DE4436660A1 - Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage - Google Patents
Vereinfachte TrockenentschwefelungsanlageInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine vereinfachte
Trockenentschwefelungsanlage zur Verminderung eines
Ausstoßes an Schwefeloxiden SOx aus einem Abgas in einem
Verbrennungssystem, in dem eine Schwefel (S)-Komponente ent
haltende Brennstoffe, wie Kohle, Schweröl u. dgl. verbrannt
werden.
Ein Beispiel für eine bekannte Entschwefelungstechnik ist in
Fig. 5 dargestellt. Bei dem in dieser Figur dargestellten
Verfahren wird eine in dem Brennstoff 1 enthaltene Schwefel
(S)-Komponente innerhalb eines Kessels 10 zu Schwefeloxiden
SOx umgewandelt. Im Kessel 10 erfolgt mit Hilfe von Kalk
stein 2 folgende Ofenentschwefelung:
CaCO₃ → CaO + CO₂
CaO + SO₂ + 1/2 O₂ → CaSO₄
Im Abgas nach der Ofenentschwefelung im Boiler 10 sind Gips
(CaSO₄), Asche u. dgl. enthalten. Diese werden mit Hilfe
eines Staubsammlers 20 gesammelt und getrennt aufgearbeitet.
Da im Abgas am Auslaß des Kessels 10 auch noch nicht umge
setzter Ätzkalk (CaO) enthalten ist, werden darüber hinaus
zum Zwecke seiner Wiederverwendung ein Sprühtrockner 30
vorgesehen und die Entschwefelung in einem Abzug durchge
führt.
Im Sprühtrockner 30 wird Wasser 31 versprüht, wobei die fol
gende Entschwefelungsreaktion ablaufen dürfte. Bei dieser
Reaktion handelt es sich um eine Gas/Flüssigkeits-Reaktion
→ Flüssigkeits/Feststoff-Reaktion. Um diese Reaktion zu
fördern, wird normalerweise als Staubsammler 20 ein Sackfil
ter verwendet.
Gas/Flüssigkeits-Reaktion:
H₂O + SO₂ (+ 1/2 O₂) → H₂SO₃ (H₂SO₄)
Gas/Feststoff-Reaktion:
H₂SO₃ + CaO + 1/2 O₂ → CaSO₄ + H₂O
H₂SO₄ + CaO → CaSO₄ + H₂O
H₂SO₄ + CaO → CaSO₄ + H₂O
Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Abzugentschwefelung
durch die durch die genannten Gleichungen dargestellten
Reaktionen. Bei diesen Reaktionen ist der Wirkungsgrad der
Gas/Flüssigkeits-Reaktion niedrig. Dieser Wirkungsgrad wird
dadurch beeinflußt, ob das Wasser gut oder schlecht ver
sprüht wird. Selbst wenn das Wasser recht fein versprüht
wird, ist der Kontakt zwischen H₂O-Tröpfchen und gasförmigem
SO₂ beschränkt. Folglich muß dieser Sprühvorgang besonders
wirksam durchgeführt werden.
Eine Lösung für dieses Problem ist die bekannte Verwendung
eines Sackfilters als Staubsammler. Hierbei werden die Teil
chen an der Ebene eines Filtertuchs festgehalten und reagie
ren gelassen. Wenn man auf diesen Reaktionsmechanismus baut,
läßt sich keine akzeptable Entschwefelungsleistung errei
chen, wenn als Staubsammler, in welchem Teilchen nicht an
einer gasdurchlässigen Ebene gestoppt werden, z. B. ein elek
trischer Staubabscheider, verwendet wird.
Der Erfindung lag folglich die Aufgabe zugrunde, eine nicht
mit den beschriebenen Nachteilen der bekannten Entschwefe
lungsanlage behaftete verbesserte Entschwefelungsanlage zu
schaffen, in der mit hohem Wirkungsgrad eine Entschwefelung
erreichbar ist, die preisgünstig ist und die schließlich
keine Drainage erfordert.
