DE69110202T2

DE69110202T2 - Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen.

Info

Publication number: DE69110202T2
Application number: DE69110202T
Authority: DE
Inventors: Kenji Inoue; Susumo Okino; Masakazu Onizuka; Toru Takashina; Naohiko Ukawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-06-18
Also published as: EP0462781B1; DK0462781T3; JPH0459023A; DE69110202D1; EP0462781A2; JP2695678B2; US5192518A; EP0462781A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND DARLEGUNG DES BEKANNTEN TECHNISCHEN STANDES

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung eines Abgases, und insbesondere betrifft es ein Verfahren für die Entschwefelung eines Abgases, das Flugasche enthält, wie beispielsweise ein Abgas, das bei der Kohleverbrennung entsteht.
Bei der praktischen Durchführung eines Verfahrens für die Entschwefelung eines Abgases auf der Grundlage eines gut bekannten Naßkalkverfahrens enthält das Abgas manchmal HF als schädliche Komponente zusätzlich zum SOx.
Ein Beispiel für ein Abgas, das bei der Kohleverbrennung entsteht, enthält etwa 1000 T./Mio. SOx (SO, SO&sub2; usw.) und etwa 40 T./Mio. HF.
In dem Fall, daß ein Abgas durch Verwendung von CaCO&sub3; als Absorptionsmittel in einem Turm für die Naßbehandlung des Abgases behandelt wird, beispielsweise in dem Fall, daß das SO&sub2; des SOx behandelt wird, finden die folgenden Reaktionen statt.
CACO&sub3; + SO&sub2; T CASO&sub3; + CO&sub2; (1)
CaCO&sub3; + 2HF T CaF&sub2; + CO&sub2; + H&sub2;O (2)
In dem Fall, daß eine große Menge an Flugasche im Abgas enthalten ist, wird hierbei eine Al-Komponente, die in der Flugasche vorhanden ist, aufgelöst und danach mit HF im Gas zur Reaktion gebracht, um Fluoride zu erzeugen (worauf man sich hierin nachfolgend als "AlFx" bezieht).
Es ist bekannt, daß das Alfx die Auflösungsfunktion von Kalkstein (CACO&sub3;) verhindert.
Im JP-A-55-167023 wurde vorgeschlagen, daß das vorangehend erwähnte Problem gelöst werden kann, indem ein basisches Natriumsalz zugegeben wird.
Das heißt bei der Behandlung von Abgas, das SO&sub2; und HF enthält, kann angenommen werden, daß, wenn das basische Natriumsalz in einer Menge zugesetzt wird, die der des HF entspricht, das Abgas wirksam ohne jegliche Störung infolge von AlFx behandelt wird.
In diesem Fall wird jedoch das zugeführte Natrium aufgelöst und verbleibt in einer Absorptionslösung, und daher wird, wenn die Menge der Abfallösung verringert wird. die Konzentration des Natriums in der Absorptionslösung erhöht. Wenn ein Gips aus der Absorptionslösung zurückgewonnen wird, ist aus diesem Grund die Tendenz zu verzeichnen, daß die Reinheit des zurückgewonnenen Gipses in ungeeigneter Weise reduziert wird.
Außerdem offenbart das JP-A-60-122029 als weiteres Mittel für die Lösung des Problems, daß eine alkalische Verbindung diskontinuierlich so zugegeben wird, daß der pH-Wert einer Absorptionslösung zeitweise mit dem Ergebnis erhöht wird, daß das Problem infolge des AlFx verhindert werden kann.
Im Falle dieses Verfahrens ist der Wirkungsgrad der Entschwefelung jedoch bis zur Wiederherstellung der Leistungsfähigkeit der Entschwefelung niedrig, obgleich die Zeit des niedrigen Wirkungsgrades kurz ist. Außerdem führt vom Gesichtspunkt der Reinheit des Gipses aus, der das Nebenprodukt des Naßkalkverfahrens ist, die Verunreinigung des Gipses mit Flugasche in ungeeigneter Weise zur Verringerung der Reinheit des Gipses.

