DE10045586A1

DE10045586A1 - Verfahren sowie Einrichtung zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen

Info

Publication number: DE10045586A1
Application number: DE10045586A
Authority: DE
Inventors: Joachim Seeber; Jean Xavier Morin
Original assignee: Alstom Power Boiler GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: CN1178734C; MXPA01009057A; EP1188472A2; CA2357280A1; EP1188472B1; PL349621A1; US20020085961A1; US6685902B2; PL200482B1; EP1188472A3; ATE346674T1; US6912962B2; US20040103830A1; DE50111526D1; CN1347750A; DE10045586C2

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage, wobei in der Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage schwefelhaltige Kohle unter Zugabe von Luft bei einer Temperatur von 700 bis 950 DEG C in einer Wirbelschicht verbrannt wird und dabei schwefeldioxidhaltiges Rauchgas gebildet und der Brennkammer ein partikelförmiges SO¶2¶- Sorptionsmittel aufgegeben wird, DOLLAR A ein Teil der bei der Verbrennung entstehenden Asche und ein Teil des bei der Reaktion des SO¶2¶-Sorptionsmittels mit dem Schwefeldioxid entstehenden Reaktionsproduktes sowie ein Teil des unreagierten SO¶2¶-Sorptionsmittels aus der Brennkammer ausgetragen und einer Mischeinrichtung zugeführt wird, DOLLAR A in der Mischeinrichtung der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten SO¶2¶-Sorptionsmittel Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung zugeführt und mit diesen vermischt wird und dabei das unreagierte SO¶2¶-Sorptionsmittel bei einer Reaktionstemperatur von 60 DEG bis 100 DEG und bei atmosphärischem Druck zu einem Hydrationsprodukt umgewandelt wird, DOLLAR A die Asche gemeinsam mit dem Reaktions- und dem Hydrationsprodukt aus der Mischeinrichtung in die Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage zurückgeführt wird DOLLAR A und das Hydrationsprodukt bei einer Brennkammertemperatur von 700 DEG bis 950 DEG C zu einem SO¶2¶-Sorptionsmittel reaktiviert wird sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus zirkulierenden Wirbelschicht feuerungsanlagen.

Zirkulierende Wirbelschichtfeuerungsanlagen werden insbesondere zur emissionsarmen Verbrennung fossiler Brennstoffe, z. B. Kohle. Torf, Holz usw. eingesetzt. Bei Verfeuerung von beispielsweise schwefelhaltiger Kohle entsteht durch die Oxidation des Schwefels Schwefeldioxid, das durch das Rauchgas in die Atmosphäre gelangt. Diese für die Erdatmosphäre schädlichen Emissionen werden durch den Wetterkreislauf als saurer Regen wieder auf die Erde zurückgeführt. Zur weitestgehenden Reduzierung dieser schädlichen Emissionen sind verschiedene Verfahren entwickelt worden.

Eine Übersicht über die Einbindung von Schwefeldioxid in Wirbelschichtfeuerungsanlagen wurde von E. J. Anthony während des "Mediterranean Combustion Symposium" in Antalya, Türkei im Juni 1999 präsentiert.

Bekannt ist beispielsweise die Zugabe eines feinkörnigen alkalischen SO₂- Sorptionsmittels, im allgemeinen Kalkstein (CaCO₃), gebrannter Kalk (CaO) oder auch Dolomit, in die Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage. Dabei erfolgt zunächst der Brennprozess (Calzinierprozess) des Kalksteins zu gebranntem Kalk (CaO) und anschließend eine Reaktion des gebrannten Kalksteins mit dem Schwefeldioxid des Rauchgases.

Wird dabei der Kalkstein den in einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage vorliegenden Temperaturen von 700°C bis 950°C ausgesetzt, d. h. wird Kohlendioxid aus dem Kalkstein ausgetrieben, so bleibt gebrannter Kalk zurück, der aufgrund des Austreibens des CO₂ eine hohe Porosität und somit eine hohe spezifische Oberfläche besitzt.

Die nachfolgende Gas-Feststoff-Reaktion des gebrannten Kalks (Sorptionsmittels) mit Schwefeldioxid und Sauerstoff ist eine Oberflächenreaktion, weshalb die Erzeugung einer hohen spezifischen Oberfläche eine Grundvoraussetzung für diese Reaktion ist. Als festes Reaktionsprodukt bleibt Kalziumsulfat bzw. Gips (CaSO₄) zurück, der in den Poren bzw. auf der Oberfläche des Sorptionsmittels bzw. des gebrannten Kalkes verbleibt.

