DE3505952A1 - Process for raising the temperature of a flue gas to be desulphurised - Google Patents
Process for raising the temperature of a flue gas to be desulphurisedInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Anhebung der Temperatur eines zu entschwefeln-Procedure for raising the temperature of a desulphurized
den Rauchgases Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anhebung der Temperatur eines zu entschwefelnden Rauchgases bei Austritt aus dem Kesselluftvorwärmer. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anhebung der Temperatur eines zu entstickenden und zu entschwefelnden Rauchgases bei Austritt aus dem Kesselluftvorwärmer und nach der Entstickung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anhebung der Temperatur des entschwefelten und gegebenenfalls entstickten Rauchgases vor Eintritt in den Ramin.the flue gas The invention relates to a method for increasing the Temperature of a flue gas to be desulphurized when it exits the boiler air preheater. In particular, the invention relates to a method for raising the temperature of a Flue gas to be denitrified and desulphurized upon exit from the boiler air preheater and after denitrification. The invention also relates to a method for raising the temperature of the desulphurized and possibly denitrified flue gas Entry into the Ramin.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen durch Absorption mit wässrigen Lösungen oder Suspensionen bekannt. Nach dem Wellman-Lord-Verfahren wird das SO2-haltige Rauchgas mit einer wässrigen Natriumsulfit-Lösung in Berührung gebracht, die dabei SO2 aus dem Gas unter teilweiser Bildung von Natriumhydrogensulfit aufnimmt. Die Absorption erfolgt bei Temperaturen von beispielsweise etwa 45 bis 60 OC, so daß das heiße Rauchgas zunächst auf etwa diese Temperatur abgekühlt werden muß. Das gereinigte Rauchgas hat nach Verlassen der Absorptionsstufe eine Temperatur von etwa 45 bis 60 OC. Um ihm im Kamin und bei Abgabe an die Atmosphäre einen genügenden Auftrieb zu verleihen, muß es vor Eintritt in den Kamin auf etwa 80 bis 100 DC erwärmt werden. Dieses Erfordernis besteht bei allen Rauchgas-Entschwefelungsverfahren, die mit wässrigen Medien zur Herausnahme des SO2 arbeiten.There are numerous processes for the desulfurization of flue gases Absorption with aqueous solutions or suspensions is known. According to the Wellman-Lord method the SO2-containing flue gas comes into contact with an aqueous sodium sulfite solution brought the SO2 out of the gas with partial formation of sodium hydrogen sulfite records. The absorption takes place at temperatures of, for example, about 45 to 60 OC, so that the hot flue gas is initially cooled to about this temperature got to. The cleaned flue gas has a temperature after leaving the absorption stage from about 45 to 60 OC. To give it a sufficient in the fireplace and when it comes to the atmosphere To give buoyancy, it must be heated to about 80 to 100 DC before entering the chimney will. This requirement applies to all flue gas desulphurisation processes, who work with aqueous media to remove the SO2.
Das ungereinigte Rauchgas enthält neben Schwefeldioxid auch geringe Mengen Schwefeltrioxid sowie häufig weitere korrosive Verunreinigungen, so daß bei der Abkühlung des Gases auf das Temperaturniveau der Entschwefelungsstufe der Schwefelsäure-Taupunkt durchschritten wird und deshalb erhebliche Korrosionen an dem zur Rauchgaskühlung eingesetzten Wärmeaustauscher auftreten können.The uncleaned flue gas contains little sulfur dioxide as well as sulfur dioxide Amounts of sulfur trioxide and often other corrosive impurities, so that at the cooling of the gas to the temperature level of the desulfurization stage of the sulfuric acid dew point is traversed and therefore significant corrosion on the flue gas cooling used heat exchangers can occur.
Der Entschwefelung vorgeschaltet ist häufig eine Entstickung.The desulphurisation is often preceded by denitrification.
