DE2944536C2

DE2944536C2 -

Info

Publication number: DE2944536C2
Application number: DE2944536A
Authority: DE
Inventors: Edward Lewis Scotch Plains N.J. Us Biedell; Robert John Warren N.J. Us Ferb
Original assignee: Research Cottrell Inc
Current assignee: Research Cottrell Inc
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1990-02-15
Also published as: DE2944536A1; US4250152A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Schwe feldioxid aus Rauchgas, das praktisch vollständige Kalk- oder Kalk steinausnutzung erreicht und darüber hinaus hohe Schwe feldioxid-Entfernungswirkung, verbunden mit ausgezeich neter Korrosionskontrolle erzielt sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Waschen von Rauchgasen aus Kesselanlagen mit Auf schlämmungen von Kalkstein (CaCO₃) oder Branntkalkpro dukten (CaO, Ca(OH)₂) ist eine bekannte, einfache Me thode, um Schwefeldioxid (SO₂) aus Rauchgasen zu ent fernen. Diese Methode erfordert jedoch im Betrieb Frischwasser und steigert deshalb den Gesamtwasserver brauch der Anlage. Da geeignete Wasserqualität einer Anlage oft nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht, ist es notwendig, daß das Waschen der Gase nur ein Minimum an gutem Frischwasser verbraucht.

In Rauchgasentschwefelungsanlagen benötigt man Frisch wasser, um zwei Arten von Wasserverlusten zu kompensieren:

1. Verdampfungsverluste, die beim Sättigen der ein strömenden Gase mit Wasserdampf entstehen und
2. Wasserverluste, die mit den Abfallprodukten der De ponie zugeführt werden, wobei diese Abfallprodukte aus feuchten, unreagierten Kalkprodukten und Hydra ten von Calciumsulfit bzw. -sulfat bestehen.

Der Gesamtfrischwasserbedarf der Anlage kann deshalb herabgedrückt werden, indem diese Wasserverluste redu ziert werden.

Allgemein gelangt Frischwasser in das Schwefeldioxid- Entfernungssystem auf mehrere Arten:

1. Wasser, das mit dem Reaktanden eintritt,
2. Wasser von den Suspensionspumpen(dichtungen),
3. Waschwasser zum Abspülen von Feststoffablagerungen, die sich auf den Tropfenabscheidern bilden,
4. Quenchenwasser, das hauptsächlich die Verdampfungs verluste kompensiert.

Das meiste Frischwasser, das zugeführt werden muß, ist entweder Tropfenabscheier-Waschwasser oder Quencher wasser. Das Tropfenabscheider-Waschwasser muß von ziem lich hoher Güte sein, um nicht zur Feststoffablagerung beizutragen, die es ja entfernen soll. Sein Feststoff gehalt und pH-Wert muß sich innerhalb bestimmter Grenzen halten. Das Quencherwasser kann jedoch von erheb lich geringerer Qualität sein.

Ein bereits bekanntes Verfahren, die Prozeßwasserver luste bzw. den Prozeßfrischwasserbedarf zu minimieren ist, die Gaswäsche im geschlossenen Kreislauf zu betreiben. Beim geschlossenen Kreislauf wird die vom Gas wasch-System ausgeschiedene Suspension teilweise ent wässert, und man erhält zwei neue Ströme: einen, der viele Feststoffe enthält und zur Abraumhalde geht, und einen, der aus Wasser geringer Qualität besteht, der in die Gaswaschanlage zurückgeleitet wird.

Der Gebrauch dieses im Kreislauf geführten Wassers kann den Gesamtfrischwasserbedarf um bis zu 50% reduzieren. Jedoch muß man beachten, daß das im Kreislauf ge führte Wasser an Sulfaten gesättigt ist; dies birgt die Gefahr von Verkrustungen in der Rauchgasentschwefe lungsanlage. Außerdem werden Verunreinigungen, vor allem korrosive Chloride, innerhalb der Entschwefe lungsanlage im geschlossenen Kreislauf aufkonzentriert. Diese Verunreinigungen erzwingen die Anwendung seltener, teurer Baumaterialien und schließen oft die Anwendung eines geschlossenen Einfachkreislaufsystems in einer Entschwefelungsanlage aus.

