DE2943468A1

DE2943468A1 - Verfahren und anlage zum betreiben einer rauchgasentschwefelung

Info

Publication number: DE2943468A1
Application number: DE19792943468
Authority: DE
Inventors: Robert Karger; Klaus Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Weinzierl
Original assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE
Current assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE
Priority date: 1979-10-27
Filing date: 1979-10-27
Publication date: 1981-05-07
Also published as: AT379758B; ATA525580A; NL8005894A; JPS62126224U; DE2943468C2; US4371508A; JPS5681122A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rauchgasentschwefelung bei einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Dampfkraftwerk, bei dem in einem Waschturm das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid mittels Kalkmilch oder Kalkstein im Überschuß abgebunden wird und das entstehende Kalziumsulfid bei abgesenktem pH-Wert mit Luft zu Kalziumsulfat oxidiert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Rauchgasentschwefelungsanlage mit einem vom Rauchgas durchströmten Waschturm und einem luftdurchströmten Oxidationsturm, einer Kalkmilch- bzw. Kalksteinzugabe in den Waschturm und mit einer einer Aufgabeeinrichtung für die Waschflüssigkeit im Waschturm und im Oxidationsturm mit aus dem Wäschersumpf angesaugter Flüssigkeit versorgender Pumpe.

Die aus dem Waschturm ausgekreiste Waschlösung gelangt mit einem gewissen Überschuß an Kalkmilch (Ca (OH)p) und/oder Kalkstein (CaCO^) in den Oxidationsturm. Im Oxidationsturm werden die überscnüssige Kalkmilch neutralisiert, der Kalkstein umgesetzt, das im Waschturm gebildete Kalziumsulfit (CaSO, . 1/2 HpO) teilweise in Kalziumhydrogensulfit (Ca (HSO^)₂) umgesetzt und damit der pH-Wert der im Oxidationsturm befindlichen Flüssigkeit auf für die Oxidation optimale pH-Werte eingestellt. Bei einigen der bekannten Rauchgasentschwefelungsanlagen müssen diese Oxidationsbedingungen durch Zugabe von Schwefelsäure, zugegeben über die Aufgäbeeinrichtung oder in den Sumpf des Oxidationsturmes eingestellt werden»

Andererseits müssen im thermischen Kreislauf eines Dampfkraftwerkes ständig die Leckraten des Kreislaufes durch die Zugabe vollentsalzten Wassers gedeckt werden. Hierbei fallen ständig Abwässer an, die nach einer Neutralisation

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mit Natronlauge in Vorfluter- bzw. Oberflächengewässer eingeleitet werden. Auch die im Kamin der Kraftwerksanlage anfallenden sauren Kondensate müssen, bevor sie abgeleitet werden können, mittels Natronlauge neutralisiert werden.

Ausgehend von der Überlegung, daß beim herkömmlichen Betrieb eines Dampfkraftwerkes einerseits ständig überschüssige Kalkmilch mit Säure neutralisiert wird bzw. Kalkstein umgesetzt werden muß und andererseits sowohl in der Vollentsalzungsanlage als auch im Kamin saure Komponenten anfallen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die drei vorerwähnten Teilprozesse des Kraftwerksbetriebes, nämlich die Rauchgasentschwefelung, die Vollentsalzung und die Verarbeitung des Kondensats im Kamin so miteinander zu verknüpfen, daß möglichst wenig Fremdprodukte erforderlich sind, um chemisch neutrale Abfallprodukte zu gewinnen und um möglichst wenig sowie möglichst reines Abwasser abzuleiten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die nicht umgesetzte Kalkmilch bzw. der Kalkstein in der Rauchgasentschwefelungsanlage mindestens teilweise durch einen Zusatz sauren Abwassers aus einer Vollentsalzungsanlage für das Speisewasser und/oder einen Zusatz sauren Kondensats aus dem Kamin des Dampfkraftwerks neutralisiert wird.

