DE3139553A1 - PROCEDURE FOR SO (ARROW DOWN) 2 (ARROW DOWN) DEPOSITION FROM EXHAUST GAS - Google Patents

Description

Beschreibungdescription

Verfahren zur SO₂-Abscheidung aus AbgasenProcess for SO ₂ separation from exhaust gases

Es sind die verschiedensten Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen, d.h. zur Entfernung von SO₂ aus Verbrennungsgasen₍ bekannt, um eine Umweltverschmutzung durch Ausstoß von SO-p-haltigen Gasen und folglich einem sauren Regen zu verhindern. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Abgase naß gewaschen, einem Sprühtrocknen unterworfen oder dergleichen. Das Naßwaschen der Abgase erfordert wenig Absorbent, d.h. 1 bis 1,5 mol Kalk je mol Schwefel in den Abgasen oder 1 bis 1,5 mal die stöchiometrische Menge, die für den angestrebten Reinigungsgrad (S0₂-Entfernung) benötigt wird. Solche Waschvorgänge arbeiten im allgemeinen mit Kalk oder Kalkstein oder dergleichen, um auf diese Weise den Schwefel chemisch zu binden und damit zu fixieren. Man erhält dabei einen nassen Schlamm, enthaltend die Schwefelverbindung.A wide variety of methods are known for desulphurising exhaust gases, ie for removing SO ₂ from combustion gases _(in order to prevent environmental pollution through the emission of SO-p-containing gases and consequently acid rain. In this known method, the exhaust gases are wet-washed The wet washing of the exhaust gases requires little absorbent, ie 1 to 1.5 mol of lime per mole of sulfur in the exhaust gases or 1 to 1.5 times the stoichiometric amount required for the desired degree of purification (S0 ₂ removal Such washing processes generally work with lime or limestone or the like in order to chemically bind and thus fix the sulfur, thereby obtaining a wet sludge containing the sulfur compound.

Es wurde auch bereits versucht, eine Aufschlämmung des Absorbents in die Abgasen zu versprühen und zu trocknen, um den Schwefel zu entfernen. Man erhält dabei ein trok-Attempts have also been made to spray a slurry of the absorbent into the exhaust gases and to dry it, to remove the sulfur. You get a dry

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kenes Produkt, welches sich in Sackfiltern oder dergleichen vom Abgas trennen läßt, beispielsweise auch mit einem elektrostatischen Staubabscheider, dessen trockener Austrag sich leicht handhaben läßt. Beim Sprühtrocknen sind teurere Chemikalien wie Kalk gegenüber Kalkstein erforderlich, so daß die Naßwäsche beim Abbrennen von Brennstoffen mit hohem Schwefelgehalt wie Kohlen mit mehr als etwa 1 bis 2 % Schwefel wirtschaftlicher ist.kenes product, which is in bag filters or the like can be separated from the exhaust gas, for example with an electrostatic dust collector, its dry discharge is easy to handle. When spray drying are more expensive chemicals like lime compared to limestone required, so that the wet scrubbing when burning fuels with high Sulfur content like coals with more than about 1 to 2% sulfur is more economical.

Ein Wirbelschicht-Kessel hat sich in der Praxis praktisch noch nicht durchsetzen können, möglicherweise weil sich die zu erwartenden Kostenvorteile nicht einstellten, so daß die gesamten Kosten für den Be-A fluidized bed boiler has not yet been able to establish itself in practice, possibly because the cost advantages to be expected did not materialize, so that the entire costs for the

15 trieb eines Wirbelschicht-Kesselsystems etwa die15 drove a fluidized bed boiler system about the

gleichen Kosten hervorrufen wie ein üblichen System, bei dem ein beträchtlicher Anteil der Kosten der Schwefelentfernung zur Erfüllung der gesetzlichen Auflagen aufzuwenden ist.incur the same costs as a conventional system, which accounts for a significant proportion of the cost of the Sulfur removal must be used to meet the legal requirements.

20 . .20th .

Wirbelschicht-Kesseln gestatten die Entfernung des Schwefels durch direkte Zugabe von Calciumcarbonat in die Brennkammer. Dieses Verfahren ist jedoch nicht allgemein anwendbar auf übliche Kesselsysteme, da das in ihnen gebildete Calciumsulfat und/oder -sulfit zu einem Verschlacken der Kesselrohre und manchmal zu einem Schmelzen der Asche führen kann.Fluidized bed boilers allow the removal of the Sulfur by adding calcium carbonate directly to the combustion chamber. However, this procedure is not generally applicable to conventional boiler systems, since the calcium sulfate and / or sulfite formed in them increases slagging of the boiler tubes and sometimes melting of the ash.