Es wurde bereits eine Lösung für diese Probleme vorge schlagen, nach der das Verfahren in zwei Kreisläufen betrieben wird, und zwar trennt man die Tropfenab scheider, die kein rezirkuliertes Wasser aufnehmen können, von der Verdampfungszone im Prozeß, die Quen cherwasser benötigt. Anschließend wird das ganze im Kreislauf geführte Wasser nur in den Quencher-Verdampfungs- Kreislauf geleitet und nicht in den Kreislauf, der die Tropfenabscheider und die Hauptabsorptionszonen ent hält.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, dem beste henden System eine weitere Verfahrensstufe hinzuzufügen, die selektiv bestimmte Feststoffe abtrennt und die verblei bende Flüssigkeit im Quencher-Verdampfungs-Kreislauf beläßt. Diese Aufgabe konnte gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5 der vorliegenden Erfindung gelöst werden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeich nungen eingehender beschrieben, wobei

Zeichnung 1 ein vereinfachtes Fließschema der Anlage ist;

Zeichnung 2 ist ein Einblick in einen Mehrstufen- Quencher-Absorptionsturm gemäß der Erfindung;

Zeichnung 3 ist ein vergrößerter Längsschnitt eines Hydrozyklons, der erfindungsgemäß eingesetzt wird;

Zeichnung 4 ist ein Querschnitt aus Zeichnung 3 entlang der Linie 4.

Bezugnehmend auf Zeichnung 1 bezeichnet 10 allgemein einen Teil der Erfindung, der den Mehrstufen-Quencher- Absoroptionsturm 12 einschließt, der eingehender bei der Besprechung der Zeichnung 2 behandelt wird. Dieser Turm 12 umfaßt einen Quencher 14 und einen Absorber 16. Die Pfeile 18 a, b und c bezeichnen jeweils den Gasstrom zum Quencher 14, vom Quencher 14 zum Absorber 16 und den SO₂-befreiten Rauchgasstrom.

Das System umfaßt weiter den Absorbertank 20, den Quenchertank 22 und das Entwässerungssystem 24, verbunden mit dem Hydrozyklon 24 a, das in den Zeichnungen 2 und 4 gezeigt ist, weiter eine Absorptionstrennvorrich tung 26, die Pumpen 28, 30 und 32, die jeweils eine Pumpenwasserdichtung 34 a, b und c aufweisen.

Die Hauptleitungen der Anlage für Suspensionen sind: Leitung 36 vom Absorbertank 20 zur Pumpe 28; Leitung 38 verbindet die Pumpe 28 mit dem Absorber 16; die Leitung 40 geht vom Absorbertank 20 zur Pumpe 30; von der die Leitung 42 zum Absorber 16 führt; die Leitung 44 ist eine Abzweigung von Leitungen 42 und führt zur Absorptionstrennvorrichtung 26; Leitung 46 verbindet den Absorber 16 mit dem Absorbertank 20; die Tropfen abscheiderwaschwasserleitung 48 zum Mehrstufen-Absorp tionsturm 12; die Leitung 50 ist die Zuleitung für die Reaktionskomponenten zum Absorbertank 20; die Überlauf leitung 52 führt von der Absorptionsvorrichtung 26 zum Absorbertank 20; die Ablaufleitung 54 kommt von der Absorptionstrennvorrichtung 26 und führt ebenso zum Quencher-Tank 56, wie die Überlaufleitung vom Absorp tionstank 20; die Leitung 58 vom Quenchertank 22 zur Pumpe 32; die Leitung 60 verbindet die Pumpe 32 mit dem Quencher 14; die Quencherabflußleitung 62 geht vom Quencher 14 zum Quenchertank 22; die Leitung 64 verbindet den Ablauf vom Quenchertank 22 mit dem Entwässe rungssystem 24; die Leitung 66 geht vom Entwässerungs system 24 zum Quenchertank 22, und die Leitung 68 ver bindet das Entwässerungssystem 24 mit dem Abfluß. Zeichnung 2 zeigt, daß der Mehrstufen-Absorptionsturm 12 eine senkrechte Umhüllung 70 mit einer Rauchgasein laßöffnung 72 am unteren Ende und oben eine Rauchgas auslaßöffnung 73 für das von SO₂ befreite Rauchgas hat. Unterhalb der Rauchgaseinlaßöffnung 72 befindet sich ein Sumpf 74, der mit einem Rührwerk 76 versehen ist. Vom Sumpf 74 aus führt die Abflußleitung 62 zum Quen chertank 22.

