DE3727801C2 - - Google Patents
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- B01D53/46—Removing components of defined structure
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- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
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Description
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren
zum Herstellen von Rauchgasgips-Kristallen im Zuge der Rauch
gasentschwefelung von Dampfkraftwerkskesselfeuerungen, wobei
das Rauchgas in einem Waschturm mit einer Kalk oder Kalkstein
enthaltenden, im Kreislauf geführten Waschwassersuspension
behandelt, das dabei ausgewaschene Schwefeldioxid im Wasch
turmsumpf unter Zufuhr von Luftsauerstoff durch Oxidation
sowie durch Kristallisation in Rauchgasgips-Kristalle über
führt, aus dem Waschturmsumpf ein Kristallsuspensionsstrom
kontinuierlich abgezogen und einem die Feinanteile und die
Grobanteile trennenden Zyklonabscheider zugeführt, aus dem
Zyklonabscheider ein die Grobanteile führender Unterlauf ei
ner Entwässerungseinrichtung zugeführt, der Oberlauf des Zy
klonabscheiders in den Waschturmsumpf zurückgeführt, aus der
Entwässerungseinrichtung Rauchgasgips-Kristalle abgezogen
und der Klarlauf in den Waschturmsumpf zurückgeführt werden.
Rauchgasgips-Kristalle meint dabei Calciumsulfatdihydrat-
Kristalle. - Bei dem gattungsgemäßen Verfahren ist im Wasch
turmsumpf ein pH-Wert von 4 bis 6 eingestellt. Die Zugabe
von Kalk oder Kalkstein kann im Rahmen des gattungsgemäßen
Verfahrens an verschiedenen Stellen des Waschturms erfolgen.
So ist aus VGB Kraftwerkstechnik 63 (1983) 4, Seiten 335 bis
344 einerseits bekannt, eine Aufschlämmung von Kalkstein im
oberen Bereich des Waschturmes aufzugeben (vgl. Fig. 11) an
dererseits ist es auch bekannt, Calciumhydroxid in Form von
Kalkmilch in den Waschturmsumpf einzuführen (vgl. Fig. 8).
Vorzugsweise wird das Rauchgas im Gegenstrom gewaschen. Im
Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, das Rauchgas im
Gleichstrom zur zerstäubten Waschwassersuspension zu führen.
Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (VGB Kraftwerks
technik 63 (1983) 4, Seiten 335 bis 343) wird lediglich der
Feststoffgehalt im Waschturmsumpf konstant eingestellt, indem
der Kristallsuspensionsstrom taktweise oder über eine Pumpe
kontinuierlich geregelt aus dem Waschturmsumpf abgezogen und
abgeschlämmt wird. Die abgetrennte Flüssigkeit wird in den
Waschturmsumpf zurückgeführt. Der mitgeführte Kristallfeinan
teil ist äußerst klein und liegt in der Größenordnung von
etwa 2 Gew.% (Fig. 12). Die im Oberlauf des Zyklonabscheiders
enthaltenen Feststoffe liegen im Kristallgrößenbereich von
unter 10 µm. Sie gelangen in den Waschturmsumpf, wo sie wei
terwachsen. Eine Steuerung der Korngröße der Calciumsulfat
dihydrat-Kristalle wird damit nicht durchgeführt. Der nach
dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren hergestellte Rauch
gasgips ist grobkörnig und kann auf eine Restfeuchte von etwa
6 bis 7 Gew.% entwässert werden. Die Körnung ist insbes. we
sentlich gröber als das Kornspektrum von Flugasche. Sowohl
die Kornverteilung als auch das Wasserbindevermögen ist nur
in geringem Maße beeinflußbar. Die geringe Kornfeinheit und
die kleine Kristalloberfläche sind nachteilig bei der Her
stellung deponiefähiger oder verwertungsfähiger Mischungen
mit Flugasche. Insbes. ist die Verfestigung der Mischungen
aus Flugasche, Gips und Waschwassersuspensionsanteilen nicht
befriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Verfahren anzugeben, bei dem ein Rauchgasgips mit großer Korn
feinheit sowie großer Kornoberfläche und zwar mit genau ein
stellbarer Korngröße der Calciumsulfatdihydrat-Kristalle her
gestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Trenn
korndurchmesser im Bereich von 10 bis 20 µm so gewählt wird,
daß mindestens 10 Gew.% der in dem Kristallsuspensionsstrom