Wird Calciumcarbonat jedoch einem Bett von.Wirbelschicht-Verbrennungseinheiten zugesetzt, so brennt das Calciumcarbonat zu Kalk CaO, welches sich mit dem Schwefel zu Calciumsulfat verbindet, das üblicherweise als Asche ausgetragen werden kann. Die Wirksamkeit der Schwefelentfernung ist relativ gering und erfordert ein hohes Verhältnis von Ca : S (etwa die 5-fache stöchiometrisch benötigte Menge) um die erforderlichenHowever, calcium carbonate is a bed of fluidized bed combustion units added, so the calcium carbonate burns to lime CaO, which is with the sulfur combines to form calcium sulphate, which can usually be discharged as ash. The effectiveness of the Sulfur removal is relatively low and requires a high Ca: S ratio (about 5 times stoichiometrically required amount) by the required

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Schwefelmengen aufzunehmen, damit die entsprechenden vorgeschriebenen minimalen Abgaswerte erreicht werden? so ist beispielsweise eine 90 %-ige Schwefelentfernung erforderlich. Man erhält dadurch nun eine Asche mit einem großen Kalküberschuß und dieser Kalk stellt nicht nur eine Verschwendung und einen Abfall dar sondern auch ein .Entsorgungsproblem. Man hat auch bereits versucht, diesen Kalk neuerlich in den Kessel rückzuführen,, jedoch wird dabei nicht viel eingespart. Solche mit . Kohle befeuerte Wirbelbett-Kesseln bieten keine wirtschaftlichen Vorteile gegenüber üblichen Anlagen mit üblichen Abgasreinigungen zur Entschwefelung der Verbrennung sgase.Absorb amounts of sulfur so that the corresponding prescribed minimum exhaust gas values are achieved? for example, there is 90% sulfur removal necessary. The result is an ash with a large excess of lime and this lime does not form only a waste and a waste but also a disposal problem. One has already tried to return this lime to the boiler again, but not much is saved. Such with. Coal-fired fluidized bed boilers offer no economic advantages over conventional systems customary exhaust gas cleaning for desulphurisation of the combustion gases.

Aufgabe der Erfindung ist nun ein verbessertes Wirbelschicht-Kesselsystem mit einem wirtschaftlicheren kombinierten System, um bei der Verbrennung in der Wirbelschicht entstehende Verbrennungsgase von Schwefel zu befreien. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein schwefelhaltiger Brennstoff in einer Wirbelschicht verbrannt, in welche calcinierbare Erze oder Minerale wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat oder dergleichen ' eingebracht werden,Beim BrennendiesasRohmaterials verbindet sich ein Teil des gebrannten Rohmaterials mit dem in der Wirbelschicht freigesetzten Schwefel. Das Abgas wird aus der Wirbelschicht in eine Entschwefelungs anlage überführt, in welcher ein fester Rückstand aus der Wirbelschicht abgeschieden wird. Dieser enthält gebranntes Rohmaterial., welches noch nicht mit Schwefel reagiert hat und zu einem wässrigen Schlamm gelöscht wird, der nun dazu dient, den Schwefelgehalt der Abgase in der Entschwefelungseinheit unter Bildung eines Nebenproduktes aufzunehmen; dieses wird dann von dem Abgas getrennt, welches einen wesentlich geringeren Schwefelgehalt als das Verbrennungsgas hat undnunmehr in die Atmosphäre abgelassen werden kann.The object of the invention is now an improved fluidized bed boiler system with a more economical combined system to reduce combustion in the fluidized bed to free the resulting combustion gases from sulfur. In the method according to the invention a sulfur-containing fuel burned in a fluidized bed, in which calcinable ores or minerals such as calcium carbonate, magnesium carbonate or the like 'are introduced, when burning this joins the raw material a part of the burned raw material with the sulfur released in the fluidized bed. That Exhaust gas is from the fluidized bed in a desulphurization plant in which a solid residue is separated from the fluidized bed. This contains burnt Raw material which has not yet reacted with sulfur and which has been extinguished to form a watery sludge which is now used to reduce the sulfur content of the exhaust gases in the desulfurization unit under formation take up a by-product; this is then separated from the exhaust gas, which has a significantly lower level Sulfur content as the combustion gas and can now be vented into the atmosphere.

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Die Erfindung wird weiter an beiliegenden Zeichnungen erläutert.The invention is further illustrated by the accompanying drawings explained.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;Fig. 1 shows a schematic representation of an inventive Procedure;

Fig. 2 zeigt eine Naßwäsche undFig. 2 shows a wet wash and

Fig. 3 zeigt einen Sprühtrockner für das erfindungsgemäße Verfahren.3 shows a spray dryer for the method according to the invention.

Bei der Anlage, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Wirbelschicht-Kesselsystem 10 mit einer Zufuhr 12 für Luftals Trägergas-, einer Brennstoffzufuhr 14 und einer Zufuhr 16 für calcinierbare Erze oder Minerale.ausgestattet. Unter dem Begriff "calcinierbare Erze oder Minerale" versteht man hier in erster Linie Kalkstein, Dolomit, dolomitischen Kalk oder dergleichen, während im folgenden die Erfindung anhand der Anwendung von Kalkstein als calcinierbares Material und anhand von Kalk als calciniertes Material weiter erläutert wird. Die in dem Kesselsystem gewonnene Wärme wird durch die schematische Ableitung 18 angedeutet. Die Feststoffe werden über die Leitung 20 unddie Abgase über die Leitung 22 aus dem Kesselsystem ausgetragen.In the system, as shown in Fig. 1, is a Fluidized bed boiler system 10 with a supply 12 for air as a carrier gas, a fuel supply 14 and a Feed 16 for calcinable ores or minerals. Equipped. Under the term "calcinable ores or Minerals "is understood here primarily as limestone, dolomite, dolomitic lime or the like, while in the following the invention based on the use of limestone as a calcinable material and based on Lime as a calcined material is further explained. The heat obtained in the boiler system is through the schematic derivation 18 indicated. The solids are via line 20 and the exhaust gases via the line 22 discharged from the boiler system.

