DE60010121T2

DE60010121T2 - Verfahren und vorrichtung zur bindung von schadstoffen im rauchgas

Info

Publication number: DE60010121T2
Application number: DE60010121T
Authority: DE
Inventors: Reijo Kuivalainen; York Tsuo
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: ATE264706T1; CN1222349C; EP1239941A1; CA2389180C; ES2216979T3; DE60010121D1; WO2001032296A1; EP1239941B1; CZ20021558A3; CZ297595B6; US6290921B1; CN1414876A; TR200401294T4; PL354532A1; PL202059B1; CA2389180A1; AU1150501A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bindung von Schadstoffen im Rauchgas in einem Rauchgaskanal und einer Feuerung einer oder mehrerer Verbrennungsanlagen, z. B. eines Wirbelschichtkessels und/-oder eines Suspension-gefeuerten Kessels.
Eine der oben angeführten einer oder mehreren Verbrennungsanlagen umfasst typisch eine Feuerung, einen mit der Feuerung verbundenen Rauchgaskanal, einen im Rauchgaskanal vorgesehenen Kontaktreaktor, einen im Rauchgaskanal nach dem Kontaktreaktor vorgesehenen Staubabscheider und einen, den Staubabscheider und Kontaktreaktor verbindenden Aschenrückführkanal, welcher Rückführkanal einen darin angeordneten Befeuchter hat. Das Verfahren kann folgende Schritte umfassen:

(a) Aufrechterhaltung von Reaktionen, die in der Produktion von Schadstoffe enthaltendem Rauchgas in der Feuerung resultiert;
(b) Einführung von Kalkstein oder anderem Kalziumoxid bildendem Material in die Feuerung zur Bindung von Schadstoffen im Rauchgas in der Feuerung;
(c) Veranlassung des Rauchgases, durch den Rauchgaskanal zum Staubabscheider zu fließen, wo nicht reagiertes Kalziumoxid enthaltende Asche vom Rauchgas getrennt wird;
(d) Leitung eines Teils der vom Rauchgas getrennten Asche zum Befeuchter, wo eine Wassermenge von bis zu 50% vom Gewicht der Asche der Asche beigemischt wird; und
(e) Mischung der in Schritt (d) befeuchteten Asche ins Rauchgas, das im Kontaktreaktor fließt, wobei Asche vom Rauchgas zum Staubabscheider mitgeführt wird, und somit Schadstoffe im Rauchgas bindet.

2. Verwandter Hintergrund
Die Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen in der Feuerung eines Kessels erzeugt Schwefeldioxid (SO₂). Der Schwefelgehalt der aus der Feuerung stammenden Rauchgase kann durch nasse, halbtrockene und trockene Entschwefelungsverfahren reduziert werden. Bei diesen Verfahren können Rauchgase mit einer Schwefel-bindenden Verbindung reagieren, die in einer flüssigen, nassen (aber während des Prozesses trocknenden) oder einer anfangs trockenen Form vorliegt.
Der Schwefelgehalt von Rauchgasen kann auch reduziert werden, indem eine Schwefel-bindende Verbindung, z. B. Kalziumhydroxid (Ca(OH)₂) oder ein Material, wie Kalkstein oder Dolomit, das eine Schwefel-bindende Verbindung bildet, z. B. Kalziumoxid (CaO), direkt in die Feuerung eingeführt wird. Das letztgenannte Verfahren ist effektiv, besonders bei Wirbelschichtkesseln, weil die Verweilzeit einer Schwefelbindenden Verbindung in der Feuerung ziemlich lang sein kann.
In einer Wirbelschicht kalziniert Kalziumkarbonat (CaCO₃) in Kalkstein, oder Dolomit kalziniert und bildet Kalziumoxid (CaO), das Schwefeldioxid bindet und Kalziumsulfat (CaSO₄) und Kalziumsulfit (CaSO₃) bildet. Das Problem bei diesem Prozess ist eine auf der Oberfläche der mit Schwefeldioxid reagierenden Kalziumoxidpartikel gebildete dichte Kalziumsulfatschicht, welche Schicht verhindert, dass das in den Partikeln vorhandene Kalziumoxid an der Reaktion teilnimmt. Deshalb, um ein Schwefelbindungsniveau von über 90% zu erreichen, muss das Molenverhältnis Kalzium zu Schwefel in dem dem Bett zugeführten Material, d. h. das Ca/S-Verhältnis, gar so hoch wie 3–5 oder unter gewissen Prozessverhältnissen sogar höher sein.
Die Kalzinierung von Kalk erfordert Energie, wobei die Einführung einer großen Kalkmenge in die Feuerung den Kesselwirkungsgrad herabsetzt. Ein hoher Kalkgehalt der Wirbelschicht steigert auch die Menge an NO_x-Emissionen aus dem Kessel. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass sich am Nachschaltzug Ablagerungen bilden, wenn viel Kalk in die Feuerung eingeführt wird.
Ein hoher Sorbentverbrauch erhöht die Kosten, und ebenfalls nimmt die Menge des durch die Anlage produzierten festen Abfalls zu. Außerdem muss der Kalk in der Asche gelöscht werden (d. h. chemisch kombiniert mit Wasser) vor Lagerung oder Deponierung, falls die Asche eine bedeutende Menge Branntkalk enthält.
Der Nutzungsgrad des Schwefel-bindenden Sorptionsmittels in einer Verbrennungsanlage kann durch Rückgewinnung von nicht reagiertem Kalziumoxid in der Bodenasche oder der Flugasche und Aufgabe derselben nach der Aktivierung zum Rauchgas oder zurück zur Feuerung verbessert werden. Die Aktivierung des Sorptionsmittels kann durch Auslaugung der Kalziumsulfatschicht von der Oberfläche der Kalziumoxidpartikel und Löschung des Kalks erreicht werden, d. h. Hydratisieren des Kalziumoxids (CaO), um poröses Kalziumhydroxid (Ca(OH)₂) zu erhalten.
Das US-Patent Nr. 4,185,080 stellt ein mehrstufiges Verfahren dar, bei dem Kalziumoxid von der Wirbelschicht oder Flugasche getrennt wird, Kalziumsulfat entfernt und Kalziumoxid durch eine stöchiometrische Wassermenge in einer getrennten Löschvorrichtung gelöscht wird, die trockenes, äußerst feinkörniges Kalziumhydroxid produziert, das zur Verbrennungszone oder zu den aus der Verbrennungszone stammenden Gasen zurückgeführt wird.