Nach Zeichnung 2 weist der Absorptionstrum 12 eine Quencherzone 14 und eine Absorberzone 16 auf. Die Quencherzone 14 umfaßt eine Vielzahl von Rohren 80, die an Leitung 60 angeschlossen sind. Jedes dieser Rohre 80 hat zahlreiche Sprüheinrichtungen 82. In der Anlage fließen im Quencher 14 die Rauchgase vorzugs weise wirbelartig langsam nach oben, nachdem sie durch den Einlaß 72 schräg eingeleitet worden sind. Zwischen der Quencherzone 14 und der Absorberzone 16 befindet sich eine schlüsselartige Gas-Flüssigkeits-Trennvor richtung 84. Diese Trennvorrichtung 84 sammelt sowohl das Wasser der Tropenabscheider als auch die Absorp tionssuspension und leitet sie über die Leitung 46 zurück zum Absorbertank 20. Oberhalb dieser schlüssel artigen Trennvorrichtung 84 befinden sich zahlreiche Rohre 86 bzw. 86 a, die beide mit den Leitungen 42 und 38 verbunden sind, die die primären und sekundären Absorberzufuhrleitungen darstellen.

Beide Rohrleitungen 86 und 86 a sind mit einer Vielzahl von Sprüheinrichtungen 88 versehen, und zwischen den Rohren 86 und 86 a ist eine dicht gepackte Schicht 90. Oberhalb der oberen Rohrleitungen 86 a sind der untere Tropfenabscheider 92 und der obere Tropfenabscheider 94 angeordnet. Waschwasser wird dem unteren Tropfenab scheider 92 durch Rohre 96 mit Sprühvorrichtungen 98 zugeführt. Der obere Tropfenabscheider 94 ist eben falls mit einer Waschvorrichtung mit Rohren 100 und Sprühvorrichtungen 102 versehen.

Zeichnungen 3 und 4 zeigen, daß der Hydrozyklon 24 a einen tangentialen Einlaß 104 hat, durch den die zu entwässernde Suspension über die Leitung 64 zugeführt wird. Die im Hydrozyklon 24 a ankommende Lösung geht durch den Einlaß 104 und beginnt um den oberen Über laufstutzen 106 zu rotieren. Die rotierende Lösung konzentriert sich beim Abwärtsfließen durch die Konus form 108. Der Konuswinkel gegen die Abflußöffnung 110 beträgt ca. 10°. Der Abfluß erfolgt durch die Leitung 68. Die teilweise geklärte Suspension tritt aufwärts durch den Überlaufstutzen 106 durch den Hals 112 zur Leitung 66 aus, um zurück zum Quenchertank 22 zu fließen. Die Leitungen 64 und 68 sind mit Hydrozyklon ventilen 104′ und 106′ versehen.