Je nach der Korngröße des eingesetzten Kalksteins bzw. SO₂-Sorptionsmittels und dessen Abriebeigenschaften verbleibt das Sorptionsmittel-Reaktionsprodukt-Korn (Kalk- Gips-Korn) entweder solange in der Brennkammer, bis es über die Aggregate der Brennkammerentaschung abgezogen wird, oder das Sorptionsmittel-Reaktionsprodukt- Korn verläßt im Fall, das es sich um ein kleines Partikel handelt, die Brennkammer zusammen mit dem Rauchgasstrom und wird anschließend im nachgeschalteten Rauchgasfilter abgeschieden.

Bei dem Gemisch aus Brennstoffasche, Reaktionssprodukt und freiem, nicht reagiertem Sorptionsmittel, das über die Brennkammerentaschung abgezogen wird spricht man gemeinhin von Boden- oder Grobasche. Die Partikelgröße dieser Grobasche ist im wesentlichen größer 100 µm. Die Maximalkorndurchmesser können mehrere mm betragen.

Die mit dem Rauchgas ausgetragene Asche, die nachfolgend im Filter abgeschieden wird, wird im allgemeinen als Filterasche bezeichnet. Ihre Korngröße umfaßt je nach Güte des Zyklons/Abscheiders die kleinen Kornfraktionen bis ca. 200 µm Durchmesser.

Die Erfahrung aus ausgeführten zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlagen zeigt, daß für die im industriellen Einsatz geforderten Entschwefelungsgrade, d. h. Reduzierung von Schwefeldioxid, von 70% bis 99% die Entschwefelungsreaktion einen hohen Überschuß an Sorptionsmittel benötigt. Der Bedarf ist um so höher, je höher der Entschwefelungsgrad gefordert wird.

Benutzt man als Maß für den zugegebenen Kalkstein bzw. eines anderen Sorptionsmittels das Ca/S-Verhältnis, also den molaren Quotienten von extern zugeführtem Ca und dem insgesamt vorhandenem Schwefel des Brennstoffes, so liegen typische Ca/S-Werte für Wirbelschichtfeuerungsanlagen zwischen 2 und 4 für Entschwefelungsgrade von 95%.

Diese Erfordernis hat insbesondere ökonomische Nachteile, da im allgemeinen hierdurch sowohl die Betriebskosten zur Beschaffung von Kalkstein bzw. eines anderen Sorptionsmittels erhöht werden als auch die Entsorgungskosten für die anfallende Asche durch den Anteil des nicht reagierten Sorptionsmittels erhöht werden.

Bei dem vorgenannten Entschwefelungsverfahren des Rauchgases in einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage hat sich nachteilig gezeigt, daß der Kalkstein bzw. das SO₂- Sorptionsmittel nicht vollständig mit dem Schwefeldioxid reagiert, da sich häufig ein nahezu gasundurchlässiger Gipsmantel um das Kalkkorn bzw. Sorptionsmittelkorn bildet sowie die Poren des Kalkes bzw. Sorptionsmittels durch das Reaktionsprodukt Gips verstopft werden. Physikalisch/chemisch ist dies durch das größere Molvolumen des in das Kalkkorn bzw. Sorptionsmittelkorn diffundierenden SO₂ gegenüber dem ausgetriebenen CO₂ begründet.

Insbesondere im Inneren der Sorptionsmittel-Reaktionsprodukt-Körner (Kalk-Gips-Körner) verbleibt ein Kern aus nicht reagiertem Sorptionsmittel, der für die Reaktion nicht mehr zur Verfügung steht, da die Reaktionspartner Schwefeldioxid und Sauerstoff nicht mehr bis in den Kern vordringen können.

Die Gehalte an nicht reagiertem freien Sorptionsmittel im Aschegemisch können sowohl bei Filterasche als auch bei Grobasche bis 40%, bezogen auf das gesamte auszutragende Aschegemisch, betragen. Auch im Rahmen der weiteren Verwendung des Aschegemisches in der Zementindustrie oder im Straßenbau ist eine Absenkung des Gehaltes an freiem, d. h. nicht reagiertem Sorptionsmittel bzw. Kalkstein auf unter 3 bis 5% erstrebenswert.

In vorhandenen Wirbelschichtfeuerungsanlagen werden derzeit unterschiedliche Techniken eingesetzt, um den Nutzungsgrad von Sorptionsmitteln bzw. Kalkstein zur Reduzierung des Schwefeldioxides zu erhöhen.

