DD239128A5 - PROCESS FOR DISPERSING CONTAMINANTS FROM COMBUSTION GASES - Google Patents
PROCESS FOR DISPERSING CONTAMINANTS FROM COMBUSTION GASES Download PDFInfo
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Abstract
Aus der Kenntnis der Sorptionschemie und dem Verhalten der Sorbentien wird fuer die Endreinigung des Rauchgases nach Verbrennungsanlagen im Temperaturbereich von etwa 400C eine Mischung von Sorbentien in Abhaengigkeit der Rauchgaszusammensetzung angegeben, die den Verbrauch an Sorbentien bedeutend reduziert und somit das Deponieproblem entschaerft und/oder die Aufarbeitung der beladenen Sorbentien ermoeglicht. Darueber hinaus wird auch die Herstellung des Sorbens aus NH3 und den Bestandteilen des Rauchgases angegeben. Durch dieses Verfahren koennen Altanlagen umgeruestet werden, wobei die an die Atmosphaere abgegebenen Rauchgase den Umweltschutzauflagen fuer Neuanlagen gerecht werden. Auch die Verwendung bei Neuanlagen ist von Vorteil, da die beladenen Sorbentien in grosser Reinheit anfallen und als Grundstoff fuer Baustoff und/oder Duengemittelfabriken geeignet sind.From the knowledge of the sorption chemistry and the behavior of the sorbents, a mixture of sorbents depending on the flue gas composition is given for the final purification of the flue gas after incinerators in the temperature range of about 400C, which significantly reduces the consumption of sorbents and thus mitigates the landfill problem and / or the workup loaded sorbents. In addition, the production of the sorbent from NH3 and the constituents of the flue gas is also indicated. By this method, old plants can be retrofitted, the emitted to the atmosphere flue gases meet the environmental requirements for new plants. Also, the use of new plants is advantageous because the laden sorbents incurred in great purity and are suitable as a raw material for building materials and / or Duengemittelfabriken.
Description
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a) Titel der Erfindunga) Title of the invention
Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus VerbrennungsabgasenProcess for the separation of pollutants from combustion exhaust gases
b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen, wie z.B. SO2, HCl und NOx, aus Verbrennungsabgasen mittels trockener Sorbentien auf Basis Oxidhydraten/Hydroxiden bzw. Oxiden wie z.B. Ca(OH)2, AlOOH, Al(OH)3, AI2O3XH2O, Bauxit, CaO, NaOH und/oder Karbonaten/Hydrogenkarbonaten, insbesondere mit hoher Brennkammertemperatur, wie z.B. Steinkohlenfeuerung, bei dem die staubförmigen Sorbentien bei unter 400 ° C Rauchgastemperatur in zumindest einen Teilstrom des Rauchgasstromes unter Bindung der eventuell vorhandenen Chloride eingeblasen und die Rauchgase anschließend nach einer Abscheidung der festen Bestandteile über einen Kamin in die freie Atmosphä-•re abgegeben werden, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the separation of pollutants, such as SO2, HCl and NO x , from combustion exhaust gases by means of dry sorbents based on hydrated oxides / hydroxides or oxides such as Ca (OH) 2, AlOOH, Al (OH) 3, Al2O3XH2O, Bauxite, CaO, NaOH and / or carbonates / hydrogen carbonates, especially with high combustion chamber temperature, such as coal firing, in which the dust-like sorbents blown at below 400 ° C flue gas temperature in at least a partial stream of the flue gas stream to bind the possibly existing chlorides and the flue gases then after a deposit of the solid constituents are discharged via a chimney into the free atmosphere, and a device for carrying out the method.