Die zentrifugale Trennkraft des Hydrozyklons bewirkt eine sehr effektive und selektive Anreicherung von Calciumsulfat im Ablauf, während im Überlauf andere Suspensionsteilchen zurück in das Quencherzufuhrsystem geführt werden. Die Effektivität des Hydrozyklons er möglicht praktisch einen quantitativen Kalksteinumsatz in dem Rauchgasentschwefelungsprozeß, wie später ein gehend beschrieben wird.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen dieser Erfindung umfaßt das Doppelkreslaufsystem eine Quencherkreislauf A, in dem praktisch alle Verdampfungsverluste stattfinden und einen Absorberkreislauf B (der auch die Tropfenab scheider 92 und 94 umfaßt), wobei das Gas zuerst durch den Quencherkreislauf, dann durch den Absorberkreislauf geleitet wird. Der Reagenzfluß wird im Gegenstrom zum Gasfluß geführt. Der Reagenzfluß geht zuerst durch den Absorberkreislauf. Feststoffe werden auf folgende Weise aus dem System entfernt: Feststoffe der Reaktion zwischen dem Calciumreagenz und Schwefeldioxid als auch etwas unreagiertes Reagenz werden vom Absorptions kreislauf B dem Quencherkreislauf mit etwas Wasser zu geführt. Die Feststoffe werden dann durch den Quencher kreislauf A zirkuliert, wo weitere Reaktionsprodukte gebildet werden und die Konzentration des unreagierten Reagenzes abnimmt. Die Feststoffe werden dann vom Quencher dem Entwässerungssystem 24 zugeleitet und enden schließlich auf der Abraumhalde.

Frischwasser wird dem Absorptionskreislauf auf folgende Arten zugeführt:

1. Wasser durch Reagenzzufuhrleitung 50,
2. Wasser von den Suspensionspumpendichtungen 34 c und b,
3. als Tropfenabscheiderwaschwasser bei 48.

Frischwasser kommt in den Quencherkreislauf als:

1. reines Wasser von den Suspensionspumpendich tungen 34 a,
2. Wasser, das im Quencherkreislauf zirkuliert von 66, das hauptsächlich die Verdampfungsverluste ersetzt und
3. Wasser, das vom Absorptionskreislauf überläuft mit seinen Feststoffen durch die Leitung 54.

Falls das zum Prozeßablauf erforderliche Wasser im Quencher gleich der Menge des aus dem Sulfitschlamment wässerungssystem gewonnenen Wassers ist, so ist die beste Ausnutzung des Wassers erreicht. Jedoch steht der Quencher-Prozeßwasserbedarf in direktem Zusammenhang mit dem Volumen des behandelten Rauchgases. Das rezir kulierte Wasser ist direkt in bezug zu setzen zu dem Volumen des behandelten Gases und der Schwefeldioxid konzentration im Gas. Deshalb gibt es auch nur eine exakte Schwefeldioxidkonzentration für ein bestimmtes behandeltes Gasvolumen, bei dem die Prozeßerfordernisse für Quencherfrischwasser im Gleichgewicht sind mit dem Wasser, das im Prozeß im Kreislauf geführt wird. Daraus folgt, daß es viele Betriebsbedingungen gibt, wo das rezirkulierte Wasser entweder im Überschuß vorhanden ist oder nicht ausreicht, um den Quencherwasserbe darf zu erfüllen.

Für die Betriebsfälle, wo das rezirkulierte Wasser den Quencherwasserbedarf überschreitet, muß das Wasser, das den Absorberkreislauf verläßt, reduziert werden, damit alles rezirkulierte Wasser dem Quencherkreislauf zuge führt werden kann. Wenn man so verfährt, wird kein re zirkuliertes Wasser dem Absorptionskreislauf, speziell der Tropfenabscheider-Waschanlage, zugeführt. Während man einen geschlossenen Kreislauf beibehält.

Für diejenigen Betriebsbedingungen, wo das rezirkulierte Wasser in geringerer Menge anfällt als dem Quencher wasserbedarf entspricht, ist es wünschenswert, die Was sermenge des Absorptionskreislaufes zu steigern. Das Wasser, das dazu benötigt wird, wird dem Prozeß als Tropfenabscheider-Waschwasser zugegeben, wobei außerdem das Ziel einer maximalen Tropfenabscheider-Waschwasser menge erreicht wird im Verhältnis zum Gesamtprozeßwas serbedarf.