Das US-Patent Nr. 4,309,393 stellt ein anderes Verfahren dar, das auf der Anwendung einer getrennten Hydratisiervorrichtung beruht, wo das nicht reagierte Kalziumoxid der Bodenasche durch eine große Wassermenge hydratisiert wird und als nasse Suspension zu den Rauchgasen geleitet wird.
Das US-Patent Nr. 4,279,873 stellt ein Verfahren dar, wo man das Rauchgas in einem Sprühtrockner mit einer wässrigen Suspension reagieren lässt, die aus Flugasche und gelöschtem Kalk besteht, die in einer getrennten Hydratisiervorrichtung hergestellt wird. Der Wassergehalt der Suspension wird eingestellt, um eine Temperatur des Rauchgases zu erreichen, die 8–40°C oberhalb der Sättigungstemperatur liegt. Es hat sich herausgestellt, dass die Schwefeloxide unter diesen Verhältnissen am effektivsten durch Kalziumhydroxid gebunden werden. Dieses Patent stellt auch die Rückführung des aus dem unteren Teil des Sprühtrockners eingesammelten trockenen Pulvers zur Suspension dar.
Die veröffentlichte Patentanmeldung WO 96/16722 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Rauchgas, bei dem Flugasche über einen Staubabscheider und einen Befeuchter im Rauchgaskanal rückgeführt wird, zusammen mit während der Rückführung zuzusetzendem frischem Kalziumoxid. Wasser wird der Asche im Befeuchter beigemischt, und man führt das Gemisch im System so oft zurück, bis das Kalziumoxid genug Zeit gehabt hat, vollständig hydratisiert zu werden. Deshalb wird bei diesem Verfahren keine getrennte Hydratisiervorrichtung benutzt. Wenn das Verfahren angewandt wird, sind die Partikel während eines jeden Zyklus typisch nur 10–20 Sekunden in einem befeuchteten Zustand, wobei die Anzahl von Zyklen genug hoch sein muss, um genügende Hydratisierung zu erreichen. Somit ist der Partikelgehalt des Rauchgases hoch, was Erosion verursacht. Darüber hinaus muss die Größe des Staubabscheiders des Systems bedeutend gesteigert werden.
Das US-Patent Nr. 5,795,548 stellt eine Vorrichtung dar, die einen Sprühtrockner und einen Partikelabscheider stromaufwärts vom Sprühtrockner umfasst. Kalziumoxid in Asche, die vom Partikelabscheider, aus dem unteren Teil des Sprühtrockners und vom letzten Staubabscheider stammt, wird in einer getrennten Löschvorrichtung gelöscht. Das produzierte, Kalziumhydroxid enthaltende Material, wird dann in eine Aufschlämmung verwandelt, die zum Sprühtrockner gepumpt wird und vom Zerstäuber ins Rauchgas gemischt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren und einer Vorrichtung zur Bindung von Schadstoffen in Rauchgas in einem Rauchgaskanal und einer Feuerung einer oder mehreren Verbrennungsanlagen vorzusehen, wo die oben erwähnten Probleme beim Stand der Technik Probleme minimiert oder überwunden werden.
Im Besonderen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und vielseitiges Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Aufbereitung und Zuführung von Sorbent zur Bindung von Schadstoffen in Rauchgas vorzusehen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, durch die der Nutzungsgrad des Sorptionsmittels in einer Verbrennungsanlage unter verschiedenen Prozessverhältnissen verbessert werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die NO_x-Emissionen aus einem Kessel zu reduzieren und den Kesselwirkungsgrad zu verbessern.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kosten zu reduzieren und das Risiko von Ablagerungen herabzusetzen, die sich an einem Nachschaltzug einer Feuerung bilden.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Menge des von einer Verbrennungsanlage produzierten festen Abfalls zu reduzieren und das Abfallmanagement zu vereinfachen.
Um die oben erwähnten Aufgaben zu erreichen, und angesichts des auf Seite 1 und 2 dieser Veröffentlichung angeführten Verfahrens, ist es ein charakteristisches Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, dass ein Verweilbehälter für Asche unterhalb des Kontaktreaktors angeordnet wird und das Verfahren des Weiteren folgende Schritte umfasst:

(f) Veranlassung eines Teils der in Schritt (d) befeuchteten und dem Rauchgas beigemischten Asche, in den Verweilbehälter für Asche zu fallen;
(g) Hydratisieren zumindest eines Teils des in der Asche vorhandenen Kalziumoxids, um im Verweilbehälter Kalziumhydroxid zu bilden; und
(h) Rückführung eines Teils der Asche aus dem Verweilbehälter zu zumindest einer der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen.

Um die oben erwähnten Probleme beim Stand der Technik zu lösen, gehört zu den Merkmalen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass ein Verweilbehälter für Asche unterhalb des Kontaktreaktors angeordnet ist, in den ein Teil der im Befeuchter befeuchteten und dem Rauchgas beigemischten Asche fällt, und wo zumindest ein Teil des in der Asche enthaltenen Kalziumoxids hydratisiert wird, um Kalziumhydroxid zu bilden, und dass ein Rückführkanal mit dem Verweilbehälter für Asche verbunden ist zur Rückführung von Asche zu zumindest einer der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen.
Bei Anwendung des Verfahrens wird der Asche im Befeuchter eine Wassermenge von bis zu 50%, bevorzugt 15–30% vom Gewicht der Asche beigemischt. Weil die Abkühlung des Rauchgases auf eine erwünschte Temperatur die Zufuhr einer bestimmten Gesamt-Wassermenge erfordert, ergibt der beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte relativ hohe Feuchtegehalt eine relativ kleine Menge rückzuführender Asche, wobei ein normaler Staubabscheider eingesetzt werden kann. Die befeuchtete Asche kann zum Kontaktreaktor gespeist werden, weil der Befeuchter mit dem Kontaktreaktor derart in Kontakt angeordnet ist, dass Asche möglichst direkt vom Befeuchter in den Kontaktreaktor verteilt wird.