ZIEL UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des vorangehend erwähnten technischen Niveaus beabsichtigt die vorliegende Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens für die Behandlung eines Abgases ohne die Probleme der konventionellen Verfahren.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren für die Entschwefelung eines Abgases ausgerichtet das die folgenden Schritte aufweist: Zuführung des Abgases, das Flugasche enthält, zu einer Gasabsorptionsstufe; Entfernen des SO&sub2; und der Flugasche aus dem Abgas durch Verwendung eines Absorptionslösungsschlammes, der Calciumcarbonat als Absorptionsmittel enthält, in der Gasabsorptionsstufe: und Einblasen von Luft in den Absorptionslösungsschlamm, der durch die Gasabsorptionsstufe zirkuliert, um ihn zu oxidieren, und um dadurch einen Gips zu erzeugen, wobei das vorangehend erwähnte Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet wird: Herausziehen eines Teils des Absorptionslösungsschlammes: Zuführung dieses zu einem Magnetfeld, um die Flugasche aus dem Absorptionslösungsschlamm abzuscheiden und zurückzugewinnen; und danach Zurückführen eines Teils oder des gesamten Absorptionslösungsschlammes, aus dem die Flugasche abgeschieden wurde, zur Gasabsorptionsstufe.
Meistens weist die Zusammensetzung der Flugasche hauptsächlich die Oxide von Silizium, Aluminium und Eisen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Kohle auf, die der Brennstoff ist.
Von diesen Komponenten zeigt das Oxid des Eisens starke magnetische Eigenschaften. Daher wird, wenn ein Magnetfeld, bei dem die magnetischen Feldlinien konzentriert sind, durch die Verwendung eines Elektromagneten oder eines Dauermagneten erzeugt wird, und danach der Absorptionslösungsschlamm, der die Flugasche enthält, dem Magnetfeld zugeführt wird, die Flugasche nur in Richtung des Magneten durch die magnetische Kraft bewegt und schließlich aus dem Schlamm abgeschieden und zurückgewonnen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Prinzip zur Anwendung gebracht.
Meistens enthält der Absorptionslösungsschlamm eine Mischung von nicht zur Reaktion gekommenem Calciumcarbonat und einem Gips in Form der Schwebeteilchen zusätzlich zu der vorangehend erwähnten Flugasche. Die magnetischen Eigenschaften des Calciumcarbonates und des Gipses sind jedoch schwach, und daher kann die Flugasche erst aus dem Schlamm im Magnetfeld abgeschieden und zurückgewonnen werden. Nach der Abscheidung wird ein Teil oder der gesamte Schlamm zur Absorptionsstufe zurückgeführt, wodurch die Flugasche, die eine Al-Quelle ist, aus dem Absorptionslösungsschlamm entfernt werden kann. Folglich kann das Problem infolge des AlFx gelöst werden, und die Menge an Flugasche, die das Nebenprodukt Gips, der durch Filtration des Absorptionsschlammes erhalten wird, verunreinigt, kann verringert werden.
Beispielsweise enthält der Absorptionslösungsschlamm manchmal 20 Gew.-% Schlamm, und dieser Schlamm weist auf: 18,0 Gew.-% Gips, 0,5 Gew.-% Kalkstein und 1,5 Gew.-% der dazugehörenden Flugasche. In diesem Fall, wenn das Nebenprodukt Gips, das durch die Filtration gesammelt wird, die gleiche Zusammensetzung aufweist wie im Schlamm, wird angenommen, daß die Reinheit des Nebenproduktes Gips 90 Gew.-% bei der Berechnung beträgt.
Wenn jetzt die Flugasche aus dem Schlamm durch Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung entfernt wird, so daß der Grad der Beseitigung der Flugasche 90% betragen kann beträgt die Konzentration der Flugasche im Absorptionslösungsschlamm des vorangehend erwähnten Beispiels 0,15 Gew.-%, und daher kann die Reinheit des Nebenproduktes Gips bis zu 96,5 Gew.-% verbessert werden.
Wie vorangehend beschrieben wird, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung das Problem infolge der Flugasche und des HF, die im Abgas vorhanden sind, gelöst werden, und im Ergebnis dessen kann die Aktivität von CACO&sub3; beibehalten und Gips mit hoher Reinheit zurückgewonnen werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 1 im Detail beschrieben.
