DE3803631C2 - Verfahren zur Steuerung des Kristallwachstums, der Filtrierbarkeit und der Entwässerbarkeit von Rauchgasgips - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver­ fahren zur Steuerung des Kristallwachstums, der Fil­ trierbarkeit und der Entwässerbarkeit von Rauchgas­ gips aus nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen dem System grobkörniger Rauchgasgips über einen Hydrozyklon entzogen wird.

In nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen entsteht aus dem alkalisch absorbierten Schwefeldioxid insbe­ sondere unter oxidierenden Bedingungen und den zur Verfügung gestellten Calciumionen andererseits Calciumsulfat, welches als schwerlösliches Calcium­ sulfatdihydrat ausfällt und als sogenannter Rauch­ gasgips aus dem System abgetrennt wird. Dabei ist es sehr erwünscht, daß dieser Rauchgasgips möglichst grobkörnig anfällt, da er dann leichter filtrierbar, entwässerbar und weiterverarbeitbar ist. Dazu ist es notwendig, daß die Rauchgasgipskristalle zu einer ausreichenden Größe anwachsen können, ehe sie dem System entzogen werden. Meist folgt die Abtrennung des grobkörnigen Rauchgasgipses über einen Hydro­ zyklon, welchem man einen Hydrozyklonunterlauf mit relativ hohem Feststoffgehalt grobkörniger Kristalle sowie einen Hydrozyklonoberlauf mit geringerem Fest­ stoffgehalt und feinerkörnigem Gips entnehmen kann. Der Hydrozyklonoberlauf wird in das System zurückge­ führt, so daß die feinerkörnigen Rauchgasgips­ kristalle die Möglichkeit haben, weiterzuwachsen und dabei der wäßrigen Phase neugebildetes Calciumsulfat zu entziehen. Das Ausschleusen des gröberkörnigen Rauchgasgipses wird im allgemeinen gesteuert über die Dichte der Suspension, weil nur dadurch gewähr­ leistet ist, daß die aus dem absorbierten Schwefel­ dioxid gebildete Menge an neuem Calciumsulfat in gleichem Maße aus dem System herausgeholt wird. Dies führt jedoch dazu, daß bei schwankenden Belastungen der Rauchgasentschwefelungsanlage sowohl von der Last als auch von der Belastung des Brennmaterials mit Schwefel unterschiedliche Verweilzeiten der Cal­ ciumsulfatkristalle in dem System in Kauf genommen werden müssen. Dies wiederum führt dazu, daß in Ab­ hängigkeit von der Verweilzeit das Kristallwachstum mehr oder weniger voranschreiten kann und demzufolge unterschiedliche durchschnittliche Kristallgrößen entstehen. Dies wiederum hat zur Folge, daß nicht nur das Kristallwachstum, sondern auch die Filtrier­ barkeit und Entwässerbarkeit des abgetrennten Rauch­ gasgipses erheblichen Schwankungen unterliegen kann.

Insbesondere bei Verwendung von Kalkstein als Absorp­ tionsmittel und beim Einbringen von Schlamm aus Ab­ wasseraufbereitungsanlagen in den Prozeß werden unter­ schiedliche Mengen von feinstteiligen Verunreini­ gungen in das System eingebracht. Diese Verunreini­ gungen bzw. inerte Partikel, die zum Teil zwar als Kristallisationskeime wirken können, sich aber auch beim Kristallisationsprozeß inert verhalten können, führen bei zu starker Anreicherung dazu, daß die mittlere Korngröße stark absinkt. Beim Ausschleusen von Rauchgasgips über den Hydrozyklonunterlauf führt der höhere Feinkornanteil im Zulauf zu einem erhöhten Mitriß dieser Partikel in den Unterlauf, zum anderen zu einer Anreicherung der Feinkornpartikel im Prozeß durch die Rückführung über den Hydrozyklonoberlauf. Dies führt zu einer sich rasch verschlechternden Filtrierbarkeit und Entwässerbarkeit des ausgeschleus­ ten Rauchgasgipses. Ein derartiger Rauchgasgips er­ fordert nicht nur größere Mengen Energie und längere Zeiten zum Trocknen, sondern weist meist auch schlechtere Eigenschaften bezüglich der Weiterverar­ beitbarkeit beispielsweise zu Baustoffen auf.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Kristallwachstum, die Filtrierbarkeit und die Entwässerbarkeit von Rauchgasgips aus nassen Rauch­ gasentschwefelungsanlagen, bei denen dem System grob­ körniger Rauchgasgips über einen Hydrozyklon entzogen wird, so zu steuern, daß auch bei schwankenden Be­ lastungen und damit schwankenden Verweilzeiten der Suspension im System dennoch ein gleichmäßiger und grobkörniger Rauchgasgips entnommen werden kann.

Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß der Suspension des Hydrozyklonoberlaufs dauernd oder in Intervallen mindestens ein Teil der feinerkörnigen Festteile entzogen und nur die verbleibende wäßrige Phase der Suspension in das System zurückgeführt wird.

Dabei ist es prinzipiell möglich, diese feinerkörni­ gen Festteile durch einen zweiten Hydrozyklon, einen Eindicker oder einen Filter zu entziehen. Bei Verwen­ dung des zweiten Hydrozyklons oder eines Eindickers wird dem System insbesondere eine Fraktion mit mittel­ großen Teilchen entzogen, während die feinsten Teil­ chen zusammen mit der wäßrigen Phase in das System zurückgeführt werden. Bei Verwendung von Filtern werden hingegen nahezu alle Feststoffanteile des Hydrozyklonoberlaufs dem System entzogen. Dies hat zur Folge, daß bei Entzug der gleichen Gewichtsmenge Feststoff aus dem Hydrozyklonoberlauf eine wesentlich höhere Teilchenzahl entzogen wird, die als Kristalli­ sationskeim wirken kann. Hierdurch wird somit das Kristallwachstum der verbliebenen feinerkörnigen Festteile in der Supension stärker beschleunigt als wenn zwar die gleiche Gewichtsmenge durch einen Hydrozyklon oder Eindicker entzogen wird, jedoch die Anzahl der zurückgeführten Teilchen immer noch rela­ tiv groß ist.

Dieser Nachteil des Entziehens von feinerkörnigen Festteilen durch einen zweiten Hydrozyklon oder einen Eindicker wird jedoch gegebenenfalls dadurch ausge­ glichen, daß die abgetrennte Fraktion mit mittlerer Teilchengröße sehr gut geeignet ist, nach einer Phase weiteren Kristallwachstums in das System zurückge­ führt zu werden. Diese Phase des weiteren Kristall­ wachstums kann beispielsweise durchgeführt werden in einem gerührten oder umgepumpten Zwischengefäß, welches insbesondere bei absinkenden Temperaturen verstärktes Kristallwachstum ermöglicht.

Bei der Abtrennung der feinerkörnigen Festteile mit Hilfe eines Filters bietet sich hingegen an, die abgetrennte Fraktion separat zu trocknen und/oder weiterzuverarbeiten, wobei es je nach Verwendungs­ zweck der Hauptfraktion des abgetrennten gröberkörni­ gen Rauchgasgipses möglich ist, diesem auch die rela­ tiv geringe Menge der separat getrockneten Fraktion feinerkörnigen Materials beizumischen. Nach dem Fil­ trieren und Trocknen der gröberkörnigen Rauchgasgips­ fraktion braucht es nämlich nicht mehr unbedingt störend zu sein, feinerkörniges Material zuzumischen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von besonderer Bedeutung für zweistufige Rauchgasentschwefelungsan­ lagen, bei denen der gröberkörnige Rauchgasgips aus der unteren Oxidationsstufe entnommen und die wäßrige Phase des Hydrozyklonoberlaufs in diese untere Oxi­ dationsstufe zurückgeführt wird, beispielsweise wie bei dem "Doppelloop"-Verfahren der Anmelderin.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Dimension des Hydrozyklons zum Entziehen des grobkörnigen Rauchgasgipses aus dem System kleiner gewählt werden kann als bisher. Bisher wurden nämlich Dimensionen dieses Hydrozyklons so gewählt, daß der Trennschnitt bei relativ großen Körnern liegt, so daß relativ viel Feinkorn im Oberlauf ver­ bleibt. Da jedoch der Hydrozyklonoberlauf bisher als Ganzes in das System zurückgeführt wurde, verringerte sich dadurch die mittlere Korngröße im System. Dies wiederum konnte zu einem nicht ausreichenden Kristall­ wachstum führen, so daß schließlich sich auch die mittlere Korngröße des ausgeschleusten Rauchgasgipses verringerte. Dies wiederum führt dann zu schlechterer Filtrierbarkeit und höherer Restfeuchte, die nur unter erheblichem Energieaufwand entfernt werden kann. Auch die Weiterverarbeitbarkeit eines feiner­ körnigen Rauchgasgipses ist beispielsweise für Bau­ zwecke deutlich verschlechtert.