So wird beispielsweise in zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlagen die im Rauchgasfilter anfallende Asche, die noch hohe Anteile nicht reagierten Sorptionsmittels enthalten kann, wieder direkt in die Brennkammer zurückgeführt.

Nachteilig an dieser Ascherückführung ist, daß die Ausnutzung des noch freien Sorptionsmittels in der Asche nur begrenzt genutzt werden kann, weil die zusätzliche Verweilzeit in der Wirbelschichtbrennkammer niedrig ist und weil die Reaktivität dieser Asche bzw. des in der Asche enthaltenen freien Sorptionsmittel im Vergleich zum ursprünglichen Sorptionsmittel deutlich verringert ist.

Daneben ist auch eine Rückführung der aus der Brennkammer abgezogenen Bettasche üblich. Hierzu wird die Bettasche zum Teil einer Behandlung (Absiebung der günstigen Kornfraktion oder Aufmahlung der Bettasche) unterzogen, um den Reaktionsgrad zu erhöhen. Aber auch diese Methode hat den Nachteil, daß ihr Effekt zur Reduzierung des Sorptionsmittelverbrauches sehr begrenzt ist, da die Ursache der unvollständigen Reaktion, der vorerwähnte Gipsmantel um das Sorptionsmittel- bzw. Kalkkorn, nicht beseitigt wird.

Durch Druckschrift US Patent 4,312,280, Shearer et. Al, ist ferner ein System bekannt geworden, bei dem Asche aus stationären Wirbelschichtfeuerungsanlagen mit Wasser bzw. Dampf in Kontakt gebracht wird und in die Brennkammer der Wirbelschichtanlage zurückgeführt wird. Die Mischung der Asche mit Dampf und Wasser erfolgt in einem komplexen Wirbelschichtreaktor bei höheren Temperaturen. Tiefergehende verfahrenstechnische Details über Betriebstemperaturen dieses Wirbelschichtreaktors und mit welchen Wasserzumischungen gearbeitet wird, sind nicht erwähnt. Dieses bekannt gewordene System weist insgesamt eine hohe technische Komplexität auf und hat sich daher am Markt nicht durchgesetzt, auch weil die Verbreitung von stationären Wirbelschichtfeuerungsanlagen auf kleine Anlagengrößen begrenzt ist und gegenüber zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlagen den Nachteil geringerer Partikelverweilzeit sowie inhomogenerer Temperaturverteilung besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus zirkulierenden Wirbelschicht feuerungsanlagen zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Ferner soll die Effizienz bzw. der Nutzungsgrad des eingesetzten Sorptionsmittels erhöht werden und dadurch die zur Sorption des Schwefeldioxides benötigte Sorptionsmittelmenge verringert werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 26 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung geschaffen, das bzw. die die nachfolgenden Vorteile aufweist.

Durch die Anmischung des aus der Brennkammer der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage kommenden Aschegemisches (Asche, Reaktionsprodukt und nicht reagiertes SO₂-Sorptionsmittel) mit Wasser oder einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung in einer mechanischen Mischeinrichtung bei einer Reaktionstemperatur von 60° bis 100°C und bei atmosphärischem Druck und dessen Rückführung in die Brennkammer der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage wird der Ausnutzungsgrad des Sorptionsmittels gegenüber einer einfachen Rückführung von Filterasche oder Bodenasche deutlich erhöht.

Dieser Effekt ergibt sich dadurch, daß durch die Anmischung der Asche mit Wasser oder einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren das noch unreagierte Sorptionsmittel bei der Reaktionstemperatur von 60 bis 100°C zunächst mit Wasser oder einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung zu einem Hydrationsprodukt reagiert. Diese Reaktion ist exotherm. Die Temperaturerhöhung sowie die Reaktionsgeschwindigkeit hängen vom Gehalt des nicht reagierten Sorptionsmittels in der Asche, der Temperatur der zugeführten Asche und der Temperatur des zugeführten Wassers sowie von der parallelen Reaktion mit dem in dem Aschegemisch enthaltenen SiO₂ und Al₂O₃ ab. Da das Hydrationsprodukt eine geringere Dichte besitzt als das Sorptionsmittel, wird durch die Reaktion das Sorptionsmittelkorn "aufgebläht", so daß der Adsorbatmantel (bzw. Gipsmantel) um das Sorptionsmittelkorn aufgebrochen wird.

