DE3723381A1

DE3723381A1 - Verfahren zum entfernen von staub und flugasche sowie schwefeloxiden und stickstoffoxiden aus rauchgasen

Info

Publication number: DE3723381A1
Application number: DE19873723381
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Benzel; Peter Dipl Ing Schlipper; Bernd Dipl Ing Ebener; Wolfgang Dipl Ing Schweikert; Franc Dr Ing Sodec; Roland Dr Ing Schmidt-Elste
Original assignee: H Krantz GmbH and Co
Current assignee: H Krantz GmbH and Co
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1989-01-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Staub und Flugasche sowie Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Rauchgasen unter Zugabe von gasförmigem Ammoniak. Dabei werden die Rauchgase bei Temperaturen zwischen 60 und 560°C quer durch mehrere Wanderschichten aus körnigen kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln geleitet. In einer Wanderschicht wird ein Teil der Schwefeloxide adsorptiv und in einer folgenden Wanderschicht werden die Stickstoffoxide katalytisch zu Stickstoff reduziert und weitere Schwefeloxide abgeschieden.

Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt und beispielsweise in VDI-Berichte Nr. 391, 1980, Seite 303 ff. unter dem Titel "Simultane Entfernung von SO₂ und NO_x unter den Bedingungen der Rauchgasreinigung von Kraftwerken" von Dr.-Ing. E. Richter, Dr.-Ing. K. Knoblauch und Prof. Dr.rer.nat. H. Juntgen beschrieben.

Vor der eigentlichen Entschwefelung und Entstickung von Rauchgasen mittels eines Sorptionsmediums, in einem Oberflächenfilter, Tiefenfilter, Adsorptionsfilter, Absorptionsfilter oder Katalysator, ist es in allen Fällen erforderlich, die Rauchgase von Staub und Flugasche zu befreien. Dazu wurden bisher Zyklone, Elektrofilter oder Schlauchfilter eingesetzt. Mit bei Altanlagen noch im Einsatz befindlichen Zyklonen können die Emissionsgrenzwerte nur schwer oder nicht eingehalten werden. Die dabei anfallenden Reststaubkonzentrationen sind zu hoch für nachgeschaltete Rauchgasreinigungsanlagen, da sie entweder das Wertprodukt REA-Cips stark beeinträchtigen oder Schüttgutfilter und Katalysatoren verstopfen bzw. durch Abrasion schädigen. Nur durch sehr teuere und technisch aufwendige Elektrofilter können diese Nachteile vermieden werden. Mit Schlauchfiltern können zwar auch die erforderlichen Grenzwerte eingehalten und auch unterschritten werden, wobei Schlauchfilter jedoch den Nachteil haben, daß sie ein bedeutendes Investitionsvolumen erfordern. Des weiteren werden höhere Betriebskosten durch teuere Filtermedien und durch die Höhe des zu überwindenden Druckverlustes verursacht.

Auch wenn die bekannten Filtersysteme eine hohe Betriebssicherheit aufweisen, ergeben sich bei extremen Betriebssituationen Probleme. So wird zum Beispiel beim Rußblasen unter Einsatz von Zyklonen oder Spannungsdurchschlägen bei E-Filtern oder Beschädigungen an Filterschläuchen für kurze Betriebszeiten und bei allen Systemen einheitlich ab einer bestimmten Grenzkorngröße kontinuierlich Staub nicht bzw. nur unzureichend abgeschieden. Hierdurch ergeben sich in nachgeschalteten Anlagen, insbesondere in Schüttgutfiltern ein Anstieg der Druckverluste, eine vorzeitige Belegung aktiver Oberflächen und schließlich sogar einer Verstopfungsgefahr. Die Schüttgutfilter haben hierdurch geringere Standzeiten und folglich auch eine geringere Beladung des Adsorptionsmittels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem Verfahren zu gelangen, mit dem es möglich ist, die Beladung des Sorptionsmittels zu steigern und dennoch die Investitionen und Betriebskosten für eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu senken.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren ausgegangen, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist und erfindungsgemäß vorgeschlagen, nach den im kennzeichnenden Teil desselben angegebenen Merkmalen zu verfahren.

Wird erfindungsgemäß zunächst aus den Rauchgasen mittels einer ersten Wanderschicht Staub und Flugasche entfernt, was beispielsweise durch ein Festfilterbett von 4 cm bis 25 cm Tiefe erfolgen kann, wird dadurch eine kontinuierliche Oberflächen- und Tiefenfiltration des Feststoffanteiles herbeigeführt.

Dadurch, daß der ersten Wanderschicht Adsorptionsmittel aufgegeben werden, die aus einer zweiten Wanderschicht abgezogen wurden, erreicht man mit bereits beladenem Sorptionsmittel eine zusätzliche Expositionszeit gegenüber den gasförmigen Schadstoffen und damit eine höhere Beladung. Die bessere Ausnutzung des Sorptionsmittels wird also dadurch erreicht, daß es zusätzlich als Entstaubungsfiltermedium verwendet wird und dabei eine höhere Adsorptionsbeladung erfährt.