enthaltenen Feststoffe mit einem Korndurchmesser von weniger
als 20 µm in den Oberlauf des Zyklonabscheiders gelangen,
aus dem Oberlauf des Zyklonabscheiders ein Teilstrom abgezo
gen und durch einen feststofffreien Flüssigkeitsstrom ersetzt
sowie durch die Menge des abgezogenen Teilstromes die Körnung
des abgezogenen Rauchgasgipses derart geregelt wird, daß durch
Drosselung der Teilstrommenge feinere Rauchgasgips-Kristalle
sowie durch Vergrößerung der Teilstrommenge größere Rauchgas
gips-Kristalle hergestellt werden. - Erfindungsgemäß wird
im Waschturmsumpf ein beachtlicher Anteil an Feststoffen ein
gestellt, die kleiner sind als das dem Zyklonabscheider zu
geordnete Trennkorn. Der Erfindung liegt die überraschende
Erkenntnis zugrunde, daß unter dieser Voraussetzung die Korn
größe der aus der Waschwassersuspension abgetrennten Calcium
sulfatdihydrat-Kristalle sehr genau eingestellt werden kann,
wenn der Anteil der Feststoffe, die kleiner sind als der Trenn
korndurchmesser des Zyklonabscheiders, im Waschturmsumpf ge
steuert wird. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, daß
sekundäre Keimbildung der vorherrschende Keimbildungsmecha
nismus ist und die Keimbildungsgeschwindigkeit, d. h. die
Anzahl der neu gebildeten Keime je Zeiteinheit in der Wasch
wassersuspension, durch die Häufigkeit und Intensität der
Kollisionen der Kristalle in der Suspension beeinflußbar ist.
Überraschenderweise kann der an sich bekannte Mechanismus
wirksam zur Steuerung der Kristallisation eingesetzt werden,
wenn das Kornspektrum in der Waschwassersuspension einen be
achtlichen Feinanteil aufweist. Beachtlicher Feinanteil meint,
daß mindestens 10 Gew.%, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.%, der
Feststoffe im Waschturmsumpf so klein ist, daß sie von dem
Zyklonabscheider nicht abgetrennt werden können. Die Steuerung
des Feinanteils ist durch Einstellung und Anpassung des Trenn
korndurchmessers möglich.
Die Steuerung der Teilstrommenge erlaubt eine sehr einfache
Einstellung der Kornfeinheit. So wird die Kornfeinheit der
abgetrennten Calciumsulfatdihydrat-Kristalle größer, wenn
die Teilstrommenge vergrößert wird und die Kornfeinheit klei
ner, wenn eine kleinere Menge des Teilstromes entnommen wird.
Allein durch die Mengenregelung ist sowohl eine Verstärkung
als auch eine Abschwächung der den Prozeß bestimmenden Keim
bildungsgeschwindigkeit möglich. Die zahlenmäßige Zuordnung
zwischen Körnung des Rauchgasgipses einerseits und den Fest
stoffanteilen in der Waschwassersuspension andererseits ist
allerdings von weiteren Faktoren, wie z. B. Fremdsalzen, Strö
mungsführung und dergleichen abhängig und somit eine anlagen
spezifische Größe, die im Versuch allerdings leicht ermittelt
werden kann. lm einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung
mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung des Verfahrens.
So sollen im allgemeinen 20 bis 70 Gew.% der aus dem Kristall
suspensionsstrom mitgeführten Feststoffe im Oberlauf des Zy
klonabscheiders bleiben. Man kann die im Teilstrom mitgeführ
ten Feststoffe abtrennen und die feststofffreie Flüssigkeit
in den Waschturmsumpf zurückführen. Eine bevorzugte Ausfüh
rungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Teilstrom diskontinuierlich abgezogen wird, wobei Pauseninter
valle und Abführintervalle abwechseln, und daß der Mengenstrom
im zeitlichen Mittel durch Einstellung der Pausenintervalle
gesteuert wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es fernerhin,
einen Teilstrom des aus dem Waschturmsumpf abgezogenen Kri
stallsuspensionsstroms vor Eintritt in den Zyklonabscheider
abzuzweigen und dem Klarlauf zuzuführen. Im Rahmen dieser
Maßnahmen ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die
Wirkung von gelösten Komponenten in der Waschwassersuspension
auf die Kristalltracht zu beeinflussen. Dadurch werden die
Steuerungsmöglichkeiten der Kristallisation noch erweitert.