Die über die Leitung 20 das Kesselsystem verlassenden Feststoffe gelangen zum Löschtrog 24, wo sie mit über eine Leitung 26 zugeführtem Wasser in Berührung kommen, dadurch bildet sich ein Kalkschlamm, der über eine Leitung 30 ausgetragen wird, während der Bodensatz über eine Leitung 32 abgeführt wird. Dieser Bodensatz kann einem geeigneten Verwendungszweck zugeführt werden wie Aufschüttmaterial. Der Schlamm gelangt über die Leitung 30 in einen Abstreifer 34, wo er mit dem über die Leitung 22 ankommenden Gas in Berührung kommt. Hier findet die Auswaschung von SchwefeldioxidThe solids leaving the boiler system via line 20 reach the extinguishing trough 24, where they are carried along come into contact via a line 26 supplied water, thereby forming a lime sludge, which over a line 30 is discharged, while the sediment is discharged via a line 32. This sediment can be put to a suitable use such as fill material. The mud comes over the line 30 into a scraper 34, where it comes into contact with the incoming gas via the line 22 comes. This is where the leaching of sulfur dioxide takes place

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aus dem Gas statt. Die Feststoffe werden über eine Leitung 36 und das Reingas über eine Leitung 38 ausgetragen. from the gas instead. The solids are discharged via a line 36 and the clean gas via a line 38.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird für die Gaswäsche ein übliches Waschsystem angewandt, in welchem das über die Leitung 22 ankommende Abgas von Flugasche in einen elektrostatischen Staubabscheider oder in Sackfiltern befreit wird und über eine Leitung 42 in den Naßwäscher 44 gelangt. Hier reagiert der gelöschte Kalk mit dem SC^ des Abgases. Das Reingas verläßt über die Leitung 38 und der beladene Schlamm über eine Leitung 36 die Naßwäsche.In the embodiment according to FIG. 2, a conventional scrubbing system is used for the gas scrubbing, in which the incoming via the line 22 exhaust gas of fly ash in an electrostatic dust collector or is freed in bag filters and reaches the wet scrubber 44 via a line 42. The deleted one reacts here Lime with the SC ^ of the exhaust gas. The clean gas leaves via line 38 and the laden sludge via a line 36 the wet washing.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist anstelle der Gaswäsche 34 ein Sprühtrockner 46 vorgesehen, dem über die Leitung 22 Abgas und über die Leitung 30 eine Kalkauf schlämmung zugeführt wird. Das Gas mit mitgerissenem Feststoff einschließlich Flugasche und dergleichen verläßt den Sprühtrockner 46 über eine Leitung 48 und gelangt in einen Zyklon, in welchem die Schwebstoffe abgetrennt werden. Diese werden über eine Leitung 52 aus dem Zyklon ausgetragen, während das teilweise gereinigte Gas den Zyklon über eine Leitung 54 verläßt und einer Sackfilter-Anlage oder dergleichen 56 zugeführt wird. Daraus erhält man über die Leitung 38 das Reingas und über die Leitung 36 die Feststoffe einschließlich der aus dem Zyklon 50 kommenden, welche nach dem Trocknen die Anlage 56 verlassen.In the embodiment according to FIG. 3, instead of the gas scrubber 34, a spray dryer 46 is provided, over which the line 22 exhaust gas and via the line 30 a lime slurry is fed. The gas with entrained Solids including fly ash and the like leaves the spray dryer 46 via a line 48 and enters a cyclone in which the suspended matter is separated off. These are transmitted via a line 52 discharged from the cyclone, while the partially purified gas leaves the cyclone via a line 54 and a bag filter system or the like 56 is fed. This is obtained from this via line 38 Clean gas and, via line 36, the solids including those coming from cyclone 50, which leave the system 56 after drying.

30 .30th

Bei Betrieb der Anlage nach Fig. 1 wird mit Hilfe der über die Leitung 12 zugeführten Luft eine Wirbelschicht oder ein Fließbett 58 von Teilchen aufgebaut, die im allgemeinen Kalkstein und Kalk sind. Der über die Leitung 14 eingespeiste Brennstoff dient zur Beheizung des Bettes. Ein Teil der dabei entwickeltenWhen the system according to FIG. 1 is operated, a fluidized bed is created with the aid of the air supplied via line 12 or a fluidized bed 58 constructed of particles which are generally limestone and lime. Of the Fuel fed in via line 14 is used to heat the bed. Part of the developed

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Wärmeenergie wird im allgemeinen in Form von Dampf über die Leitung 18 abgeführt.Thermal energy is generally removed via line 18 in the form of steam.

Bei der ersten Stufe der Verringerung der Schwefel-Emission aus der Anlage wird Kalkstein in die Wirbelschicht eingespeist 16. Durch die in der Wirbelschicht herrschende Temperatur wird der Kalkstein zu Kalk gebrannt und ein Teil des so gebildeten Kalks reagiert mit dem Schwefel.At the first stage of reducing sulfur emissions Limestone is fed from the plant into the fluidized bed 16. Through the in the fluidized bed At the prevailing temperature, the limestone is burned to lime and part of the lime thus formed reacts with the sulfur.

