DE2603699B1

DE2603699B1 - Verfahren zur beseitigung des rueckstandes der abgaswaesche von feuerungen, insbesondere von steinkohlenkraftwerken

Info

Publication number: DE2603699B1
Application number: DE19762603699
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Karl Dr-Ing Bassier; Klaus Dr Goldschmidt
Original assignee: Ruhrkohle AG; Steag GmbH
Current assignee: Ruhrkohle Montalith Steag Ag 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1976-01-31
Filing date: 1976-01-31
Publication date: 1977-04-21
Also published as: JPS5935655B2; JPS52107275A; ZA77507B; CA1089189A; DE2603699C2; US4136998A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung des Rückstandes der Abgaswäsche von Feuerungen, insbesondere von Steinkohlenkraftwerken, bei dem der aus der Kalkstein- oder Kalkwäsche stammende Rückstand zu Gips aufgearbeitet wird.

Die Naßwäsche von Abgasen, insbesondere der von Kraftwerken dient zur Entschwefelung durch Absorption mit Kalkstein (CaCOs) oder Kalk in Form von Oxid (CaO) oder Hydroxyd (Ca(OH)₂). Die entstehenden Rückstände enthalten das abgeschiedene SO2 hauptsächlich in Form von Kalziumsulfit (CaS03 · XH₂O). Das Sulfit fällt in flüssiger Form an und enthält ggf. auch Staub, wenn der Kalk bzw. Kalkstein in Naßabscheidern eingesetzt wird, die gleichzeitig zur Staub- und SO₂-Abscheidung dienen. Das Kalziumsulfit kann aber auch relativ staubfrei anfallen, wenn vor der Naßwäsche Entstauber eingesetzt werden. Die Erfindung ist auf solche Rückstände anwendbar, die hauptsächlich in Kraftwerken, d. h. also in öl- und Kohlen-, insbesondere Steinkohlenkraftwerken, anfallen.

Die beschriebenen Rückstände fallen in verhältnismäßig großer Menge bereits jetzt und in steigenden Mengen in der Zukunft an, was insbesondere auf die wachsenden Anforderungen an die Reinhaltung der Luft zurückzuführen ist Die Rückstände sind jedoch wegen ihrer Konsistenz und wegen ihrer chemischen Eigenschaften schwer zu handhaben, insbesondere wenn eine Weiterverarbeitung zunächst nicht in Betracht kommt und deswegen eine Ablagerung angestrebt werden muß.

Es ist bekannt, die Rückstände aus der Abgaswäsche von Steinkohlenkraftwerken zu Gips aufzubereiten (Zeitschrift Brennstoff, Wärme, Kraft 26 (1974), Nr. 3, S. 102, 108). Voraussetzung ist für diese Art der Beseitigung von Rückständen jedoch, daß in erreichbarer Nähe ein aufnahmefähiger Markt für Gips (CaSO4 ■ 2 H₂O) vorhanden ist. In der Regel ist das nicht der Fall, weil Gips entweder aus natürlichen Lagerstätten zur Verfügung steht oder in anderen chemischen Verfahren, z. B. bei der Flußsäureherstel-Iung als Nebenprodukt, anfällt.

Es ist ferner bekannt, den Rückstand der Abgaswäsche von Steinkohlekraftwerken mit Flugstaub zu vermengen, hieraus ein steinartiges Granulat herzustellen und ggf. das Granulat anschließend aufzumahlen (DT-OS 24 OO 350). Hierbei wird davon ausgegangen, daß auf diese Weise ein brauchbarer Binde- oder Zuschlagsstoff hergestellt werden kann, welcher die Deponie des Rückstandes, d. h. also hauptsächlich des Kalziumsulfits vermeidet. Es ist jedoch bislang nicht gelungen, für einen solchen aufgearbeiteten Stoff eine Absatzmöglichkeit zu finden, die den anfallenden Mengen gerecht wird und eine wirtschaftliche Aufbereitung gestattet.

Es ist außerdem bekannt, den Rückstand der Abgaswäsche von Kraftwerken zunächst in seinem Wassergehalt zu reduzieren, ihn dann mit einem hydraulischen Bindemittel oder mit Wasserglas zu versetzen, die hieraus entstehende Mischung zu pelletieren und die grünen Pellets weiterzubehandeln. Die Behandlung kann in einer Lufttrocknung bestehen.