Es versteht sich, daß der dem Waschturm aufzugebende Kalk
oder Kalkstein mit einem Teilstrom des in den Waschturmsumpf
zurückgeführten Oberlaufs des Zyklonabscheiders angemaischt
werden kann. Es versteht sich fernerhin, daß die Gesamtwasser
bilanz des Verfahrens beachtet werden muß. Man kann dem
Waschturmsumpf silikatische Feinanteile zugeben. Besonders
geeignet sind silikatische Feinanteile auf Basis Ton. Die
Zugabe von silikatischen Feinanteilen, z. B. Kaolin, kann
sinnvoll sein, wenn ein neuer Betriebszustand eingestellt
werden soll. Durch die Zugabe zusätzlicher Feststoffeinanteile
wird die sekundäre Keimbildung angeregt und die Einstellung
des neuen stationären Zustandes beschleunigt.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rauch
gasgips weist eine sehr große Kornfeinheit mit großer Ober
fläche auf und ist überraschenderweise sehr porös. In der
Kristallform unterscheidet sich der nach dem erfindungsge
mäßen Verfahren hergestellte Rauchgasgips deutlich von den
bekannten Produkten. Der erfindungsgemäß hergestellte Rauch
gasgips ist flockenförmig; keinesfalls sind die Kristalle
grobkörnig, blättchenförmig oder nadelförmig, wie es in VGB
Kraftwerkstechnik 63 (1983) 4, Seiten 335 bis 344, Fig. 9,
15 und 16, dargestellt ist. Die Restfeuchtigkeit des mecha
nisch entwässerten Rauchgasgipses beträgt bei dem erfindungs
gemäßen Verfahren etwa 30% und ist damit wesentlich größer
als nach dem Stand der Technik. Daraus leiten sich Vorteile
ab. Die große Kornfeinheit mit großer Oberfläche bewirkt eine
hohe Verfestigung von Mischungen aus Flugasche, Gips und Was
ser aus der Rauchgasentschwefelungsanlage infolge Zwickel
füllung. Im übrigen ist aufgrund der großen Oberfläche eine
außerordentlich große Reaktivität bei der chemischen Umset
zung mit Bestandteilen der Flugasche gegeben und dadurch eine
geringe Auslaugung gewährleistet. Im Ergebnis weist der nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rauchgasgips
eine ausgezeichnete Deponiefähigkeit auf. Die Einbindung von
Salzen und Metallen ist deutlich größer als bei Rauchgasgip
sen, die nach dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren gewon
nen werden. Auch die Druckfestigkeit ist höher. Fernerhin
ist im Vergleich zu Rauchgasgips, das nach dem bekannten gat
tungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, aufgrund der beson
deren Produkteigenschaften eine weitergehende Verwertgungs
möglichkeit für Flugasche/Gipsmischungen gegeben. Hinzukommt
als weiterer Vorteil, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
aufgrund der besseren Wasseraufnahme des Gipses eine abwas
serfreie Fahrweise möglich ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert. Die einzige Figur zeigt das Verfahrensschema sowie
die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das in der Figur dargestellte Verfahren dient zum Herstellen
von im wesentlichen aus Calciumsulfatdihydrat bestehendem
Rauchgasgips im Zuge der Rauchgasentschwefelung von Kraft
werkskesselfeuerungen.
Das Rauchgas 1 wird einem Waschturm 2 zugeführt und im Gegen
strom mit Kalk oder Kalkstein enthaltender Waschwassersuspen
sion 3 behandelt. Dabei wird das im Rauchgas enthaltene Schwe
feldioxid aufgewaschen. Das von SO2 befreite Rauchgas tritt
nach einer Tropfenabscheidung 4 am Waschturmkopf 5 aus. Die
Waschwassersuspension wird in einem ersten Kreislaufstrom
6 aus dem Waschturmsumpf 7 abgezogen und über Zerstäuberdüsen
8 dem Waschturm aufgegeben. Im Ausführungsbeispiel wird Kalk
stein als wäßrige Aufschlämmung 9 im wesentlichen über Düsen
10, die im oberen Bereich des Waschturms angeordnet sind,
aufgegeben. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt
es aber auch, Aufschlämmungen von Kalk oder Kalkstein dem
Waschturmsumpf direkt zuzuführen. In einem solchen Fall wird
die Waschwassersuspension in verschiedenen Etagen, die sich
über die gesamte Waschturmhöhe erstrecken, in den Waschturm
eingeführt.