Diese erfolgt in bekannter Weise durch katalytische Reduktion unter Zugabe von Ammoniak bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 450 OC. Das Rauchgas muß folglich nach Austritt aus dem Kesselluftvorwärmer durch Wärmetausch und/oder äußere Wärmezufuhr auf diese hohe Temperatur gebracht werden, was einen erheblichen Kostenfaktor darstellt.This takes place in a known manner by catalytic reduction Addition of ammonia at temperatures in the range of 300 to 450 OC. The flue gas must consequently after exit from the boiler air preheater through heat exchange and / or external heat input can be brought to this high temperature, which is a considerable Represents a cost factor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen. Insbesondere sollen die Investitions-und Energiekosten für die Erwärmung des ungereinigten Rauchgases auf die Temperatur der Entstickung und die des gereinigten Rauchgases auf eine einen genügenden Auftrieb gewährleistende Temperatur erheblich gesenkt werden. Darüberhinaus sollen die Investitionskosten für die Abkühlung des Rauchgases auf die Temperatur der Entschwefelung möglichst niedrig gehalten werden und die dabei abzuführende Wärme vollständig genutzt werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.The invention is based on the object of the identified shortcomings to eliminate. In particular, the investment and energy costs for heating the uncleaned flue gas to the temperature of denitrification and that of the cleaned Flue gas to a temperature ensuring sufficient buoyancy considerably be lowered. In addition, the investment costs for cooling the Flue gas should be kept as low as possible at the desulphurisation temperature and the heat to be dissipated can be fully used. Further advantages result from the following description.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren zur Anhebung der Temperatur eines zu entschwefelnden und gegebenenfalls zu entstickenden Rauchgases dadurch gelöst, daß die Temperatur des Rauchgases bei Austritt aus dem Kesselluftvorwärmer und gegebenenfalls nach der Entstickung um einen der durch die Verbrennungsluft eingebrachten Wärme entsprechenden Betrag angehoben wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird auch die Temperatur des entschwefelten Rauchgases vor Eintritt in den Kamin zusätzlich um einen der durch die Verbrennungsluft eingebrachten Wärme entsprechenden Betrag angehoben.According to the invention, this object is achieved in the method mentioned at the outset to raise the temperature of a to be desulphurized and, if necessary, denitrified Flue gas solved in that the temperature of the flue gas upon exit from the Boiler air preheater and, if necessary, after denitrification by one of the through the Combustion air introduced heat is increased corresponding amount. According to one The temperature of the desulphurized flue gas is also a preferred embodiment in addition to one of the air brought in by the combustion air before entering the chimney Heat corresponding amount raised.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ermöglicht sowohl eine optimale Nutzung der Rauchgaswärme als auch Einsparungen bei den Investitionen.The procedure according to the invention enables both an optimal Use of the flue gas heat as well as savings in investments.
Da erfindungsgemäß die Temperatur des Rauchgases bei Austritt aus dem Kesselluftvorwärmer höher liegt als bei Anlagen gemäß dem Stand der Technik, kann die Entstickung des Rauchgases, genauer dessen Erwärmung auf die Reduktionstemperatur, wesentlich kostengünstiger erfolgen. Darüber hinaus ermöglicht das hohe Temperaturniveau die srozessinterne Aufheizung des entschwefelten Rauchgases auf eine relativ hohe Temperatur, wodurch die Schwefelsäure-Taupunkts-und Korrosionsprobleme auf der Kaminseite stark gemindert werden.Since, according to the invention, the temperature of the flue gas when it exits the boiler air preheater is higher than in systems according to the state of the art, the denitrification of the flue gas, more precisely its heating to the reduction temperature, much cheaper. In addition, the high temperature level enables the internal heating of the desulphurized flue gas to a relatively high level Temperature, reducing the sulfuric acid dew point and corrosion problems on the chimney side can be greatly reduced.
Da bei der Übertragung der Wärme von dem nicht entschwefelten Rauchgas auf das entschwefelte Rauchgas der Schwefelsäure-Taupunkt auf der Seite des nicht entschwefelten Rauchgases erfindungsgemäß nicht unterschritten wird, kann dieser Wärmetauscher aus gewöhnlichem Werkstoff, d.h. kostengünstig, ausgeführt werden.As in the transfer of heat from the non-desulphurized flue gas on the desulphurized flue gas the sulfuric acid dew point on the side of the not Desulphurized flue gas is not fallen below according to the invention, this can Heat exchangers made of conventional material, i.e. inexpensive.