Wie oben bereits darauf hingewiesen, ist die Wirksamkeit der Schwefelentfernung im Bett relativ gering und erfordert ein hohes Verhältnis von Calcium zu Schwefel, um eine akzeptable Menge an Schwefel aufzunehmen, und zwar aufgrund der geringen Verfügbarkeit von reaktionsfähiger Oberfläche an den Kalkteilchen, die einer Reaktion mit Schwefel zugänglich ist. Bei derartigen Anlagen rechnet man mit einem Kalkverbrauch in der Größenordnung von etwa dem 4- bis 6-fachen der stochiometrisch erforderlichen Menge und nur ein geringer Anteil des im Bett gebildeten Kalks verbindet sich mit Schwefel, so daß die anfallende Schlacke beträchtliche Mengen an nicht umgesetztem Kalk enthält.As noted above, the efficiency of sulfur removal in bed is relatively poor and requires a high calcium to sulfur ratio to absorb an acceptable amount of sulfur, due to the low availability of reactive surface on the lime particles, which is amenable to a reaction with sulfur. In such systems, one reckons with a lime consumption in the order of magnitude of about 4 to 6 times the stoichiometrically required amount and only a small proportion of that formed in the bed Lime combines with sulfur, so that the resulting slag considerable amounts of unreacted Contains lime.

Nach der Erfindung wird das Molverhältnis Calcium zu Schwefel in der Wirbelschicht merklich herabgesetzt und zwar auf nicht mehr als etwa 3:1, insbesondere auf etwa 1 bis 1,5 : 1, so daß der Schwefelanteil,der im Bett mit Kalk zu reagieren vermag, wesentlich herabgesetzt ist. Nur etwa 30 bis 60 % des Schwefelanteils reagieren mit dem Kalk, d.h. 70 bis 40 % des aus der Verbrennung stammenden Schwefels verlassen ungebunden das Kesselsystem mit dem Abgas in der LeitungAccording to the invention, the molar ratio of calcium to sulfur in the fluidized bed is noticeably reduced to no more than about 3: 1, in particular to about 1 to 1.5: 1, so that the sulfur content that is able to react with lime in the bed is is significantly reduced. Only about 30 to 60 % of the sulfur content reacts with the lime, ie 70 to 40 % of the sulfur from the combustion leaves the boiler system unbound with the exhaust gas in the pipe

35 22.35 22.

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Die die Wirbelschicht über die Leitung 20 verlassende Asche - selbst wenn weniger Calcium in den Ofen gelangt, z.B. 1,5 : 1 anstelle 5:1- enthält beträchtliche Mengen an nicht umgesetztem Kalk. Dieser Kalk kommt bei dem Löschtrog 24 mit über die Leitung 26 zugeführtem Wasser in Berührung und der so gebildete Schlamm wird über die Leitung 30 in die Gaswäsche eingespeist. Die schweren Feststoffe, die sich am Boden des Löschtrogs 24 absetzen, verlassen diesen als Bodensatz über eine Leitung 32 und werden verworfen. Dadurch ist der Gehalt an Kalk in dem Schlamm, der über die Leitung 30 in die Gaswäsche gelangt^ geringer als die gesamte eingespeiste Kalkmenge entsprechend der über die Leitung 16 aufgegebenen Menge an Kalkstein. In der Gaswäsche 34 - Fig. 2 und 3 - liegt das Molverhältnis Calcium zu Schwefel im Abgas normalerweise knapp bei 1 bis 1,5 : 1, d.h. etwa 30 bis 60 % Schwefel haben sich mit Calcium in der Wirbelschicht verbunden, so daß die Schwefelmenge in dem Gas der Leitung 22 beträchtlich niederer ist als üblich und damit die Gesamtmenge an Kalk für die Schwefelentfernung aus dem teilweise gereinigten Abgas beträchtlich geringer sein kann.The ash leaving the fluidized bed via line 20 - even if less calcium gets into the furnace, for example 1.5: 1 instead of 5: 1 - contains considerable amounts of unreacted lime. At the extinguishing trough 24, this lime comes into contact with water supplied via line 26 and the sludge thus formed is fed via line 30 into the gas scrubber. The heavy solids that settle on the bottom of the extinguishing trough 24 leave this as sediment via a line 32 and are discarded. As a result, the content of lime in the sludge that reaches the gas scrubber via line 30 is less than the total amount of lime fed in, corresponding to the amount of limestone fed in via line 16. In the gas scrubber 34 - FIGS. 2 and 3 - the molar ratio of calcium to sulfur in the exhaust gas is normally just under 1 to 1.5: 1, ie about 30 to 60 % sulfur has combined with calcium in the fluidized bed, so that the amount of sulfur in the gas in line 22 is considerably less than usual and thus the total amount of lime for sulfur removal from the partially cleaned exhaust gas can be considerably less.

Diese Anordnung eignet sich besonders für Verbrennungsanlagen für hoch-schwefelhaltige Kohlen, da sie eine zweistufige Schwefelentfernung gestattet . Ii manchen Fällen, wie in Fig. 3/beim Sprühtrocknen der Schwefelgehalt der Abgase auf die vorgeschriebenen Werte herabgedrückt. Ganz allgemein gesprochen kann das Sprühtrocknungsverfahren bei hochschwefelhaltigen Brennstoffen nicht wirtschaftlich durchgeführt werden.
* wird sogarThis arrangement is particularly suitable for incinerators for high-sulfur coals, as it allows two-stage sulfur removal. In some cases, as in Fig. 3 / during spray drying, the sulfur content of the exhaust gases is reduced to the prescribed values. Generally speaking, the spray-drying process cannot be carried out economically on high-sulfur fuels.
* will even