c) Charakteristik der bekannten Lösungenc) Characteristics of the known solutions
Aus der DE-OS 31 39 080 ist es bekannt, zur Chlor- und/oder Fluorabscheidung aus den Rauchgasen einer Müllverbrennungsanlage in den Müllkessel bei einer Rauchgastemperatur von 400 bis 350° C Ca(OH)2 als Sorbens einzublasen und den Schadstoff zuFrom DE-OS 31 39 080 it is known for chlorine and / or fluorine deposition from the flue gases of a waste incineration plant in the waste boiler at a flue gas temperature of 400 to 350 ° C to inject Ca (OH) 2 as sorbent and the pollutant
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binden. Dann werden die Abgase gereinigt und in die Atmosphäre abgegeben. Nachteilig ist, daß die staub- und sorbenshaltigen Abgase über die letzten Heizflächen geführt werden, so daß sie rasch verschmutzen. Die gemeinsame Abscheidung von Staub und Chloriden bzw. Fluoriden führt zu einer innigen Durchmischung der drei Bestandteile, so daß eine Trennung und Weiterverarbeitung praktisch unmöglich gemacht wird. Eine gleichzeitige Sorption von SO2 und/oder Reduzierung von NOx bzw. Sulfatbildung ist nicht nahegelegt. .tie. Then the exhaust gases are cleaned and released into the atmosphere. The disadvantage is that the dust and sorbent-containing exhaust gases are passed over the last heating surfaces, so that they quickly pollute. The common deposition of dust and chlorides or fluorides leads to an intimate mixing of the three components, so that a separation and further processing is virtually impossible. A simultaneous sorption of SO2 and / or reduction of NO x or sulfate formation is not suggested. ,
Es ist bekannt, daß bei der Abscheidung von S02~hältigen Schadgasen aus Rauchgasen auf nassem Wege die Absorption bei höherem Wirkungsgrad erfolgt als im trockenen Zustand und daß bei der Trockenabscheidung der Schadgase bei oberflächlich gleichen Randbedingungen, aber unterschiedlichen Abgasen, der Abscheidegrad großen Schwankungen unterworfen ist, wobei bei Müllfeuerungen im allgemeinen ein besserer Abscheidegrad als bei Kohlefeuerungen erreicht wird.It is known that in the deposition of S02 ~ containing noxious gases from flue gases on wet way, the absorption at higher efficiency than in the dry state and that in the dry separation of noxious gases at superficially same boundary conditions, but different exhaust gases, the separation is subject to large fluctuations , where in refuse incinerators generally a better degree of separation than in coal furnaces is achieved.
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Abscheidegrad aus der Kenntnis der chemischen Zusammenhänge trotz Eingabe trockener Additivstäube in den Bereich der nassen Abscheidung zu bringen, wobei die größer als dreifache Stöchiometrie bekannter Anlagen in den Bereich der einfachen Stöchiometrie gebracht wird. Die Erfindung benützt dabei die physikalisch und/oder chemisch bedingte Freisetzung von Spalt- und/oder Reaktionsprodukten bei der Einbringung des Sorptionsmittels in den teilweise abgekühlten Abgasstrom, so daß die Schadgasmole-The invention has set itself the task of bringing the degree of separation from the knowledge of the chemical relationships despite entering dry additive dusts in the wet deposition, the greater than three times the stoichiometry of known systems is brought into the range of simple stoichiometry. The invention uses the physically and / or chemically induced release of fission and / or reaction products during the introduction of the sorbent in the partially cooled exhaust gas flow, so that the Schadgasmole-
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küle am gut dispergierten Sorbens im molekularen Bereich feuchte Zustände vorfinden und so anstelle einer Gas-Festkörper-Reaktion eine Gas-Flüssigkeitsreaktion durchgeführt wird. Als wesentlicher Parameter wird hiebei die "in situ" Wasseranlagerung am Sorbenspartikel angesehen, wobei das Verfahren so gesteuert wird, daß beispielsweise trotz Wasseranlagerungen am Sulfatmolekül immer genügend Wasser für die Gas-Flüssigkeits-Reaktion am Sorbenskorn vorhanden ist.On the well-dispersed sorbent, wet conditions are found in the molecular region and, instead of a gas-solid reaction, a gas-liquid reaction is carried out. As an essential parameter hiebei the "in situ" water adsorption on sorbent particles is considered, the process is controlled so that, for example, despite water accumulation on the sulfate molecule always enough water for the gas-liquid reaction at the sorbent grain is present.
