DE3109847A1

DE3109847A1 - Verfahren zum erzeugen eines so 3 -haltigen gases fuer die abgasreinigung im elektrofilter

Info

Publication number: DE3109847A1
Application number: DE19813109847
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6230 Frankfurt Leußler; Gernot 6380 Bad Homburg Mayer-Schwinning; Helmut Dr. 6380 Bad Homburg Reissmann; Helmut 6056 Heusenstamm Schummer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1981-03-07
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-09-23

Description

Verfahren zum Erzeugen eines SO 3-haltigen Gases
für die Abgasreinigung im Elektrofilter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines 503 haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines SO2-reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO, geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Do3i.ereirlrichtung und die Verbrennungsluft durch einen Lufterhj.tzer (leln Oler zugeführt werden.
Ein solches Verfahren ist aus dem US-Patent 3 993 429 bekannt.
Für das bekannte und das erfindungsgemäße Verfahren ist es von entscheidender Bedeutung, auf welche Weise das Verfahren gesteuert wird. Beim bekannten Verfahren mißt man die Temperatur im Verbrennungsgas hinter dem Ofen und regelt damit einen Erhitzer für die Verbrennungsluft.
Die Regelung des eingangs genannten Verfahrens wird aus verschiedenen Gründen nötig. Insbesondere treten wechselnde Bedingungen in der im Elektrofilter stattfindenden Abgaserltstaubung z.B. dann auf, wenn sich die Brennstoffq##alitäten in der das Abgas produzierenden Verbrennung ändern. Bei dieser Verbrennung kann es sich z.B. um einen oder mehrere Kessel eines Kraftwerks handeln. Auch wechselnde Lastbedingungen im Kessel führen zu Veränderungen im Abgas, was zu Anderungen der Betriebsbedingungen des Elektrofilters führt. Einem verstärkten Staubgehalt im Abgas kann durch eine erhöhte Zudosierung von SO, begegnet werden. Das S03 reagiert mit dem Wasserdampf des Abgases zu H2S04 und verbessert die Abscheideleistung des Elektrofilters beträchtlich.
Nachfolgend werden mit Hilfe der Zeichnung mehrere Varianten erläutert, wie man die-Erzeugung von S03 regeln kann. Ziel dieser Varianten ist es, die Regelung auf einfache und sichere Weise und mit möglichst geringer Trägheit durchzuführen.
In den Figuren der Zeichnung werden gleiche Bezugsziffern für gleiche -Vorrichtungen verwendet.
In der Anordnung der Fig. 1 wird Schwefel in einem Ofen 1 verbrannt. Der Schwefel kommt aus einem Tank 2, in dem er flüssig gehalten -wird. Über eine- Dosierpumpe 3 wird der Schwefel dem Ofen 1 zugeführt.. Verbrennungsluft wird dem Ofen durch die Leitung 4 zugegeben. Die Verbrennungsluft wird durch ein Gebläse 5 angesaugt und, falls nötig, durch einen Lufterhitzer 6 geführt.
Das im Ofen 1 erzeugte Verbrennungsgas ist reich an S02 und hat am Ausgang des Ofens Temperaturen im Bereich von etwa 400 - 80000. Zum Umwandeln von S02 in S03 wird das Verbrennungsgas durch einen Konverter 8 geleitet, der einen geeigneten Katalysator enthält. Für bekannte Katalysatoren (z.B.
Vanadiumpentoxid) wird vorausgesetzt, daß die Temperatur am Eingang des Konverters 8 im Bereich von etwa 380 - 50000 und vorzugsweise 420 - 48000 liegt.
Um die Temperaturgrenzen am Eingang des Konverters 8 einzuhalten, kann man einerseits die Verbrennung im Ofen 1 so.
regeln, daß das Verbrennungsgas die gewünschte Temperatur aufweist. Andererseits ist es möglich, im Ofen 1 ein heißeres Verbrennungsgas zu erzeugen und ihm vor Eintritt in den Konverter Luft etwa von Umgebungstemperatur zuzumischen. In der Schaltung der Fig. 1 kann dies durch das Gebläse 21 geschehen; die so zugemischte Luft wird im nachfolgenden Kühlluft genannt. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 kann man auf das Gebläse 21 auch verzichten und die Kühlluft nach (;ebläse 5 abzweigen und durch die gestrichelte Leitung 5a dem Vcrbrennungsgas zuführen.