Korrosionsfester, hochwertiger Werkstoff ist lediglich für den Wärmetauscher zwischen nicht entschwefeltem Rauchgas und Verbrennungsluft für die Rauchgasseite erforderlich.Corrosion-resistant, high-quality material is only for the heat exchanger between non-desulphurised flue gas and combustion air for the flue gas side necessary.
Diese Wärmetauschfläche ist jedoch gegenüber der der beiden Seiten eines einzigen Gesamt-Wärmeaustauschers bekannter Verfahren stark reduziert, was wiederum eine Einsparung an hochwertigem korrosionsfestem und somit teurem Werkstoff bedingt.However, this heat exchange surface is opposite that of the two sides a single overall heat exchanger of known processes greatly reduced what again a saving in high-quality, corrosion-resistant and therefore expensive material conditional.
Darüberhinaus ergibt sich die Möglichkeit, die von dem schwefelhaltigen Rauchgas berührte Kühlfläche zu Lasten der luftberührten Heizfläche zu minimieren, indem die Temperatur des Heizmittels niedrig gehalten wird. So wird ebenfalls korrosionsfestes Material in der Rohgas-Kühlstufe gegen einen Mehrverbrauch an gewöhnlichem Kohlenstoffstahl im Luftvorwärmer eingespart.In addition, there is the possibility that from the sulfur-containing To minimize the cooling surface in contact with the flue gas at the expense of the heating surface in contact with the air, by keeping the temperature of the heating medium low. This also becomes corrosion-resistant Material in the raw gas cooling stage against additional consumption of ordinary carbon steel saved in the air preheater.
Die Wärmeübertragung von dem zu entschwefelnden Rauchgas auf die Verbrennungsluft und gegebenenfalls auf das entschwefelte Rauchgas kann mit Hilfe von Drehwärmetauschern, insbesondere Ljungström-Regeneratoren erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Wärmeübertragung jedoch mittels eines flüssigen Wärmeträgers. Als solchen setzt man vorzugsweise ein unter Normaldruck im Temperaturbereich von 140 bis 380 0C flüssiges Mittel ein. Der Wärmeträgerkreislauf kann in diesem Falle drucklos arbeiten. Geeignete Wärmeträgerflüssigkeiten sind in der Technik bekannt. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine in dem genannten Temperaturbereich verdampfbare Wärmeträgerflüssigkeit einzusetzen. Darüber hinaus sind auch nichtflüssige Wärmeträger einsetzbar, z.B. fließfähige feste Wärmeträger.The heat transfer from the flue gas to be desulphurized to the combustion air and, if necessary, on the desulphurized flue gas, with the help of rotary heat exchangers, in particular Ljungström regenerators take place. The heat transfer preferably takes place however, by means of a liquid heat transfer medium. As such, it is preferable to use a liquid under normal pressure in the temperature range from 140 to 380 0C. In this case, the heat transfer circuit can operate without pressure. Suitable heat transfer fluids are known in the art. Of course, it is also possible to have one in the mentioned temperature range to use vaporizable heat transfer fluid. About that In addition, non-liquid heat carriers can also be used, e.g. flowable solid heat carriers.
Da auf diese Weise kein korrosives Rauchgas auf die Kaltgasseite überströmen kann, verringern sich auch die Anforderungen an den Werkstoff auf der Kaltgasseite. Dies gilt in besonderem Maße für die Wärmeaustauschstufe, in der die Wärme auf nicht aggressive Verbrennungsluft übertragen wird.Since in this way no corrosive flue gas flows over to the cold gas side can, the requirements on the material on the cold gas side are also reduced. This is particularly true for the heat exchange stage, in which the heat is not on aggressive combustion air is transferred.