Nach einem weiteren Verfahrensschritt werden sodann die von Staub und Flugasche befreiten Rauchgase mittels der zweiten Wanderschicht vom wesentlichsten Teil der Schwefeloxide befreit. Die Adsorptionsbeladung läßt sich dabei gezielt verstärken, wenn in an sich bekannter Weise eine Konditionierung der Rauchgase derart erfolgt, daß

- der Schwefelsäuretaupunkt bereits möglichst bei der Entfernung von Staub und Flugasche unterschritten wird und/oder
- ein oder zwei Reaktionspartner im Überschuß vorhanden sind, was das chemische Gleichgewicht und die Reaktionskinetik, z. B. der Reaktion 2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O → 2 H₂SO₄auf die Produktseite hin verschiebt bzw. beschleunigt und/oder
- dem Adsorptionsvorgang ein Absorptionsvorgang von Schadstoff in einer adsorbierten Fluidschicht auf der Oberfläche des Sorbenskornes überlagert wird, wodurch auch die Diffusion und somit das Freiwerden von Sorptionsplätzen beschleunigt wird und/oder
- die Temperatur zur Verbesserung der Adsorption gesenkt wird.

Werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Bedingungen eingehalten, ist es möglich, die Massenübergangszone der Schadstoffe drastisch zu verringern und gleichzeitig kostengünstigere Sorbensmittel geringerer spezifischer Oberfläche oder kleinere Entschwefelungsfilter einzusetzen, um die gleiche bzw. eine bessere Sorbensausnutzung zu erzielen.

Die von Wanderschicht zu Wanderschicht abgezogenen bzw. erneut wieder aufgegebenen Sorbensmittel können körnige Aktivkohle, Aktivkoks und insbesondere auch basische, aktive kohlenstoffhaltige Sorbensmittel, wie Braunkohlenkoks, sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die optimale Nutzung von Sorbensmitteln in Kombination mit einer Aerosol-Abscheidung, Entschwefelung und Entstickung. Zur Erzielung optimaler Betriebsbedingungen kann die Konditionierung der Rauchgase mit Heißdampf, mit Sprühnebel oder mit Kombinationen von Heißdampf und Sprühnebel und/oder auch mit Kaltluft erfolgen.

Aus der ersten Wanderschicht kann das mit Staub und Flugasche beladene Sorbensmittel über eine Differenzdruckregelung kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen und von Staub und Flugasche befreit werden, um sodann mindestens teilweise der ersten Wanderschicht wieder aufgegeben zu werden.

Um die Rauchgase von Staub und Flugasche hinreichend zu befreien, reicht es aus, wenn nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Stärke der ersten Wanderschicht wesentlich kleiner gehalten wird als die Stärke jeder der nachfolgenden Wanderschichten.

Durch Versuche konnte nachgewiesen werden, daß beispielsweise eine Stärke der ersten Wanderschicht von ca. 8 cm in der Lage ist, eine kontinuierliche Oberflächen- und Tiefenfiltration des in den Rauchgasen enthaltenden Feststoffanteiles zu übernehmen.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Staub und Flugasche sowie Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Rauchgasen unter Zugabe von gasförmigem Ammoniak, wobei die Rauchgase bei Temperaturen zwischen 60 und 560°C quer durch mehrere Wanderschichten aus körnigen kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln geleitet werden und in einer Wanderschicht ein Teil der Schwefeloxide adsorptiv entfernt wird, worauf in einer folgenden Wanderschicht die Stickstoffoxide katalytisch zu Stickstoff reduziert und weitere Schwefeloxide abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß

- aus den Rauchgasen mittels einer ersten Wanderschicht Staub und Flugasche entfernt werden,
- der ersten Wanderschicht Adsorptionsmittel aufgegeben werden, die aus einer zweiten Wanderschicht abgezogen werden,
- aus den von Staub und Flugasche befreiten Rauchgasen mittels der zweiten Wanderschicht Schwefeloxide entfernt werden,
- der zweiten Wanderschicht Adsorptionsmittel aufgegeben werden, die aus einer dritten Wanderschicht abgezogen werden,
- aus den weitgehend von Schwefeloxiden befreiten und mit einem Gemisch aus gasförmigem Ammoniak und Reingas versetzten Rauchgasen mittels der dritten Wanderschicht Stickstoffoxide und weitere Schwefeloxide entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Rauchgasen Wasser oder Luft oder Sauerstoff oder ein daraus gebildetes Gemisch vor dem Eintritt in die erste Wanderschicht und/oder vor dem Eintritt in eine der nachfolgenden Wanderschichten zugegeben wird und die Rauchgastemperatur über den Schwefelsäuretaupunkt eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Wanderschicht abgezogenen Adsorptionsmittel von Staub und Flugasche befreit werden und mindestens teilweise der ersten Wanderschicht wieder aufgegeben werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der ersten Wanderschicht wesentlich kleiner gehalten wird als die Stärke jeder der nachfolgenden Wanderschichten.