufgrund der enormen Gesamtmenge der Rauchgasemissionen immer noch nicht zu vernachlässigen. Eine nahezu Null-Emission von Rauchgasschadstoffen ist nach wie vor eines der ultimativen Ziele sauberer Kohleverstromung.
  • Zusammenfassung
  • Das Gebrauchsmuster schlägt eine integriertes Schadstoffentfernungssystem vor, das gleichzeitig SO2, SO3, NO, NO2, HCl, HF, Hg und VOCs aus einem Rauchgas entfernt und eine nahezu Null-Emission realisiert. Im System sind die Auflösungs- und Adsorptionseigenschaften der Schadstoffkomponenten im Rauchgas bei niedriger Temperatur verwendet, um die Schadstoffe zu entfernen.
  • Das Funktionsprinzip des Systems zur Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas des vorliegenden Gebrauchsmusters ist in 1 gezeigt.
  • Der Verfahrensablauf der integrierten Systems zur Entfernung von mehreren Schadstoffe des vorliegenden Gebrauchsmusters ist wie folgt:
    • Ein Rauchgas eines Kessels strömt durch einen Economizer 1 zur Erwärmung von Kesselspeisewasser; dann durch einen Luftvorwärmer 2, um Eintrittsluft in den Kessel zu erhitzen; das Rauchgas, nachdem es den Economiser 1 und den Luftvorwärmer 2 zur Rückgewinnung von Wärme passiert hat, tritt in einen Entstauber 3 ein, um Staub aus dem Rauchgas zu entfernen; Das Rauchgas tritt nach der Staubentfernung in einen Rauchgaskühler 4 ein, und wird auf Raumtemperatur oder darunter abgekühlt. Bei dem Rauchgaskühler 4 ist ein direktes Sprühkühlverfahren oder ein indirektes Wärmeaustauschkühlverfahren verwendet. Die Feuchtigkeit im Rauchgas kondensiert, und dann tritt aus dem Rauchgassystem aus.
  • Im Rauchgaskühler 4 werden alle oder ein Teil der Schadstoffkomponenten des Rauchgases im Kondenswasser gelöst und gemeinsam ausgetragen. Wie in 2 gezeigt, sind HCl und HF gut löslich, fast vollständig im Kondenswasser aus dem Rauchgas gelöst. NO2 und SO3 sind im Kondenswasser teilweise gelöst. Eine kleine Menge SO2 wird in Kondenswasser gelöst. Elementares Quecksilber (Hg0) ist unlöslich in Wasser. Zweiwertiges Quecksilber (Hg2+) wird teilweise im Kondenswasser gelöst. Bei der Sprühkühlung wird die geringe Staubmenge, die vom Entstauber nicht entfernt wird, auch meist abgewaschen und gemeinsam mit dem Kondenswasser ausgetragen.
  • Nach dem Abkühlen gelangt das kalte Rauchgas in einen Niedertemperatur-Adsorptionsturm 5, in dem SO2, NO, elementares Quecksilber (Hg0) sowie das restliche NO2, SO3, zweiwertiges Quecksilber (Hg2+) und VOCs und andere Schadstoffe in integrierter Weise adsorbiert und entfernt werden. Dabei werden Schadstoffe wie SO2, NO2, SO3, Hg und VOCs direkt adsorbiert und entfernt. NO kann nicht direkt adsorbiert und entfernt werden, kann jedoch mit O2 im Rauchgas durch einen Oxidationsadsorptionsmechanismus unter Einwirkung von niedriger Temperatur und Adsorptionsmittel entfernt werden. Dies bedeutet, dass NO und O2 im Rauchgas durch die Oberfläche der Adsorptionsmittel bei niedriger Temperatur angereichert werden, um eine lokale hohe Konzentration zu bilden, dadurch schnell zu NO2 oxidiert und somit an der Oberfläche der Adsorptionsmittel adsorbiert werden. Der Oxidationsadsorptionsmechanismus ist der Schlüssel zur Realisierung der Adsorption und Denitrifikation unter einer Niedertemperatur.
  • Nach dem Rauchgaskühler 4 und dem Niedertemperatur-Adsorptionsturm 5 werden SO2, SO3, NO, NO2, HCl, HF, Hg0, Hg2+, VOCs, Staub und andere Schadstoffe im Rauchgas nahezu vollständig entfernt, wodurch eine nahezu Null Emission erreicht wird.
  • Die Adsorptionsmittel im Niedertemperatur-Adsorptionsturm 5 werden durch Erhitzen oder Vakuumsaugen regeneriert und wiederverwendet. Der Niedertemperatur-Adsorptionsturm 5 kann ein Festbett-Adsorptionsturm oder ein Wanderbett-Adsorptionsturm sein. Das desorbierte an SO2 und NOx angereiche Gas wird zur Ressourcennutzung durch die Herstellung von Schwefelsäure, Schwefel, Salpetersäure, Sulfat oder Nitrat verwendet.