Gegenstand einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung ist somit eine vereinfachte Trockenentschwefelungs
anlage mit einem Verbrennungsofen, der mit einem Entschwefe
lungsmittel beschickt wird, einem Sprühtrockner zur Ent
schwefelung eines aus dem betreffenden Verbrennungsofen aus
tretenden Abgases durch Versprühen von Wasser und einem
Staubsammler zur Entfernung von Staub aus dem aus dem be
treffenden Sprühtrockner austretenden Abgas, wobei eine Was
serbenetzungsvorrichtung zur Entfernung von Schwefeloxiden
aus dem aus dem genannten Staubsammler austretenden Abgas
vorgesehen ist und dafür Vorsorge getroffen wird, daß ein
Teil des aus der betreffenden Benetzungsvorrichtung austre
tenden Drainagewassers aus dem Sprühtrockner, der sich in
einem zwischen dem Verbrennungsofen und dem Staubsammler an
geordneten Abzug befindet, in den Abzug gesprüht wird.
Als eine derartige Wasserbenetzungsvorrichtung läßt sich
eine Berieselungseinrichtung verwenden.
Bei dieser Entschwefelungsanlage wird der Hauptteil der
Schwefeloxide (SOx) durch Wasser mit Hilfe der stromabwärts
des Staubsammlers angeordneten Benetzungsvorrichtung absor
biert. Dieses Drainagewasser wird dann in den Abzug vor dem
Staubsammler gesprüht und mit Hilfe des Sprühtrockners ver
dampft. Dies führt dazu, daß durch die Flüssigkeits/Fest
stoff-Reaktion zwischen dem H₂SO₃ (H₂SO₄) enthaltenden
Sprühwasser und nicht-umgesetztem CaO im Inneren des Abzugs
eine hochwirksame Entschwefelung (in einem Abzug) stattfin
det.
Gegenstand einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe
felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Anord
nung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage
dafür Vorsorge getroffen ist, daß ein Teil des aus der Was
serbenetzungsvorrichtung austretenden Drainagewassers mit in
dem Staubsammler gesammelter Asche gemischt und danach das
Gemisch aus dem Sprühtrockner versprüht wird.
Die im Staubsammler gesammelte Asche kann gleichzeitig mit
dem aus der Wasserbenetzungsvorrichtung austretenden Drai
nagewasser in einem Mahlwerk gemahlen und dann in Form eines
wäßrigen Gemischs dem Sprühtrockner zugeführt werden.
Bei dieser modifizierten Anordnung wird eine Entschwefe
lungsreaktion in einem Abzug durch aus dem Kessel ausgetra
genes nicht-umgesetztes CaO gefördert.
Gegenstand einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe
felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Ausge
staltung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage
dafür Vorsorge getroffen ist, daß in einem Abzug vor dem
Sprühtrockner eine Entschwefelungsmittelversprüheinrichtung
zum Führen der in dem Staubsammler gesammelten Asche und
Verteilung derselben angeordnet ist.
Da bei der derart modifizierten Entschwefelungsanlage die
gesammelte Asche getrennt von dem aus der Wasserbenetzungs
vorrichtung austretenden Drainagewasser in den Abzug vor dem
Sprühtrockner geleitet wird, kann die gesammelte Asche ohne
Beschränkung auf eine (bestimmte) Zufuhrgeschwindigkeit zu
geführt werden, so daß eine ausreichende Abzugentschwefelung
stattfinden kann.
Gegenstand einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine verbesserte vereinfachte Trockenentschwe
felungsanlage, bei der zusätzlich zu der verbesserten Anord
nung der ersten Ausführungsform der Entschwefelungsanlage
dafür Vorsorge getroffen ist, daß in dem Staubsammler ge
sammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung zugeführt
wird.