Es ist bekannt, Aufschlämmung in Rauchgas in einem Sprühtrockner einzuführen, dessen Zerstäubungsdüsen die Aufschlämmung in kleine Tropfen verwandeln, die schnell trocknen. Beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist das zum Rauchgas aufgegebene Material keine pumpfähige Aufschlämmung, sondern ein befeuchtetes Material. Zerstäubungsdüsen werden nicht für die Einführung von Material in den Rauchgaskanal benutzt. Es werden vielmehr einfache Düsen benutzt, durch deren Öffnungen Material in den Rauchgaskanal fallen kann. In dem beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Material können leicht derart große Partikel gebildet werden, dass das Rauchgas nicht im Stande ist, sie mitzuführen, sondern sie abwärts in den Rauchgaskanal fallen und in seinem untersten Teil, auf dem Boden des Kontaktreaktors landen. Der vorliegenden Erfindung zufolge hat es sich überraschend herausgestellt, dass das durch fallendes Material verursachte Problem zum Vorteil genutzt werden kann, indem ein Verweilbehälter im unteren Teil des Kontaktreaktors angeordnet wird, wo die im Behälter angesammelte Asche hydratisiert und der Verbrennungsanlage rückgeführt wird.
Weil die Hydratisierung der rückzuführenden Asche dem vorliegenden Verfahren zufolge im Verweilbehälter für Asche unterhalb des Kontaktreaktors, nicht aber im Befeuchter erfolgt, brauchen die Größe des Befeuchters oder das Rückführvolumen der Asche nicht vergrößert zu werden, um eine ausreichende Hydratationszeit zu erreichen.
Das Volumen des Befeuchters muss so groß sein, dass das Material genug Zeit hat, sich beim Durchlaufen des Befeuchters gut mit Wasser zu vermischen. Andererseits ist das Volumen des Befeuchters bevorzugt möglichst klein, damit die Befeuchtung schnell erfolgt und nur ein kleiner Teil des Hydratationsprozesses im Befeuchter stattfindet. Weil der Hydratationsprozesses hauptsächlich im Verweilbehälter für Asche abläuft, beschleunigt die im Hydratationsprozesses freigesetzte Wärme weiter die Hydratation und trocknet gleichzeitig möglichst effektiv die Asche im Verweilbehälter.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis der Quantität der hauptsächlich feinkörnigen, vom Rauchgas mitgeführten Asche zur gröberen, in den Verweilbehälter fallenden Asche innerhalb eines weiten Bereichs variieren. Bevorzugt befördert das Rauchgas 30–95% der befeuchteten Asche zum Staubabscheider, und 5–70% fallen in den Verweilbehälter für Asche.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Venturirohr bevorzugt im Kontaktreaktor angeordnet, und der Rückführkanal ist mit dem Venturirohr verbunden. Dadurch versetzt das Venturirohr das Rauchgas in eine stark turbulente Bewegung, die die Asche mit dem Rauchgas effektiv vermischt. Der Kontaktreaktor und das Venturirohr sind derart dimensioniert, dass sie eine ausreichende Gasgeschwindigkeit zustande bringen, um eine erwünschte Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil zu bewirken.
Die Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil kann auch über den Gasstrom des Kontaktreaktors kontrolliert werden. Dies wird z. B. durch Anordnen von Elementen im unteren Teil des Kontaktreaktors zu Stande gebracht, durch die bei Bedarf eine gewünschte Menge Gas, z. B. Luft, Dampf oder Rauchgas rückgeführt werden kann.
Bei bestimmten Parametern des Befeuchters, z. B. die Grenze übersteigenden Feuchtigkeitswerten in Abhängigkeit von der Aschenqualität, beginnen im Befeuchter Körnchen aufzutauchen, die im Kontaktreaktor nicht vom Rauchgas mitgeführt werden, sondern in seinen unteren Teil fallen. Somit kann die Auf teilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil auch durch Einstellung der Parameter des Befeuchters, wie der zuzugebenden Wassermenge, Mischgeschwindigkeit oder Mischzeit kontrolliert werden.
Einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zufolge wird direkt aus der Feuerung erhaltene Bodenasche oder auch Asche aus dem Heißabscheider eines Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht zusätzlich zur Flugasche vom Staubabscheider zum Befeuchter gespeist. Nur Partikel mit einer bestimmten Größe können auch zur Verwendung aus der Asche herausgesiebt werden.
Das aus der Feuerung oder dem Abscheider des heißen Kreislaufs eines Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht erhaltene Material ist gröber und wärmer als Flugasche, wobei die Temperatur des dem Kontaktreaktor zuzuführenden Materials und die Korngrößenverteilung desselben dadurch geregelt werden können. Eine Steigerung desjenigen Teils der Asche, den man aus der Feuerung oder dem Abscheider erhält, vergrößert den Anteil an großen Partikeln und erhöht die Aschentemperatur. Gleichzeitig vergrößert es denjenigen Teil des Materials, der in den Verweilbehälter für Asche fällt und effektiviert den Hydratationsprozess im Behälter. Bevorzugt sind 5–60% vom Gewicht der Asche im Mischer Grobmaterial, dessen D_P50 über 150 μm, und 40–95% Feinmaterial, dessen D_P50 unter 100 μm ist.
Wenn hydratisierte Asche aus dem Verweilbehälter für Asche zur weiteren Verwendung befördert wird, muss ihr Feuchtegehalt typisch unter 5% sein, wobei sich die Asche leicht befördern lässt. Bevorzugt kann der Rückführkanal mit dem Kontaktreaktor in solch einer Höhe verbunden sein, dass die Oberflächen der fallenden Aschepartikel beim Fallen in den Verweilbehälter für Asche Zeit haben, etwas zu trocknen. Gleichzeitig sinkt die Temperatur des Rauchgases, und seine relative und absolute Feuchtigkeit steigen. Die vom Hydratationsprozess im Verweilbehälter für Asche freigesetzte Wärme trocknet die Asche weiter.
Der Verweilbehälter für Asche kann bevorzugt im Zusammenhang mit dem Kontaktreaktor angeordnet sein, so dass Asche enthaltendes Rauchgas auch aus Richtung der Feuerung den Verweilbehälter für Asche erreicht. Hierbei trocknen auch Asche und Rauchgas aus Richtung der Feuerung das Material im Verweilbehälter für Asche. Der im Verweilbehälter und darüber freigesetzte Dampf wird ins Rauchgas gemischt und im Rauchgaskanal vorwärts geleitet.
