Verfahren zur Abscheidung von in Rauchg ^* aS' enthaltenen gasförmigen Schadstoffen ^•

Die Erfindung betrifft ein trockenes Verfahren zur mehrstu¬ figen Abscheidung von in Rauchgasen oder in sonstigen Ab¬ gasen enthaltenen Schadstoffen, insbesondere von S0 ₂ und NO , wobei gleichzeitig auch alle anderen Schadgase wie Fluor- und/oder Chlorverbindungen sowie Schwermetalle ab¬ geschieden werden.

Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 33 08 927.2-43 ist ein Verfahren zur Bindung von in Rauchgasen aus einer Verbrennung von fossilen, mineralstoffhaltigen Brennstoffen, insbesondere Braunkohle und Steinkohle sowie öl- und Gas¬ feuerung, enthaltenen gasförmigen Schadstoffen, wie Schwe¬ feloxide, Fluor- und Chlorverbindungen, das dadurch gekenn¬ zeichnet ist, dass die Flugasche mit den in ihr enthaltenen MineralStoffen, wie z.B. Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid, nach Abscheidung in einem Filter in trockener und/oder

suspendierter Form, gegebenenfalls unter Zugabe von Additiven wie Kalk, Magnesiumoxid und/oder Kalkstein, den aus der Feuerung kommenden Rauchgasen, vorzugsweise Rauchgasen im mittleren (300 - 500°C) bzw. niederen 5 (80 - 300°C) Temperaturbereichs wieder zugemischt werden.

Bei diesem Verfahren wird die Flugasche selbst und die in ihr enthaltenen Mineralstoffe zur Bindung von Schad¬ stoffen ausgenutzt. Mit diesem Verfahren können die Schadstoffe auf Basis von Fluor- und/oder o Chlorverbindungen fast vollständig, Schwefeldioxid weit¬ gehen, das heißt zu etwa 50 - 75 % abgeschieden werden, Stickoxide jedoch praktisch nicht.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des vorstehend be¬ schriebenen Verfahrens und zwar sollen das Schwefeldioxid 5 praktisch vollständig' nd darüberhinaus auch die Stick¬ oxide sowie restliche Schwermetalle und Flugstaub aus den Rauch- bzw. Abgasen entfernt werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur trockenen Abscheidung von in Rauchgasen enthaltenen gas- o förmigen Schadstoffen durch Zumischen der Flugasche mit den in ihr enthaltenen Mineralstoffen nach Abschei¬ dung in einem Filter in trockener und/oder suspendierter Form, gegebenenfalls unter Zugabe von bekannten Additi¬ ven zu den aus der Feuerung kommenden Rauchgasen, vor zugsweise den Rauchgasen des mittleren (300 - 500°C) und/ oder des niederen (150 - 300°C) Temperaturbereichs, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rauchgas nach Ab¬ scheidung der Flugasche oder des Gemischs aus Flugasche und Additiven mit einem, reduzierenden Gas, vorzugsweise Ammoniak, behandelt und die Mischung aus Rauchgas und re¬ duzierendem Gas durch eine Schicht A-Kohle oder A-Koks unter Entfernung der Stickoxide, des restlichen SO» so¬ wie der

Schwermetalle und des Flugstaubs geleitet wird.

Erfindungsgemäß wird also zunächst in einer ersten Rei¬ nigungsstufe bzw.: einem ersten Reinigungskreislauf die Flugasche mit den in ihr enthaltenen Mineralstoffen, wie Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid nach der Abschei¬ dung in einem Filter in trockener und/oder suspendierter Form, gegebenenfalls unter Zugabe von Additiven,, wie Kalk,Magnesiumoxid und/oder Kalkstein, den aus der Feuerung kommenden Rauchgasen, vorzugsweise Rauchgase im mittleren (300 - 500°C) und/oder niederen (150-30O°C) Temperaturbereichen wieder zugemischt.

