DE2906230A1 - Verfahren zur beseitigung des rueckstandes der abgaswaesche von feuerungen, insbesondere von steinkohlenkraftwerken - Google Patents
Verfahren zur beseitigung des rueckstandes der abgaswaesche von feuerungen, insbesondere von steinkohlenkraftwerkenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung des
- Rückstandes der Abgaswäsche von Feuerungen, insbesondere von Steinkohlenkraftwerken, bei dem der Rückstand einer Kalkstein- oder Kalkwäsche zu einem Gips enthaltenden Substrat aufgearbeitet wird, welches umkristallisiert und unter Tage als Streckensicherung eingebracht wird, wobei das umkristallisierte Substrat trocken gefördert und unter Zugabe von Wasser versetzt wird.
- Die Erfindung ist anwendbar auf die Bearbeitung der insbesondere in Steinkohlenkraftwerken bei der Beseitigung oder Verminderung des SO 2-Anteiles der Rauchgase in Naßwäschen anfallenden Rückstände; hierbei erfolgt die Entschwefelung durch Absorption mit Kalkstein (CaCO3) oder Kalk in Form von Oxid (CaO) oder Hydroxid. Die Rückstände enthalten das 502 hauptsächlich als Calziumsulfit (CaSO3 x XH20). Das Sulfit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Calziumsulfat-Dihydrat (CaS04 x 2 H20) aufgearbeitet. Das Calziumsulfit fällt realtiv staubfrei an, wenn vor der Naßwäsche Entstauber eingesetzt sind. In den Entstaubern fällt sogenannte Flugasche an; sie ist staubförmig, wenn mit Trockenfiltern gearbeitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit oder ohne Flug-asche durchgeführt werden.
- Einige seiner Ausführungsformen ermöglichen außerdem die Verarbeitung anderer Rückstände des Steinkohlenkraftwerkes, nämlich das sogenannte Schmelzkammeraschegranulat, daß bei der Abkühlung flüssige Asche bzw. Schlacke entsteht.
- Das eingangs bezeichnete Verfahren ist bereits bekannt (DE-PS 26 03 699). Hierbei wird das umgearbeitete Substrat zu Alpha-Sulfathalbhydrat umkristallisiert. Das Umkristallisationsverfahren kann zwar mit der Abwärme des Kraftwerkes durchgeführt werden, ist aber im allgemeinen relativ kompliziert. Insbesondere sind tJmkristallisationsverfahren bekannt, welche im Autoklaven mit definierten Temperaturen und pH-Werten unter Einsatz von bereits gebildetem Alpha-Sulfathalbhydrat durchgeführt werden. Die Umkristallisation stellt daher eine erhebliche Kostenbelastung dar.
- Die bei dem vorbekannten Verfahren vorgenommene Umkristallisation ist andererseits unumgänglich, nachdem sich überraschend herausgestellt hat, daß das aus der Aufarbeitung des Rückstandes stammende Dihydrat anders als natürliches oder künstliches Anhydrit nicht zur Streckensicherung, nämlich zur Herstellung von Streckenbegleitdämmen und zur Hinterfüllung von Streckenausbau im Steinkohlenbergbau eingesetzt werden kann (Zeitschrift Glückauf 111 (1975) Nr. 3, 114,119). Das beruht vor allem darauf, daß für derartige Sicherungsverfahren das Erreichen einer ausreichenden Frühfestigkeit des Versatzes gefordert wird, um eine Aufblätterung des Gesteines zu vermeiden und so schnell wie möglich Streckenbrüchen entgegenwirken zu können. Im allgemeinen werden Frühfestigkeiten von mindestens 5 N/mm² nach einer Stunde verlangt. Von Bedeutung ist ferner, daß eine ausreichende Endfestigkeit erreicht wird, die man als 28-Tage-Festigkeit definieren kann. Sie ist erforderlich, um einen ausreichenden Ausbauwiderstand erzeugen zu können.