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Wie oben bereits darauf hingewiesen,ist es nicht notwendig, ein Sprühtrocknungsverfahren anzuwenden; es eignen sich dafür auch andere Entschwefelungsverfahren für Abgase. In manchen Fällen bevorzugt man die Naßwäsche in Verbindung mit der Zugabe von calcinierbaren Erzen oder Mineralen wie Kalkstein, dolomitischer Kalk oder dergleichen direkt in die Wirbelschicht. Bei der Anwendung der direkten Zugabe von Entschwefelungsmitteln in die Wirbelschicht wurde festgestellt, daß - wenn nur etwa 30 bis 60 % des Schwefels entfernt werden durch Bindung an das gebrannte Material-in der Wirbelschicht das Molverhältnis von Calcium (Äquivalentverhältnis der anderen calcinierbaren Erze oder Minerale) zu Schwefel wesentlich niedriger sein kann, als es bisher erforderlich war zur Entfernung von im wesentlichen dem gesamten Schwefel aus den die Wirbelschicht verlassenden Abgasen. Wird schließlich die Asche oder der Rückstand aus der Wirbelschicht gelöscht, um einen Schlamm enthaltend gebranntes Material wie Kalk zu erhalten_iund dieses Material in einer üblichen Waschstufe für die Gas-Entschwefelung angewandt, so ist das Verhältnis von in das Bett eingebrachtem Calcium (calcinierbare Erze oder Minerale) zu Schwefel im allgemeinen das gleiche wie bei üblichen Abgasreinigungen, wo mit einer Naßwäsche gearbeitet wird. Bei der Kombination der Zugabe von Entschwefelungsmitteln in die Wirbelschicht und die Entschwefelung des Abgases ist nun der aus dem Abgas zu entfernende Schwefelgehalt merklich niedriger, da bis zu 60 % des Schwefels bereits in der Wirbelschicht entfernt worden ist und folglich die Gasreinigung geringer dimensioniert werden kann. Da die Wirbelschicht zu einem Brennen der Erze oder Minerale bei nur geringfügigen zusätzlichen KostenAs pointed out above, it is not necessary to use a spray drying process; other desulphurisation processes for exhaust gases are also suitable for this purpose. In some cases, preference is given to wet washing in conjunction with the addition of calcinable ores or minerals such as limestone, dolomitic lime or the like directly to the fluidized bed. When using the direct addition of desulphurizing agents to the fluidized bed it was found that - if only about 30 to 60 % of the sulfur is removed by binding to the burned material - the molar ratio of calcium in the fluidized bed (equivalent ratio of the other calcinable ores or minerals) to sulfur can be substantially less than was previously required to remove substantially all of the sulfur from the exhaust gases exiting the fluidized bed. Finally the ash or the residue from the fluidized bed cleared to a slurry containing calcined material such as lime _i to obtain and apply this material in a conventional washing step for the gas desulphurisation, the ratio of incorporated of the bed calcium (is calcinable ores or minerals) to sulfur is generally the same as for conventional exhaust gas cleaning, where wet scrubbing is used. With the combination of adding desulphurising agents to the fluidized bed and desulphurising the exhaust gas, the sulfur content to be removed from the exhaust gas is now noticeably lower, since up to 60 % of the sulfur has already been removed in the fluidized bed and consequently the gas cleaning can be made smaller. Because the fluidized bed allows for burning the ores or minerals at only a small additional cost

-/If'- / If '

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zu einer Waschflüssigkeit mit Kalk - im Gegensatz zu Kalkstein, welcher zugekauft werden muß - führt,leads to a washing liquid with lime - in contrast to limestone, which has to be purchased,

kann auch die Wascheinheit geringer dimensioniert werden, so daß man einen geringeren Druckabfall und damit geringeren Energiebedarf benötigt. Die Kombination der Zugabe von Kalkstein zur Entfernung von nur einem Teil - bis etwa 60 % - des Schwefels in die Wirbelschicht und Entfernung des Restgehaltes an Schwefel im Abgas in einer Gaswäsehe verringert wesentlich sowohl die Betriebskosten als auch die Investitionskosten für das gesamte System.the washing unit can also be dimensioned smaller, so that a lower pressure drop and thus lower energy requirements are required. The combination of adding limestone to remove only a part - up to about 60 % - of the sulfur in the fluidized bed and removing the residual sulfur content in the exhaust gas in a gas wash significantly reduces both the operating costs and the investment costs for the entire system.

Im folgenden wird ein Vergleich eines üblichen Wirbelschicht-Kessels, bei dem die erforderlichen Schwefelmengen entfernt werden durch direkte Zugabe des Entschwefelungsmittels in die Wirbelschicht^ einerseits und andererseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.The following is a comparison of a conventional fluidized bed boiler, in which the required amounts of sulfur are removed by direct addition of the desulfurizing agent in the fluidized bed ^ on the one hand and on the other hand by the method according to the invention described.

Die für diese Untersuchungen angewandte Kohle enthielt 16 % Asche und 3,5 % Schwefei,und entsprach einem Heizwert von etwa 24 433,5 kJ/kg/. Der angewandte Kalkstein enthielt 94,1 % CaCO₃, 3,3 % MgCO₃, 2 % H₂O und 0,6 % andere Stoffe. Verbrennungsluft wurde 0,015 kg/kg — ■ - bezogen auf trockene Kohle-angewandt also ein 20 %-iger Luftüberschuß, wobei die Luft als Trägermedium für die Wirbelschicht diente.The coal used for these investigations contained 16 % ash and 3.5 % sulfur, and corresponded to a calorific value of about 24 433.5 kJ / kg /. The limestone used contained 94.1 % CaCO ₃ , 3.3% MgCO ₃ , 2 % H ₂ O and 0.6% other substances. Combustion air was 0.015 kg / kg - ■ - based on dry coal - that is, a 20% excess air was used, the air serving as the carrier medium for the fluidized bed.