Bevorzugt wird in den Verweilbehälter für Asche kein Wasser gegeben, sondern das für den Hydratationsprozess erforderliche Wasser erhält man mit der befeuchteten Asche aus dem Befeuchter. Das Material im Verweilbehälter für Asche kann jedoch durch trockenen Dampf getrocknet werden. Gleichzeitig kann der Dampf oder alternativ das in den Behälter eingeführte heiße Rauchgas oder Luft die Asche in Bewegung halten und Verstopfung im Verweilbehälter verhindern. Der durch den Behälter fließende Dampf, Rauchgas oder Luft kann auch den Gasstrom im Kontaktreaktor intensivieren, wobei es seinerseits das Verhältnis der vom Rauchgas mitgeführten Aschemenge zu der, in den Verweilbehälter für Asche fallenden Aschemenge beeinflusst.
Der Verweilbehälter für Asche muss so groß sein, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter hinreichend lang ist, so dass das in der Asche enthaltene Kalziumhydroxid Zeit hat, fast vollständig hydratisiert zu werden. Dem zufolge ist der Verweilbehälter für Asche bevorzugt solch, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter 10–90 Minuten, am bevorzugtesten ungefähr 10–20 Minuten ist.
Das im Verweilbehälter für Asche gebildete Kalziumhydroxid kann zur Feuerung und/oder zum Befeuchter zurückgeführt werden. Das aus dem Verweilbehälter erhaltene trockene Kalziumhydroxid ist typisch porös, wodurch es in der Feuerung effektiv Schwefeldioxid absorbiert. Die Hydratation reduziert auch die Korngröße der Asche, wobei die über den Befeuchter im Kontaktreaktor eintreffenden Kalziumhydroxidpartikel höchstwahrscheinlich vom Rauchgas mitgeführt werden und somit an der Bindung des Schwefeldioxids im Rauchgas beteiligt sind. In einigen Fällen, z. B. wenn der Feuchtegehalt des den Verweilbehälter verlassenden Materials relativ hoch ist, können z. B. 5% Kalziumoxid auch direkt dem Kontaktreaktor rückgeführt werden.
Bei Anwendung des Verfahrens hat der Rauchgaskanal der Verbrennungsanlage vor dem Kontaktreaktor oft einen fallenden Konvektionszug, wo ein Luftvorwärmer angeordnet ist, und nach dem Luftvorwärmer einen Bodentrichter, wo die im Konvektionszug aus dem Rauchgas abgeschiedene Flugasche aufgefangen wird. Hierbei kann der Verweilbehälter für Asche im unteren Teil des Kontaktreaktors derart angeordnet sein, dass er den Bodentrichter des Luftvorwärmers bildet.
Die Abzug von Asche aus dem System findet hauptsächlich im unteren Teil der Feuerung und vom Staubabscheider zum Lagersilo statt. Weil sich grobes Material auch auf dem Boden des Verweilbehälters für Asche ansammeln kann, könnte es auch notwendig sein, den Aschenabzug vom Boden des Verweilbehälters für Asche einzurichten.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist es unter günstigen Bedingungen möglich, 95% des Schwefels, wenn das Ca/S-Verhältnis unter 1,5 ist, und 98%, wenn das Ca/S-Verhältnis unter 2 ist, zu binden. Somit setzt die Erfindung den Kalkverbrauch herab, verbessert den Wirkungsgrad und reduziert NO_x-Emissionen aus der Verbrennungsanlage sowie die Menge festen Abfalls.
Außerdem, wenn die Menge des der Feuerung zugeführten Kalks reduziert wird, verringert sich das Risiko von sich am Nachschaltzug bildenden Ablagerungen. Bei Anwendung der Erfindung werden weder befeuchteter Abfall, der schwierig zu handhaben ist, noch große Mengen Branntkalks enthaltender Abfall produziert, der vor Einlagerung oder Deponierung gelöscht werden sollte.
Ein besonderer Vorteil der technischen Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber dem US-Patent Nr. 5,795,548 ist, dass das beschriebene Verfahren zum Hydratisieren des Kalziumoxids in der Asche durch Nutzung der im Prozess freigesetzten Wärme trockenes Kalziumhydroxid produziert, das sich leicht zu verschiedenen Teilen der Verbrennungsanlage befördern lässt. Des Weiteren, der vorliegenden Erfindung zufolge, kann das befeuchtete Material auf ziemlich einfache Weise in den Rauchgaskanal eingeführt werden, weil das fallende zu befeuchtende Material kein Problem, sondern ein wesentlicher Teil der Funktion der Vorrichtung ist.
Bei Anwendung der Erfindung können die Materialströme innerhalb eines weiten Bereichs geregelt werden, wobei optimaler Kalkverbrauch und Bindung von Schwefel unter verschiedenen Prozessverhältnissen erreicht werden können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, wobei
1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
2 eine schematische Darstellung von Teilen einer Verbrennungsanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in 1 dargestellt ist, werden schwefelhaltiger Brennstoff über einen Kanal 12 und Kalkstein oder anderes Kalziumoxid-bildendes Material über einen Kanal 14 zur Feuerung 10 einer Verbrennungsanlage 100, z. B. eines Wirbelschichtkessels oder eines Suspension-gefeuerten Kessels aufgegeben. Der Schwefel des Brennstoffs wird freigesetzt und bildet in der Feuerung Schwefeldioxid. Das in dem in die Feuerung eingeführten Kalkstein vorhandene Kalziumkarbonat wird kalziniert und bildet Kalziumoxid, das Schwefeldioxid bindet und Kalziumsulfat bildet.
Kalziumsulfat bildet eine dichte Schicht auf der Oberfläche der Kalziumoxidpartikel, wobei nicht reagiertes Kalziumoxid zusammen mit den Rauchgasen durch einen Abzugskanal 16 für Rauchgase aus der Feuerung abgeleitet wird. Auch die aus dem unteren Teil der Feuerung über einen Kanal 18 abgezogene Bodenasche enthält nicht reagiertes Kalziumoxid.