Da diese Wärmeaustauschstufe mit Luft von etwa Umgebungstemperatur oder einer wenig darüber liegenden Temperatur beauf schlagt wird, kann der Wärmeträger mit relativ tiefer Temperatur zirkulieren, so daß auch die Temperatur des zu entschwefelnden Rauchgases bei Eintritt in die Rauchgasentschwefelung gesenkt werden kann. Dadurch sinkt auch die Betriebstemperatur der SO2-Absorption, die Absorption wird verbessert, und die Regeneration erfordert demzufolge einen geringeren Wärmeaufwand (Heizdampf). Bei der SO2-Absorption mit wässriger Na2SO3-haltiger Lösung nach dem Wellman-Lord-Verfahren führt die so erzielbare Absenkung der Gastemperatur zu einer Dampfeinsparung in der Regeneration von etwa 10 %.Because this heat exchange stage with air at about ambient temperature or a slightly higher temperature is applied, the heat transfer medium circulate at a relatively low temperature, so that the temperature of the desulfurized Flue gas can be reduced when entering the flue gas desulfurization. Through this the operating temperature of the SO2 absorption also decreases, the absorption is improved, and regeneration therefore requires one lower heat consumption (Heating steam). In the case of SO2 absorption with aqueous Na2SO3-containing solution after the Wellman-Lord method leads to the lowering of the gas temperature that can be achieved in this way Steam saving in regeneration of around 10%.
Ferner ergibt sich eine energetische Verbesserung. Durch die Übertragung der bei der Rauchgasabkühlung auf das tiefe Temperaturniveau abgegebenen Wärme an die Verbrennungsluft wird die Kesselleistung gesteigert, d.h. die in einem tiefen Temperaturbereich abgeführte Wärme wird zur Erzeugung von Hochdruckdampf ausgenutzt, wohingegen die aus dem Rauchgas direkt verfügbare Wärme sonst nur zur Niederdruckdampferzeugung geeignet wäre. Durch die erfindungsgemäß erzielte Wärmerückführung aus dem Tieftemperaturbereich in die Kesselanlage ergibt sich eine Steigerung der Kesselleistung in der Größenordnung von 1 % (bei einem 200 MW-Kraftwerk).Furthermore, there is an energetic improvement. Through the transfer the heat given off during the flue gas cooling to the low temperature level the combustion air, the boiler output is increased, i.e. at a low level Heat dissipated in the temperature range is used to generate high-pressure steam, whereas the heat available directly from the flue gas is otherwise only used to generate low-pressure steam would be suitable. Due to the heat recovery achieved according to the invention from the low temperature range in the boiler system there is an increase in boiler output in the order of magnitude of 1% (for a 200 MW power plant).
Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich wesentliche Einsparungen bei den erforderlichen Rauchga s leitungen.Another advantage of the method according to the invention emerges substantial savings in the required flue gas pipes.
Darüber hinaus besteht aufgrund des hohen Temperaturniveaus die Möglichkeit, das zu entschwefelnde Rauchgas und/oder den Wärmeträger für die Wärmeübertragung an das entschwefelte Rauchgas zur Dampferzeugung heranzuziehen. Es kann beispielsweise Sattdampf von 2,5 bar erzeugt werden, welcher bei der Entschwefelung zur Regeneration des Absorptionsmittels dienen kann. Eine solche Dampferzeugung wäre bei einem niedrigeren Temperaturniveau nicht möglich.In addition, due to the high temperature level, there is the possibility of the flue gas to be desulphurized and / or the heat transfer medium for the heat transfer to use the desulphurized flue gas to generate steam. It can for example Saturated steam of 2.5 bar can be generated, which is used for regeneration during desulphurisation the absorbent can serve. Such steam generation would be at a lower one Temperature level not possible.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens tritt das zu reinigende Rauchgas mit einer Temperatur von mindestens 150 0C aus dem Kesselluftvorwärmer aus, gelangt dann in eine Entstickungsanlage und anschlie-Bend in einen Wärmetauscher. In diesem Aggregat wird das entschwefelte Rauchgas durch indirekten Wärmetausch mittels eines flüssigen Wärmeträgers auf mindestens 90 0C erwärmt, während das zu entschwefelnde Rauchgas eine Abkühlung auf eine Temperatur oberhalb seines Schwefelsäure-Taupunktes erfährt. Der Wärmeträger-Kreislauf wird zusätzlich über einen Dampferzeuger zur Gewinnung von Niederdruckdampf geführt.According to the preferred embodiment of the method according to the invention the flue gas to be cleaned emerges at a temperature of at least 150 ° C the boiler air preheater, then goes to a denitrification system and then Bend into a heat exchanger. The desulphurized flue gas is passed through in this unit indirect heat exchange by means of of a liquid heat carrier heated to at least 90 0C, while the flue gas to be desulphurized cools down to a temperature above its sulfuric acid dew point. The heat transfer circuit is also fed via a steam generator to generate low-pressure steam.
