Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission in Feuerungsanlagen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission, insbesondere zur Entschwefelung, bei der Verbrennung von Kohle, insbesondere Steinkohle, die als Kohle/Wasser-Suspension über größere Entfernungen in einer Rohrleitung zu einer Feuerungsanlage, z.B. zu einem Kraftwerk, transportiert wurde.

[0002] Es ist bekannt, fein gemahlene Kohle in Form einer Kohle/Wasser-Suspension von einer Kohlelagerstätte über größere Entfernungen (z.B. 440 km) zu einem Kohleverbrauchszentrum zu transportieren. Vor der Verbrennung in Form von Kohlestaub in der Feuerungsanlage eines Kraftwerkes wird der Wasseranteil der Suspension unter erheblichem Aufwand weitestgehend abgetrennt (z.B. Fister: Coal Slurry Systems - a viabel transport alternative, CIM Bulletin, December 1982, Seite 71 - 76).

[0003] Weiterhin ist z.B. aus WO 83/00 500 ein Kohlebrennstoff in Form einer hochkonzentrierten Kohle/Wasser-Suspension (60 - 80 Gew.-% Kohleanteil) bekannt, die sich unmittelbar zur Verfeuerung in den Brennern einer Feuerungsanlage eignet. Eine solche Suspension ist zwar pumpfähig, ihre hohe Viskosität ist jedoch ein technisches Hindernis für den Ferntransport in einer Rohrleitung. Dieses Problem wird in der genannten Schrift nicht näher behandelt.

[0004] Schließlich sind zur Verminderung der bei der Verbrennung von Kohle entstehenden Schadstoffemission zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. In erster Linie richten sich die Bemühungen auf eine Verminderung der Gehalte an SO_J und NO_x. Die meisten Vorschläge beziehen sich auf eine Reinigung der Rauchgase nach der Verbrennung der Kohle. Es ist aber auch bekannt, Additive, die Schadstoffe wie z.B. Schwefel abbinden, bereits während der Verbrennung zuzuführen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Additive dem Brennstoff unmittelbar zugegeben werden, wobei jedoch ein Anteil des zugegebenen Additivs durch die zu erwartenden hohen Verbrennungstemperaturen "totgebrannt" wird.

[0005] Eine andere Möglichkeit der Additivzugabe zur Senkung der Schwefelemission wurde daher in der DE-OS 31 06 580 vorgeschlagen, bei der das Additiv mit Hilfe eines Trägermittelstromes unter Bildung eines die Brennerflamme umgebenden Schleiers dem Feuerraum zugegeben wird. In diesem Mischungsbereich Ist die Verbrennung bereits soweit fortgeschritten und die Flammentemeraturen bereits soweit abgesenkt, daß die Mischung des Additives mit den Rauchgasen in einem für die Reaktion optimalen Temperaturbereich ablaufen kann. Die Zugabe des Additives mittels eines Trägermediums erfordert jedoch einen erheblichen apparativen Aufwand. Ebenfalls wird über die Verbrennung von Kohle/Wasser-Suspensionen in dieser Schrift nichts ausgesagt.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das bei möglichst geringem Aufwand zu einer Verminderung der Schadstoffemission bei der Verbrennung schwefelhaltiger Kohle, insbesondere Steinkohle, führt, die in Form einer Kohle/Wasser-Suspension in einer Rohrleitung zur Feuerungsanlage transportiert wird.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 - 10 angegeben.

[0008] Dadurch, daß die Kohle dem Brenner der Feuerungsanlage in Form einer Kohle/Wasser-Suspension mit mindestens 55 Gew.-% Kohleanteil zugeführt wird, wird erreicht, daß diese Suspension unmittelbar verbrannt werden kann onne die Notwendigkeit einer vorhergehenden Abscheidung des Wasseranteils. Der Wassergehalt seinerseits führt zu einer deutlichen Verminderung der bei der Verbrennung entstehenden Spitzentemperaturen gegenüber einer trockenen Kohlestaubfeuerung. Hierdurch wird die Entstehung von Stickoxiden wesentlich eingeschränkt. Weiterhin wird durch die abgesenkten Verbrennungstemperaturen und die flüssigkeitsähnliche Zerstäubung der Suspension die Voraussetzung geschaffen, daß während der Verbrennung oxidierter Schwefel durch die der Suspension zugegebenen Additive chemisch gebunden werden kann, so daß der im Rauchgas noch verbleibende Gehalt an SO₂ entscheidend vermindert wird.