des Wesens der Erfindung the essence of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des in der Brennkammer erzeugten Staubes vor der Einblasung der Sorbentien in den zu reinigenden Abgasstrom von diesem entfernt wird und daß zumindest ein Teil der Sorbentien durch Temperatureinwirkung im Aufgabebereich E^D und/oder NH3 und/oder CO2 in molekularen Größen abspaltet und damit das eingegebene Sorbens aktiviert, wobei solche Verbindungen bzw. Sorbentien aus einem oder mehreren der folgenden beispielsweise angeführten Verbindungen bestehen können: NaHCC>3, NH4HCO3, Al (OH)3, Silicagel, Ca(OH)21 Salze mit Kristallwasser wie CaCl2f AI2O3,wobei unter Bildung dieses eingegebenen Sorbens nicht nur SO2 (über Bildung eines Sulfits oder Sulfats) eingebunden wird, sondern über die im status nascendi erfolgende Änderung der Kristallstruktur das Sorbens besonders aktiv ist und somit auch die Einbindung bzw. Umwandlung von Stickoxiden zu Stickstoff bewerkstelligt wird, Wesentliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.The inventive method is characterized in that at least a portion of the dust generated in the combustion chamber is removed before the blowing of the sorbents in the exhaust stream to be cleaned and that at least a portion of the sorbents due to temperature in the task area E ^ D and / or NH3 and / or CO2 in molecular sizes and thus activates the entered sorbent, such compounds or sorbents may consist of one or more of the following compounds, for example: NaHCC> 3, NH4HCO3, Al (OH) 3, silica gel, Ca (OH) 2 1 salts with water of crystallization such as CaCl2f Al2O3, whereby not only SO2 (via formation of a sulphite or sulphate) is bound to form this entered sorbent, but the sorbent is particularly active over the change of the crystal structure in the status nascendi and thus also the integration resp Conversion of nitrogen oxides to nitrogen is accomplished, Essential Ausgestaltun gene of the method according to the invention are given in the dependent claims 2 to 9.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgasstrom nach einer Verbrennungsanlage , insbesondere vor einer letzten Wärmerückgewinnungsfläche, nach der letzten Rohrheizflache eine Zuführung für ein Sorptionsmittel oder Sorptionsmittelgemisch vorgesehen ist, der eine trockene Filteranlage, insbesondere Tuchfilter, und ein Saugzugebläse nachgeschaltet ist. Wesentliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen 11, bis 14 angegeben.The inventive device for carrying out the method is characterized in that in the flue gas stream after a combustion plant, in particular before a last heat recovery surface, after the last Rohrheizflache a supply for a sorbent or sorbent mixture is provided, a dry filter system, in particular cloth filter, and a Saugzugebläse is downstream. Essential embodiments of the device according to the invention are specified in the dependent claims 11, to 14.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich überraschend herausgestellt, daß auch der Umbau von NOx-Schadgasen durch die Erfindung zu harmlosen Bestandteilen verbessert wird.In carrying out the method according to the invention, it has surprisingly been found that the conversion of NO x -schadgasen is improved by the invention to harmless ingredients.
Die Bildung von Spalt- und/oder - Reaktionsprodukten erfolgt beispielsweise nach nachstehenden Gleichungen:The formation of cleavage and / or reaction products takes place, for example, according to the following equations:
1) Reaktionswasser: CaO + 2 HCl = CaCl2 + H?0 1) water of reaction: CaO + 2 HCl = CaCl2 + H? 0
2) Konstitutionswasser: 2NaHCO3 ergeben bei Temperaturen2) Constitutional water: 2NaHCO3 at temperatures
über 100 ° C — Na2CO3 + H2O + CO2 oder NH4HCO3 spaltet sich bei Temperaturen von 35 ° C in NH3 + H2O + CO2 oder Al (OH)3 spaltet sich in AlOOH + H2Oabove 100 ° C - Na2CO3 + H2O + CO2 or NH4HCO3 splits at temperatures of 35 ° C in NH 3 + H 2 O + CO 2 or Al (OH) 3 splits into AlOOH + H 2 O
3) Kristallwasser: CaCl2 x 6H2O spaltet bei Tempera3) Crystal water: CaCl 2 x 6H 2 O splits at tempera
turen über 30 ° C 4H2O und insbesondere bei größer als 200 ° C auch das restliche (2H2O) Kristallwasser ab. Ähnlich reagiert FeCl3 und Al2O3 Above 30 ° C 4H 2 O and especially at greater than 200 ° C and the remaining (2H 2 O) crystal water from. Similarly FeCl3 and Al 2 O 3 react
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4) Adhäsionswasser: in den Poren trockener Stäube4) Adhesion water: in the pores of dry dusts
(Salze) kann Wasser aus der Atmosphäre (Kapillarkondensation) also in molekularen Größen.kondensieren, wobei diese Wassermoleküle erst bei hohen Temperaturen oft über 500 ° C verdampfen können.(Salts) can condense water from the atmosphere (capillary condensation) so in molecular sizes. These water molecules can often evaporate above 500 ° C only at high temperatures.
Beim umbau von NOx ist es darüber hinaus noch von Wichtigkeit, daß NH3 auch in kleinen (molekularen) Größen in genügendem Ausmaß zur Verfügung gestellt wird, um einerseits das NOx abzubauen bzw. in Nitrate zu binden. Hiebei können Ammonverbindungen, wie NH4CI, welches bei 300 0C in NH3 und HCl zerfällt, sowie NH4HCO3, welches schon bei etwa 60 ° C in NH3 + H?O + CO2 zerfällt, verwendet werden.In addition, in the conversion of NO x , it is still of importance that NH 3 is also provided in small (molecular) quantities to a sufficient extent in order, on the one hand, to break down the NO x or to bind it in nitrates. Hiebei ammonia compounds, such as NH4CI, which decomposes at 300 0 C in NH3 and HCl, and NH4HCO3, which already decomposes at about 60 ° C in NH3 + H? O + CO2, can be used.