Da die in der Flugasche enthaltenen Mineralstoffe in der Regel .i mittleren bzw. niederen Temperaturbereich ihr Reaktionsoptimum entwickeln, ist das Verfahren auf diese Temperaturbereiche beschränkt. Es können bei Verwendung von in die Rauchgase zurückgeführter Flugasche zur Er¬ höhung des Einbindegrades der Schadstoffe zusätzliche Additive eingesetzt werden, die entweder zusammen mit der Flugasche als Gemisch oder aber von der Flugasche ge- trennt an verschiedenen Orten in den vorgenannten Tempe¬ raturbereichen dem Rauchgas zugegeben werden.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Dampf¬ erzeuger mit einer Braunkohle- bzw. Steinkohlefeuerung, öl- oder Gasfeuerung liegen die Zugabeorte für die Flug- asche bzw. die Flugasche und das Additiv im Bereich vor dem der Feuerung nachgeschalteten Kesselheizflächenende, vor Eintritt in den Luftwärmer oder im Bereich zwischen Luftwärmer und Filtereingang.

Zur vollständigen Ausschöpfung des Bindevermögens an Schadstoffen können Flugasche oder Flugasche und Additive nicht nur einmal, sondern mehrmals zum Rauchgas zugegeben werden. Hierzu ist es natürlich notwendig, dass an einer

oder mehreren bestimmten Stellen des Rauchgasstroms Flug¬ asche bzw. Flugasche und Additiv abgeschieden und wieder zurückgeführt werden.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch so geführt werden, dass Flugasche bzw. Flugasche und Addi¬ tive aus den verschiedenen Abscheidesystemen mengenmäßig entsprechend ihrer Ladefähigkeit, gemischt und den ver¬ schiedenen Zugabeorten ganz oder teilweise wieder zuge¬ führt oder ausgeschleust werden.

Die insbesondere bei trockenen Verfahren noch nicht er¬ schöpfte Beladefählgkeifc. der Flugasche bzw. der Flug¬ asche und Additiv kann erfindungsgemäß nach einer bevor¬ zugten Ausführungsform weiter dadurch verbessert werden, dass als zweite Reinigungstufe zur Abscheidung von Flug- asche bzw. Flugasche und Additiv ein Schlauchfilter an sich bekannter Konstruktion eingesetzt wird. Durch die Ablagerung der Flugasche und/oder der Additive auf der Oberfläche des Filters erfolgt eine weitere Berührung zwischen Schadgasen und noch absorptionsfähigen Additiven, so dass sich der Abscheidegrad der Schadstoffe hier weiter erhöht und das Filter somit simultan zur Flug¬ ascherAdditiv-Schadgas-und Schwermetallabscheidung dient. Anstelle eines Schlauchfilters kann aber auch ein Elektrc- filter verwend t_werden. Eine optimale Einbindung der in den Rauchgasen enthalte¬ nen Schadstoffe durch die Flugasche bzw. Flugasche und Additive kann dadurch unterstützt werden, dass Flugasche bzw. Flugasche und Additive an verschiedenen Orten des Mittel- und/oder N ertemperaturbereichs zugegeben werden. Durch diese in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen gestufte Zugabe wird das Einwirken der die Einbindung auslösenden Mittel erhöht. Diese Einwirkung kann wiederum ^' durch die Konsistenz der Flugasche bzw. Flugasche und

Additive, nämlich in supendierter und/oder trockener Form weiter beeinflusst werden.

Die bis hierher noch nicht abgeschiedenen Stickoxide sowie das restliche SO, werden erfindungsgemäß nach der Abscheidung der Flugasche bzw. von Flugasche und Additiven in einer dritten Reinigungsstufe entfernt.

. In dieser weiteren Reinigungs¬ stufe wird das Rauchgas über bzw. durch eine- Schicht eines Katalysators, bevorzugt Aktivkohle oder Aktivkoks,

10 geleitet. Zweckmäßig wird das Rauchgas durch ein mit Aktivkohle oder Aktivkoks beladenes Filter gedrückt. Mit einem reduzierenden Gas reagieren die Stickoxide unter dem Einfluss des Katalysators unter Bildung von Stickstoff. Als reduzierendes Gas wird für praktische '5 Zwecke vor allem Ammoniak verwendet. Bei Verwendung von Ammoniak .laufen in dem Filter aus Aktivkohle/Aktivkoks gleichzeitig folgende Reaktionen ab:

6 NO + 4 H ₃ -5**- 5 N ₂ + 6 H ₂ 0 2 S0 ₂ + 0 ₂ + 2 H ₂ 0 -s- 2 H ₂ S0 ₄

0 2 S0 ₂ + 4 NH ₃ + 0 ₂ + 2 H ₂ 0→ 2(NH4)_. S0 ₄ -

Bevorzugt arbeitet der Katalysator aus Aktivkphle/Aktiv- koks in einem Temperaturbereich von 100 - 150°C, also in einem Bereich, der den heute üblichen Abgastemperatu¬ ren für Großkesselanlagen entspricht.