Man könnte die Pellets auch härten oder sogar brennen (DT-OS 24 32 572). Für die gehärteten oder getrockneten Pellets bestehen aber z. Z. ebenfalls keine genügend großen Absatzmärkte, so daß praktisch nur die Deponie der luftgetrockneten grünen Pellets in Frage kommen,

z. B. auf Halden oder zur Verfüllung von Kiesgruben od. dgl. Es kann ferner davon ausgegangen werden, daß diese Pellets gegen Eindringen von Wasser durch wasserdurchlässige Deckschichten (Lehmschichten, Kunststoffolien usw.) geschützt werden müssen. Solche Maßnahmen verteuern jedoch die Deponie der zu Pellets aufbereiteten Rückstände.

Wenn jedoch das Sulfit ohne Aufarbeitung in einer geregelten Deponie schichtförmig aufgehaldet wird, um eine wassertragende Schicht zu schaffen, welche ihrerseits das Grundwasser schützt, so müssen insofern sicherheitstechnische Maßnahmen getroffen werden, daß sich keine bodenmechanischen Gleitflächen ausbilden, welche zu Haldenrutschen führen können. Solche Maßnahmen sind jedoch kostspielig.

Es ist allerdings im Rahmen des bekannten Verwertungsverfahrens, bei dem die Rückstände pelletiert werden, auch schon vorgeschlagen worden, die Pellets in stillgelegten Bergwerken zu versetzen. Soweit für diese Zwecke stillgelegte Schachtanlagen des Steinkohlenbergbaus zur Verfügung stehen, reichen deren Volumina nicht aus, um die Rückstände auf Dauer aufzunehmen. Ausgelaugte Salzstöcke verwendet man in der Regel Heber zur Erdölbevorratung. Im übrigen könnte die Füllung von Großräumen des Untertagebetriebes von Salzbergwerken mit relativ kostspielig aufgearbeiten Rückständen nicht als optimal angesehen werden.

Zwar lassen sich aus den Rückständen durch den Zusatz von Zement in einem verhältnismäßig aufwendigen Verfahren Betonsteine herstellen. Der Markt für Betonsteine dieser Art ist jedoch zu klein, um alle anfallenden Rückstände aufnehmen zu können.
Die Erfindung geht von dem eingangs bezeichneten

ORIGINAL INSPECTED

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Verfahren aus, das eine Aufarbeitung des Rückstandes Alpha-Sulfathalbhydrat erreichten Werte wiedergibt,

der Abgaswäsche von Steinkohlekraftwerken zu Gips das aus einem Dihydrat umkristallisiert wurde, welches

vorsieht und das praktisch erprobt sowie als relativ seinerseits aus der Aufbereitung der Rückstände einer

wirtschaftlich erwiesen ist. Die Erfindung hat sich die Abgaswäsche eines Steinkohlekraftwerkes hergestellt

Aufgabe gestellt, die Rückstände auf diese Weise einer 5 wurde.

Verwendung zuzuführen, welche eine wirtschaftliche Alpha-Sulfathalbhydrat hat man bislang nur zur

Beseitigung der steigenden Mengen an Rückständen aus Verarbeitung von künstlichem Gips angewandt, der

der Abgaswäsche insbesondere von Steinkohlenkraft- beispielsweise bei der Fluorherstellung anfällt. Hierbei

werken ermöglicht, ohne daß für den aus der ist das Umkristallisationsverfahren jedoch wegen seiner

Aufarbeitung kommenden Gips eine unmittelbare io zahlreichen durch das Ausgangsmaterial bedingten

Verwertungsmöglichkeit vorhanden zu sein braucht. Wasch- und Trennstufen außerordentlich kompliziert

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch und würde sich in dieser Form für die Beseitigung der

gelöst, daß das aufgearbeitete Substrat zu Alpha-Sulfat- Rückstände nicht eignen. Überraschend hat sich aber

halbhydrat umkristallisiert und unter Tage zur Strecken- gezeigt, daß Gips aus der Aufarbeitung von

sicherung eingebracht wird, wobei das trockene 15 Rückständen der Abgaswäsche bereits in einer Form

