DE3123666A1

DE3123666A1 - Process for generating an SO3-containing gas for exhaust gas purification in the electrostatic precipitator

Info

Publication number: DE3123666A1
Application number: DE19813123666
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing. Leußler (grad.), 6230 Frankfurt
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1981-03-07
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1982-12-30

Abstract

In the process, sulphur is burnt with air in a furnace for generating an SO2-rich combustion gas. The combustion gas is passed through a converter for catalytic conversion in the presence of oxygen to give SO3. The SO3-containing gas is admixed to a steam-containing exhaust gas before the purification in an electrostatic precipitator. The sulphur is fed to the furnace in liquid form via a metering device, the combustion air is conducted through an air heater upstream of the furnace. The temperature of the combustion air is controlled in dependence on the sulphur metering; an additional regulation of the combustion air temperature is carried out via measurement of the gas temperature at the intake or exit of the converter. The sulphur metering can be regulated via measurement of the dust content in the clean gas leaving the electrostatic precipitator or else via measurement of the exhaust gas flowrate upstream or downstream of the electrostatic precipitator.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines SO3-haltigen Gases Process for generating a gas containing SO3

für die Abgasreinigung im Elektrofilter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines SO3-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 503 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. for exhaust gas purification in the electrostatic precipitator The invention relates to a Process for generating a gas containing SO3 by burning sulfur with Combustion air conveyed by a fan in a furnace to produce a SO2-rich combustion gas passed through a converter for catalytic conversion of SO2 in the presence of oxygen passed to 503 and a water vapor containing one Exhaust gas is admixed in an electrostatic precipitator before cleaning, with the sulfur in liquid form via a metering device and the combustion air through a Air heater are fed to the furnace.

Ein solches Verfahren ist aus dem US-Patent 3 993 429 bekannt.Such a method is known from US patent 3,993,429.

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 den Erhitzer für die Verbrennungsluft.It is more crucial for the known method and the method according to the invention Importance of how the process is controlled. With the known method one measures the temperature in the combustion gas behind the furnace and thus regulates the Combustion air heater.

Die Regelung des eingangs genannten Verfahrens wird aus verschiedenen Gründen nötig. Insbesondere treten wechselnde Bedingungen in der im Elektrofilter stattfindenden Abgasentstaubung z.B. dann auf, wenn sich die Brennstoffqualitäten 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 Änderungen der Betriebsbedingungen des Elektrofilters führt. Einem verstärkten Staubgehalt im Abgas kann durch eine erhöhte Zudosierung von S03 begegnet werden. Das S03 reagiert mit dem Wasserdampf des Abgases zu H25O4 und verbessert die Abscheideleistung des Elektrofilters beträchtlich.The regulation of the procedure mentioned at the beginning is made up of various Reasons necessary. In particular, changing conditions occur in the electrostatic precipitator taking place exhaust gas dedusting, e.g. when the fuel quality in the combustion producing the exhaust gas. With this combustion can For example, it is one or more boilers in a power plant. Also changing Load conditions in the boiler lead to changes in the exhaust gas, which leads to changes in the Operating conditions of the electrostatic precipitator leads. An increased dust content in the exhaust gas can be achieved by increasing the dosage of S03 are encountered. That S03 reacts with the water vapor in the exhaust gas to form H25O4 and improves the separation efficiency of the electrostatic precipitator.

Nachfolgend wird mit Hilfe des Fließbildes der Zeichnung 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 the following it is explained with the help of the flow diagram of the drawing, how to regulate the generation of S03. The aim of these variants is the scheme to be carried out in a simple and safe manner and with as little inertia as possible.

In der Anordnung der Zeichnung 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 durch einen Lufterhitzer 6 geführt, den man z.B. elektrisch beheizen kann.In the arrangement of the drawing, sulfur is burned in a furnace 1. The sulfur comes from a tank 2 in which it is kept liquid. Over a The sulfur is fed to the furnace 1 by metering pump 3. Combustion air is the Oven added through line 4. The combustion air is blown by a fan 5 sucked in and fed through an air heater 6, which can be heated electrically, for example can.