In diesem Aktivkohle/Aktivkoks-Filter erfolgt gleich¬ zeitig auch noch die Restabscheidung insbesondere der Schwermetalle und des Flugstaubs, so dass das Rauchgas damit annäherend vollständig gereinigt wird.

Wird als reduzierendes Gas Ammoniak verwendet, so wird dieses bevorzugt als wässrige Lösung in den Rauchgas-

ström eingedüst.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, dass sich die vorstehend beschriebenen Verfahrens¬ schritte in besonders wirkungsvoller und wirtschaftlicher Weise ergänzen.

So liegt z.B. der Nachteil des Aktivkohle/Koksadsorbers darin, dass sich die mit allen Schadstoffen hochbeladene Aktivkohlen/KoksSchicht nur mit erheblichem Aufwand desorbieren , d.h. reinigen lässt und die Verluste bzw. der Verbrauch an Aktivkohle/Aktivkoks,die Wirtschaftlich¬ keit des Verfahrens als Einzelverfahren betrachtet, be¬ deutend mindert. Durch die erfindungsgemäße Verfahrens¬ weise, wobei ein großer Teil der Schadstoffe schon vor dem Eintrit in das Aktivkohlefilter entfernt werden, wird dieses weit weniger belastet. Hierdurch wird die __ Standzeit des Aktivkohleabsσrbers ^' verlängert? er kann gleichzeitig mit erheblich .geringerem Aufwand ausgeführt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeich- nungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert:

Es zeigen: Figur 1 ein Schema eines Dampferzeugers, bei dem aussschließlich Flugasche für die Schadstoffeinbindung ^im Mitteltemperatur¬ bereich verwendet wird.

Figur 2 das Schema von Figur 1, bei dem Flug¬ asche und Additive für die Schadstoffeinbin¬ dung im Niedertemperaturbereich verwendet werden.

Figur 3 das Schema von Figur 1, bei dem Flug¬ asche und Additiv in suspendierter Form im

Mitteltemperaturbereich und Flugasche und ^• Additiv in trockener Form im Niedertempera¬ turbereich verwendet werden.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der Additive und Flugasche im Mitteltemperaturbe¬ reich zugesetzt werden, keine Vorabscheidung von Flugasche und/oder Additiven erfolgt, sondern Rauchgas und Flugasche bzw, Flugasche und Additive den Luftvorwärmer durchströmen. Die Abscheidung erfolgt in dem als Gewebefil¬ ter ausgebildeten Hauptabscheider.

In Figur 1 wird den Rauchgasen aus einem beliebigen Feuerungssystem 1 des Dampferzeugers 2 unmittelbar hinter oder vor der letzten Heizfläche Flugasche zuge- geben. Das Feuerungssystem kann eine Steinkohlenschmelz- feuerung, eine Feuerung mit trockenem Ascheabzug, ein Wanderrost oder ein Wirbelschichtkessel sein, jedoch auch eine lfeuerung oder ein anderes Feuerungssystem. In den Strahlungsheizflächen 2a und den überhitzungsheizflächen 2b sowie den Berührungsheizflächen 2c werden die Rauch¬ gase auf ein Temperaturniveau von etwa 300 - etwa 500°C abgekühlt. Die Flugasche entstammt einem Vόrabscheider 3 und einem Hauptabscheider 4. über die Leitungen 5, 6 und 7 erfolgt der Transport der Flugasche. In den Rauchgasweg des Dampferzeugers 2 ist hinter oder vor der letzten Heizfläche eine Flugaschezugabevorrichtung 8 eingebaut, die eine erste gleichmäßige Verteilung der Flugasche im Rauchgas vornimmt. Stromabwärts ist eine weitere Misch¬ einrichtung 9, die auch als Nachschaltheizstrecke ausge- staltet sein kann, vorgesehen, in der neben der Fortset¬ zung der Durchmischung ein wesentlicher Anteil der Schad¬ stoffeinbindung erfolgt. Die nicht für die Schadstoff- einbindung erforderliche Flugasche wird über die Leitung

lo aus dem Vorabscheider 3 abgezogen. Das Rauchgas durch¬ strömt dann den Luftvorwärmer 12.