Bei dem Stand der Technik wurden 90% des Schwefels durch Bindung an dem in der Wirbelschicht gebildeten Kalk entfernt. Das Verhältnis Calcium zu Schwefel betrug 5 ί 1. " Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde eine Naßwäsche angewandt; das Verhältnis Calcium zu Schwefel betrug 1,5 : 1 innerhalb der Wirbelschicht, in welcher 60 % des vorhandenen Schwefels von dem gebildeten Kalk auf-In the prior art, 90% of the sulfur was removed by binding to the lime formed in the fluidized bed. The ratio of calcium to sulfur was 5 ί 1. "In the process according to the invention, wet washing was used; the ratio of calcium to sulfur was 1.5: 1 within the fluidized bed, in which 60 % of the sulfur present was made up of the lime formed.

35 genommen wurden.35 were taken.

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1Α-55 236 --4Ö 1-55 236-4Ö

Der Rückstand aus der Wirbelschicht, d.h. die Feststoffe wurden abgezogen; deren Zusammensetzung und Menge ist in der Tabelle 1 zusammengefaßt.The residue from the fluidized bed, i.e. the solids were withdrawn; their composition and The amount is summarized in Table 1.

TabelleTabel

(lbs/h) kg/h(lbs / h) kg / h

Stand derState of

Technik erfindungsgemäßTechnology according to the invention

CaO (4) (101,010) 45,9 (22,574) 10,2CaO (4) (101.010) 45.9 (22.574) 10.2

MgSO₄ ( 10,479) 4,8 ( 3,554) 1,6-MgSO ₄ (10.479) 4.8 (3.554) 1.6-

CaSO₄ . · ( 34,887) 15,8 (30,600) 13,9 Asche und anderes + +CaSO ₄ . · (34,887) 15.8 (30,600) 13.9 ashes and other ++

(146,376+) 66,5+ (56,728+)25,7+(146,376+) 66.5+ (56,728+) 25.7+

Beim Stand der Technik betrug der Schwefelgehalt des die verlassenden Abgases der entsprechende Wert beim erfindungsgemäßen Verfahren nach Verlassen der Brennkammer 1,09kg/betrug, woraufhin durch übliche Wäsche 90 % des SO₂ ausgewaschen waren, so daß das das System verlassende Abgas nur einen Schwefelwert von 0,109 kg (0,24 lbs) besaß.In the prior art, the sulfur content of the exhaust gas leaving the system was the corresponding value in the process according to the invention after leaving the combustion chamber 1.09 kg /, whereupon 90 % of the SO _{2 was} washed out by normal washing, so that the exhaust gas leaving the system only had a sulfur value of 0.109 kg (0.24 lbs).

Ais der folgenden Tabelle 2 gehen die Vergleichsergebnisse nach dem Stand der Technik mit nur Zugabe von Calcium in die Wirbelschicht und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, jedoch unter Anwendung verschiedener Kalksteine^hervor.The comparison results are shown in Table 2 below according to the prior art with only addition of calcium to the fluidized bed and according to the invention Procedure, but using different limestones.

Wie oben bereits darauf hingewiesen, liefert das erfindungsgemäße Verfahren selbst den für die Entschwefelung benötigten Kalk durch Calcinieren des Kalksteins innerhalb der Wirbelschicht, woraufhin der so gebildete Kalk zur Entschwefelung in einer getrennten Stufe angewandt wird und damit zu einer wesentlich höheren Ausnutzung des Kalks beiträgt.'As already pointed out above, the process according to the invention itself provides that for the desulphurisation needed lime by calcining the limestone within the fluidized bed, whereupon the so formed Lime is used for desulphurization in a separate stage and thus to a much higher utilization of the lime contributes. '

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FBC ₁xFBC ₁ x s⁽/ss ⁽ / s TT a b e 1 1 ea b e 1 1 e 22 erwartete SO₂-.
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FBC (0,6 B)
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barer CaQ im
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cash CaQ in
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CaO / S _r 90,090.0 VJl
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«4 * 4,04.0 0,820.82 0,180.18 3,143.14 1,881.88 -- 82,082.0 * ·* ·
• ■β * <t * ·• ■ β * <t * · 3,03.0 0,690.69 0,310.31 2,182.18 1,311.31 -- 69,069.0 ■ · β · *■ β *
« I · *«I * * 2,02.0 0,570.57 0,430.43 1,31'1.31 ' 0,790.79 -- 92,192.1 96,696.6 * 4 ** 4 * 1,31.3 0,540.54 0,460.46 0,730.73 0,440.44 1,021.02 80,280.2 90,990.9 1,21.2 0,510.51 0,490.49 0,680.68 0,410.41 0,890.89 54,354.3 82,082.0 1,11.1 0,480.48 0,520.52 0,590.59 0,350.35 0,710.71 53,753.7 75,975.9 1,01.0 0,520.52 0,310.31 0,600.60