Der Abzugskanal 16 führt zu einem Konvektionszug 20, der Wärmetauschflächen, z. B. einen Überhitzer 22, einen Vorwärmer 24 für Speisewasser und einen Vorwärmer 26 für Luft, hat. Stromabwärts vom Konvektionszug 20 sind ein abfallender Rauchgaskanal 28 und ein ansteigender Kontaktreaktor 30 in Strömungsrichtung des Rauchgases angeordnet. Nach dem Kontaktreaktor 30 befindet sich ein Staubabscheider 40, der z. B. ein elektrostatischer Elektrofilter oder ein Schlauchfilter sein kann.
Das von Partikeln gereinigte Gas wird aus dem Staubabscheider 40 über einen Kanal 42 abgezogen. Der abgeschiedene Feststoff, d. h. Kalziumoxid enthaltende Flugasche wird über einen Kanal 44 entweder in einem Kanal 46 zu einem Lagersilo 48 oder in einem Kanal 50 zu einem Befeuchter 52 geleitet. Im Befeuchter 52 wird Wasser durch einen Kanal 54 eingeführt und in einem passenden Anteil dem Feststoff beigemischt. Die Masse des zuzugebenden Wassers ist bis zu 50%, am bevorzugtesten 15–30% von der Masse des Feststoffs.
Der letzte Teil des Rückführkanals vom Staubabscheider 40 zum Kontaktreaktor 30 ist ein Abzugskanal 56, durch den das befeuchtete Material zum Kontaktreaktor 30 befördert wird, um in den aufsteigenden Rauchgasstrom gemischt zu werden. Der Kontaktreaktor 30 ist in einem Abschnitt des Rauchgaskanals 28 ausgebildet, wo die in den Befeuchter 52 aufgegebene Asche mit dem Rauchgas reagiert. Der Kontaktreaktor 30 muss lang genug sein, damit die aus dem Befeuchter 52 zugeführte und vom Rauchgas mitgeführte Asche Zeit hat, vor dem Staubabscheider 40 zu trocknen.
Um die Vermischung des Rauchgases und des vom Befeuchter 52 zuzugebenden Materials zu begünstigen, ist im Kontaktreaktor 30 ein Venturirohr 58 angeordnet, welches Venturirohr 58 das Rauchgas in eine kräftige turbulente Bewegung versetzt. Das Venturirohr 58 und der Kontaktreaktor 30 sind derart dimensioniert, dass ein gewünschter Anteil, typisch 30–95 des vom Befeuchter durch Abzugskanal 56 zuzuführenden befeuchteten Materials vom Rauchgas zum Staubabscheider 40 mitgeführt werden. Bei voller Belastung ist die Geschwindigkeit des Rauchgases im Kontaktreaktor 30 typisch 10–20 m/s.
Das Schwefeldioxid im Rauchgas löst sich in dem in Aschepartikeln vorhandenen Wasser auf. Bei Beförderung zum Staubabscheider 40 trocknen die Partikel, wobei die Temperatur des Rauchgases z. B. 60–140°C auf sinkt. Gleichzeitig bildet der Schwefel im gelösten Schwefeldioxid festes Kalziumsulfat oder Kalziumsulfit, die durch den Staubabscheider 40 aus dem Rauchgas entfernt werden können.
Beim Auswählen der vom Befeuchter 52 zum Kontaktreaktor 30 zuzuführenden Materialmenge ist die erwünschte Rauchgastemperatur eine der Randbedingungen. Wenn die erwünschte Endtemperatur des Rauchgases z. B. 110°C ist, ist es notwendig, eine bestimmte Menge Wasser zuzuführen, wobei der Feuchtegehalt des Materials die Quantität des Feststoffs bestimmt. Wenn das Ziel darin besteht, relativ trockenes Material aufzugeben, dessen Feuchtegehalt z. B. 10% ist, ist es notwendig, größere Feststoffmengen einzuführen, als in den Fällen, wo Material mit einem höheren Feuchtegehalt eingeführt wird.
Einer von den Vorteilen der vorliegenden Erfindung ist, dass es dadurch möglich wird, bei Benutzung einer einfachen Ausrüstung Material mit einem relativ hohen Feuchtegehalt aufzugeben, wobei es nicht notwendig ist, dem Kontaktreaktor 30 große Feststoffmengen zuzuführen. Bei Anwendung der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Partikelgehalt des Rauchgases im Kontaktreaktor 30 unter 0,5 kg/Nm³, bevorzugt unter 200 g/Nm³.
Der durch den Abzugskanal 56 zugeführte Anteil des befeuchteten Materials, typisch 5–70%, der vom Rauchgas nicht mitgeführt wird, fällt im Gegenstrom in den Verweilbehälter für Asche 60, der im unteren Teil des Kontaktreaktors 30 angeordnet ist. Das Material trocknet im Verweilbehälter 60, und zumindest ein Teil des in der Asche enthaltenen Kalziumoxides wird hydratisiert und bildet Kalziumhydroxid.
Weil sich der Feuchtegehalt und die Partikelgrößenverteilung des über den Abzugskanal 56 in den Kontaktreaktor 30 eintretenden Materials auf die Übertragung des Materials im Rauchgaskanal 16 auswirken, kann die Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgerührten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche 60 fallenden Teil kontrolliert werden durch Einstellung der Parameter des Befeuchters 52, etwa der Menge des der Asche beizumischenden Wassers, der Geschwindigkeit des Mischers oder der Menge der Asche in der Vorrichtung und gleichzeitig der Durchlaufzeit der Asche.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche 60 fallenden Teil durch Einstellung des Gasstroms des Kontaktreaktors 30 zu kontrollieren. Dies kann z. B. durch Aufgabe von Luft, Rauchgas oder Dampf zum Kontaktreaktor 30 durch einen oder mehrere Kanäle 70, 70', 70'' bewerkstelligt werden, die stromaufwärts oder stromabwärts vom Venturirohr angeordnet sind.
Im Rauchgaskanal 28 kann auch ein Bypasskanal 72 angeordnet sein, durch den ein Teil des Rauchgases am Venturirohr 58 vorbeifließen kann. Der Bypasskanal 72 ist mit einem Regelorgan 74, bevorzugt einem Regelventil versehen, mit dem der Durchsatz des am Venturirohr 58 vorbeifließenden Rauchgases geregelt werden kann. Somit kann das Regelorgan 74 zur Regelung der Menge des durch das Venturirohr 58 fließenden Rauchgases und folglich zur Regulierung der Aufteilung der Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche 60 fallenden Teil herangezogen werden.