In beiden Fällen ist es wünschenswert, die Wassermenge verändern zu können, die den Absorberkreislauf verläßt, ohne den Betrieb des Absorberkreislaufs zu stören.

Dies wird erreicht durch den Gebrauch eines Feststoff- Flüssigkeit-Trennungsgeräts, vorzugsweise einem Hydro zyklon 24 a. Der Hydrozyklon 24 a verarbeitet einen Teil der Absorberkreislaufsuspension und erzeugt zwei Ströme: einen hochkonzentrierten Feststoffstrom und einen nie drig konzentrierten Feststoffstrom. Jeder der beiden Ströme kann mit einer entsprechenden Menge unbehandelter Absorptionskreislaufsuspension zusammengeführt werden, um einen Strom zu erzeugen, der die Feststoffe in richtiger Menge mit sich führt, zusammen mit einer beliebigen Menge Wasser, die den beiden Strömen zuge mischt werden kann. Mit dieser Näherung ist ein weiterer Bereich an Feststoffgehalten im Absorptionskreis laufablaufstrom erzielbar.

Für diese Betriebsbedingungen, wo das rezirkulierte Wasser den Quencherwasserbedarf überschreitet, wird ein hochkonzentrierter Feststoffstrom mit unbehandelter Absorptionssuspension gemischt, um den Gesamtbedarf an Wasser zu reduzieren, der den Absorptionssuspensions ablauf begleitet. Für die Betriebsbedingungen, wo das re zirkulierte Wasser weniger ist als der Quencherwasser bedarf, wird ein Strom geringer Feststoffdichte mit un behandelter Absorptionssuspension gemischt, um den Ge samtbetrag an Wasser zu steigern, das den Absroptions suspensionsablauf begleitet.

Weil die Betriebsbedingungen der Anlage sich ständig ändern (z. B. Belastung und SO₂-Gehalt), ändern sich auch die Bildungsgeschwindigkeiten an Feststoffen im Absorptionskreislauf und damit auch der Wasserbedarf, der dem Quencherkreislauf mit diesen Feststoffen zu geführt wird. Um es dem Feststoff-Flüssigkeits-Trenn system zu ermöglichen, sofort auf die Prozeßbedingungen in bezug auf Wasser- bzw. Feststoffbedarf anzusprechen, wird ein Schwefeldioxid-Massenflußsignal 110 herangezo gen. Dieses Signal wird einem nicht dargestellten Kon trollinstrument eingegeben, das das Volumen der zu be handelnden Gasmenge und die Konzentration an Schwefel dioxid abstimmt auf das Verhältnis von wiedergewonnenem Wasser als auch auf das Verhältnis von Absorptions kreislauffeststofferzeugung, und es bestimmt daraus das Verhältnis von behandelter zu unbehandelter Absorptions suspension. Dieses Kontrollinstrument bestimmt auch, ob der hochkonzentrierte oder der niedrigkonzentrierte Feststoffstrom mit unbehandelter Absorptionssuspension gemischt werden soll. Mit diesem Kontrollschema kann deshalb der Quenchenkreislauf die benötigte Wassermenge vom Absorptionskreislauf bekommen, und zwar unter allen Betriebsbedingungen.

Der Hauptvorteil, ein Hydrozyklon 24 a zu benutzen, be steht darin, daß das Hydrozyklon eine chemische Abtren nung und nicht nur eine physikalische auf Grund der Teilchengröße herbeiführt. Die Komponenten, die dem Hydrozyklon 24 a über Leitung 64 zugeführt werden, ent halten normalerweise:

CaSO₄ · 2 H₂O (Gips),
CaSO₃ · 1/2 H₂O (Calciumsulfit),
CaCO₃ (Kalkstein) und gelegentlich
Ca(OH)₂ (Kalkhydrat),
Kalsteinverunreinigungen,
Flugaschepartikel und
abgeblätterte Teilchen der Verkrustungen im Absorptionssystem.