200 Nm³/Stunde eines Abgases von einer kleinen Vorrichtung mit Feinkohleheizung (nicht gezeigt) werden in Übereinstimmung mit einem Verfahren für die Behandlung eines Absorptionslösungsschlammes der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, behandelt.
Die Gastemperatur am Eingang der Vorrichtung wird auf 110 ºC durch die Wärme des zu behandelnden Abgases und einen Wärmeaustauscher (nicht gezeigt) eingestellt, und die Konzentration der Flugasche im Gas wird auf etwa 400 mg/Nm³ mittels eines Zyklons und eines Schlauchfilters (nicht gezeigt) eingestellt. Die Konzentrationen von SO&sub2; und HF am Eingang der Vorrichtung betragen 3000 T./Mio. und bzw. 40 T./Mio.
Das zu behandelnde Abgas wird in einen Absorptionsturm 2 durch eine Leitung 1 eingeführt, und im Turm 2 werden SO&sub2; HF und die Flugasche aus dem Gas entfernt und danach durch eine Leitung 3 entleert.
Unterhalb des vorangehend erwähnten Absorptionsturmes 2 ist ein Schlammbehälter 4 angeordnet, in dem der Absorptionslösungsschlamm aufbewahrt wird, und dem unteren Abschnitt des Turmes 2 wird Luft für die Oxidation zugeführt.
Der vorangehend erwähnte Absorptionslösungsschlamm wird aus dem Schlammbehälter 4 zum oberen Abschnitt des Absorptionsturmes 2 mittels einer Pumpe 5 für die Absorptionslösung in Umlauf gebracht.
Ein Teil des Absorptionslösungsschlammes wird aus der vorangehend erwähnten Umlaufleitung durch eine Leitung 7 abgezogen und danach einem Flugascheabscheider 8 zugeführt.
Dieser Flugascheabscheider 8 besteht aus einem inneren Zylinder 9 und einem Elektromagneten 10, der an der äußeren Peripherie des inneren Zylinders 9 angeordnet ist, und seine Beschaffenheit ist so, daß der Absorptionslösungsschlamm, der dem inneren Zylinder 9 zugeführt wird, einem Magnetfeld unterworfen wird.
Die Flugasche im fließenden Schlamm wird nur auf der Oberfläche des inneren Zylinders 9 durch die magnetische Kraft gesammelt, und die so gesammelte Flugasche wird aus der Anlage durch eine Leitung 13 zusammen mit dem Betriebswasser entleert, das dem Flugascheabscheider 8 durch Öffnen eines Ventils 12, das in einer Leitung 11 angeordnet ist, in bestimmten Intervallen zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Elektromagneten 10 unterbrochen, und die Flugasche wird von der Oberfläche des inneren Zylinders 9 getrennt. Außerdem wird ein Ventil 14 geöffnet, und ein Ventil 15 wird geschlossen, so daß die Flugasche aus der Anlage entleert wird.
Ein Teil des Schlammes, aus dem die Flugasche abgeschieden wurde, wird zum Schlammbehälter 4 über eine Leitung 16 in Umlauf gebracht. Außerdem wird der restliche Schlamm einem Zentrifugalabscheider 18 über einen Behälter 17 zugeführt, und in diesem Abscheider 18 wird ein Gips 19 von hoher Reinheit abgeschieden.
Ein Teil des Filtrates, aus dem der Gips abgeschieden wurde, wird durch eine Leitung 20 entleert, und das restliche Filtrat wird einem Aufbereitungsbehälter 22 für Kalkstein durch eine Leitung 21 zugeführt.
Kalkstein in Pulverform wird dem Aufbereitungsbehälter 22 für Kalkstein durch eine Leitung 23 zugeführt, und in diesem Behälter 22 wird ein Kalksteinschlamm mit einer vorgegebenen Konzentration hergestellt. Danach wird eine bestimmte Menge des so hergestellten Schlammes dem Schlammbehälter 4 mittels einer Förderpumpe 24 für den Kalksteinschlamm zugeführt.
Zusätzlich zum Filtrat wird dem Aufbereitungsbehälter 22 für Kalksteinschlamm durch eine Leitung 25 Zusatzwasser zugeführt.
Unter den vorangehend erwähnten Bedingungen wurde beim Flugascheabscheider 8 ein Magnetfeld von 5000 Gauß angelegt, und es wurde ein Dauerbetrieb durchgeführt. Im Ergebnis dessen konnte, wenn die Konzentration von SO&sub2; im Austrittsgas 115 T./Mio. betrug, der konstante Betrieb bewirkt werden, und zu diesem Zeitpunkt betrug der pH-Wert des Absorptionsschlammes 5,6 im Schlammbehälter 4. Außerdem betrug die Konzentration von CACO&sub3; in der Absorptionslösung 0,05 Mol/Liter, und das Reaktionsvermögen von CACO&sub3; war hoch.
Entsprechend der Messung waren die Konzentrationen von Al und F im Filtrat der Absorptionslösung niedrig, 1,0 mg/Liter und bzw. 25 mg/Liter. Außerdem betrug entsprechend der Analyse die Reinheit des resultierenden Gipses 96% oder mehr, und das Aussehen des Gipses war weiß.