Das S03-haltige Gas aus dem Konverter 8 wird durch die Leitung 9 in den Rauchgaskanal 10 gegeben. Das so konditionierte Rauchgas gelangt in den Elektrofilter 11 und wird dort entstaubt. Durch den Reingaskanal 12 strömt das ontstavll)te Algas in den Kamin 13, Mit Hilfe des Rauchdichtemeßgeräts 14, das sich im Reingaskanal 12 befindet, wird der Staubgehalt im Reingas gemessen.
Die Meßwerte speist man einem Regler 15 ein, der damit die Schwefeldosierpumpe 3 steuert. Die Regelungssignale werden durch die strichpunktierten Leitungen geführt, Entsprechend der Einstellung der Dosierpumpe 3 wird der Lufterhitzer 6 gesteuert. Dabei erfordert eine abnehmende Schwefelmenge eine Erhöhung der Temperatur der Verbrennungsluft in der Leitung 4, damit die Temperatur des Verbrennungsgases am Ausgang des Ofens 1 ungefähr konstant gehalten wird.
Eine Feinregelung erfolgt mit Hilfe der Temperaturmef##telle 22, die sich in der Leitung 9 befindet. Die in der Meßstelle 22 gemessene Temperatur steuert das Gebläse 21 für die Kühlluft zufuhr so, daß am Eingang des Konverters 8 die gewünschte Temperatur z.B. im Bereich von 420 - 4800C herrscht. Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 kann die Temperaturmeßstelle 22 auch am Eingang des Konverters 8 liegen. Falls das Gebläse 21 nicht vorhanden und an seine Stelle die Abzweigleitung 5a getreten ist, muß in der Leitung 5a eine Drosselklappe vorgesehen werden, die über die Temperaturmeßstelle 22 angesteuert wird.
Es ist nicht in jedem Fall notwendig, dem Rauchgas im Kanal 10 S03 zur Konditionierung zuzumischen. Deshalb wird der Stanbgehalt im Reingaskanal 12 durch das Meßgerät 14 überwacht.
Beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts von z.B.
150 mg Staub pro Qubikmeter wird die Erzeugung von S03-haltigem Gas in Gang gesetzt, und zwar nur in der Menge, die erforderlich ist, um den Staubgehalt auf etwa 150 mg/m³ zu halten.
zur einen Kraftwerksblock von 300 MW werden für die Zumischwung von 30 ppm S03 in den Rauchgaskanal 10 ca. 50 kg Schwefel pro Stunde benötigt. Der Lufterhitzer 6 und auch das Kühlluftgebläse 21 sind in diesem Verfahrenszustand ausgeschaltet.
Bei einer Außentemperatur von 0°C sind für den genannten Betriebsfall pro Stunde 800 m3 Verbrennungsluft durch die Leitung 4 erforderlich. Steigt die Außentemperatur auf 3000 an, werden durch das Kühlluftgebläse 21 etwa 60 m3/h Kühlluft dem Verbrennungsgas des Ofens 1 beigemischt. Wird der S03-Bedarf im Rauchgaskanal 10 auf 20 ppm reduziert, sind nur noch ca. 34 kg Schwefel pro Stunde zu verbrennen. Die nun erforderliche Heizleistung durch den Erhitzer 6 beträgt ungefähr 50 kW,Bei dieser Betriebsbedingung und einer Außenluft-Ternpeiatur von 0°C beträgt die AustritFstemperatur des Konverters 8 etwa 5200C, das Kühlluftgebläse 21 ist ausgeschaltet. Steigt die Außentemperatur auf 300C an, werden durch das Gebläse 21 dem Verbrennungsgas des Ofens 1 pro Stunde etwa 60 m3 Kühlluft beigemischt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Regelungsvariante, wobei zur Vereinfachung der Rauchgas-Reingasteil sowie auch die Rauchdichtemessung mit zugehöriger Regelung weggelassen wurden.
Die Anordnung der Fig. 2 weist zusätzlich den Regler 30 und die Drosselklappe 31 in der Verbrennungsluftleitung 4 auf.
Die Zumischung von Kühlluft entfällt hier.
über die Dosierpumpe 3 wird ein festes Verhältnis der Heizleisttlllg im Erhitzer 6 und der Verbrennungsluftmenge (Drosselklappe 31), in Abhätigigk"#it von der dosierten Schwefelmenge eingestellt. Der Lufterhitzer 6 kann dabei außer Betrieb bleiben, so lange die Schwefeldosierung nicht weiter als auf etwa 60 % des Maximums absinkt. Bei weiterer Abnahme der Schwefeldosierung wird die Heizleistung des IJrtlit,zers 6 wachsend ansteigen.