Testergebnisse zeigen, daß bei geeigneter Einstellung des Hydrozyklons, hauptsächlich über die Zufuhr und die Drosselventile 104′ und 106′, die chemische Zusammen setzung des Überlaufs und Ablaufs kontrolliert werden kann. Da bekanntlich die Trennung von der Teilchengröße und Dichteunterschieden abhängt, ist es das Prinzip dieser Erfindung, daß die chemische Zusammensetzung des Ablaufs und Überlaufs bestimmt werden kann.

Diese Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung im System kontrollieren zu können, ergibt mehrere sehr wichtige Resultate. Erstens kann die Abtrennung kon trolliert werden, wenn man (Ca(OH)₂ oder fein gemah lenen Kalkstein (CaCO₃) als SO₂-Entfernungsmittel be nutzt, weil praktisch das gesamte SO₂-Entfernungsmittel (Ca(OH)₂ bzw. CaCO₃) nicht in den Hydrozyklonablauf ge langt, der schließlich der Anlage entzogen wird. Dies erhöht die Umsetzung des SO₂-Entfernungsmittels und damit seine Ausnützung im Entschwefelungsprozeß ganz beträchtlich. Die Kosten dieser Stoffe betragen 10 bis 30% der Betriebsausgaben der Entschwefelungsanlage und diese Erfindung schraubt ihren Verbrauch um 20% zurück und erniedrigt damit die Gesamtbetriebskosten um bis zu 6%.

Wenn man ein Hydrozyklon in die Anlage einbaut, kann man zweitens, auf Grund der Fähigkeit, die chemische Zusammensetzung der beiden Ströme kontrollieren zu können, den Gipsgehalt des Hydrozyklonablaufs auf Spitzen werte steigern, wenn man ein "in-situ"-Oxidationssystem benutzt oder wenn natürliche hohe Sulfitoxidation ge geben ist. Diese Verfahrensweise ergibt ein Abfall produkt mit hocherwünschten Entwässerungs-, Misch- und Abraumeigenschaften. Außerdem ergibt sich die Möglich keit, kleinere Gipskristalle und auch unoxidiertes CaSO₃ · 1/2 H₂O in der Anlage im Kreislauf zu führen, so lange bis sie oxidiert bzw. herangewachsen sind. Diese Möglichkeit, gezielt den gewünschten Gips abzutrennen, gestattet auch unaufwenige Oxidationsmethoden, da eine vollständige Oxidation und möglichst große Kristallgröße nicht direkt in der Oxidationsanlage erreicht werden müssen.

Die Wirkungsweise des Hydrozyklons im System der Er findung wird an folgenden Beispielen veranschaulicht. In den Beispielen gab es nur Kontrollmöglichkeiten, den Druck am Hydrozyklon (Durchflußrate) und das Verhältnis Überlauf zu Ablauf zu verändern. Diese Bedingungen werden durch die zwei Drosselventile 104′ und 106′ variiert, die sich am Ein- und Auslaß des Hydrozyklons befinden. Um einen möglichst hohen Feststoffgehalt im Ablauf zu erzielen, wurde in vier Testläufen (7-10 Tabelle 1) ein Filter unter dem Auslaß 68 des Hydrozy klons angebracht.