Die Funktionsweise der gleichzeitigen Entschwefelung und Entstickung erklärt sich wie folgt: Es ist bekannt, daß Na2CO3 (Soda) kaum wirksam Schwefel einbindet, die Zugabe von NaHC03, z.B. in der Form der Zugabe von Speisesoda oder als Mineral (Nahcolite) aber im bedeutend höheren Maße, wobei die Zugabe bei Temperaturen über der Entbindung von H2O und CO2 erfolgt (über 60 ° C)·. Es tritt hier H2O und CO2 aus dem Kristall aus und es verbleibt Na2CO3, welches in einer besonders aktiven Form vorliegt, da es sich im "status nascendi = eben erst gebildet" befindet und solchermaßen noch die Gitterstruktur des Speisescda besitzt, chemisch aber nur mehr als Na2CX>3 (Soda) vorliegt. Gleichzeitig liegt Wasser in den Poren, das sich beimThe operation of concurrent desulfurization and denitrification is explained as follows: It is known that Na 2 CO 3 (soda) hardly binds sulfur efficiently, the addition of NaHCO 3, e.g. in the form of addition of edible soda or as mineral (Nahcolite) but to a significantly greater extent, the addition being carried out at temperatures above the release of H2O and CO2 (above 60 ° C). Here, H2O and CO2 leave the crystal and Na2CO3 remains, which is in a particularly active form, since it is in the "state nascendi = just formed" and thus still has the lattice structure of the feed scale, but chemically only more than Na2CX> 3 (soda) is present. At the same time there is water in the pores, which is at the
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Austritt aus dem Kristall bildete, vor, welches die Einbindung von SO2 fördert. Der aktive Kristall: Na2CÜ3 hingegen ist deshalb aktiv, weil die Gitterfehlstellen unabgesättigte Elektronen freisetzen, welche ihrerseits bei der Einbindung bzw. Umwandlung von NO in N2 und/oder NO2 bewerkstelligen und auch die spezifische Oberfläche der frisch gebildeten bzw. der sich umbildenden Kristalle sehr groß ist. Wesentlich ist, daß zumindest teilweise instabile Verbindungen geschaffen werden, die das NOx in N reduzieren, so daß sich N2 bilden kann, welches infolge des geringen Temperaturniveaus nicht mehr in NOx rückgewandelt werden kann. Das solchermaßen dargestellte NO2 wird zudem von dem gleichzeitig zur Verfügung gestellten NH3 .(entweder als NH3 oder als NH4OH, oder aber auch durch die Zersetzungen eines NH3~Salzes angeboten) zu N2 umgebildet. Es bildet sich aus 3NO2 + 4NH3 letzten Endes 3'5N2 + 6H2O. Für die gleichzeitige Entschwefelung und Entstickung gelten somit folgende Kriterien für die Auswahl der Wirkstoffe zur Mischung des Sorbens. In den einzelnen Gruppen erfolgt die Auswahl nach Verfügbarkeit bzw. Wirtschaftlichkeit und/oder Weiterverarbeitung der gebrauchten Sorbentien. Für die Entschwefelung sollten es Verbindungen sein, die H2O abspalten, welches oberflächlich für die Einbindung zum Sulfit/später Sulfat günstigere Ausgangsbedingungen für die ansonsten recht träge Reaktion Gas/Feststoff (SO2 an alkalische Substanz) schafft, welche in Anwesenheit von Wasser kinetisch begünstigt ist, also beispielsweise, NaOH (fest oder flüssig), NaH(X^, NH4HCO3, Ca(OH)2/ Al(OH)3, AlO(OH), Verbindungen mit Kristallwasserabgabe, CaO + 2HCl = Reaktionswasser, NaHS03, BOH,fest oder flüssige organische Verbindungen wie organische Säuren: Ameisensäure, Essigsäure.Exit from the crystal formed, which promotes the incorporation of SO2. The active crystal: Na2CÜ3, on the other hand, is active because the lattice defects release unsatisfied electrons, which in turn cause the incorporation or conversion of NO into N2 and / or NO2, and also the specific surface area of the freshly formed or reshaping crystals is very large is. It is essential that at least partially unstable compounds are created, which reduce the NO x in N, so that N2 can form, which can not be converted back into NO x due to the low temperature levels. The NO 2 represented in this way is further transformed into N 2 by the concurrently provided NH 3 (either as NH 3 or NH 4 OH, or else by the decomposition of a NH 3 salt). It forms from 3NO2 + 4NH3 in the end 3'5N2 + 6H2O. For simultaneous desulfurization and denitrification, the following criteria therefore apply to the selection of the active ingredients for mixing the sorbent. In the individual groups, the selection is made according to availability or economic efficiency and / or further processing of the used sorbents. For desulfurization, it should be compounds which split off the H2O, which on the surface for incorporation into the sulfite / late sulfate creates more favorable initial conditions for the otherwise quite slow reaction gas / solid (SO2 to alkaline substance), which is kinetically favored in the presence of water, So for example, NaOH (solid or liquid), NaH (X ^, NH4HCO3, Ca (OH) 2 / Al (OH) 3, AlO (OH), compounds with water of crystallization, CaO + 2HCl = water of reaction, NaHS03, BOH, solid or liquid organic compounds such as organic acids: formic acid, acetic acid.