Im Waschturmsumpf 7 ist ein pH-Bereich von 4 bis 6 einge
stellt. Fernerhin wird dem Waschturmsumpf Luftsauerstoff 11
zugeführt. Im Waschturmsumpf wird durch Oxidation sowie durch
Kristallisation das ausgewaschene Schwefeldioxid in Calcium
sulfatdihydrat-Kristalle (Rauchgasgips-Kristalle) überführt.
Aus dem Waschturmsumpf 7 wird ein Kristallsuspensionsstrom
12 abgezogen und einem die Feinanteile und die Grobanteile
trennenden Zyklonabscheider 13 zugeführt. In dem Zyklonab
scheider werden Calciumsulfatdihydrat-Kristalle, die größer
sind als das dem Zyklonabscheider zugeordnete Trennkorn, ab
getrennt und im Unterlauf 14 des Zyklonabscheiders 13 ausge
führt. Der Zyklonabscheider wird mit einem Trennkorndurch
messer im Bereich von 10 bis 20 µm betrieben, wobei ein Fest
stoffteilchen, das dem Trennkorndurchmesser entspricht, de
finitionsgemäß zu gleichen Anteilen in den Oberlauf und in
den Unterlauf gelangt. Der Unterlauf wird in einem nachge
schalteten Eindicker 15, beispielsweise einem Vakuumtrommel
filter, mechanisch entwässert und als Rauchgasgips 16 abge
zogen. Der Oberlauf 17 des Zyklonabscheiders sowie der bei
der mechanischen Entwässerung des Unterlaufs anfallende Klar
lauf 18 werden in den Waschturmsumpf 7 zurückgeführt. Über
die Leitung 20 mit Ventil 21 kann der Zyklonabscheider 13
gleichsam kurzgeschlossen werden. Dadurch kann ein Teilstrom
des aus dem Waschturmsumpf 7 abgezogenen Kristallsuspensions
stromes vor Eintritt in den Zyklonabscheider 13 abgezweigt
und dem Klarlauf 18 zugeführt werden. Daraus resultiert eine
weitere Regelmöglichkeit.
Die Menge der Feinanteile im Waschturmsumpf 7 ist so einge
stellt, daß mindestens 10 Gew.%, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.%,
der im Kristallsuspensionsstrom 12 enthaltenen Feststoffe
im Oberlauf 17 des Zyklonabscheiders 13 bleiben. Sie werden
im wesentlichen als Kristallkeime in den Waschturmsumpf 7
zurückgeführt. Die Konzentration der Feststoffeinanteile im
Waschturmsumpf beeinflußt die Körnung des bei dem Verfahren
hergestellten Rauchgasgipses. Eine größere Anzahl von Kristall
keimen regt eine sekundäre Keimbildung in der Waschwasser
suspension an und führt zu einer größeren Kornfeinheit des
Rauchgasgipses 16. Entsprechend wird der Rauchgasgips 16 gro
ber, wenn die sekundäre Keimbildung reduziert wird, indem
die Anzahl der Kristallkeime in der Waschwassersuspension
reduziert wird. Bei dem im Ausführungsbeispiel dargestell
ten Verfahren wird die Körnung des Rauchgasgipses 16 mit Hil
fe eines aus dem Oberlauf 17 des Zyklonabscheiders abgeführ
ten Teilstromes 19 (Suspensionsregelstrom) genau eingestellt.