Das Regelorgan 74 kann bevorzugt dazu benutzt werden, bei höherer Belastung einen größeren Rauchgasstrom als bei niedriger Belastung am Venturirohr 58 vorbeizuleiten. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, das Regelorgan 74 so einzustellen, dass die gleiche Menge Rauchgas von der Feuerung 10 durch das Venturirohr 58 bei verschiedenen Belastungen fließt, wobei die Funktion des Venturirohrs 58 nicht von der Belastung abhängig ist. Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, das Regelorgan 74 so einzustellen, dass die Aufteilung von Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche 60 fallenden Teil auf eine vorherbestimmte Weise von der Belastung abhängig ist.
Das trockene Kalziumhydroxid enthaltende Material kann über einen Rückführkanal 62 aus dem Verweilbehälter 60 zur Feuerung 10 und/oder über einen Rückführkanal 64 zum Befeuchter 52 zurückgeleitet werden. Während des Hydratationsprozesses im Verweilbehälter 60 zerfällt zumindest ein Teil der Aschepartikel, wobei es höchstwahrscheinlich ist, dass das wiederum vom Befeuchter 52 zum Kontaktreaktor 30 kommende hydratisierte Material vom Rauch gas zum Staubabscheider 40 mitgeführt wird und somit an der Bindung des Schwefels beteiligt ist. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, Asche aus dem Verweilbehälter 60 direkt zum Kontaktreaktor 30 zurückzuführen.
Ein wesentlicher Teil der hydratisierten Kalziumpartikel ist klein und porös, und ihre Kalziumsulfatschicht ist verschwunden. Deshalb wird durch das, durch den Rückführkanal 62 zur Feuerung 10 beförderte Material die Bindung von Schwefel in der Feuerung 10 effektiver. Wenn mehr Material im Verweilbehälter 60 angesammelt wird, als was bei der Bindung von Schwefel in der Feuerung 10 oder dem Rauchgaskanal 28 verwendet werden kann, kann das überschüssige Material durch einen Kanal 66 zum Lagersilo 48 abgeleitet werden.
Auch nicht reagiertes Kalziumoxid enthaltende Bodenasche von der Feuerung 10 kann aus Kanal 18 zum Befeuchter 52 durch einen Kanal 68 geleitet werden. Weil die Korngröße der Bodenasche größer als die von Flugasche ist, können Temperatur und Korngrößenverteilung des Materials im Befeuchter 52 reguliert werden, indem die Menge der zum Befeuchter 52 geleiteten Bodenasche kontrolliert wird. Eine Steigerung des Anteils von Bodenasche vergrößert den Anteil von grober Asche und somit die Menge des Materials, das in den Verweilbehälter 60 fällt. Gleichzeitig erhöht es die Temperatur des Materials und beschleunigt den im Verweilbehälter 60 ablaufenden Hydratationsprozess. Wenn die Verbrennungsanlage 100 ein Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht ist, kann anstelle von Bodenasche auch Asche vom Partikelabscheider des heißen Kreislaufs des Kessels zum Befeuchter 52 geleitet werden. Bevorzugt sind 5–60% vom Gewicht der Asche im Befeuchter 52 Grobmaterial, dessen D_P50 über 150 μm ist, und 40–95% Feinmaterial, dessen D_P50 unter 100 μm ist.
Das befeuchtete Material muss trocknen, bevor es aus dem Verweilbehälter 60 abgeleitet wird, um die Übertragung von Material aus dem Verweilbehälter 60 zu gewünschten Stellen zu erleichtern. Deshalb ist es möglich, die Verbindungsstelle zwischen Abzugskanal 56 des Rückführkanals im Kontaktreaktor 30 so hoch anzuordnen, dass die Oberflächen der Partikel haben Zeit, einigermaßen zu trocknen, bevor die Partikeln in den Verweilbehälter 60 fallen. Weil der Hydratationsprozess eine beachtliche Wassermenge erfordert, dürfen die Partikel vor dem Eintritt in den Verweilbehälter 60 jedoch nicht zu stark trocknen.
Das Material im Verweilbehälter 60 kann auch getrocknet werden, indem Asche und Rauchgas von Richtung der Feuerung 10 umgelenkt werden, um auf der Aschenoberfläche oder oberhalb der Aschenoberfläche im Verweilbehälter 60 aufzutreffen. Natürlich trocknet ebenfalls die im Hydratationsprozess freigesetzte Wärme das Material im Verweilbehälter 60. Oft reicht die während des Hydratationsprozesses freigesetzte Wärme zum Trocknen des Materials aus. Damit ein möglichst großer Teil der hydratisierenden Wärme das Material im Verweilbehälter 60 trocknen könnte, muss der Befeuchter 52 so klein sein, dass im Befeuchter 52 für keine bedeutende Hydratation Zeit bleibt.
Das befeuchtete Material im Verweilbehälter 60 kann auch durch Kanal 70 zugeführten Dampf getrocknet werden. Weil der Kanal 70 im unteren Teil des Verweilbehälters 60 angeordnet ist, kann er auch dazu benutzt werden, das Material in Bewegung zu halten und ein Haftenbleiben desselben zu verhindern.
Der Verweilbehälter 60 ist bevorzugt so groß, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter 60 so lang ist, dass das in der Asche enthaltene Kalziumhydroxid Zeit hat, fast vollständig hydratisiert zu werden. Die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter 60 ist bevorzugt 10–90 Minuten, am bevorzugtesten ungefähr 10–20 Minuten.
Am Ende des Konvektionszugs 20 der Verbrennungsanlage 100, insbesondere als letzter Teil seines abfallenden Abschnitts sind oft ein Luftvorwärmer 26 und ein Bodentrichter nach dem Luftvorwärmer 26 angeordnet. In diesem Fall kann der abfallende Teil zur gleichen Stelle führen, wo der ansteigende Teil 30 des Rauchgaskanals beginnt, und der Verweilbehälter für Asche 60 kann gleichzeitig ein Bodentrichter für den Luftvorwärmer 26 sein.
Die zweite bevorzugte in 2 darstellte Ausführungsform der Erfindung ist im Grunde der ersten bevorzugten Ausführungsform von 1 ähnlich. Diejenigen Komponenten der Ausführungsform von 2, die im Wesentlichen den Komponenten in 1 entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1, jedoch mit einer vorangehenden „1", dargestellt.