Das im Ofen 1 erzeugte Verbrennungsgas ist reich an S82 und hat am Ausgang des Ofens Temperaturen im Bereich von etwa 400 bis im Umwandeln 800 0. Zum Umwandeln von S02 in S03 wird das Verbrennungsgas durch einen Konverter 7 geleitet, der einen geeigneten Katalysator enthält. Für bekannte Katalysatoren (z.B. Vanadiumpentoxid) wird vorausgesetzt, daß die Temperatur am Eingang des Konver 0 ters 7 im Bereich von etwa 380 bis 500 0 und vorzugsweise 420 bis 48000 liegt. Um diese Temperaturgrenzen einzuhalten, kann man die Verbrennung im Ofen 1 so regeln, daß das Verbrennungs gas die gewünschte Temperatur aufweist.The combustion gas generated in the furnace 1 is rich in S82 and has am Output of the furnace temperatures in the range from about 400 to converting 800 0. To Converting S02 into S03, the combustion gas is passed through a converter 7, containing a suitable catalyst. For known catalysts (e.g. vanadium pentoxide) it is assumed that the temperature at the input of the converter 7 is in the range from about 380 to 500,000, and preferably 420 to 48,000. Around these temperature limits adhere to, you can regulate the combustion in the furnace 1 so that the combustion gas is at the desired temperature.

Das S03-haltige Gas aus dem Konverter 7 wird durch die Leitung 8 in den Rauchgaskanal 9 gegeben. Das so konditionierte Rauchgas gelangt in den Elektrofilter 10 und wird dort entstaubt. Durch den Reingaskanal 11 strömt das entstaubte Abgas in den Kamin 12o Mit Hilfe des Rauchdichtemeßgerätes 13, das sich im Reingas kanal 11 befindet, wird der Staubgehalt im Reingas gemessen Die Meßwerte speist man einem Regler 14 ein, der damit die Schwefeldosierpumpe 3 steuert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Dosierpumpe 3 in Abhängigkeit von der Menge des Rauchgases oder Reingases zu steuern, die man Messungen in den Leitungen 9 bzw. 11 entnimmt. Die Regelungssignale werden durch die strichpunktierten Leitungen geführt. Entsprechend der Einstellung der Dosierpumpe 3 wird der Lufterhitzer 6 gesteuert.The SO3-containing gas from the converter 7 is passed through the line 8 in the flue gas duct 9 given. The flue gas conditioned in this way enters the electrostatic precipitator 10 and is dusted there. The dedusted exhaust gas flows through the clean gas duct 11 in the chimney 12o With the help of the smoke density meter 13, which is in the clean gas channel 11 is located, the dust content in the clean gas is measured. The measured values are fed to you Controller 14, which controls the sulfur metering pump 3 with it. Another possibility consists in the metering pump 3 depending on the amount of Flue gas or to control pure gas, which is taken from measurements in lines 9 and 11, respectively. The control signals are routed through the dash-dotted lines. Corresponding the setting of the metering pump 3, the air heater 6 is controlled.

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. Die von der Dosierpumpe 3 ausgehenden Regelungssignale laufen zunächst in einen Verhältnisregler 16 und von da zum Erhitzer 6.A decreasing amount of sulfur requires an increase in temperature the combustion air in line 4, so that the temperature of the combustion gas at the exit of the furnace 1 is kept approximately constant. The one from the dosing pump 3 outgoing control signals initially run into a ratio controller 16 and from there to the heater 6.

Eine Feinregelung erfolgt mit Hilfe der Temperaturmeßstelle 15, die sich in der Zeichnung in der Leitung zwischen dem Ofen 1 und dem Konverter 7 befindet. Eine andere Möglichkeit ist, die Temperaturmeßstelle 15 in die Leitung 8 hinter den Konverter 7 zu legen. Die in der Meßstelle 15 gemessene Temperatur geht in den Verhältnisregler 16 als zusätzlicher Regelwert ein. Das vom Verhältnisregler 16 ausgehende, zum Erhitzer 6 laufende Steuersignal ergibt sich demnach aus einer Zusammenfassung des Signals von der Dosierpumpe 3 und des Temperatursignals von der Meßstelle 15. Ziel der Regelung ist es, die Temperatur an der Meßstelle 15 ungefähr konstant zu halten, vor allem deshalb, um den Konverter 7 vor überhitzung zu schützen.A fine control takes place with the help of the temperature measuring point 15, the is located in the drawing in the line between the furnace 1 and the converter 7. Another possibility is the temperature measuring point 15 in the line 8 behind to put the converter 7. The temperature measured in the measuring point 15 goes into the Ratio controller 16 as an additional control value. That from the ratio regulator 16 outgoing control signals going to heater 6 are therefore obtained from a summary the signal from the metering pump 3 and the temperature signal from the measuring point 15. The aim of the regulation is to keep the temperature at the measuring point 15 approximately constant hold, especially to protect the converter 7 from overheating.