- Schwierigkeiten haben sich mit dem Alpha-Sulfat-Halbhydrat des vorbekannten Verfahrens unter Tage dort ergeben, wo man die Streckensicherung in dem vorstehend erläuterten Sinne mit der Tragfähigkeit des endgültigen Ausbaus kombiniert. Sieht man von den sehr dünnflüssigen und wegen der damit verbundenen hohen Verschalungskosten praktisch unbrauchbaren Konsistenzen eines solchen Versatzes ab, dann ergeben sich praktisch unabhängig vom Wasserfeststoffwert und damit ohne Steuerungsmöglichkeit bereits Frühfestigkeiten, die weit über dem benötigten Mindestwert liegen. Die Endfestigkeiten steigen insbesondere bei steifer Konsistenz des Versatzmaterials auf das Mehrfache der an sich schon hohen Frtihfestigkeit an. Der Ausbauwiderstand eines solchen Versatzmaterials läßt sich daher nicht ausreichend auf den Ausbauwiderstand des Streckenausbaus abstimmen.
- Dadurch kommt es u.tJ. zu erheblichen Schäden unter Tage, welche die Wirtschaftlichkeit des vorbekannten Verfahrens infrage stellen.
- Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ein einfacher aus dem Dihydrat gewinnbares Produkt herzustellen, das bei der Streckensicherung unter Tage eine Einstellung seiner Früh- und Endfestigkeiten aufdie vom Bergbau verlangten Werte ermöglicht.
- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Umkristallisieren zu Beta-Sulfathalbhydrat erfolgt und das umkristallisierte Substrat für sich oder als steife Mischung mit Zuschlagstoffen als Versatzmaterial verwendet wird.
- Die Herstellung des Beta-Sulfathalbhydrats ist erheblich einfacher, weil sie praktisch nur in einer thermischen Behandlung des aus der Aufbereitung kommenden Substrates besteht. Zunächst muß das Wasser aus dem Substrat abgetrieben werden. Dann kann in bekannter weiseSabgetriebene Substrat durch Kalzinieren in die Beta-Kristallform überführt werden. Da man hierfür auch indirekt beheizte Öfen oder Gefäße einsetzen kann, läßt sich die Abwärme des Kraftwerkes für die Umkristallisation des Substrates verwenden.
- Wenn gemäß der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens das Beta-Sulfathalbhydrat für sich als Versatzmaterial verwendet wird,lasseqsich über den Wasserfeststoffwert die Frühfestigkeit, d.h. die Druckfestigkeit und die Biegezugfestigkeit des Versatzes hinreichend genau einstellen. Im bis allgemeinen werden bei dickflüssit; steife4Konsistenz Frühfestigkeiten erreicht, welche nur wenig über dem Mindestwert von 5 N/mm² liegen, so daß dieser Forderung des Bergbaus Rechnung getragen werden kann. Die 28-Tage-Festigkeiten liegen ebenfalls in den Größenordnungen, die für Ausbauwiderstände benötigt werden, welche sich mit den z.Zt. üblichen Ausbauverfahren in den Strecken des Steinkohlenbergbaus unter Tage erzielen lassen. Die Einzelheiten ergeben sich aus der bei gefügten Tabelle 1 aus insgesamt drei untersuchten Proben be; Erstarrungszeiten zwischen 2 und 5 Minuten.
- Als zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform durch Kraf;twerksflugasche als alleiniger Zuschlagstoff in Gewichtsprozenten von 10 bis 90%, vorzugsweise 50bis 65%.
- Diese Flugaschemengen stehen auch zur Verfügung, weil sich trotz zahlreicher Anstrengungen bislang keine ausreichende Verwertungsmöglichkeit hierfür hat finden lassen und weil die absoluten Flugaschemengen im Hinblick auf die wachsenden Anforderungen an den emissionsfreien Betrieb von Steinkohlenkraftwerken in der Zukunft noch erheblich ansteigen werden.
- In einer solchen Mischung hat das Beta-Sulfathalbhydrat die Funktion eines hydraulischen Bindemittels, während die Flugasche aufgrund ihrer puzzolanischen bzw. latenthydraulischen Eigenschaften auf die Festigkeitsentwicklung des Versatzes einen positiven Einfluß ausübt; auchdie Kornform der Flugasche kommt der Verarbeitbarkeit beim Versatz entgegen.
- Wie die Tabelle 2 zeigt, kann man durch wachsende Zuschläge an Flugasche zum Beta-Sulfathalbhydrat die Druck- und Biegezugfestigkeit nach einer Stunde nahezu beliebig vermindern und mit verminderten Flugascheanteilen eine gegebene Endfestigkeit bei 28 Tagen erreichen. Das beiliegende Diagramm macht diese Möglichkeiten für Mischungen von 70 : 30bzw. 50: 50 Beta-Sulfathalbhydrat : Flugasche anschaulich.