Insgesamt wurden 11 Testläufe durchgeführt. Die Durch flußraten des Überlaufs und Ablaufs wurden jedesmal mit einem geeichten Eimer und einer Stoppuhr gemessen. Der Druckverlust im Hydrozyklon wurde gemessen und Analysen von pH-Wert und %-Feststoffgehalt des Überlaufs und Ab laufs wurden an Ort und Stelle durchgeführt. Weitere Proben wurden zu Analysezwecken filtriert, und eine Be stimmung der Partikelgrößenverteilung wurde durchge führt. Die höchste Feststoffgehaltskonzentration, die im Ablauf unter reproduzierbaren Bedingungen erzielbar ist, enthält 61% getrocknete Feststoffe. 87,6% Feststoff gehalt, die im 1. Lauf erhalten wurden, konnten in spä teren Versuchen nicht mehr erreicht werden. Die Fest stoffkonzentrationen im Überlauf scheinen von den Pro zeßbedingungen unabhängig zu sein, da sie eng um einen Mittelwert von 4,05% Feststoffgehalt schwanken.

Gefilterte Überlauf- und Ablaufproben jedes Laufs wurden zur thermogravimetrischen Analyse ins Labor ge schickt, um die Sulfat- und Sulfitkonzentrationen zu be stimmen. Außerdem wurde der säureunlösliche Rückstand und der Glühverlust bestimmt. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse wird in Tabelle II gezeigt. Die Zusammen setzung des Ablaufschlamms ist hochinteressant, wobei die Gipskonzentration darin überraschend hoch ist und nur geringfügig (±5%) um einen Mittelwert von 95,93% schwankt. Der säureunlösliche Rückstand betrug im Ab lauf durchschnittlich 3,8%, was beweist, daß wenig oder kein Sulfit oder unreagierter Kalkstein vorhanden ist. Der Gesamtalkaligehalt der Proben, die einen hohen pH-Wert haben, bestätigen dies.

Die Überlaufproben enthielten einen bedeutenden Anteil an Ruß, wie der relativ hohe Glühverlust von 25,96% andeutet. Die Zusammensetzung des Überlaufs teilt sich durchschnittlich in 39,8% Sulfat und 58,87% Säure unlösliches auf.

Die Teilchengrößenverteilung der unfiltrierten Proben wurde durch feuchte Siebanalyse bestimmt. Praktisch 100% der Teilchen des Überlaufs waren kleiner als 44 µ was dem engstmaschigen vorhandenen Sieb entspricht. Der Ablauf hatte eine sich über einen größeren Bereich er streckende Teilchengrößenverteilung mit bis zu 19% im Bereich 44-74 µ, obwohl über 80% immer feiner als 44 µ waren.

Die Übermenge an Sulfat im Ablauf erklärt sich aus der Wirkungsweise eines Hydrozyklons. Das Hydrozyklon wirkt auf Grund der Zentrifugalkraft auf kleinere Teilchen geringerer Dichte auftrennend von größeren Teilchen höherer Dichte im ankommenden Schlamm. Das Calciumsul fatteilchen ist das größte anwesende Teilchen und trennt sich deshalb leicht ab und bildet die überwiegende Menge des Ablaufs, während die kleineren Teil chen die Hauptmenge des Überlaufs bilden.

Die Größenanordnung an Sulfatkonzentration im Ablauf war unerwartet. 96% Gipsgehalt wurde durchschnittlich für alle Läufe, unabhängig von der Zufuhr (enthält norma lerweise höchstens 70% Sulfat), beobachtet. Man fand, daß die Sulfatkonzentration sich direkt proportional zur Feststoffkonzentration des Ablaufs verhält, wobei maximal 98% Gips erhalten werden, aber wobei sich auch relativ wenig bei einem Feststoffgehalt über 55% ver ändert.

Die erkannte Abwesenheit von unreagiertem Kalkstein im Ablauf setzt voraus, daß der Kalkstein zurück ins Ent schwefelungssystem geleitet wird, und zwar aus dem Hydrozyklon-Überlauf. Laboranalysen für Gesamtalkali im Ablaufschlamm der Läufe 9 und 11 bestätigen den ge ringen Kalksteingehalt (0-1,29%), auch bei hohem pH-Wert der Suspension. Daraus folgt, daß eine hohe Kalksteinausnutzung erreicht werden kann bei praktisch jedem gewünschten Entschwefelungsgrad wegen der sehr wirksamen Abtrennung des unreagierten Kalksteins im Hydrozyklon. Ebenso scheint die Schlammaufkonzentrie rungsfähigkeit des Hydrozyklons unabhängig vom pH-Wert der Suspension zu sein.