Da bei dieser verbesserten Anordnung die im Staubsammler ge
sammelte und nicht umgesetztes CaO enthaltende Asche der
Wasserbenetzungsvorrichtung zugeführt wird, steigt der pH-
Wert des durch die Wasserbenetzungsvorrichtung strömenden
Wassers (d. h. die Azidität wird schwach) unter Erhöhung der
SOx-Absorptionsmenge.
Im Falle dieser Modifikation läßt sich die Asche in gemah
lenem Zustand der Wasserbenetzungsvorrichtung zuführen. Bei
Durchführung dieses Mahlvorgangs lassen sich die geschilder
ten Reaktionen noch weiter verbessern.
Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Wasserbenetzungs
vorrichtung entstandenen Reaktionsprodukte (CaSO₄ und der
gleichen) als Aufschlämmung in den Oberstrom des Staubsamm
lers gesprüht werden können. Nach dem Trocknen fällt dann im
Staubsammler lediglich eine feste Komponente an. Während des
Versprühens der Aufschlämmung erfolgt durch aus dem Kessel
austretendes nicht-umgesetztes CaO und H₂SO₃ (H₂SO₄) in der
Aufschlämmung eine Entschwefelung durch eine Feststoff/Flüs
sigkeits-Reaktion.
Die geschilderten und sonstige Aufgaben, Merkmale und Vor
teile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der fol
genden Beschreibung einer Reihe bevorzugter Ausführungsfor
men der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeich
nungen noch besser verständlich.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge
mäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge
mäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge
mäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Systemdiagramm einer Entschwefelungsanlage ge
mäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und
Fig. 5 ein Systemdiagramm eines Beispiels einer bekannten
Entschwefelungsanlage.
Zunächst wird die in Fig. 1 dargestellte erste bevorzugte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Wie aus dieser Figur hervorgeht, werden in einem mit einem
schwefelhaltigen Brennstoff 1 befeuerten Kessel 10 entstan
dene Schwefeloxide (SOx) ähnlich wie beim Stand der Technik
zunächst durch Beschicken des Kessels 10 mit Kalkstein 2
ofenentschwefelt. Nach der Ofenentschwefelung wird ein Gips
(CaSO₄), Asche und dergleichen enthaltendes Abgas einem
Staubsammler 20, in welchem aus dem Abgas Staub gesammelt
wird, zugeführt. Die gesammelten Materialien 21 werden ge
trennt aufgearbeitet.
An einem Auslaß des Staubsammlers 20 ist eine Wasserbenet
zungsvorrichtung in Art eines Rieselturms angeordnet. In
diesem werden in dem aus dem Staubsammler 20 austretenden
Abgas enthaltende Schwefeloxide (SOx) durch Wasser absor
biert. Der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 wird Wasser 41 zu
geführt. Das absorbierte SOx enthaltende Wasser wird in
einem Bodentank als H₂SO₃ (H₂SO₄) gelagert. Ein Teil 42 des
selben wird in die Wasserbenetzungsvorrichtung rückgeführt.
Der Rest 43 wird einem in einem Abzug stromaufwärts des
Staubsammlers 20 befindlichen Sprühtrockner 30 zugeführt. Da
hier Wasser und gasförmiges SO₂ in bereits umgesetztem Zu
stand versprüht werden, erreicht man anschließend eine hoch
wirksame Abzugentschwefelung lediglich im Rahmen der zusätz
lichen Reaktionen zwischen dem Sprühwasser und aus dem Kes
sel austretendem nicht-umgesetztem CaO.
Sollte in diesem Sprühtrockner noch restliches SO₂ enthalten
sein, wird darüber hinaus der Hauptteil des SO₂ mit Hilfe
der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 in der Art eines Riesel
turms stromabwärts des Staubsammlers 20 durch Wasser absor
biert. Auf diese Weise strömt aus einer Esse 50 lediglich
ein eine sehr geringe Menge an Schwefeloxiden (SOx) enthal
tendes sauberes Gas aus.