- Es hat sich herausgestellt, daß man den Flugascheanteil ganz oder zum Teil durch andere Zuschläge ersetzen kann. Dafür kommen in Betracht Wasch- oder Oriberge aus der Kohlengewinnung und/oder Aschegranulat bzw. Schlacke aus der Kohleverbrennung und/oder Schlacken aus der Hüttenindustrie. Auch in diesem Fall läßt sich die Eigenschaft des Beta-Sulfathalbhydrat als hydraulisches Bindemittel ausnutzen.
- Die Zuschlagevon Aschegranulat und gegebenenfalls auch grobkörnigen Zuschlagstoffen, z.B. bei der Verwendung von Hüttenschlacke wirken als sogenanntes Fegekorn; das bedeutet, daß der Zusatz dieser Stoffe zu dem staubförmigen Beta-Sulfathablhydrat und gegebenenfalls der Flugasche dazu ausgenutzt werden kann, Materialablagerungen in kritischen Bereichen der pneumatischen Förderwege zu verhindern. Außerdem kann durch solche Zuschläge der Versatz ein stabileres Gefüge erhalten.
- Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem Beta-Sulfathalbhydrat Calciumsulfit und/oder Calcium-Dihydrat zugesetzt. Es handelt sich dabei vorzugsweise um die eingangs beschriebenen Rückstände aus der Kalkstein- oder Kalkwäsche, bevor diese zum Beta-Sulfathalbhydrat umkristallisiert werden.
- Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß eine geringe Menge des Calciumsulfits zu Dihydrat umgearbeitet bzw. Dihydrat zu Beta-Sulfathalbhydrat umkristallisiert werden muß.
- Schließlich bietet die Erfindung die Möglichkeit, das Beta-Sulfathalbhydrat mit Alpha-Sulfathalbhydrat als Zusatz zu verwenden, wobei die vorerwähnten Zuschlagstoffe ebenfalls zugefügt werden können. In der Tabelle 3 ist die Verwendung von Alpha-Sulfathalbhydrat als Zusatz zu Beta-Sulfathalbhydrat dargestellt. Wie sich ergibt, wird erwartungsgemäß die Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit bei wachsendem Anteil des Alpha-Sulfathalbhydrats in der Mischung größer.
- Andererseits läßt sich die Festigkeit nach einer Stunde durch entsprechend hohe Anteile an Beta-Sulfathalbhydrat auf dieljvom Bergbau geforderten Werte herabdrücken.
- Im Prinzip läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren so durchführen, daß die Umarbeitung und Umkristallisation in das Beta-Sulfathalbhydrat im Kraftwerk selbst erfolgt, dessen Rückstände aus der Abgaswäsche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwertet werden soll. Es besteht die Möglichkeit, die jeweiligen Zuschläge bereits im Kraftwerk vorzunehmen oder die Mischung erst unter Tage herzustellen. Abweichend hiervon hat das erfindungsgemäße Verfahren aber auch den Vorteil, daß nach Aufarbeitung der Rückstände zu Gips dieses Zwischenprodukt transportfähig ist und daß sich deswegen auch an anderer Stelle das Beta-Sulfathalbhydrat kristallisieren läßt.
- Soweit die den Tabellen entnehmbare Einstellmöglichkeit der Früh- und Endfestigkeit nicht ausreichen, können die Festigkeiten durch den Zusatz von Anregern vor Zugabe des Wassers zu der trockenen Mischung verbessert werden, wobei auch das Erstarrungsverhalten durch solche Anreger oder Verzögerer reguliert werden kann.
- Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem bislang im Steinkohlenbergbau eingesetzten und nicht aus der Aufarbeitung von Rückständen der Kalkstein- oder Kalkwäsche von Abgasentschwefelungsanlagen stammenden Versatzmaterialien den Vorteil, daß das Beta-Sulfathalbhydrat selbst bei Zugabe größerer Mengen an Zuschlagstoffen schnellere Abbindezeiten und höhere Anfangsfestigkeiten erreicht. Das Beta-Sulfathalbhydrat erfordert auch einen vergleichsweise höheren Wasserbedarf, der bis zu 50 Gew.-% gerechnet auf den Feststoff ausmacht. Gegenüber herkömmlichen Baustoffen wird daher bei einem gleichlangen Streckenbegleitdamm eine geringere Feststoffmenge benötigt, was die Transport- und Förderkosten senkt. Obwohl das Versatzmaterial diesen hohen Wasseranteil aufweist, läßt. es sich auf Böschung blasen,liegt fest an und hat praktisch keine Schwindung.