Es ist nicht in jedem Fall notwendig, dem Rauchgas im Kanal 9 S03 zur Konditionierung zuzumischen. Deshalb ist es zweckmäßig, den Staubgehalt im Reingaskanal 11 durch das Meßgerät 13 zu überwachen. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts von z.B. 150 mg Staub pro Kubikmeter Gas wird die Erzeugung von S03-haltigem Gas in Gang gesetzt, und zwar nur in der Menge, die erforderlich ist, um den Staubgehalt etwa beim Grenzwert zu halten.It is not always necessary to remove the flue gas in duct 9 S03 to mix in for conditioning. It is therefore advisable to check the dust content in the clean gas duct 11 to be monitored by the measuring device 13. When a specified limit is exceeded 150 mg of dust per cubic meter of gas, for example, results in the production of S03-containing gas set in motion, and only in the amount required to control the dust content to hold about at the limit value.

Für einen Kraftwerksblock von 300 MW werden für die Zumischung von 30 ppm S03 in den Rauchgaskanal 9 ca. 50 kg Schwefel pro Stunde benötigt. Der Lufterhitzer 6 ist bei einer Außentempe-0 ratur von 30 C in diesem Verfahrenszustand ausgeschaltet; pro Stunde werden ca. 800 m3 Verbrennungsluft durch die Leitung 4 dem Ofen 1 zugeführt.For a power plant block of 300 MW, 30 ppm S03 in the flue gas duct 9 requires approx. 50 kg of sulfur per hour. The air heater 6 is switched off at an outside temperature of 30 C in this process state; Approx. 800 m3 of combustion air are fed to the furnace 1 through the line 4 per hour.

Kann der S03-Bedarf im Rauchgaskanal 9 auf 20 ppm reduziert werden, sind im Ofen 1 nur noch ca. 34 kg Schwefel pro Stunde zu verbrennen. Die nun erforderliche Heizleistung des Erhitzers 6 beträgt etwa 51 kW. Als Faustregel gilt für das genannte Beispiel, daß bei Abnahme der Schwefeldosierung um 1 kg/h die Heizleistung im Erhitzer um etwa 3 kW erhöht werden muß.Can the S03 requirement in flue gas duct 9 be reduced to 20 ppm, only about 34 kg of sulfur per hour are to be burned in furnace 1. The now required The heating power of the heater 6 is about 51 kW. As a rule of thumb, the above applies Example that when the sulfur dosage decreases by 1 kg / h, the heating output in the heater must be increased by about 3 kW.

Änderungen 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 8 aus. Die so hervorgerufenen Änderungen der Gastemperatur werden durch die Temperaturmeßstelle 15 registriert. Für das genannte Beispiel wird beim Absinken der Außenlufttemperatur von 30 0C auf ca. 10°C die Heizleistung des Erhitzers 6 um 5 kW erhöht Abweichend von den obigen Erläuterungen kann die Temperaturmeßstelle 15 beispielsweise auch vor oder hinter dem Frischluftgebläse 5 oder auch nach dem Lufterhitzer 6 in der Leitung 4 liegen.Changes in the temperature of the outside air also affect the temperature of the combustion gas at the outlet of the furnace 1 and the temperature of the gas in line 8. The changes in gas temperature thus caused are registered by the temperature measuring point 15. For the example mentioned, the The outside air temperature drops from 30 ° C to approx. 10 ° C, the heating output of the heater 6 increased by 5 kW Deviating from the explanations above, the temperature measuring point 15, for example, in front of or behind the fresh air blower 5 or even after Air heater 6 are in line 4.

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Claims

Claims 1) Method for generating an SO3-containing gas by burning sulfur with combustion air conveyed by a fan in a furnace for the production of an SO2-rich combustion gas, which is fed by a Converter for the catalytic conversion of SO2 in the presence of oxygen to SO3 and an exhaust gas containing water vapor before cleaning in an electrostatic precipitator is admixed, the sulfur in liquid form via a metering device and the combustion air is supplied to the furnace through an air heater, thereby characterized in that the heating output is dependent on the sulfur dosage of the air heater and thus the temperature of the combustion air controls and the Heating power via a measurement of the temperature at the input or output of the converter additionally regulates.

2) Method according to claim 1, characterized in that the Sulfur dosing by measuring the dust content in the electrostatic precipitator Clean gas controls.

3) Method according to claim 1, characterized in that the Sulfur metering by measuring the amount of exhaust gas before or after cleaning in the Electrostatic precipitator regulates.