In Fig. 2 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Figur tragen
zu den Bauteilen der in Fig. 1 dargestellten Entschwefe
lungsanlage identische Bauteile die gleichen Bezugszahlen.
In der Beschreibung dieser und der folgenden modifizierten
Ausführungsformen wird lediglich der jeweilige Unterschied
in der Anordnung zu der ersten bevorzugten Ausführungsform
erläutert.
Ein Teil 43 des Drainagewassers nach der Reaktion in der
Wasserbenetzungsvorrichtung 40 in der Art eines Rieselturms
und ein Teil 22 der in dem Staubsammler 20 gesammelten Mate
rialien werden gemischt und in einem Mahlwerk 60 gemahlen.
Danach werden sie in Form einer Aufschlämmung 61 dem
Sprühtrockner 30 zugeführt und dort versprüht. Auf diese
Weise wird aus dem Kessel 10 austretendes nicht-umgesetztes
CaO durch das Vermahlen auf der Oberfläche freigelegt, wo
durch die Reaktionen begünstigt werden.
In Fig. 3 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt.
Während es sich bei der zuvor beschriebenen zweiten bevor
zugten Ausführungsform um ein System handelt, in welchem
eine naß vermahlene Aufschlämmung 61 zur wirksamen Ausnut
zung von nicht-umgesetztem CaO in einen Abzug versprüht
wird, handelt es sich bei der in Fig. 3 dargestellten bevor
zugten Ausführungsform um ein System, in welchem nicht-umge
setztes CaO durch Trockenvermahlen wirksam ausgenutzt wird.
Insbesondere wird ein Teil 43 des Drainagewassers einer Was
serbenetzungsvorrichtung 40 in Form eines Rieselturms als
solches aus einem Sprühtrockner 30 in den Oberstrom eines
Staubsammlers 20 gesprüht. In dem Staubsammler 20 gesammelte
Materialien 22 werden in einem Mahlwerk 70 vermahlen, wobei
ein Abgas 23 als Treibgas ausgenutzt wird. Danach erfolgt
eine Beförderung durch einen Gasstrom. Ein Fördergas 71 wird
einer Entschwefelungsmittel-Verteilungsvorrichtung 80, die
in einem Abzug stromaufwärts des genannten Sprühtrockners 30
angeordnet ist, zugeführt.
Ein Verdienst dieser bevorzugten Ausführungsform besteht
darin, daß durch getrenntes Versprühen von Flüssigkeit und
Verteilen von Feststoff in einem Abzug der Zufuhrmenge des
gesammelten Materials 71 keine Grenzen gesetzt sind.
Im Falle, daß die Reaktionskomponenten gemischt und gleich
zeitig in Form einer Aufschlämmung versprüht werden (wie
dies bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Fall
ist), sind im Hinblick auf die Förderleistung der Viskosität
der Aufschlämmung Grenzen gesetzt. Somit kann man eine eine
bestimmte Zufuhrrate übersteigende Feststoffmaterialmenge
nicht verarbeiten.
In Fig. 4 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erläutert.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird in dem Staub
sammler 20 gesammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung
40 zugeführt, um darin die Entschwefelungswirkung weiter zu
steigern.
Ein Teil 22 des im Staubsammler 20 erhaltenen gesammelten
Materials wird der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zugeführt.
Wasser, welches in der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 SOG
absorbiert hat, enthält H₂SO₃ (H₂SO₄) und befindet sich in
einem Bodentank. Ein Teil 42 des (in dem Bodentank) gelager
ten Wassers wird durch die Wasserbenetzungsvorrichtung 40
zirkuliert. Der Rest 43 des (in dem Bodentank) gelagerten
Wassers wird einem Sprühtrockner 30 stromaufwärts des
Staubsammlers 20 (ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen
bevorzugten Ausführungsformen) zugeführt. Da Wasser und SO₂-
Gas hier in bereits umgesetzter Form versprüht werden, läßt
sich anschließend eine hochwirksame Abzugentschwefelung le
diglich durch die zusätzlichen Reaktionen zwischen dem
Sprühwasser und aus dem Kessel austretendem nicht-umgesetz
tem CaO erreichen.