- Vorteilhaft ist ferner, daß das Beta-Sulfathalbhydrat gegen die Luftfeuchtigkeit praktisch unempfindlich ist, sich gut handhaben läßt und erst bei Wasserzugabe abbindet. Deswegen kann es leicht transportiert und auf Böschung geblasen werden, wozu sich die bereits bekannten und unter Tage auch vorhandenen Förder- und Blaseinrichtungen eignen. Die Staubentwicklung ist während des Versetzens aufgrund der guten Benetzbarkeit und der Wasserannahme des Beta-Sulfathalbhydrates und gegebenenfalls der als Zuschlag verwendeten Flugasche geringer als bei den herkömmlichen Versatzstoffen für die Streckensicherung. Die Streckensicherung kann im übrigen im weitesten Sinne verstanden werden, z.B. fallen hierunter auch der Bau von Dämmen und das Hinterfüllen von Strecken begleitendem Ausbau.
- Tabelle 1: Beta-Sulfathalbhydrat (CaSO4 x 1/2 H2O)
Druckfetegkeit in N/mm² Biegezugfestigkeit in N/mm² # ### ### ### ## ## nach einer Abbindezeit von nach einer Abbindedauer von % min t/m³ t/m³ 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 0.51) 2 1,639 1,093 7,5 9,3 10,1 13,7 20,1 3,7 4,1 4,3 5,0 6,2 1 100 0.62) 2 1,568 0,980 4,9 7,2 7,9 7,9 15,2 3,1 3,2 2,8 3,0 5,5 0,73) 3 1,523 0,896 4,2 5,2 5,6 5,8 12,2 2,7 2,4 2,6 2,7 4,6 0,51) 2 1,694 1,129 8,4 10,3 9,8 13,8 25,9 5,0 4,9 4,9 4,6 8,1 0,64) 2 1,577 0,986 7,4 8,0 8,0 9,2 17,9 3,2 3,0 2,8 2,9 5,1 2 100 0,73) 2 1,516 0,892 6,4 6,5 6,6 6,7 13,2 2,4 2,4 2,0 2,0 3,7 0,83) 3 1,483 0,824 4,3 4,8 4,5 4,7 12,0 2,0 2,0 2,0 2,0 4,0 0,51) 2 1,703 1,135 12,2 13,0 12,4 13,7 28,3 5,0 4,9 4,9 5,1 8,7 0,62) 2 1,626 1,016 9,5 10,0 8,0 8,5 22,0 3,6 4,1 4,6 4,6 4,7 3 100 0,73) 3 1,559 0,917 7,4 7,7 6,5 9,2 15,8 3,1 3,1 3,0 3,7 4,9 0,83) 5 1,919 1,064 5,4 4,9 4,1 4,6 12,1 2,4 2,3 2,3 2,1 4,7 Druckfestigkeit in N/mm² Biegezugfestigkeit in N/mm² nach einer Abbindezeit von nach einer Abbindedauer von 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 100 0 0,500 2 1,669 1,113 10,65 12,75 8,85 14,30 26,48 5,16 5,50 4,73 5,40 7,45 95 5 0,469 2 1,708 1,163 10,63 12,40 12,43 18,80 20,68 4,45 5,50 4,91 6,40 7,05 90 10 0,462 2 1,712 1,171 9,85 11,00 12,03 15,92 28,60 4,96 4,90 4,93 5,40 8,35 85 15 0,435 2 1,732 1,207 11,34 12,70 11,53 17,60 31,10 3,93 4,50 4,65 5,45 6,12 80 20 0,398 2 1,740 1,245 8,26 12,05 10,93 16,45 31,40 4,56 4,10 4,17 6,30 7,32 75 25 0,417 2 1,740 1,228 8,46 9,55 10,38 15,95 28,70 4,03 4,20 3,97 5,35 7,32 +)70 30 0,419 2 1,778 1,253 9,48 10,97 11,20 14,80 26,70 4,50 4,60 4,60 4,70 8,02 65 35 0,417 2 1,747 1,233 8,17 9,16 7,90 9,60 23,20 3,75 3,70 3,60 3,80 7,08 60 40 0,400 2 1,742 1,244 6,92 8,47 8,35 9,90 23,75 3,35 3,20 3,20 3,35 6,00 55 45 0,383 2 1,776 1,284 6,74 7,68 8,36 11,50 19,65 2,80 2,85 2,90 3,10 5,70 +)50 50 0,364 2 1,787 1,310 6,09 7,45 7,30 9,60 20,65 2,35 2,60 2,70 2,80 5,82 45 55 0,336 2 1,817 1,360 6,73 7,09 6,70 8,70 18,60 2,60 2,70 2,60 2,75 6,00 