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Für die Entstickung sollte es zusätzlich bzw. gleichzeitig eine Verbindung sein, welche einen plötzlichen Kristall- bzw. Gi tterumbau bewerkstelligt, wobei die neugeschaffene Verbindung (durch Wärme, durch mechanische Gewalt wie Mahlen eventuell) im statu nascendi (des Zerplatzens, des Umbaus zur neuen Verbindung) besonders aktiv ist und unabgesättigte Oberflächenvalenzen besitzt und diese zum Umbau von NO zu N2 und/oder NO2 benützen kann, wie dies z.B. durch Zugabe von NaHC03 (Umbau zu Na2C£>3) geschieht und ein besonders aktives Na2C£>3* im statu nascendi bildet.For the denitrification, it should additionally or simultaneously be a compound, which accomplishes a sudden crystal or Gi tterumbau, the newly created connection (by heat, by mechanical force such as grinding possibly) in statu nascendi (the bursting, the conversion to the new Compound) is particularly active and has unsaturated surface valences and this can be used to convert from NO to N2 and / or NO2, as for example by addition of NaHCO3 (conversion to Na2C £> 3) and forms a particularly active Na2C £> 3 * in statu nascendi.
Das nicht gleichzeitig zu N2 umgewandelte NO2 (aus dem früheren NO) muß nun in weiteren, gleichzeitig oder später, durch Zugabe von NH3 bzw. solchen !^-Verbindungen oder Lösungen, welche NH3 unter Zufuhr von Wärme abgeben, eventuell auch NH3* ,' zu N2 umgewandelt ausreagieren.The NO2 (from the former NO) which has not been converted to N2 at the same time, must now in further, simultaneously or later, by addition of NH3 or such! ^ - compounds or solutions, which release NH3 with the supply of heat, possibly also NH3 *, ' to react converted to N2.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Trockenabsorption wirkungsgradmäßig zu verstärken. Dies ist besonders wichtig bei hohen Brennkammertemperaturen, wie sie beispielsweise bei Steinkohlefeuerungen auftreten, wo die Kalkadditivzugabe in der Brennkammer nur wenig wirksam ist.In the context of the invention, it is possible to increase the dry absorption efficiency. This is particularly important at high combustor temperatures, such as those found in hard coal firing where the addition of lime additive in the combustor is of little effect.
Da die chemische Industrie heute sich für die Bedürfnisse der Rauchgasreinigung (billiges Sorbens von nicht zu großer Reinheit aber in großen Mengen) erst umstellen muß, ist es von großer Bedeutung, daß sich der Betreiber der Feuerungsanlagen das Sorbens leicht selbst herstellen kann und er nur den im Überfluß erhältlichen Chemierohstoff NH3 benötigt, dessen Beschaffung keine allzu große Belastung darstellt. In diesem Sinn bilden die Unteransprüche , die die Sorbensherstellung betreffen, mit dem Sorptionsverfahren eine Einheit.Since today the chemical industry has to change over to the needs of the flue gas cleaning (cheap sorbent of not too high purity but in large quantities), it is of great importance that the operator of the firing systems can easily produce the sorbent himself and he only the abundant chemical raw NH3 needed, whose procurement is not too great burden. In this sense, the subclaims concerning the sorbent production form a unit with the sorption process.