Selbst wenn im Sprühtrockner 30 restliches SO₂ enthalten
ist, wird der Hauptteil des SO₂ mit Hilfe der Wasserbenet
zungsvorrichtung 40 vom Rieselungstyp stromabwärts des
Staubsammlers 20 durch Wasser absorbiert. Auf diese Weise
tritt aus dem Kamin 50 ein eine lediglich sehr geringe Menge
an Schwefeloxiden (SOx) enthaltendes sauberes Gas aus.
Im Falle, daß die Absorptionsmenge an SO₂ besonders erhöht
werden soll, wird das im Staubsammler 20 gesammelte und der
Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zuzuführende gesammelte Mate
rial zunächst mit Hilfe eines Mahlwerk-Mischers 60 vermahlen
und dann der Wasserbenetzungsvorrichtung 40 zugeführt. Auf
diese Weise lassen sich der pH-Wert des die Wasserbenet
zungsvorrichtung 40 durchströmenden Wassers erhöhen (d. h.
die Azidität erniedrigen) und die SO₂-Absorptionsmenge stei
gern.
Die vorhergehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Aus
führungsformen der vorliegenden Erfindung macht offenkundig,
daß man durch wirksame Ausnutzung eines Entschwefelungsmit
tels eine preisgünstig installierbare und zu betreibende und
einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Entschwefelungsanlage
bereitstellen kann. Weiterhin ermöglicht die erfindungsge
mäße Anlage eine drainagefreie Entschwefelung.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand bevorzugter Aus
führungsformen beschrieben, selbstverständlich ist die vor
liegende Erfindung aber nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Änderungen und Modifi
kationen dieser Ausführungsformen innerhalb des Erfindungs
gedankens, wie er durch die beigefügten Ansprüche zum Aus
druck gebracht wird, denkbar und möglich.
Claims (4)
1. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage mit einem mit
Entschwefelungsmittel (2) beschickten Verbrennungsofen
(10), einem Sprühtrockner (30) zum Entschwefeln eines
aus dem Verbrennungsofen (10) austretenden Abgases
durch Besprühen mit Wasser und einem Staubsammler (20)
zum Entfernen von Staub aus dem aus dem Sprühtrockner
(30) austretenden Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß
(in der Anlage) eine Wasserbenetzungsvorrichtung (40)
zur Entfernung von Schwefeloxiden aus dem aus dem
Staubsammler (20) austretenden Abgas vorgesehen ist und
daß die Anordnung derart ist, daß ein Teil des aus der
Wasserbenetzungsvorrichtung (40) austretenden Drainage
wassers (43) aus dem Sprühtrockner (30), der sich in
einem Abzug zwischen dem Verbrennungsofen (10) und dem
Staubsammler (20) befindet, in den Abzug gesprüht wird.
2. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart
ist, daß ein Teil des aus der Wasserbenetzungsvorrich
tung (40) austretenden Drainagewassers (43) mit in dem
Staubsammler (20) gesammelter Asche gemischt und die
Mischung aus dem Sprühtrockner (30) versprüht wird.
3. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abzug vor dem
Sprühtrockner (30) eine Entschwefelungsmittel-Vertei
lungseinrichtung (80) zur Förderung der in dem Staub
sammler (20) gesammelten Asche und Verteilung der Asche
vorgesehen ist.
4. Vereinfachte Trockenentschwefelungsanlage nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Staubsammler (20)
gesammelte Asche der Wasserbenetzungsvorrichtung (40)
zugeführt wird.
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