Anderungen der Temperatur der Außenluft wirken sich auch auf die Temperatur des Verbrennungsgases am Ausgang des Ofens 1 sowie auf die Temperatur des Gases in der Leitung 9 aus. Die so hervorgerufenen Temperaturschwankungen werden durch die Temperaturmeßstelle 22 registriert. Diese Meßstelle 22 steuert den Regler 30 an. Der Regler 30 wiederum beeinflußt die Einstellung der Drosselklappe 31 für die Menge der dem Ofen 1 zugeführten Verbrennungsluft. An die Stelle der Drosselklappe 31 i:ann auch ein regelbares Gebläse 5 treten. Es ist auch möglich, die Temperatur-Meßstelle 22 vor den Eingang des Konverters 8 zu legen.
Bei einem Kraftwerksblock von 300 MW und einer Zudosierung von 30 ppm S03 in den Rauchgaskanal 10 sind pro Stunde 50 kg Schwefel durch die Dosierpumpe 3 und 860 m³ Vorbrennutigluft durch das Gebläse 5 erforderlich. Der Lufterhitzer 6 ist in diesem Falle ausgeschaltet und die Drosselklappe 31 voll geöffnet. Bei einer Auentemperatur von 300C stellt sich eine Gastemperatur am Ausgang des Konverters 8 von etwa 500 0C ein. Geht die Außentemperatur z.B. auf OOC zurück, wird die dem Ofen 1 über die Drosselklappe 31 zugeführte Verbrennungsluftmenge durch den Regler 30 in Abhängigkeit von der Temperaturmessung der Meßstelle 22 auf etwa 800 m3/h reduziert.
Dadurch wird.die Temperatur am Ausgang des Konverters 8 auf ca,-5000C konstant gehalten.
Falls eine verringerte Zudosierung von S03 von G i)pm 1 m Rauchgaskanal 10 genügt, werden pro Stunde 34 kg Schwefel dem Ofen 1 zugeführt. Zusätzlich wird der Lufte#hitzer 6 auf eine Heizleistung von 10 kW geschaltet, die Drosselklat e 31 ist voll geöffnet. Um auch in. diesem Fall die Temperatur im Gas am Austritt des Konverters auf ungefähr 5000C zu halten, werden bei 30°C Außentemperatur pro Stunde 650 m3 an Verbrennungsluft dem Ofen 1- zugeführt. Bei einer Außentemperatur von OOC wird, ausgehend von der Temperatur-Meßstelle 22 und dem Regler 30, die Drosselklappe 31 so eingestellt, daß die dem Ofen 1 zugeführte Verbrennungsluftmenge 610 m3/h beträgt.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zum Erzeugen eines SO3-haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines 502 reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO3 geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Dosiereinrichtung und die Verbrennungsluft durch einen Lufterhitzer dem Ofen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur am Eingang oder Ausgang des Konverters mißt und damit die Menge der dem Verbrennungsgas zuzumische@den Kühlluft regelt, und ilam mit dell Luf~terhitzer Ueber d#e Schwefeldosierung so steuert, daß dem Ofen bei verringerter Schwefelzufuhr Verbrennungsluft mit höherer Temperatur zugeführt wird.
2) Verfahren zum Erzeugen eines SO3-haltigen Gases durch Verbrennen von Schwefel mit von einem Gebläse geförderter Verbrennungsluft in einem Ofen zur Erzeugung eines SOz-reichen Verbrennungsgases, das durch einen Konverter zum katalytischen Umwandeln von SO2 in Gegenwart von Sauerstoff zu SO3 geleitet und einem wasserdampfhaltigen Abgas vor der Reinigung in einem Elektrofilter zugemischt wird, wobei der Schwefel in flüssiger Form über eine Dosiereinrichtung tind die Verbrennungsluft durch eLnen Lufterhitzer dem Ofeti zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Schwefeldosierung die Menge der Verbrennungsluft und den Lufterhitzer steuert und die Menge der Verbrennungsluft über eine Messung der Temperatur am Eingang oder Ausgang des Konverters zusätzlich regelt.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefeldosierung über eine Messung des Staubgehalts im das Elektrofilter verlassenden Reingas steuert.