  • Die Hauptmerkmalen des Systems des Gebrauchsmusters sind wie folgt:
    1. 1. Geeignet für kohlebefeuertes Rauchgas wie Kraftwerksrauchgas, Sinterrauchgas von Stahlwerken, Koksofenrauchgas usw.;
    2. 2. Die Abgastemperatur sinkt auf Raumtemperatur und darunter;
    3. 3. Das HCl/HF und etwas SO3, NO2 und Hg im Rauchgas werden im Kondenswasser aus dem Rauchgas gelöst und entfernt;
    4. 4. Der Niedertemperatur-Adsorptionsturm adsorbiert und entfernt in integrierter Weise SO2, NOx, Hg, VOCs und andere Schadstoffe, wobei die schwer zu adsorbierende NO-Komponente durch den Oxidationsadsorptionsmechanismus unter einer Niedertemperatur zu NO2 oxidiert und entfernt wird;
    5. 5. Im Schadstoffentfernungsprozess sind alle physikalischen Verfahren (Auflösung oder Adsorption) verwendet, wobei keine Materialien wie NH3 und Kalkstein verbraucht sind, wobei die Betriebskosten hauptsächlich die Energiekosten bei der Rauchgaskühlung sind;
    6. 6. Die Niedertemperadsorptionsmittel werden durch Erhitzen oder Vakuumsaugen regeneriert und können recycelt werden;
    7. 7. Die im Rauchgas enthaltenen H2O, SO2 und NOx können recycelt und wiederverwendet werden.
  • Figurenliste
  • Die Zeichnungen der Beschreibung, die einen Teil des Gebrauchsmusters bilden, dienen zum weiteren Verständnis des Gebrauchsmusters. Die schematischen Ausführungsbeispiele und deren Beschreibungen des Gebrauchsmusters dienen zur Erläuterung des Gebrauchsmusters und stellen keine unangemessene Beschränkung des Gebrauchsmusters dar.
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster, und
    • 2 zeigt die Entfernungseffizienz von Rauchgasschadstoffen bei unterschiedlichen Kondensationstemperaturen durch Auflösen und Entfernen von Kondenswasser.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Zur Verdeutlichung des vorliegenden Gebrauchsmusters wird das vorliegende Gebrauchsmuster im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben. Der Fachmann versteht, dass der folgende Inhalt den Schutzumfang des Gebrauchsmusters nicht einschränkt, und dass Verbesserungen und Änderungen, die auf der Grundlage des Gebrauchsmusters vorgenommen werden, in den Schutzbereich des Gebrauchsmusters fallen.
  • Beispiel: Wie in 1 dargestellt, strömt ein Rauchgas eines Kessels durch einen Economizer 1 zur Rückgewinnung von Wärme, und dann auf 400 °C abgekühlt, danach durch einen Luftvorwärmer 2 geleitet, weiter auf 120°C abgekühlt, durch einen elektrostatischen Entstauber 3 geleitet, wodurch Staub im Rauchgas auf 20mg/Nm3 reduziert wird, wobei das Rauchgas in einen Rauchgaskühler 4 eintritt und indirekt Wärme mit einer Niedertemperatur-Kälteflüssigkeit austauscht, womit das Rauchgas auf 5°C abgekühlt wird. Die im Rauchgas enthaltenen HCl, HF und ein Teil von SO2, SO3, NO2 und zweiwertigem Quecksilber Hg2+ werden im Kondenswasser aus dem Rauchgas gelöst und aus dem Rauchgaskühler 4 ausgetragen. Das Niedertemperatur-Rauchgas tritt in einen Festbett-Adsorptionsturm 5 ein, wobei die Schadstoffe wie SO2, NO, NO2, SO3, Hg und VOC usw. von der eingefüllten Aktivkohle adsorbiert und entfernt werden, wodurch nahezu null Emissionen erzielt werden.
  • Der Niedertemperatur-Adsorptionsturm 5 ist mit zwei Türmen A und B ausgestattet, um einen Adsorptions-Regenerations-Zyklusbetrieb durchzuführen. Wenn Turm A durch Adsorption eine Sättigung erreicht, und SO2 oder NO einzudringen beginnt, wird das Niedertemperatur-Rauchgas auf den anderen Turm B zur Adsorption und Entfernung umgeschaltet, wobei der Turm A durch Erhitzen regeneriert wird.

Claims (4)

  1. Ein System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus einem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Economizer (1), einen Luftvorwärmer (2), einen elektrostatischen Entstauber (3), einen Rauchgaskühler (4) und einen Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) umfasst; und dass Rauchgas aus einem Kessel in einen mantelseitigen Einlass des Economisers (1) eintritt, und Kesselspeisewasser in einen rohrseitigen Einlass eintritt, wobei ein mantelseitiger Auslass des Economisers (1) mit dem rohrseitigen Einlass des Luftvorwärmers (2) verbunden ist, wobei Einlassluft des Kessels in einen mantelseitigen Einlass des Luftvorwärmers (2) eintritt, wobei ein rohrseitiger Auslass des Luftvorwärmers (2) mit dem elektrostatischen Entstauber (3) verbunden ist, wobei ein Boden des elektrostatischen Entstaubers (3) mit einer Staubaustragsöffnung versehen ist, wobei ein Rauchgasausgang des elektrostatischen Entstaubers (3) mit dem Rauchgaskühler (4) verbunden ist, wobei ein Boden des Rauchgaskühlers (4) mit einem Kondenswasserauslass versehen ist, wobei ein Auslass für den kalten Rauchgas oben mit dem Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) verbunden ist, wobei der Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) am Heck mit einem Auslass für gereinigte Rauchgase versehen ist.
  2. Das System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus dem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskühler (4) mit einer direkten Sprühkühlvorrichtung oder einer indirekten Wärmeaustauschkühlvorrichtung verbunden ist.
  3. Das System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus dem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperatur-Adsorptionsturm (5) ein Festbett-Adsorptionsturm oder ein Wanderbett-Adsorptionsturm ist.
  4. Das System für integrierte Entfernung von mehreren Schadstoffe aus dem Rauchgas vom Nahe-Null-Emissionstyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Niedertemperatur-Adsorptionstürme (5) gibt.
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