In einer weiteren Wärmeaustauschstufe wird das zu entschwefelnde Rauchgas dann, ebenfalls mittels eines flüssigen Wärmeträgers, auf die Temperatur der Entschwefelung abgekühlt, während die aus der Umgebung angesaugte Verbrennungsluft im Gegenzug entsprechend auf mindestens 70 OC erwärmt wird. Die vorgewärmte Verbrennungsluft gelangt dann in den Kesselluftvorwärmer, üblicherweise ein Ljungström-Regenerator, wo sie im Wärmetausch mit frischem Rauchgas in bekannter Weise weiter aufgeheizt wird. Das Rauchgas erfährt durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft eine Anhebung seiner Temperatur um 20 bis 80 OC über das sonst übliche Niveau. Diese Temperaturanhebung findet sich auch vor Eintritt in den Kamin wieder, wo die Temperatur des gereinigten Rauchgases noch 15 bis 75 0C über dem üblichen Niveau liegt.The flue gas to be desulphurized is used in a further heat exchange stage then, also by means of a liquid heat transfer medium, to the temperature of the desulphurisation cooled, while the combustion air sucked in from the environment in return is heated accordingly to at least 70 OC. The preheated combustion air then enters the boiler air preheater, usually a Ljungström regenerator, where it is further heated in a known manner in the heat exchange with fresh flue gas will. The flue gas is raised by preheating the combustion air its temperature by 20 to 80 OC above the usual level. This temperature increase is also found before entering the chimney, where the temperature of the cleaned Flue gas is still 15 to 75 0C above the usual level.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, in der das Fließchema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist.The invention is described in more detail below with reference to a drawing, in which the flow diagram of a plant for carrying out the method according to the invention is shown.
Das Rauchgas R aus der Kesselanlage mit einer Temperatur von z.B. 400 OC wird zunächst in einem Kesselluftvorwärmer 1 auf etwa 150 OC abgekühlt. Nach Passieren der Entstickungsanlage 2, gegebenenfalls mit vorgeschaltetem Ekektrostaubfilter, wird das Rauchgas in dem Gaskühler auf etwa 100 °C abgekühlt und danach in dem Gaskühler 4 auf etwa 60 OC.The flue gas R from the boiler system at a temperature of e.g. 400 OC is first cooled to around 150 OC in a boiler air preheater 1. To Passing through the denitrification system 2, if necessary with an upstream electric dust filter, the flue gas is cooled in the gas cooler to about 100 ° C and then in the gas cooler 4 to about 60 OC.