[0009] Als Additive können in Weiterbildung der Erfindung Kalkstein (CaC0₃), welcher vorteilhaft auf eine Korngröße unter 90 um vermahlen worden ist, oder auch Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) zugesetzt werden.

[0010] Mit besonderem Vorteil werden als Additive auch Calcium-Salze verwendet und zwar insbesondere solche, die zu einer Verminderung der Viskosität der Kohlesuspension führen (z.B. Calcium-Lignin-Sulfat) oder die die Korrosion in Stahlrohrleitungen vermindern. Das bedeutet, daß diese Additive nicht nur bei der Verbrennung in Bezug auf die Schadstoffemission wirksam werden, sondern bereits für den Rohrleitungstransport Vorteile mit sich bringen. Dies setzt voraus, daß sie zumindest während des Rohrleitungstransports, vorteilhaft jedoch bereits vor dem Transport zugesetzt werden. In letzterem Fall kann dies z.B. während der Vermahlung der Kohle bei der Vorbereitung der Suspension geschehen, wobei sich dann sogar ein besonderes Mischaggregat erübrigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Additiv erst kurz vor dem Brenner zuzusetzen. Der Konzentrationsgrad der Suspension mit mindestens 55 Gew.-% Kohleanteil muß nicht unbedingt während des Rohrleitungstransports schon so hoch sein; es ist auch möglich, die Kohle zunächst grobkörniger und mit geringerem Konzentrationsgrad zu transportieren und eine zusätzliche Aufbereitung vor der Verbrennung vorzusehen, wobei die Kohle feiner aufgemahlen wird und ein Teil des Wassers aus der Suspension abgetrennt wird.

[0011] Um die verschiedenen Vorteile einzelner schwefelbindender Substanzen in Kombination nutzen zu können, werden als Additiv entsprechende Mischungen dieser Substanzen der Suspension zugesetzt. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß es für eine effektive Schadstoffminimierung in vielen Fällen vorteilhaft ist, das Additiv in einer doppelt so großen Menge zuzusetzen, wie rein stöchiometrisch zur vollständigen Abbindung des Schwefelgehaltes erforderlich wäre. Die Qualität, bzw. die Deponiefähigkeit der beim Verbrennungsprozeß erzeugten Asche ist durch den Additivzusatz nicht beeinträchtigt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission, insbesondere zur Entschwefelung, bei der Verbrennung von als Kohle/Wasser-Suspension über größere Entfernungen in einer Rohrleitung zur Feuerungsanlage transportierter, schwefelhaltiger Kohle, insbesondere Steinkohle, dadurch gekennzeichnet daß der Kohle-Wasser-Suspension ein schwefelbindendes Additiv zugesetzt wird und die mehr als 55 Gew.-% Kohleanteil enthaltende Suspension dem Brenner der Feuerungsanlage zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalkstein (CaC0₃) enthaltendes Additiv zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalkstein vor dem Zusetzen auf eine Korngröße unter 90 µm gemahlen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalkstein zusammen mit der Rohkohle in einer Naßvermahlung auf die erforderliche Korngröße zerkleinert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) enthaltendes Additiv zugesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Additiv, das ein die Viskosität der Suspension verminderndes Calcium-Salz enthält, zugesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Additiv, das ein die Korrosion in der für den Transport benutzten Stahlrohrleitung verminderndes Calcium-Salz enthält, zugesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv ein Gemisch aus verschiedenen, den Schwefel bindenden Stoffen zugesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv in einer doppelt so großen Menge zugesetzt, wie rein stöchiometrisch aufgrund des Schwefelgehaltes der Kohle für die vollständige Schwefelbindung erforderlich wäre.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv vor Beginn des Rohrleitungstransports zugesetzt wird.