Durch die Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das Kristallwachstum auch in extreme­ ren Situationen ausreichend zu steuern und damit auch die Filtrierbarkeit und Entwässerbarkeit des Rauchgasgipses zu gewährleisten. Im Normalbetrieb reicht das Auftrennvermögen eines kleineren Hydro­ zyklons mit geringerer Nennweite ohne weiteres aus, die anfallenden Mengen an Rauchgasgips in der ge­ wünschten Körnung abzutrennen.

Um das Kristallwachstum, die Filtrierbarkeit und Entwässerbarkeit des Rauchgasgipses zu steuern, ist es zweckmäßig, außer der Dichtemessung der auszu­ schleusenden Suspension auch eine Messung der durch­ schnittlichen Teilchengröße des ausgeschleusten Rauchgasgipses vorzunehmen. Bei sinkender durch­ schnittlicher Teilchengröße des ausgeschleusten Mate­ rials wird der Suspension des Hydrozyklonoberlaufs dauernd oder in Intervallen ein größerer Teil der feinerkörnigen Festteile entzogen. Sobald die mittle­ re Korngröße der ausgeschleusten Rauchgasgips­ kristalle wieder ausreichend angewachsen ist, kann der Entzug der feinerkörnigen Festteile verringert oder völlig eingestellt werden. Sofern den abgetrenn­ ten feinerkörnigen Festteilen die Möglichkeit gegeben wird, weiter anzuwachsen, können sie ebenso problem­ los dem System wieder zugeführt werden. Das gleiche gilt für die gegebenenfalls in schwankenden Mengen anfallenden getrockneten Fraktionen abgetrennten feinerkörnigen Festteile. Diese können unter Um­ ständen gleichmäßig dosiert dem getrockneten Rauch­ gasgips beigemengt werden, so daß das eigentliche Endprodukt wiederum eine relativ einheitliche Zu­ sammensetzung bezüglich der Korngrößen aufweist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung des Kristallwachstums, der Filtrierbarkeit und der Entwässerbarkeit von Rauch­ gasgips aus nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen dem System grobkörniger Rauchgasgips über einen Hydrozyklon entzogen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der Suspension des Hydrozyklonoberlaufs dauernd oder in Intervallen mindestens ein Teil der feinerkörnigen Festteile entzogen und nur die ver­ bleibende wäßrige Phase der Suspension in das System zurückgeführt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinerkörnigen Festteile durch einen zweiten Hydrozyklon, einen Eindicker oder einen Filter entzogen werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgetrennten feinerkörnigen Fest­ teile separat getrocknet und/oder weiterverarbeitet werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgetrennten feinerkörnigen Fest­ teile nach einer Phase weiteren Kristallwachstums in das System zurückgeführt werden.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Rauchgasgips handelt aus Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen Kalk­ stein als Absorptionsmittel verwendet wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Rauchgasgips handelt aus zweistufigen Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen der gröberkörnige Rauchgasgips aus der unteren Oxidationsstufe entnommen und die wäßrige Phase des Hydrozyklonoberlaufs in diese untere Oxidationsstufe zurückgeführt wird.