" Um eine ausreichende Menge an Flugasche für die Schadstoffeinbindung in den Bereichen 8,9 zur Ver- 5 fügung zu haben, wird bei 11 die noch im Rauchgas ent¬ haltene Schadstoffmenge gemessen und über diesen Messwert die Menge der zugegebenen Flugasche z .den .Rauchgasen bei 8 gesteuert. In Strömungsrichtung hinter der Mess- • stelle 11 ist ein Saugzuggebläse 20 angeordnet,mittels o dessen die Rauchgase durch ein Aktivkohle/Aktivkoks- Filter 22 gedrückt werden. Vor diesem Filter wird bei 24 Ammoniak gleichmäßig in den Rauchgasstrom eingedüst. Nach dem Filter 22 tritt das Rauchgas in den Schornstein 26.

5 In Figur 2 erfolgt eine Zugabe von Flugasche und Additiv, und zwar hinter dem Luftvorwärmer 12 über eine Vorrich¬ tung 8a. Die intensive Mischung zwischen Flugasche und Flugasche und Additiv mit gleichzeitiger weitgehender Schadstoffeinbindung erfolgt in der stromabwärts einge- o bauten Mischeinrichtung 9a. Die Aufbereitung von Flug¬ asche und Additiv erfolgt in einem Mischer 14. Dabei ^' werden das Additiv über die Leitung 13 und Flugasche über die Leitung 7a gefördert. Die Steuerung der bei 8a eingegebenen Menge an Flugasche und Additiv wird wie 5 bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 durch eine Schad¬ stoffmessung des Rauchgases bei 11a vollzogen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 werden zur Ein¬ bindung der Schadstoffe in den Rauchgasen Flugasche und Additiv in suspendierter und in trockener.Form zugegeben. o Dabei erfolgt Zugabe von Flugasche und Additiv in suspen¬ dierter Form bei 8b mit anschließender Vorrichtung 9b zur intensiven Durchmischung -mit den Rauchgasen und die Zugabe von Flugasche und Additiv in trockener Form bei 8c mit anschließender Mischeinrichtung 9c. Die suspen-

dierte Flugasche und Additiv werden in einem Mischer er¬ zeugt, wobei Flugasche über die Leitung 7b, Additiv über die Leitung 13a und Wasser über die Leitung 16 zugeführt werden. Aus dem Mischer 15 wird die Suspension über die Leitung 17 mit Pumpe 18 der Eingabestelle 8b zugeführt. Dieser. Zugabeort ist durch einen Mitteltemperaturbereich gekennzeichnet. Der Zugabeort für die Flugasche und Addi¬ tiv in trockener Form liegt bei 8c und ist durch einen Niederte peraturbereich gekennzeichnet. Die Zugabeart erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 2. Der Austrag von Flugasche aus dem Vorab¬ scheider 3b geschieht über Leitung 10b. Die Menge der an den verschiedenen Zugabeorten 8b und 8c den Rauch¬ gasen beigemischten Mittel - Flugasche und Additi in suspendierter Form bzw. Flugasche und Additiv in trocke¬ ner Form - wird wie bei den in den Figuren 1 und 2 be¬ schriebenen Verfahren über den in den Rauchgasen bei 11b gemessenen Schadstoffanteil gesteuert.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Rauch- gase nach.Durchströmen des Luftvorwärmers. 12, in dem eine nochmalige gute Durchmischung erfolgt,durch den Rauchgaszug zur Filteranlage . -4 strömen, die entweder als Elektrofilter, vorzugsweise aber als Schlauchfilter ausgestaltet ist. Die abgeschiedene Flugasche und/oder Additive werden aus dem Filter 4 abgezogen und zur

Einblasstelle 8 des Kessels zurückgeführt. Bei 28 werden frische Additive zugeführt, bei lo wird eine entsprechen¬ de Menge von Flugasche und/oder Additiven aus dem. Kreis¬ lauf ausgeschleust.