Dabei hat sich herausgestellt, daß der Umsatzgrad des SO₂-Sorptionsmittels in Hydrationsprodukt sowie die Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Temperatur deutlich zunehmen und im Bereich von ca. 60°C bis ca. 100°C bei atmosphärischem Druck ein Optimum besitzen, welches es im Betrieb anzustreben gilt. Ist die Temperatur zu gering, so läuft die Hydrationsproduktbildung nur sehr langsam ab und ist in der zur Verfügung stehenden Verweilzeit in der Mischeinrichtung nicht vollständig. Ist die Temperatur zu hoch, so kommt es zu einem "Kochen" des Aschegemisches mit der Folge, daß durch die überschüssige Reaktionsenthalpie zusätzliches Wasser verdampft wird, das für die Hydrationsreaktion dann nicht mehr zur Verfügung steht. Die Folge zu hoher Reaktionstemperaturen sind ein erhöhter Wasserverbrauch und mit der zusätzlichen Brüdenbildung verbundene Probleme.

In vorteilhafter Weise wird die Reaktionstemperatur in der Mischeinrichtung geregelt, um eine optimale Umsetzung von nicht reagiertem SO₂-Sorptionsmittel zu einem Hydrationsprodukt zu erzielen. Dadurch wird es ermöglicht, daß die zudosierte Wassermenge bzw. Natriumlösungsmenge entsprechend dem Gehalt des nicht reagierten SO₂-Sorptionsmittels in der Asche angepaßt wird. Somit kann über eine thermodynamische Bilanz die optimale Wasserzugabemenge bestimmt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die gewünschte Reaktionstemperatur in der Mischeinrichtung durch Zugabe von vorgewärmtem Wasser in die Mischeinrichtung erzielt, wobei die Wassertemperatur durch einen der Mischeinrichtung vorgeschalteten Vorwärmer geregelt wird. Durch die Vorwärmung des Wassers kann die Reaktionstemperatur in der Mischeinrichtung unabhängig von dem Gehalt des nicht reagierten Sorptionsmittels in der Asche im für den Ablauf der Reaktion günstigen Temperaturbereich eingestellt werden. Anstelle des Wassers ist auch eine wässrige, natriumhaltige Lösung zuführbar.

Durch die Regelung der der Mischeinrichtung zugeführten Wasser- bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösungsmenge kann in vorteilhafterweise Weise das Gemischprodukt in Abhängigkeit der Restfeuchte aus der Mischeinrichtung ausgetragen werden. Damit kann das auszutragende Produkt in gewünschter Weise erstellt werden.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die Verweilzeit des in die Mischeinrichtung eingeführten Produktes in Abhängigkeit des Hydrationsgrades des auszutragenden Produktes geregelt. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Mindestverweildauer in der Mischeinrichtung und/oder den nachfolgenden Förderleitungen eine Minute beträgt, um die Hydration des eingebrachten Produktes in der gewünschten Weise sicherzustellen.

Zweckmäßig ist es, daß das aus der Mischeinrichtung abgezogene Produkt feststoffförmig vorliegt und eine Restfeuchte von kleiner 10% aufweist. Dadurch wird verhindert, daß, verursacht durch einen zu hohen Wasserüberschuß, ein schlammiges und schlecht förderbares Produkt aus der Mischeinrichtung abgezogen wird.

Es kann vorteilhaft sein, die Mischeinrichtung zweistufig auszubilden, wobei in der ersten Stufe der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten Sorptionsmittel eine Teilmenge des zur Vermischung erforderlichen Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung zugemischt wird und in der zweiten Stufe die restliche Teilmenge des Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung auszutragenden Produktes geregelt zugemischt wird. Dabei kann in dem ersten Mischer das Augenmerk auf die Vermischung und in dem zweiten Mischer auf die erforderliche Verweilzeit sowie die Temperaturanforderungen gerichtet werden.

Durch die Zuführung des aus der Mischeinrichtung ausgetragenen Produktes in einen Trockner wird dieses Produkt nach seiner Trocknung vorteilhafterweise lagerfähig. Dadurch wird in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung erreicht, daß dieses Produkt zwischengelagert und mit zeitlichem Abstand der Brennkammer zugeführt werden kann.

Vorteilhaft ist es ferner, zumindest einen Teil des aus der Mischeinrichtung ausgetragenen Produktes wieder in die Mischeinrichtung zurückzuführen. Mit dieser Maßnahme läßt sich ebenfalls die Verweilzeit für die Reaktion innerhalb der Mischeinrichtung beeinflussen.