40 60 0,333 2 1,814 1,361 4,14 3,68 4,13 4,80 12,37 2,00 1,80 1,80 2,00 3,80 35 65 0,330 2 1,810 1,361 3,41 3,01 3,60 3,84 10,57 1,70 1,60 1,50 1,60 3,49 30 70 0,325 2 1,803 1,361 2,73 2,15 2,70 2,27 8,77 1,20 1,15 1,10 1,20 2,85 25 75 0,317 2 1,798 1,365 1,73 1,46 1,93 1,99 6,72 0,85 0,85 0,85 0,90 2,05 20 80 0,303 2 1,800 1,381 1,04 0,88 1,14 1,57 4,29 0,55 0,60 0,55 0,60 1,30 Druckfetegkeit in N/mm² Biegezugfestigkeit in N/mm² ### ### ### ### ## ## nach einer Abbindezeit von nach einer Abbindedauer von % % min t/m³ t/m³ 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 1 h 5 h 24 h 7 d 28 d 10 90 0,200 25 1,944 1,620 24,7 29,4 29,8 37,3 54,7 7,5 6,8 6,4 8,4 13,6 20 80 0,208 17 1,941 1,607 22,4 24,0 28,9 29,2 53,2 6,9 7,0 6,3 7,6 15,9 30 70 0,236 10 1,891 1,530 21,0 22,4 24,8 25,2 54,1 7,2 6,7 7,0 7,1 14,7 40 60 0,246 7 1,854 1,488 18,3 21,1 18,1 20,9 46,8 5,6 6,5 6,8 6,6 10,1 50 50 0,280 5 1,792 1,400 15,9 17,0 15,8 18,3 35,7 6,1 6,2 6,0 5,5 10,7 60 40 0,300 4 1,781 1,362 11,9 15,2 13,2 16,6 29,6 5,2 4,4 5,2 4,8 9,1
Claims (5)
- Verfahren zur Beseitigung des Rückstandes der Abgaswäsche von Feuerungen, insbesondere von Steinkohlenkraftwerken" Patentansprüche 1. Verfahren zur Beseitigung des Rückstandes der Abgaswäsche von Feuerungen, insbesondere von Steinkohlenkraftwerken, bei dem der Rückstand einer Kalkstein- oder Kalkwäsche zu einem Gips enthaltenden Substrat aufgearbeitet wird, Welches u@nkristallisiert und unter Tage als Streckensicherung eingebracht wird, wobei das u@kristallisierte Substrat trocken gefördert und unter Zugabe von Wasser versetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das U@kristallisieren zu Beta-Sulfathalphydrat erfolgt und das u@kristallisierte Substrat für sich oder als steife Mischung mit Zuschlagstoffen als Versatzmaterial verwendet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Kraftwerks-Flugasche als alleiniger Zuschlagstoff in Gewichtsprozenten von 10 bis 90%, vorzugsweise 50- 65%.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Zuschläge in Form von Wasch- oder Ortsbergen aus der Kohlengewinnung und/oder Aschegranulat bzw. Schlacke aus der Kohlenverbrennung und/oder Schlacken aus der Hüttenindustrie.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder beiden Ansprüchen 2 bzw. 3 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Verwendung des aus dem aufgearbeiteten Gips durch Umkristallisation gewonnenen Alpha-Sulfathalbhydrates als Zuschlag in Mengen, die mit abnehmender Anfangs- und Enddruck- bzw. -Biegezugfestigkeit des Versatzes abnehmen.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h aus dem Rückstand und/oder aus dem aufbereiteten Substrat bestehende Zuschläge.
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Owner name: RUHRKOHLE MONTALITH GMBH, 45128 ESSEN, DE |
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