Die Sulfatkonzentration und der Prozentsatz an Fest stoffen im Hydrozyklonablaufschlamm ist eine Funktion des Verhältnisses der Flußraten von Überlauf zu Ablauf. Die erhaltene Überlaufmenge ist dem Druckabfall im Hydrozyklon proportional.

Tabelle 1

Ergebnisse des Hydrozyklonleistungstests

Tabelle 2

Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse

Die folgenden Beispiele, als Fall 1 und Fall 2 bezeichnet, für Gasströme, die jeweils hohen und mittleren Schwefelgehalt besitzen, erläutern eingehender die vor liegende Erfindung.

Annahme

Fälle 1 und 2

Ströme in den Fällen 1 und 2:

18 a einströmendes Gas
18 b Gas (in der Entschwefelungsanlage)
18 c ausströmendes Gas
50 Absorptionsmittelzufuhr
34 c Primärabsorber Pumpendichtwasser
34 b Sekundärabsorber Pumpendichtwasser
48 Tropfenabscheider Waschwasser
38 Primäre Absorptionsmittelzufuhr
42 Sekundäre Absorptionsmittelzufuhr
44 Absorptionsmittelauftrennzufuhr
52 Absorptionsmittelauftrennüberlauf
54 Absorptionsmittelauftrennablauf
56 Absorptionstanküberlauf
56′ Suspensionszufuhr vom Absorber zum Quencher
34 a Quencherpumpendichtwasser
66 Wasser vom Klärbecken (Abraum)
60 Quenchersuspensionszufuhr
64 Ablauf ins Entwässerungssystem
68 Ablauf in Kanalisation
EL Verdampfungsverluste

Gasströme

Fall 1

Gasströme

Fall 2

Bereiche an Feststoffgehalten

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgas, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen kombination:

a) Abschrecken mit anschließendem Reinigen des heißen Rauchgases mittels einer wäßrigen alkali schen Suspension;
b) Auftrennung des teilweise verbrauchten Alkali reagenzes aus der Absorptionsstufe in eine schwere und eine leichte Fraktion;
c) Zurückführen der leichten Fraktion in die Ab sorptionsstufe;
d) Einführung der schweren Fraktion in die Quen cherflüssigkeit;
e) getrenntes Auffangen des Flüssigkeitsablaufs aus dem Quencher;
f) Auftrennung eines Teils der Quencherflüssigkeit mittels zentrifugaler Kräfte in eine leichte und eine schwere Fraktion;
g) Rückführung der leichten Fraktion aus f) in den Quencher-Flüssigkeitskreislauf und
h) Ausführen der schweren Fraktion aus f).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Suspension aus Wasser und Brannt kalk oder Kalkstein besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwere Fraktion der Stufe f) hauptsächlich aus Calciumsulfat und Wasser besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leichte Fraktion der Stufe f) hauptsächlich aus Calciumsulfit und Wasser besteht.

5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rauchgas quencher, einen Rauchgaswäscher; Einrichtungen, um das Gas nacheinander erst durch den Quencher, da nach durch den Wäscher zu leiten; Einrichtungen mit denen die wäßrige Alkalisuspension nacheinander erst dem Wäscher, danach dem Quencher zugeführt wird; Entwässerungseinrichtungen zur Behandlung von Teilen der nicht-durchreagierten Alkalisuspension aus dem Quencher, die einen Hydrozyklon mit Ablei tungen für eine Fraktion schwerer bzw. leichter Teilchen aufweisen und Einrichtungen, mit denen die Fraktion der leichten Teilchen in die Alkalisuspension des Quenchers rezyklisiert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Hydrozykloneinlaß und am Ablauf der schweren Teilchen Kontrollventile vorgesehen sind.