Die Menge des Teilstroms 19 wird entsprechend der Körnung
des Rauchgasgipses 16 angepaßt. Zur Einstellung eines feine
ren Rauchgasgipses wird die abgetrennte Menge gedrosselt,
zur Einstellung eines groberen Produktes erhöht. Im stationä
ren Betriebszustand ist auch eine abwasserfreie Fahrweise
möglich. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird
der Teilstrom 19 diskontinuierlich abgeführt und die Menge
durch Einstellung der Intervallzeiten geregelt. Eine weitere
im Ausführungsbeispiel allerdings nicht dargestellte Ausge
staltung des Verfahrens besteht darin, daß der aus dem Ober
lauf abgetrennte Teilstrom aufkonzentriert und die feststoff
freie Flüssigkeit in den Waschturmsumpf zurückgeführt wird.
Dadurch besteht die Möglichkeit, die Zusammensetzung der ge
lösten Komponenten in der Waschwassersuspension zu beeinflus
sen. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der dem Wasch
turm aufzugebende Kalk oder Kalkstein mit einem Teilstrom
des Oberlaufes angemaischt wird. Eine weitere, in der Figur
ebenfalls nicht dargestellte erfindungsgemäße Maßnahme be
steht darin, dem Waschturmsumpf silikatische Feinanteile,
insbesondere auf Basis Ton, zuzugeben. Dadurch kann die Ein
stellung eines neuen stationären Betriebszustandes beschleu
nigt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen von Rauchgasgips-Kristallen im
Zuge der Rauchgasentschwefelung von Dampfkraftwerkskessel
feuerungen, wobei das Rauchgas in einem Waschturm mit einer
Kalk oder Kalkstein enthaltenden, im Kreislauf geführten
Waschwassersuspension behandelt, das dabei ausgewaschene
Schwefeldioxid im Waschturmsumpf unter Zufuhr von Luftsauer
stoff durch Oxidation sowie durch Kristallisation in Rauch
gasgips-Kristalle überführt, aus dem Waschturmsumpf ein Kri
stallsuspensionsstrom kontinuierlich abgezogen und einem die
Feinanteile und die Grobanteile trennenden Zyklonabscheider
zugeführt, aus dem Zyklonabscheider ein die Grobanteile füh
render Unterlauf einer Entwässerungseinrichtung zugeführt,
der Oberlauf des Zyklonabscheiders in den Waschturmsumpf zu
rückgeführt, aus der Entwässerungseinrichtung Rauchgasgips-
Kristalle abgezogen und der Klarlauf in den Waschturmsumpf
zurückgeführt werden, dadurch gekennzeich
net, daß der Trennkorndurchmesser im Bereich von 10 bis
20 µm so gewählt wird, daß mindestens 10 Gew.% der in dem
Kristallsuspensionsstrom enthaltenen Feststoffe mit einem
Korndurchmesser von weniger als 20 µm in den Oberlauf des
Zyklonabscheiders gelangen, aus dem Oberlauf des Zyklonab
scheiders ein Teilstrom abgezogen und durch einen fest
stofffreien Flüssigkeitsstrom ersetzt sowie durch die Menge
des abgezogenen Teilstromes die Körnung des abgezogenen
Rauchgasgipses derart geregelt wird, daß durch Drosselung
der Teilstrommenge feinere Rauchgasgips-Kristalle sowie durch
Vergrößerung der Teilstrommenge größere Rauchgasgips-
Kristalle hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
20 bis 70 Gew.% der in dem Kristallsuspensionsstrom mitge
führten Feststoffe im Oberlauf des Zyklonabscheiders bleiben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die im Teilstrom mitgeführten Feststoffe abgetrennt und
die feststofffreie Flüssigkeit in den Waschturmsumpf zurück
geführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Teilstrom diskontinuierlich abgezogen
und die Teilstrommenge im zeitlichen Mittel durch Einstellen
der Pausenintervalle gesteuert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Teilstrom des aus dem Waschturmsumpf
abgezogenen Kristallsuspensionsstromes vor Eintritt in den
Zyklonabscheider abgezweigt und dem Klarlauf zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der dem Waschturm aufzugebende Kalk oder
Kalkstein mit einem Teil des in den Waschturmsumpf zurückge
führten Oberlaufs des Zyklonabscheiders angemaischt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Waschturmsumpf silikatische Feinanteile
zugegeben werden.
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DE19873727801 DE3727801A1 (de) | 1986-09-20 | 1987-08-20 | Verfahren zum herstellen von rauchgasgips im zuge der rauchgasentschwefelung von kraftwerkskesselfeuerungen |
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