Alpha-Sulfathalbhydrat gefördert und unter Zugabe vorliegt, die die Herstellung des Alpha-Sulfathalbhydra-

von Wasser versetzt wird. tes wesentlich vereinfacht. Dadurch ist es möglich, eine

Natürliches Anhydrit ist zur Streckensicherung, Wirtschaftlichkeit zur Beseitigung der Rückstände auf

nämlich zur Herstellung von Streckenbegleitdämmen diese Weise herzustellen.

und zur Hinterfüllung von Streckenausbau im Steinkoh- 20 Hierauf beruht auch die Möglichkeit, die Alpha-Sul-

lenbergbau bereits eingesetzt worden. Natürlicher fatherstellung unter Benutzung der Prozeßwärme des

Anhydrit hat gegenüber anderen abbindenden Materia- Kraftwerkes in dessen Betrieb oder außerhalb des

lien den Vorteil, daß es sich pneumatisch fördern läßt, Kraftwerkes z. B. auf der Zeche durchzuführen, auf der

benötigt aber zur Erzielung ausreichender Festigkeiten die zu beseitigenden Rückstände versetzt werden. Für

einen Anregen Das Wasser wird zwei bis drei Meter vor 25 den Betrieb des Kraftwerkes hat das wesentliche

dem Blasaustrag in der Regel durch eine Ringdüse Vorteile, weil dadurch zusätzlich Umweltbelastungen

zugegeben. Natürliches Anhydrit läßt sich auf Böschun- und die damit verbundenen Auflagen aber auch andere

gen blasen. Dadurch genügen einfache Verschlage. Beeinträchtigungen des technischen Kraftwerksbetrie-

Bekannt ist aber auch die Verwendung von syntheti- bes vermieden werden können.

schem Anhydrit, d. h. von wasserfreiem Kalziumsulfat, 30 Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,

das erst in Verbindung mit Wasser und bestimmten daß es die Beseitigung ausreichender Mengen der

Anregersubstanzen zu Dihydrat (CaSC>4 · 2 H2O) umge- Rückstände aus der Abgaswäsche ermöglicht. Denn die

wandelt wird. Synthetischer Anhydrit wird daher Bedarfsanalysen des Steinkohlenbergbaus für Materia-

zumeist hydromechanisch eingebracht und setzt deswe- lien, welche zur Streckensicherung geeignet sind,

gen verhältnismäßig hohe Verschaltungskosten sowie 3.5 zeigen, daß bereits heute der Bedarf an hydraulisch

den Zusatz von Schnellverfestigern voraus (»Glückauf« abbindenden Materialien dieser Art so groß ist, daß er

111 (1975), Nr. 3, S. 114,119). von den aus Aufarbeitung der Rückstände gewinnbaren

Es hat sich nun aber herausgestellt, daß aus der Massen nicht voll gedeckt werden kann.

Aufbereitung von Rückständen der Abgaswäsche von Die jährliche Zuwachsrate des Bedarfs im Steinkoh-

Steinkohlekraftwerken aufgearbeitetes Dihydrat in 40 lenbergbau liegt z. Z. bei ca. 20—30%, so daß bei

Streckenbegleitdämmen zur Streckensicherung unge- steigenden Anforderungen an den Umweltschutz

eignet ist. Trotz Zusatz von Anregern nimmt ein solches entsprechend anwachsenden Rückstandsmengen durch-

Dihydrat nur eine Endfestigkeit von ca. 43 kp/cm² nach aus Rechnung getragen werden kann,

einer Stunde an; diese Festigkeit steigt nicht weiter an. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch

Sie genügt daher weder ihrer absoluten Höhe noch der 45 wirtschaftlich. Da das Kalziumsulfit in seiner flüssigen

Dauer nach, in welcher sie erreicht wird, den Form, in der es anfällt, schwierig zu beseitigen ist, muß in