Die Lösung in 2 gemäss der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der Lösung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in 1 darin, dass der Abzugskanal 156, der den Befeuchter 152 und den Kontaktreaktor 130 verbindet, mit dem abfallenden Teil 182 des Rauchgaskanals 180 verbunden ist. Somit ist der Kontaktreaktor 130, wo die Bindung von Schadstoffen hauptsächlich stattfindet, aus dem Abschnitt zwischen der Verbindungsstelle 186 zwischen dem Abzugskanal 156 und dem Staubabscheider gebildet.
Bei Benutzung der Ausführungsform gemäß 2 wird ein Teil der aus dem Befeuchter 152 zugeführten Asche vom Rauchgas zum ansteigenden Teil 184 des Rauchgaskanals 180 mitgeführt, und ein anderer Teil, insbesondere die größten Partikel der Asche, fallen in den Verweilbehälter 160, der mit der Verbindungsstelle 186 zwischen dem abfallenden Teil 182 und dem ansteigenden Teil 184 verbunden ist.
Im Verweilbehälter 160 wird das Kalziumoxid in der Asche hydratisiert, und somit wird aktiviertes Sorbent zurück zum Befeuchter 152 durch Leitung 164 oder zur Feuerung durch Leitung 162 befördert. Die Leitung 162 kann auch mit einer anderen Verbrennungsanlage, z. B. einem Suspension-gefeuerten Kessel verbunden sein, wo sie zur Feuerung oder einer anderen geeigneten Einspritzstelle führen kann.
Bei der Ausführungsform von 2 ist der Verweilbehälter 160 nicht unmittelbar im untersten Teil des Kontaktreaktors 130, sondern unterhalb des untersten Teils des Kontaktreaktors 130, so dass ein kurzer Kanal 176 den untersten Teil des Kontaktreaktors 130 und den Verweilbehälter 160 verbindet. Bei dieser Lösung wird im Rauchgaskanal 180 oberhalb des Verweilbehälters eine Wolke 178 bestehend aus rückgeführtem Material vom Befeuchter 152 und vom Rauchgas aus der Feuerung mitgeführten leichten Partikeln gebildet. Wenn das Rauchgas, das sich mit großer Geschwindigkeit z. B. 10–30 m/s bewegt, auf der Partikelwolke 178 auftrifft, wird ein Teil der Partikel vom Rauchgas mitgerissen.
Weil die Aufteilung des in den Rauchgaskanal 180 eingeführten Materials in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter 160 fallenden Teil an der Verbindungsstelle 186 zwischen dem abfallenden Teil 182 und dem ansteigenden Teil 184 des Rauchgaskanals stattfindet, gibt es im ansteigenden Teil des Kontaktreaktors 130 kein Venturirohr. Deshalb kann sein Querschnitt im Wesentlichen konstant sein.
Während die Erfindung hier beispielhaft anhand dessen beschrieben wurde, was man derzeit für die bevorzugteste Ausführungsform hält, sollte es einleuchten, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt ist. Die Beispiele beschreiben die Bindung von Schwefeldioxid (SO₂), einem vom Fach leuchtet es aber ein, dass sich die Prinzipien gemäss den Patentansprüchen auch auf die Bindung von anderen Schadstoffen, z. B. Chlorwasserstoff (HCl) und Fluorwasserstoff (HF) im Rauchgas anwenden lassen.

Claims

Verfahren zur Bindung von Schadstoffen in Rauchgas in einer oder mehreren Verbrennungsanlagen, wobei eine der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen eine Feuerung umfasst, einen mit der Feuerung verbundenen Rauchgaskanal, einen im Rauchgaskanal vorgesehenen Kontaktreaktor, einen im Rauchgaskanal nach dem Kontaktreaktor vorgesehenen Staubabscheider und einen Aschen-Rückführkanal, der den Staubabscheider und den Kontaktreaktor verbindet, welcher Rückführkanal einen darin angeordneten Befeuchter aufweist, welches Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Aufrechterhaltung von Reaktionen, die in der Produktion von Schadstoffe enthaltendem Rauchgas in der Feuerung resultiert; (b) Einführung von Kalkstein oder anderem Kalziumoxid-bildenden Material in die Feuerung, um Schadstoffe im Rauchgas in der Feuerung zu binden; (c) Veranlassung des Rauchgases, durch den Rauchgaskanal zum Staubabscheider zu fließen, wo die nicht reagiertes Kalziumoxid enthaltende Asche vom Rauchgas getrennt wird; (d) Leitung eines Teils der aus dem Rauchgas abgeschiedenen Asche zum Befeuchter, wo Wasser, dessen Menge sich auf bis zu 50% vom Gewicht der Asche beläuft, der Asche beigemischt wird; (e) Mischung von in Schritt (d) befeuchteter Asche in das im Kontaktreaktor fließende Rauchgas, wobei Asche vom Rauchgas zum Staubabscheider mitgeführt wird und somit Schadstoffe im Rauchgas bindet, (f) dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der in Schritt (d) befeuchteten und ins Rauchgas gemischten Asche veranlasst wird, in einen unterhalb des Kontaktreaktors angeordneten Verweilbehälter für Asche zu fallen; (g) dass zumindest ein Teil des Kalziumoxids in der Asche hydratisiert wird, um im Verweilbehälter Kalziumhydroxid zu bilden; und (h) dass zumindest ein Teil der Asche vom Verweilbehälter in zumindest eine der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen zurückgeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal der Verbrennungsanlage einen ansteigenden Teil hat und der Kontaktreaktor im ansteigenden Teil des Rauchgaskanals angeordnet ist, welches Verfahren des Weiteren beinhaltet, dass die in Schritt (f) in den Verweilbehälter fallende Asche veranlasst wird, gegen den Rauchgasstrom zu fallen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 30–95% der in Schritt (d) befeuchteten Asche vom Rauchgas zum Staubabscheider und 5–70% zum Verweilbehälter für Asche mitgeführt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die Leitung von Bodenasche aus der Feuerung zum Befeuchter umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerung ein Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht ist, der einen Abscheider hat, welches Verfahren des Weiteren die Leitung der durch den Heißabscheider des Wirbelschichtreaktors getrennten Asche zum Befeuchter umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 5–60% vom Gewicht des Materials im Befeuchter Grobmaterial sind, dessen D_P50 über 150 μm ist, und 40–95% Feinmaterial sind, dessen D_P50 unter 100 μm ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktreaktor ein Venturirohr hat, der Rückführkanal mit oder oberhalb des Venturirohrs verbunden ist, und der Kontaktreaktor und das Venturirohr derart dimensioniert sind, dass sie eine gewünschte Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil bewirken.
Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Venturirohr umgehender Bypasskanal mit dem Rauchgaskanal verbunden ist, welcher Bypasskanal einen Strömungsregler hat, und das Verfahren des Weiteren die Kontrolle der Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil durch Verstellung des Strömungsreglers umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die Kontrolle der Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil durch Verstellung des Gasstroms des Kontaktreaktors umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die Kontrolle der Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil durch Einstellung der Partikelgrößenverteilung der befeuchteten Asche umfasst durch Regelung zumindest eines von: Menge des der Asche beizumischenden Wassers, Geschwindigkeit des Mischers und Durchlauf zeit der Asche im Befeuchter.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Asche in Schritt (g) trocknet und die Asche in Schritt (h) im Wesentlichen trocken ist, wenn sie zur Verbrennungsanlage befördert wird.
Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (g) die im Verweilbehälter aus Richtung der Feuerung eintreffende Asche und Rauchgas das Material im Verweilbehälter trocknen.
Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im Hydratationsprozess in Schritt (g) freigesetzte Wärme das Material im Verweilbehälter trocknet.
Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren in Schritt (g) die Einführung zumindest eines aus: trockenem Dampf, heißem Rauchgas und Luft in den Verweilbehälter umfasst, um die Asche im Verweilbehälter zu trocknen und ihre Beweglichkeit beizubehalten.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkanal in solcher Höhe mit dem Kontaktreaktor verbunden ist, dass die Oberfläche der fallenden Partikel in Schritt (f) Zeit hat, zumindest teilweise zu trocknen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter für Asche in Schritt (g) so lang ist, dass das Kalziumhydroxid in der Asche hat Zeit, fast vollständig hydratisiert zu werden.
Verfahren nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter für Asche in Schritt (g) ungefähr 10–90 Minuten ist.
Verfahren nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Asche im Verweilbehälter für Asche in Schritt (g) ungefähr 10–20 Minuten ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren in Schritt (h) die Rückführung von Kalziumhydroxid zur Feuerung umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren in Schritt (h) die Rückführung von Kalziumhydroxid zum Befeuchter umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren in Schritt (h) die Rückführung von Kalziumhydroxid zum Kontaktreaktor umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Bindung von Schadstoffen in Rauchgas in zwei Verbrennungsanlagen vorgesehen ist, und des Weiteren die Rückführung zumindest eines Teils der Asche in Schritt (h) vom Verweilbehälter zur zweiten Verbrennungsanlage umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbrennungsanlage ein Wirbelschichtkessel ist, und die zweite Verbrennungsanlage ist ein Suspensionsgefeuerter Kessel ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal der Verbrennungsanlage einen abfallenden Teil in der Strömungsrichtung vor dem Kontaktreaktor hat, ein Luftvorwärmer und ein Bodentrichter nach dem Luftvorwärmer im abfallenden Teil angeordnet sind, und der Verweilbehälter für Asche den Bodentrichter bildet.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren in Schritt (d) die Mischung von Wasser, dessen Menge sich auf 15–30% vom Gewicht der Asche beläuft, in die Asche umfasst.
Vorrichtung zur Bindung von Schadstoffen in Rauchgas in einer oder mehreren Verbrennungsanlagen, wobei eine der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen eine Feuerung, einen mit der Feuerung verbundenen Rauchgaskanal, einen im Rauchgaskanal vorgesehenen Kontaktreaktor, einen im Rauchgaskanal nach dem Kontaktreaktor vorgesehenen Staubabscheider, einen Aschenrückführkanal, der den Staubabscheider und den Kontaktreaktor verbindet, und einen im Rückführkanal angeordneten Befeuchter umfasst, welche Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen unterhalb des Kontaktreaktors angeordneten Verweilbehälter für Asche, in den ein Teil der im Befeuchter befeuchteten und dem Rauchgas beigemischten Asche fällt und in dem zumindest ein Teil des in der Asche enthaltenen Kalziumoxids hydratisiert wird und Kalziumhydroxid bildet; und einen mit dem Verweilbehälter für Asche verbundenen Rückführkanal zur Rückführung von Asche zu zumindest einer der einen oder mehreren Verbrennungsanlagen.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktreaktor des Weiteren ein Venturirohr umfasst, wobei der Rückführkanal mit dem Venturirohr verbunden ist, und der Kontaktreaktor und das Venturirohr derart dimensioniert sind, dass sie eine erwünschte Aufteilung der befeuchteten Asche in einen vom Rauchgas mitgeführten Teil und einen in den Verweilbehälter für Asche fallenden Teil bewirken.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkanal mit dem Kontaktreaktor auf solcher Höhe verbunden ist, dass die Oberfläche der fallenden Partikel Zeit hat, zumindest teilweise zu trocknen.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verweilbehälter für Asche derart dimensioniert ist, dass die Verweilzeit der Asche darin so lang ist, dass das Kalziumhydroxid in der Asche fast vollständig hydratisiert wird.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verweilbehälter für Asche derart dimensioniert ist, dass die Verweilzeit der Asche darin 10–90 Minuten ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verweilbehälter für Asche so dimensioniert ist, dass die Verweilzeit der Asche darin ungefähr 10–20 Minuten ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkanal den Verweilbehälter für Asche mit der Feuerung der Verbrennungsanlage verbindet.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkanal den Verweilbehälter für Asche mit dem Befeuchter verbindet.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkanal den Verweilbehälter für Asche mit dem Kontaktreaktor verbindet.
Vorrichtung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bindung von Schadstoffen in zwei Verbrennungsanlagen vorgesehen ist und der Rückführkanal mit dem Verweilbehälter für Asche verbunden ist zur Rückführung von Asche zur zweiten Verbrennungsanlage.
Vorrichtung Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal der Verbrennungsanlage einen abfallenden Teil in der Strömungsrichtung vor dem Kontaktreaktor hat, ein Luftvorwärmer und ein Bodentrichter nach dem Luftvorwärmer im abfallenden Teil angeordnet sind, und der Verweilbehälter für Asche den Bodentrichter bildet.