S_Q = Schwefel im EinsatzS _Q = sulfur in action

S =s erwartete SchwefelaufnahmeS = s expected sulfur uptake

S_x, ss Rest-Schwefel oder SO₂ im AbgasS _x , ss residual sulfur or SO ₂ in the exhaust gas

cn cn cocn cn co

Kalk
Ca/S_r lime
Ca / S _r

FBCFBC

8/s8 / s

(A)(A)

Tabelle 2. (Fortsetzung)Table 2. (continued)

(B)(B)

max. verfügbarer CaO im
Rest 2)max. available CaO in
Remainder 2)

FBCFBC

(0,6 B) erwartete SO₉- Gesamterwarteter lösch- (o, 6 B/A) Entfernung ^4) entschwe· barer CsD im CaO/S^ · FGD feiung Rest 3; ■ ^r % % FBC(0.6 B) expected SO ₉ - total expected erasable (0.6 B / A) removal ^ 4) desputable CsD in CaO / S ^ · FGD feiung remainder 3; ■ ^r %% FBC

VJl VJlVJl VJl

CTiCTi

DeutschGerman 0,850.85 0,150.15 9,159.15 landcountry 0,790.79 0,210.21 4,214.21 1010 0,750.75 0,250.25 3,253.25 55 0,700.70 0,300.30 2,302.30 44th 0,600.60 0,400.40 1,401.40 33 0,430.43 0,570.57 0,970.97 22 0,400.40 0,600.60 0,900.90 1,41.4 0,380.38 0,620.62 0,820.82 1,31.3 0,350.35 . 0,65. 0.65 0,770.77 1,21.2 0,320.32 0,680.68 0,680.68 1,11.1 1,01.0

5,49 2,53 1,95 1,38 0,845.49 2.53 1.95 1.38 0.84

0,58 0,54 0,49 0,46 0,410.58 0.54 0.49 0.46 0.41

1,02 0,90 0,79 0,71 0,60 5) 1.02 0.90 0.79 0.71 0.60 5)

S_Q = Schwefel im EinsatzS _Q = sulfur in action

S= erwartete SchwefelaufnahmeS = expected sulfur uptake

S_r = Rest-Schwefel oder SO₂ im AbgasS _r = residual sulfur or SO ₂ in the exhaust gas

92
81
71
64
5492
81
71
64
54

85 79 75 70 6085 79 75 70 60

95 89 82 77 6995 89 82 77 69

to cn cn co to cn cn co

Kalk
Ca/S,lime
Ca / S,

FBC S/S,FBC S / S,

T)T)

(A)(A)

TabelleTabel

(B)(B)

max. verfügbarer CaO im Rest 2)max. available CaO in the rest 2)

FBCFBC

2 (Fortsetzung)2 (continued)

(0,6 B) erwartete SO₂-. Gesamterwarteter lösch- (0,6 B/A) Entfernung 4) entschwebarerCaO im CaO/S„ FGD feiung
Rest -3) ^r % % (0.6 B) expected SO ₂ -. Total expected extinguishing (0.6 B / A) distance 4) CaO defloated in the CaO / S "FGD feiung
Residual -3) ^r%%

>
ι>
ι

VJl
VJIVJl
VJI

roro

GreerGreer 0,900.90 0,100.10 ■■ - -- - -- ■ · - ■ ■ — — -■ · - ■ ■ - - - 9090 5,05.0 0,860.86 0,140.14 4,104.10 2,462.46 -- 8686 4,04.0 0,730.73 0,270.27 3,143.14 1,881.88 -- 5)5) 7373 3,03.0 0,480.48 0,520.52 2,272.27 1,361.36 -- 4848 2,02.0 0,360.36 0,640.64 1,521.52 0,910.91 1,061.06 9696 9797 1,51.5 0,330.33 0,670.67 1,141.14 0,680.68 0,960.96 8686 9191 1,41.4 0,310.31 0,690.69 1,071.07 0,640.64 0,860.86 7777 8484 1,31.3 0,260.26 0,720.72 0,99 .0.99. 0,590.59 0,760.76 6969 7878 1,21.2 0,260.26 0,740.74 0,920.92 0,550.55 0,680.68 61 '61 ' 7171 1,11.1 0,230.23 0,770.77 0,840.84 0,500.50 0,600.60 5454 6565 1,01.0 0,770.77 0,460.46

Schwefel im EinsatzSulfur in action

erwartete Schwefelaufnahme Rest-Schwefel oder SO₂ im Abgasexpected sulfur absorption residual sulfur or SO ₂ in the exhaust gas

1A-55 236 --**— ·//£·1A-55 236 - ** - // £

Fußnoten:Footnotes:

1) Kohle aus dem Osten der USA mit einem Schwefelgehalt von 3,5 % 4sLäie hierzu'!Pressurized Fluidized Bed Coal Combustion and Sorbent Regeneration" Lawrence A. Ruth, R.C. Hoke, M.C. Nutkis und R.R. Bertrand. Proceedings of the 5th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Washington, D.C. Bd. 3, Seiten 756 bis 772, Dez. 1977.1) Coal from the east of the USA with a sulfur content from 3.5% 4sLäie to this'! Pressurized Fluidized Bed Coal Combustion and Sorbent Regeneration "Lawrence A. Ruth, R.C. Hoke, M.C. Nutkis, and R.R. Bertrand. Proceedings of the 5th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Washington, D.C. Vol. 3, pages 756 bis 772, Dec 1977.