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f) Ausführungsbeispielf) embodiment
Die Erfindung ist in der angeschlossenen Figur beispielsweise und schematisch dargestellt. Die Figur zeigt die Schaltung einer Wärmekraftanlage mit der erfindungsgemäßen Rauchgasreinigung- und Absorptionsmittelerzeugungsanlage. Der abgekühlte Rauchgasstrom 1 aus einer Verbrennungsanlage 13 strömt mit etwa 200 ° 4C durch ein Tuchfilter 2, in welchem die staubförmigen Verunreinigungen abgeschieden werden, über einen Kamin 14 ins Freie. Am Ausgang aus der Verbrennungsanlage 13 wird die Flugasche in einem Trockenabscheider, wie z.B. Elektrofilter 16, abgeschieden.Dem gereinigten Rauchgas, das nun auf unter 400 ° C abgekühlt ist,, wird in einer Absorptionsstufe ein trockenes Sorbens wie z.B. Ca(OH)2 zugemischt, welches die Schadgase, wie z.B. SO2 und/oder HCl, absorbiert, wobei das beladene Sorbens anschließend in einem Tuchfilter 2 abgeschieden wird. Hier tritt nun die Schwierigkeit auf, daß bei geringem Chloridgehalt im Abgas das Sorbens nur oberflächlich mit SO2 reagiert, so daß nur eine ganz geringfügige Einbindung von SO2 und dann nur mit hoher Stöchiometrie 2 bis 3, erfolgen kann. Dieser Nachteil läßt sich beheben, indem man Chloride wie z.B. CaCl2 oder FeCl3 dem Sorbens in der Größenordnung von 2 bis 5 % zumischt, so daß das Ca(OH)2 mit Chloriden gemischt wird. Diese Mischung ist besonders wirksam, wenn die beiden Sorbentien bereits bei der Herstellung (Löschung des gebrannten Kalkes unter Salzsäure-Zusatz) gemeinsam erzeugt wurden. Der wesentliche Vorteil beim CaCl2 liegt darin, daß dieses Salz relativ viel Kristallwasser beinhalten kann und dieses bei Tem-The invention is shown in the accompanying figure, for example and schematically. The figure shows the circuit of a thermal power plant with the flue gas cleaning and absorbent generator according to the invention. The cooled flue gas stream 1 from an incinerator 13 flows at about 200 ° C 4 through a cloth filter 2 in which the particulate impurities are deposited via a stack 14 to the outside. At the exit from the incinerator 13, the fly ash is separated in a dry separator, such as electrostatic precipitator 16. The purified flue gas, which is now cooled to below 400 ° C, is mixed in an absorption stage with a dry sorbent such as Ca (OH) 2 , which absorbs the noxious gases, such as SO2 and / or HCl, wherein the loaded sorbent is then deposited in a cloth filter 2. Here now the difficulty arises that at low chloride content in the exhaust gas, the sorbent reacts only superficially with SO2, so that only a very slight involvement of SO2 and then only with high stoichiometry 2 to 3, can take place. This disadvantage can be overcome by adding chlorides such as CaCl 2 or FeCl 3 to the sorbent in the order of 2 to 5%, so that the Ca (OH) 2 is mixed with chlorides. This mixture is particularly effective if the two sorbents were already produced together during the production (extinguishment of the quick lime with addition of hydrochloric acid). The main advantage of CaCl2 is that this salt can contain a relatively large amount of water of crystallization and this at room temperature.
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peraturen über 200 °C zur Gänze abgibt, wodurch bei der Sulfatbildung diese Wasserteilchen in molekularen Größen, in einer Art status nascendi, entstehen. Durch diese Feuchtigkeit, die nicht nur an der Oberfläche des Staubkornes sondern auch aus dem Inneren desselben hervorquillt, findet anstatt der sonst üblichen nur ungenügend schnell und nicht ausreichend verlaufenden Gas-Feststoffreaktion praktisch eine Gas-Flüssigkeits-Reaktion statt, welche mit sehr hohem Wirkungsgrad abläuft. Hiebei ist es wesentlich, daß die Flüssigkeit praktisch am Korn entsteht und nicht durch den Wasserdampfgehalt des Abgases herangebracht wird. Dies wurde durch bisher bekannte, nasse Verfahren, z.B. Wäscher, Sprühverfahren, Taupunkt-Unterschreiten mit Naßverfahren des Tuchfilters, Einspritzen von H2O vor einem Filter und noch anderen, versucht mit dem ungünstigen Ergebnis, daß insbesondere Tuchfilter mit einem unökonomisch hohen Druckverlust behaftet werden, da das Wasser außerhalb der Staubpartikel zu einem Verkleben der Staubpartikel führt, während das Wasser an der sogenannten inneren Oberfläche der Staubpartikel also am Sorbens diesen Nachteil nicht aufweist. Durch die Ca(OH)2 - und CaCl2- Zugabe läßt sich das NOx in größeren Mengen nicht abbauen. Um auch dieses Schadgas in den Griff zu bekommen, wird erfindungsgemäß mit dem Ca(OH)2 welches auch CaCl2 enthalten kann, Hirschhornsalz, im wesentlichen NH4HCO3 und/oder Speisesoda (NaHC03) und/oder ähnliche Verbindungen zugemischt oder durch die genannten Hydrogencarbonate ersetzt, welche im verwendeten Temperaturbereich zwischen 300C und 400 ° C nicht beständig sind und in ihre Bestandteile Verfallen. Soweit diese Bestandteile eine große Reaktionsfreudigkeit besitzen, lassen sich die Schadgase in stöchiometrischem Verhältnis mit hohem Wirkungsgrad abbauen.At temperatures exceeding 200 ° C, it releases all of these water particles in molecular sizes, in a kind of status nascendi. Due to this moisture, which not only on the surface of the dust grain but also from the interior thereof, instead of the usual insufficiently fast and insufficient gas-solid reaction takes place practically a gas-liquid reaction, which proceeds with very high efficiency , Hiebei it is essential that the liquid practically arises on the grain and is not brought by the water vapor content of the exhaust gas. This was by hitherto known, wet method, eg scrubber, spray method, dew point undershooting with wet method of cloth filter, injection of H2O before a filter and still others, tried with the unfavorable result that particular cloth filter are tainted with an uneconomically high pressure loss since the water outside of the dust particles leads to a sticking of the dust particles, while the water on the so-called inner surface of the dust particles thus on the sorbent does not have this disadvantage. Due to the Ca (OH) 2 and CaCl2 addition, the NO x can not be degraded in larger quantities. In order to get a grip on this noxious gas as well, according to the invention Ca (OH) 2, which may also contain CaCl2, staghorn salt, essentially NH4HCO3 and / or edible soda (NaHCO3) and / or similar compounds, is added or replaced by said bicarbonates, which in the temperature range used between 30 0 C and 400 ° C are not resistant and fall into their constituents. As far as these components have a great reactivity, the noxious gases can be reduced in stoichiometric ratio with high efficiency.