Anforderungen, die insbesondere an hydraulisch abbin- jedem Fall eine Aufbereitung des Sulfit-Rückstandes

denden Materialien für Streckenbegleitdämme gestellt vorgenommen werden. Aber auch die Deponie der

werden müssen. aufgearbeiteten Rückstände erfordert erhebliche Ko-

Die Einzelheiten ergeben sich aus der Tabelle 1, 5° sten, soweit es überhaupt möglich ist. Andererseits

welche die Untersuchung eines Dihydrates wiedergibt, wenden insbesondere die Steinkohlenzechen erhebliche

da aus Rückständen der Naßwäsche eines Steinkohlen- Mittel zur Beschaffung der hydraulisch abbindenden

kraftwerkes hergestellt wurde. Materialien für die Streckensicherung auf. Unter diesen

Erfindungsgemäß entsteht das Alpha-Sulfathalbhy- Voraussetzungen ist das erfindungsgemäße Beseiti-

drat nach bereits bekannten Verfahren aus dem 55 gungsverfahren besonders wirtschaftlich.

Dihydrat. Hierbei genügt es, das Dihydrat zu lösen und Diese Vorteile des erf;ndungsgemäßen Verfahrens

die Lösung im Autoklav bei ca. 130° C umzukristallisie- werden ergänzt durch die Vorteile, die sich aus der

ren. Dabei entsteht in der Regel zunächst das besseren Verarbeitungsmöglichkeit des Alpha-Sulfat-

Beta-Halbhydrat und aus diesem das Alpha-Sulfathalb- halbhydrates unter Tage ergeben. Einerseits entfällt der

hydrat. Überraschend hat die Kristallform des Alpha- 60 Anreger, der bislang in beträchtlicher Menge bei

Sulfathalbhydrates die Eigenschaft, daß es auch im natürlichem und künstlichem Anhydrit verwendet

ungemahlenen Zustand bei optimalem Wasserangebot werden mußte. Andererseits ist das Alpha-Sulfathalbhy-

und ohne Anreger ganz erhebliche Endfestigkeiten in drat gegen Luftfeuchtigkeit unempfindlich und bindet

verhältnismäßig kurzen Zeiträumen annimmt und sich erst bei Wasserzusatz ab. Es kann daher leicht

deshalb für die Streckensicherung in Begleitdämmen 65 transportiert und auf Böschung geblasen werden. Dazu

und bei Hinterfüllung des Streckenausbaus besonders eignen sich im übrigen die bereits bekannten und unter

gut eignet Die Einzelheiten ergeben sich aus der Tage vorhandenen Förder-und Blaseinrichtungen.

Zusammenstellung in Tabelle 2, welche die mit einem Vorzugsweise wird das Alpha-Sulfathalbhydrat daher

ohne Anreger verwendet, pneumatisch gefördert und das Wasser wird am Ende der Förderung vor dem Versetzen zugegeben.

Vorteilhaft ist eine weitere Eigenschaft des Alpha-Sulfathalbhydrates, die erfindungsgemäß dadurch ausgenutzt wird, daß die Endfestigkeit des Versatzes durch das Verhältnis von Alpha-Sulfathalbhydrat zu Wasser festgelegt wird. Hierdurch lassen sich Streckenbegleitdämme nach den örtlichen Verhältnissen bemessen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beseitigung des Rückstandes der Abgaswäsche von Feuerungen, insbesondere von Steinkohlenkraftwerken, bei dem der aus der Kalkstein- oder Kalkwäsche stammende Rückstand zu Gips aufgearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgearbeitete Substrat zu Alpha-Sulfathalbhydrat umkristallisiert und unter Tage zur Streckensicherung eingebracht wird, wobei das trockene Alpha-Sulfathalbhydrat gefördert und unter Zugabe von Wasser versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufarbeitung der Rückstände zu Gips und die Umkristallisation vorgenommen werden, bevor das Alpha-Sulfathalbhydrat transportiert und im Anschluß daran versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Aufarbeitung stammende Gips transportiert, danach umkristallisiert und das Alpha-Sulfathalbhydrat nach unter Tage transportiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alpha-Sulfathalbhydrat ohne Anreger verwendet, pneumatisch gefördert und das Wasser am Ende der Förderung vor dem Versetzen zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfestigkeit des Versatzes durch das Verhältnis von Alpha-Sulfathalbhydrat zu Wasser festgelegt wird.