Auf diese Weise wird der Schwefelsäureverbrauch zum Neutralisieren der Kalkmilch wesentlich reduziert und die Natronlauge zum Neutralisieren der sauren Abwässer aus der Vollentsalzungsanlage bzw. des sauren Kondensats aus dem Kamin des Dampfkraftwerks eingespart. Da die sauren Abwässer aus der Vollentsalzungsanlage im wesentlichen Chloride enthalten, ergibt sich beim Einspeisen dieser sauren Abwässer in die Rauchgasentschwefelungsanlage erfindungsgemäß eine Konzentrationserhöhung der Chloride, so daß

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die Abwassermenge verringert wird und ein wirtschaftliches Eindampfen möglich ist. In gleicher Weise verringert sich durch die Rückführung der sauren Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerks der Bedarf an Natronlauge zum Neutralisieren dieser Kondensate, so daß sich auch hier eine wesentliche Einsparung ergibt.

Vorteilhafterweise können zum Einstellen des pH-Wertes bei der Oxidation des Kalziumsulfids zu Kalziumsulfat die sauren Abwässer aus der Vollentsalzungsanlage und/oder die sauren Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes eingesetzt werden^ Auf diese Weise werden die anfallenden sauren Abwässer vollständig aufgearbeitet. Natronlauge zum Regenerieren der Anionenaustauscher der Vollentsalzungsanlage wird nur noch in stöchiometrischer Menge benötigt.

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Waschturm mit einer Zuleitung für saures Abwasser aus einer Vollentsalzungsanlage und/oder einer Zuleitung für saures Kondensat aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden ist- Vorteilhafterweise kann zusätzlich der Oxidationsturm mit einer Zuleitung für saures Abwasser aus einer Vollentsalzungsanlage und/oder einer Zuleitung für saures Kondensat aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden sein. Die sauren Abwässer werden dem Waschturm und/oder dem Oxidationsturm über eine geeignete Aufgabeeinrichtung zugeführt.

Zum Einstellen des pH-Wertes im Oxidationsturm werden das Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage und/oder die sauren Kondensate wahlweise in die Waschmittelzuleitung oder in den Sumpf des öxidationsturmes zugeführt.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematischen Schaubildes einer erfindungsgemäßen Anlage beschrieben.

Das aus einem nicht dargestellten Dampfkraftwerk kommende Rauchgas wird einem Waschturm 2 im mittleren Bereich über eine Rauchgaszuleitung 4 zugeführt. Nach der Wäsche entweicht das Rauchgas über eine Rauchgasableitung 6, nachdem es durch einen Tropfenabscheider 8 und falls erforderlich durch einen Rauchgaserhitzer geströmt ist. Dieser hier nicht dargestellte Rauchgaserhitzer wird entweder von außen beheizt oder ist als Wärmetauscher ausgebildet, der einerseits von dem Waschturm 2 zugeführten Rauchgas und andererseits vom aus dem Waschturm 2 abgeleiteten Rauchgas durchströmt wird. Der Waschturm 2 ist mit einer Prozeßwasserleitung 10 verbunden. Dieses Prozeßwasser wird wahlweise in den oberen Bereich des Waahturmes 2 über eine Aufgabeeinrichtung 12 oder in den Sumpf des Waschturmes und zum Spülen der Zentrifuge 40 zugegeben.

Unterhalb der Aufgabeeinrichtung 12 befindet sich eine Flüssigkeitsaufgabe 14 für die mit einer Pumpe 16 im Kreislauf geführter Waschflüssigkeit. Die Pumpe 16 saugt aus dem Sumpf des Waschturmes an. In diesem Bereich ist auch eine Kalkmilch- bzw. Kalksteinzufuhr 18 angeordnet. Unterhalb der Flüssigkeitsaufgabe 14 wird die Abluft aus einem Oxidationsturm 24 über eine Leitung 20 eingeleitet. Aus dem Waschmittelkreislauf wird nach der Pumpe 16 ein Teilstrom über eine Leitung 54 zum Oxidationsturm 24 ausgeschleust und dort mit einer Aufgabeeinrichtung 26 zugegeben. Der Waschturm 2 ist über eine Leitung 22 mit einer Abwasserleitung 48 aus einer nicht dargestellten Vollentsalzungsanlage und mit einer Kondensatabzweigleitung 30 von saurem Kondensat aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden.