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Hirschhornsalz und Speisesoda sind relativ teure Absorbentien, die sich jedoch in einer nachgeschalteten Anlage aus dem CO2 des Rauchgasstromes und Wasser, NH3 (und Natriumchlorid) herstellen bzw. wiedergewinnen lassen. Zu diesem Zweck wird dem Rauchgasstrom 1 etwa 5 % des Rauchgases abgezweigt und über einen Rauchgaskühler 3 geführt. Dieser Teilstrom lf wird nun einer oder mehreren Lösungsreaktoren 10,10' zugeführt, wo er mit Wasser bzw. mit NH3 gesättigtem Wasser in Berührung gebracht wird und das CQ2 des gereinigten Rauchgases in teilweise gelöst wird. Zu diesem Zweck sind im Teilstrom I1 des Rauchgases Rauchgasentnahmestellen 4, 41 und 4" vorgesehen. Die erzeugte Lösung der drei genannten Chemikalien (NH3,NaCl und CO2) wird sowohl in Lösungsreaktoren 10' als auch in einem nachgeschalteten Kühler 9 gekühlt, so daß das Hirschhornsalz bzw. Speisesoda ausfällt, welches in einer Zentrifuge 5 ausgeschleudert und über einen Trockner 7 einer Kristallzerkleinerungsvorrichtung 8, wie z.B. Mühle, der Aufgabeeinrichtung 6 für das Sorbens zugeführt wird. Die an Kristallen verarmte Mutterlauge wird über die Rezirkulationsleitung 11 dem NH3_Aufsättiger 12 zugeführt, bzw. mit der mit NH3 aufgesättigten Mutterlauge vermischt den Rauchgasentnahmestellen 4 zugeführt, so daß sie wieder mit CO2 in Kontakt kommen und neue Sorbenskristalle erzeugen. Der Teilstrom 1' des Rauchgases wird nun nach Entnahme der benötigten CC^-Mengen wieder dem heißen Rauchgasstrom bei etwa 200 ° C zugemischt und über das Gebläse 15 in den Kamin 14 abgegeben.Hirschhornsalz and Soda are relatively expensive absorbents, but can be in a downstream system from the CO2 of the flue gas stream and water, NH3 (and sodium chloride) produce or recover. For this purpose, the flue gas stream 1 is branched off about 5% of the flue gas and passed through a flue gas cooler 3. This substream I f is then fed to one or more solution reactors 10, 10 'where it is contacted with water or NH 3 -saturated water and the CQ 2 of the purified flue gas is partially dissolved. For this purpose, flue gas tapping points 4, 4 1 and 4 "are provided in the partial flow I 1 of the flue gas The solution of the three chemicals mentioned (NH 3, NaCl and CO 2) is cooled both in solution reactors 10 'and in a downstream condenser 9 that the staghorn salt or edible soda precipitates, which is centrifuged in a centrifuge 5 and fed via a dryer 7 a crystal crushing device 8, such as mill, the sorbent feeder 6. The depleted of crystals mother liquor is fed to the NH3_Aufsättiger 12 via the recirculation line 11 or, mixed with the mother liquor saturated with NH 3, is supplied to the flue gas removal points 4 so that they again come into contact with CO 2 and generate new sorbent crystals about 200 ° C and discharged via the fan 15 in the fireplace 14 s.