"Prediction of Limestone Requirements for SO₂ emission Control in Atmospheric Pressure Fluidized Bed Combustion" R.B. Snyder, W.I. Wilson, und I. Johnson. Proceedings of the 5th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Washington, D.C. Bd. 3,"Prediction of Limestone Requirements for SO ₂ Emission Control in Atmospheric Pressure Fluidized Bed Combustion" RB Snyder, WI Wilson, and I. Johnson. Proceedings of the 5th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Washington, DC Vol. 3,

.15 Seiten 748 bis 759, Dez. 1977..15 pp. 748-759, Dec. 1977.

2) Es wird eine vollständige Calcinierung des eingesetzten Kalkstein angenommen.2) Complete calcination of the limestone used is assumed.

3) Aufgrund Daten aus der Literatur unter Anwendung eines in der Praxis angewandten Kalklöschsystems, welches zu einem SO₂-aufnehmenden Schlamm enthaltend zumindest 60 % CaO in den FBC-Rückständen führt; siehe hierzu "Utilization of the By-products from Fluidized Bed Combustion Systems". L.J. Minnick, R.H. Miller. Proceedings of the 6th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Atlanta, Georgia, April 1980.3) On the basis of data from the literature using a lime _{slaking system used in practice, which leads to an SO 2} -absorbing sludge containing at least 60 % CaO in the FBC residues; see "Utilization of the By-products from Fluidized Bed Combustion Systems". LJ Minnick, RH Miller. Proceedings of the 6th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Atlanta, Georgia, April 1980.

4) Es wurde von einem typischen FGD-Wa sch system mit einem Druckunterschied von etwa 10 bis 15 inch. H₂O ausgegangen und der gelöschte CaO-Schlamm diente zur Entfernung des restlichen SO₂ aus dem Abgasstrom, z.B. bis zu einer Kalkausnutzung von 80 %\ siehe hierzu "R-C/BAHCO for combined SO₂ und Particulate Control", N.J. Stevens. Symposium on Flue Gas Desulfurization Las Vegas, Nevada, Bd. II,4) It was made from a typical FGD washing system with a pressure differential of about 10 to 15 inches. H ₂ O assumed and the quenched CaO sludge was used to remove the remaining SO ₂ from the exhaust gas stream, for example up to a lime utilization of 80 % \ see "RC / BAHCO for combined SO ₂ and Particulate Control", NJ Stevens. Symposium on Flue Gas Desulfurization Las Vegas, Nevada, Vol. II,

35 Seiten 1082 bis 1114, März 1979.35 pages 1082 to 1114, March 1979.

5) WirbelscHchtbetrieb ohne FGD-System. 81465) Vortex control without the FGD system. 8146

■/II,-■ / II, -

LeerseiteBlank page

Claims (3)

3l39bb3 _ 3;ATENTANWALT^· .*..." .ι. *.«." * "..* ^ ί">*·-«ΝΟ. FRANZ WUESTHOFi WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ * ^["'^' ΓΓηΙΓρΤ, EUROPEAN PATENTATTORNEYS dipl.-chem.dr. ε. Freiherr von 'pechmann DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ 1A-55 236 D-8000 MÜNCHEN 90 Anm.: Domtar Inc. schweigerstrasse2 telefon: (083) 66 20 51 telegramm: protectpatent telex: 524070 Patentansprüche3l39bb3 _ 3; ATENTANWALT ^ ·. * ... ".ι. *.«. " * ".. * ^ ί"> * · - «ΝΟ. FRANZ WUESTHOFi WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ * ^ ["'^' ΓΓηΙΓρΤ, EUROPEAN PATENTATTORNEYS dipl.-chem.dr.ε. Freiherr von 'pechmann DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING .; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ 1A-55 236 D-8000 MÜNCHEN 90 Note: Domtar Inc. Schweigerstrasse2 telephone: (083) 66 20 51 telegram: protectpatent telex: 524 070 patent claims 1. Verfahren zurAbscheidung des Schwefels/aus der Wirbelschicht-Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen durch Einführung calcinierbarer Erze oder Minerale in die Wirbelschicht, in welcher diese zu den entsprechenden oxidischen Materialien gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Feststoffe aus der Wirbelschicht, nachdem ein Teil dieses oxidischen Materials in der Wirbelschicht einen Teil des gebildeten SO₂ im Abgas gebunden hat, mit Wasser löscht und mit der so erhaltenen Aufschlämmung restliches SOp aus den Abgasen auswäscht oder die Aufschlämmung in den Abgasen sprühtrocknet.1. A method for separating the sulfur / from the fluidized bed combustion of sulfur-containing fuels by introducing calcinable ores or minerals into the fluidized bed, in which these are burned to the corresponding oxidic materials, characterized in that the solids from the fluidized bed after a part this oxidic material has bound part of the SO _{2 formed} in the exhaust gas in the fluidized bed, extinguishes it with water and washes residual SOp from the exhaust gases with the resulting slurry or spray-dries the slurry in the exhaust gases. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß man als calcinierbares Erz oder Mineral Kalkstein, dolomitischen Kalk, Dolomit und/oder Magnesit verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that that calcinable ore or mineral is limestone, dolomitic lime, Dolomite and / or magnesite are used. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η ή-zeichnet, daß man als calcinierbares Mineral Kalkstein verwendet.3. The method according to claim 2, characterized in that g e k e η ή-draws, that limestone is used as a calcinable mineral. 81468146