(VERGLEICHSBEISPIEL)

Die gleiche Verfahrensweise wie beim vorangehebd erwähnten Beispiel wurde bei Benutzung der gleichen Vorrichtung unter den gleichen Gasbedingungen wie beim vorangegangenen Beispiel wiederholt, außer daß die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Elektromagneten 10 unterbrochen wurde.
Bei diesem Vergleichsbeispiel nahm der pH-Wert des Absorptionslösungsschlammes im Schlammbehälter 4 allmählich nach Beginn des Betriebes ab und erreichte schließlich den Wert von 4,4. Die Konzentration von CACO&sub3; in der Absorptionslösung war konstant und betrug 0,05 mol/Liter, da sie wie beim vorangegangenen Beispiel kontrolliert wurde. Wie jedoch aus der Abnahme des pH-Wertes beurteilt wird, nahm das Reaktionsvermögen von CACO&sub3; wahrnehmbar ab, wenn man mit dem vorangegangenen Beispiel vergleicht. Außerdem betrug die Konzentration von SO&sub2; im Austrittsgas 280 T./Mio., was bedeutete, daß der Grad der Entschwefelung ebenfalls verringert wurde.
Die Konzentrationen von Al und F in diesem Filtrat der Absorptionslösung betrugen 86 mg/Liter und bzw. 140 mg/Liter. Entsprechend der Analyse betrug die Reinheit des resultierenden Gipses 92%, und das Aussehen des Gipses war grau, was bedeutete, daß der Gips mit Flugasche verunreinigt war.

Claims

1. Verfahren zur Entschwefelung eines Abgases, das die folgenden Schritte aufweist: Zuführung des Abgases das Flugasche und Fluorwasserstoff enthält, zu einer Gasabsorptionsstufe; Entfernen des SO&sub2; und der Flugasche aus dem Abgas durch Verwendung eines Absorptionslösungsschlammes der Calciumcarbonat als Absorptionsmittel enthält, in der Gasabsorptionsstufe; und Einblasen von Luft in den Absorptionslösungsschlamm, der durch die Gasabsorptionsstufe zirkuliert, um ihn zu oxidieren, und um dadurch einen Gips zu erzeugen, wobei das vorangehend erwähnte Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet wird: Herausziehen eines Teils des Absorptionslösungsschlammes; Zuführung dieses zu einem Magnetfeld, um die Flugasche aus dem Absorptionslösungsschlamm abzuscheiden und zurückzugewinnen; und danach Zurückführen eines Teils des Absorptionslösungsschlammes aus dem die Flugasche abgeschieden wurde, zur Gasabsorptionsstufe; und Abtrennen eines Teils des Absorptionslösungs-schlammes aus dem die Flugasche abgeschieden wurde, für die Rückgewinnung von Gips mit hoher Reinheit.

2. Verfahren zur Entschwefelung eines Abgases nach Anspruch 1, bei dem ein Magnetfeld von 5000 Gauß beim Absorptionslösungsschlamm zur Anwendung gebracht wird, um die Flugasche daraus abzuscheiden und zurückzugewinnen.

3. Verfahren zur Entschwefelung eines Abgases nach Anspruch 1, bei dem ein Teil des Absorptionslösungsschlammes, aus dem die Flugasche abgeschieden wurde, einem Zentrifugalabscheider zugeführt wird, um den Gips zurückzugewinnen.