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Der Oxidationsturm 24 ist ebenfalls mit der Abwasserleitung 48 aus der nicht dargestellten Vollentsalzungsanlage und einer Kondensatleitung 50 von saurem Kondensat aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden. Das Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage und das Kondensat aus dem Kraftwerkskamin können wahlweise über die Leitung 54 auf die Flüssigkeitsaufgaben 14, 26 oder über Leitungen 22, 58 in den Sumpf des Waschturmes 2 und/oder des Oxidationsturmes 24 zugegeben werden.

Die Oxidationsluft wird dem Oxidationsturm 24 mit einem Gebläse 28 über eine Verteilereinrichtung 56 zugeführt. Aus dem Oxidationsturm 24 wird die oxidierte Waschflüssigkeit mit einer Pumpe 32 in einen Eindicker 34 gefördert. Aus dem Eindicker 34 fördert die Pumpe 38 die Trübe (Kalziumsulfat + Waschflüssigkeit) zu einer Zentrifuge 40. Der Klarlauf vom Eindicker 34 wird über eine Leitung 36 gemeinsam mit dem über eine Leitung 42 aus der Zentrifuge 40 kommenden Filtrat von einer Pumpe 44 angesaugt und zum Teil in den Waschturm 2 zurückgeführt, Der Rest wird, über eine Leitung 58 als Abwasser abgegeben.

Mit der Zentrifuge 40 werden die in Suspension befindlichen Stoffe - im wesentlichen Gips {CaSO^ . 2 Η,,Ο) - über einen Gipsabzug 46 ausgetragen.

Im Waschturm 2 wird das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid durch das Kalkwasser als Kalziumsulfid ausgefällt. Hierzu ist einerseits ein Überschuß an Kalkmilch bzw. Kalkstein erforderlich, der aber andererseits wieder neutralisiert werden muß. Hierfür werden saures Kondensat aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes und/oder Abwasser aus der Yolleirtsalzungsanlage te!gemischt. Bei den sauren Komponenten

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des Abwassers aus der Vollentsalzungsanlage handelt es sich um Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Diese reagieren mit der Kalkmilch und den Karbonaten und bilden Kalziumchlorid, Kalziumsulfat, (Gips) bzw. Kalziumnitrat.

Es braucht somit weder zum Neutralisieren der überschüssigen Kalkmilch aus dem Waschturm 2 zusätzliche Schwefelsäure aufgewandt zu werden, noch müssen die sauren Komponenten des Abwassers aus der Vollentsalzungsanlage und/oder aus dem Kondensat des Kraftwerkskamins mittels Natronlauge neutralisiert werden.

Ein Teil der durch die Pumpe 16 im Sumpf des Waschturms 2 angesaugten Flüssigkeit wird mittels der Aufgabeeinrihtung 26 im Oxidationsturm 24 zugegeben, wo das Kalziumsulfit durch die mittels des Gebläses 28 eingeblasene Luft zu Kalziumsulfat, d.h. Gips oxidiert wird . Damit die Oxidation möglichst vollständig abläuft, ist es erforderlich, den pH-Wert der Flüssigkeiten im Oxidationsturm 24 durch Säure auf einen niedrigen bzw. sauren Wert einzustellen. Dies geschieht mit aus dem Kamin des Dampfkraftwerks stammenden sauren im wesentlichen schwefelige Säure und Schwefelsäure enthaltenden Kondensate und/oder dem Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage .

Bei der adiabatischen Kühlung der Rauchgase im Waschturm durch HpO-Verdampfung muß dem Prozeß laufend Prozeßwasser zugeführt werden. Bei der Einleitung von Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage und/oder saurer Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes kann entsprechend dem zugeführten HpO aus dem Abwasser der Vollentsalzungsanlage und der sauren Kondensate die Prozeßwassermenge reduziert werden. Die Salzkonzentration im Abwasser aus der Vollentsalzungs-

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anlage und im sauren Kondensat aus dem Kraftwerkskamin wird dadurch auf die Salzkonzentration des Waschkreislaufes der Rauchgasentschwefelungsanlage angehoben. Bei den angestrebten Salzkonzentrationen in bezug auf Chloride im Waschkreislauf der Rauchgasentschwefelungsanlage kann das Abwasser aus der Rauchgasentschwefelungsanlage einer thermischen Abwasserbehandlung (Verdampfer, Sprühtrockner, Wirbelbett) mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand zugeführt werden.

Die Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage und die sauren Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes können, wie dargestellt, getrennt der erfindungsgemäßen Anlage zugeführt werden, oder sie können gemeinsam entweder in den Waschturm 2 oder in den Oxidationsturm 24 eingespeist werden. Die Art und Weise der Dosierung der Abwasser aus der Vollentsalzungsanlage und der sauren Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes hängt im einzelnen von der Zusammensetzung dieser Flüssigkeiten und von der Art und Weise des Betriebes der Haucligasentsahwefelung ab.

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Claims

Dr.-lng. Reimar König · Dipl.-ing. Kiaus Bergen Cecilienallee 76 Λ Düsseldorf 3O Telefon 45200B Patentanwälte 26.Oktober 1979 32 724 K Vereinigte Elektrizitätswerke Westfalen AG Rheinlanddamm 24, 4600 Dortmund 1 "Verfahren und Anlage zum Betreiben einer Rauchgasentschwefelung" Patentansprüche;

1. Verfahren zum Betreiben einer Rauchgasentschwefelung bei einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Dampfkraftwerk, bei dem in einem Wäscher das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid mittels Kalkmilch oder Kalkstein im Überschuß abgebunden wird und das entstehende Kalziumsulfid bei niedrigem pH-Wert mit Luft zu Kalziumsulfat oxidiert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht umgesetzte Kalkmilch bzw. der Kalkstein wenigstens teilweise durch einen Zusatz von sauren Abwässern aus einer Vollentsalzungsanlage für das Speisewasser und/oder von sauren Kondensaten aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes neutralisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Einstellen des pH-Wertes bei der Oxidation des Kalziumsulfids zu Kalziumsulfat saure Abwässer aus der Vollentsalzungsanlage und/oder saure Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes eingesetzt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine adiabatische Kühlung der Rauchgase im Wäscher durch HpO-Verdampfung und Aufkonzentration der zugeführten Abwässer aus der Vollentsalzungsanlage und der Kondensate aus dem Kamin.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder meixreren der Ansprüche 1 bis 3 mit einem von Rauchgas durchströmten Waschturm und einem luftdurchströmten Oxidationsturm mit einer Kalkmilch- bzw. Kalksteinzuleitung in den Waschturm und einer eine Aufgabevorrichtung im Waschturm und im Oxidationstirm mit aus dem Sumpf des Waschturmes angesaugter Flüssigkeit versorgender Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf des Waschturmes (2) mit einer Zuleitung (22) für saure Abwässer aus einer Vollentsalzungsanlage und/oder einer Zuleitung (30) für saure Kondensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Oxidationsturm (24) zusätzlich zur Zuleitung für Schwefelsäure (52) mit einer Zuleitung (48) für saure Abwässer aus einer Vollentsalzungsanlage und/oder einer Zuleitung {50) für saure !Condensate aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die sauren Abwässer (48) aus der Vollentsalzungsanlage dem Oxidationsturm (24) wahlweise über die Aufgabe«inriehtung (26) oder in den Sumpf des Oxidationsturmes eingeleitet werden.

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7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die sauren Kondensate (50) aus dem Kamin des Dampfkraftwerkes dem Oxidationsturm (24) wahlweise in den Sumpf des Oxidationsturmes oder über die Aufgabeeinrichtung (26) eingeleitet werden.

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