Es passiert dann den Absorptionsteil der Rauchgas-Entschwefelungsanlage 6, in dem das SO2 sowie weitere saure Gasbestandteile, wie SO3, mit einer wässrigen Absorptionslösung, insbesondere einer Natriumsulfit-Lösung, aus dem Gas entfernt werden. Das so gereinigte Rauchgas mit einer Temperatur von z.B. 50 °C strömt dann weiter zum Wärmetauscher 7, wo es auf etwa 95 DC erwärmt wird. Mittels des Gebläses 8, in dem es eine weitere adiabatische Erwärmung auf etwa 100 OC erfährt, wird es dann zum Fuß des Kamins 9 gefördert.It then passes through the absorption section of the flue gas desulphurisation system 6, in which the SO2 and other acidic gas components, such as SO3, with an aqueous Absorption solution, in particular a sodium sulfite solution removed from the gas. The so cleaned flue gas with a temperature of e.g. 50 ° C then flows on to the heat exchanger 7, where it is heated to about 95 ° C. By means of the fan 8, in which there is a further adiabatic heating to about 100 OC learns, it is then conveyed to the foot of the chimney 9.
Die Kühlung des SO2-haltigen Rauchgases in den Gaskühlern 3 und 4 erfolgt jeweils durch indirekten Wärmeaustausch mit flüssigem Wärmeträger, der durch die Leitungen 10a bzw. 11a zugeführt wird. Der in dem Kühler 3 bzw. 4 erwärmte Wärmeträger gelangt dann durch die Leitungen 1Ob bzw. 11b zu dem Dampferzeuger 12 und dem Wärmetauscher. 7 bzw. direkt zu dem Primär-Vorwärmer 5.The cooling of the SO2-containing flue gas in gas coolers 3 and 4 takes place in each case by indirect heat exchange with liquid heat transfer medium, which through the lines 10a and 11a is fed. The heat transfer medium heated in the cooler 3 or 4 then passes through the lines 10b and 11b to the steam generator 12 and the heat exchanger. 7 or directly to the primary preheater 5.
Im Vorwärmer 5 tritt der Wärmeträger in Wärmeaustausch mit Luft, die durch ein Luftgebläse aus der Atmosphäre angesaugt und in den Vorwärmer 5 gedrückt wird. Dabei wird die Luft L auf etwa 80 0C erwärmt, während der Wärmeträger auf 50 bis 60 OC zurückgekühlt wird. Die vorgewärmte Luft passiert dann den üblichen Kessel-Luftvorwärmer 1, der als Ljungström-Regenerator ausgebildet ist. Dabei wird die Luft durch das aus der Kesselanlage abströmende heiße Rauchgas auf etwa 320 OC erhitzt.In the preheater 5, the heat transfer medium enters into heat exchange with air, which sucked in from the atmosphere by an air blower and pressed into the preheater 5 will. The air L is heated to about 80 ° C., while the heat transfer medium increases 50 to 60 OC is cooled down. The preheated air then passes through the usual Boiler air preheater 1, which is designed as a Ljungström regenerator. It will the air through the hot flue gas flowing out of the boiler system to around 320 OC heated.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Einsatz des hochwertigen korrosionsfesten Werkstoffes auf den Gaskühler 4 zu beschränken und diesen noch zulasten des Primär-Vorwärmers 5, der als üblicher Luftvorwärmer aus Kohlenstoff-Stahl ausgeführt sein kann, flächenmäßig zu minimieren. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß die bei tiefer Temperatur in dem Gaskühler 4 abgeführte Wärme über die Verbrennungsluft in die Kesselanlage zurückgeführt wird und daher der Hochdruckdampferzeugung dient. Ferner ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei bestehenden Kraftwerken ohne Änderung des bestehenden Kesselluftvorwärmers möglich.The inventive method makes it possible to use the high-quality To restrict corrosion-resistant material to the gas cooler 4 and this still at the expense of the primary preheater 5, which is a conventional air preheater made of carbon steel can be designed to minimize area. Another advantage of the procedure can be seen in the fact that the discharged at low temperature in the gas cooler 4 Heat is returned to the boiler system via the combustion air and therefore is used to generate high pressure steam. Furthermore, the application of the invention Procedure for existing power plants without changing the existing boiler air preheater possible.
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| DE19853505952 DE3505952A1 (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | Process for raising the temperature of a flue gas to be desulphurised |
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Family
ID=6263100
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853505952 Withdrawn DE3505952A1 (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | Process for raising the temperature of a flue gas to be desulphurised |
Country Status (1)
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