Zur Erzielung eines reinen beladenen Sorbens ist es günstig, die Rauchgase vor der Aufgabestelle 6 des Sorbens vorzugsweiseTo achieve a pure loaded sorbent, it is advantageous, the flue gases before the feed point 6 of the sorbent preferably
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in einem Elektrofilter 16 trocken zu reinigen und die Ascheteilchen gemäß Pfeil 17 zu entfernen, damit möglichst wenig Ascheteilchen aus der Verbrennungsanlage 13 in das Tuchfilter 2 gelangen, und dieses weniger oft abgereinigt werden muß. Damit wird der Druckverlust in geringen Grenzen gehalten. Weitere Gründe sind:dry dry in an electrostatic precipitator 16 and remove the ash particles according to arrow 17 so that as little as possible ash particles from the incinerator 13 get into the cloth filter 2, and this must be cleaned less often. Thus, the pressure loss is kept within limits. Other reasons are:
A) Das in der Sorptionsstufe durch Reaktion mit den Schadgasen erhaltene Produkt hat Verkaufswert oder ist im Betrieb wieder verwendbar, wird aber durch den hohen Rohgasstaubgehalt im Wert gemindert oder unbrauchbar gemacht. Bei der Reaktion von SO2 mit Hirschhornsalz entsteht Ammonsulfat bzw. Ammonbisulfat, welches relativ rein als Düngemittel eingesetzt werden könnte.A) The product obtained in the sorption stage by reaction with the noxious gases has sales value or is reusable in operation, but is reduced or rendered unusable by the high crude gas dust content. The reaction of SO2 with deer horn salt produces ammonium sulfate or ammonium bisulfate, which could be used relatively pure as a fertilizer.
B) Wenn es für die Abbindung des Schadgases sinnvoll ist, ist die Ausreaktion des Sorbens am Tuchfilter möglichst vollkommen durchzuführen (Additivausnützung). .Dies bedeutet beim Tuchfilter eine möglichst lange Intervallzeit zwischen den Reinigungspulsen. Die Staubbelegung mit nicht reaktionsfähigem Staub aus der Brennkammer bedingt aber ein kürzeres Reinigungsintervall und noch reaktionsfähiges Sorbens wurde vorzeitig von der Reaktionsfläche am Filterkuchen des Tuchfilters entfernt.B) If it makes sense for the binding of the noxious gas, the reaction of the sorbent on the cloth filter should be carried out as completely as possible (additive utilization). .This means that the cloth filter has the longest possible interval between the cleaning pulses. The dust occupancy with non-reactive dust from the combustion chamber but requires a shorter cleaning interval and still reactive sorbent was prematurely removed from the reaction surface on the filter cake of the cloth filter.
C) Wenn in einer bestehenden Anlage ein (gebrauchtes, aber im großen und ganzen oder teilweise gebrauchsfähiges) Filter, z.B. E-Filter vorhanden ist, kann durch die Hinzuschaltung dieses E-Filters das folgende Tuchfilter kleiner und damit die Gesamtanlage kostengünstiger konzipiert werden.C) If, in an existing plant, a (used, but by and large, or partially usable) filter, e.g. E-filter is present, the addition of this e-filter, the following cloth filter smaller and thus the overall system can be designed more cost-effective.
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Damit kann bei möglichst vollständiger Reinigung der Abgase vor der Aufgabe der Sorbentien hinter der Verbrennungsanlage eine Düngemittelfabrik oder eine Stein- bzw. Plattenerzeugungsanlage angeschlossen werden, die die erzeugten beladenen "Sorbentien veredelt und aus der Umweltschutzanlage Nutzen zieht oder zumindest die Deponiemengen vermindert.This can be connected as completely as possible cleaning of the exhaust gases before the task of sorbents behind the incinerator, a fertilizer factory or a stone or plate production plant, which refines the generated laden "sorbents and benefits from the environmental protection system or at least reduces the landfill amounts.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, schon in der Brennkammer der Verbrennungsanlge oder im etwa 1000 ° C Abgasstrom, also kurz danach, ein Sorbens aufzugeben, welches SO2 bindet und so für die nachgeschaltete erfindungsgemäße SO2/NOx-Abscheidung bessere Verhältnisse schafft, so daß beispielsweise das Mengenverhältnis SO2/föOx beeinflußt wird und im optimalen Verhältnis 2 : 1 vorliegt oder überhaupt der SC>2-Partialdruck gesenkt wird, um den entsprechend teuren Sorbensaufwand in der Niedertemperaturstufe zu senken.In the context of the invention, it is possible already in the combustion chamber of the Verbrennungsanlge or in about 1000 ° C exhaust stream, so shortly thereafter, abandon a sorbent, which binds SO2 and thus creates better conditions for the downstream SO2 / NO x -Abscheidung invention, so that, for example, the amount ratio SO2 / f0O x is influenced and is present in the optimum ratio 2: 1 or even the SC> 2 partial pressure is lowered in order to reduce the correspondingly expensive sorbent expenditure in the low-temperature stage.
Claims (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT380084A AT383504B (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING ACID POLLUTANT GAS |
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DE3106580A1 (en) * | 1981-02-21 | 1982-09-02 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | METHOD FOR MINIMIZING EMISSIONS FROM POLLUTION PLANTS |
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1984
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1985
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