Durch die Zuführung des Aschegemisches in eine Sieb-/Sichteinrichtung vor der Einleitung in die Mischeinrichtung können Korngrößen unerwünschter Größe, beispielsweise größer 300 Mikron, abgesiebt werden. Dadurch können Erosionen innerhalb der Mischeinrichtung sowie der Förderleitungen weitgehend vermieden werden. Derselbe Effekt kann durch Einleitung von unerwünschten größeren Korngrößen in eine Mahleinrichtung und anschließender Weiterleitung in die Mischeinrichtung erzielt werden.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die aus der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage abgeführte und der Mischeinrichtung zugeführte Asche, das Reaktionsprodukt und das unreagierte SO₂-Sorptionsmittel aus dem Rauchgasfilter als Filterasche und aus der Brennkammer als Bodenasche der Mischeinrichtung über jeweils separate Zuleitungen zugeführt, wobei entweder Filterasche oder Bodenasche oder ein einstellbares Gemisch aus beiden der Mischeinrichtung zugeführt werden kann. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, auf jede Betriebssituation der Wirbelschichtfeuerungsanlage zu reagieren.

Ferner kann die Gemischaufteilung der Filterasche und der Bodenasche durch Anpassung der Körnung von zugegebenem Brennstoff und SO₂-Sorptionsmittel eingestellt werden.

Das Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung wird vorteilhafterweise durch mindestens eine Düse in die Mischeinrichtung eingebracht. Je nach Bedarf können an beliebigen Stellen die erforderlichen Düsen innerhalb der Mischeinrichtung angebracht werden.

Vorteilhaft ist es, daß als SO₂-Sorptionsmittel Kalkstein verwendet wird. Dieser ist relativ kostengünstig und als SO₂-Sorptionsmittel bewährt. Ferner kann es auch vorteilhaft sein, Dolomit als SO₂-Sorptionsmittel einzusetzen

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird 50% bis 500% des Feststoffgemisches, bezogen auf das die Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage üblicherweise verlassende Feststoffgemisch, der Mischeinrichtung zur Hydration und anschließend wieder der Brennkammer zugeführt. Dadurch wird eine optimale Einsparung des benötigten SO₂-Sorptionsmittels erreicht.

Bei einem speziellen Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des SO₂- Sorptionsmittels direkt der Mischeinrichtung aufgegeben. Dadurch kann unabhängig von der im Umlauf befindlichen Menge an Asche sowie nicht reagiertem SO₂-Sorptionsmittels von außen auf die erforderliche Menge an SO₂-Sorptionsmittel eingegriffen werden.

Bei einem weiteren speziellen Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Hydrationsprodukt bzw. Ca(OH)2 in die Leitung zwischen Mischeinrichtung und Brennkammer aufgegeben werden, wobei dieses Produkt vorteilhafterweise in Strömungsrichtung des Produktes gesehen stromaufwärts eines Zwischenspeichers aufgegeben wird. Dadurch kann ebenfalls von außen auf diese Produktmenge eingewirkt werden.

Bei Verwendung einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung enthält die Lösung vorteilhafterweise Natrium in Form von Ionen in einer Größenordnung bis 3 Gew.-%, bezogen auf das nicht reagierte SO₂-Sorptionsmittel.

Es kann ferner vorteilhaft sein, daß die Mischeinrichtung eine zusätzliche Zuführung von Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung umfaßt, mittels der stromaufwärts der Mischeinrichtung der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagiertem SO₂- Sorptionsmittel Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung zugeführt wird. Dadurch kann ggf. auf die Reaktion in der Mischeinrichtung vorab eingegriffen werden.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung kann in effizienter, kostengünstiger und ressourcenschonender Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisiert dargestellte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine alternative Ausbildung zu Fig. 1,

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die erfindungsgemäße Einrichtung zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen auf. Mittels der aufgezeigten Einrichtung kann auch das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße zirkulierende Wirbelschichtfeuerungsanlage 1 weist eine Wirbelschichtbrennkammer 2 auf, in der in bekannter Weise Kohle oder andere partikelförmige und kohlenstoffhaltige Brennstoffe unter Zugabe von Luft - als Fluidisierungsmedium über die Leitung 5 sowie als Sekundärluft - bei 700 bis 950°C im Wirbelschichtbett verfeuert wird. Zur Entschwefelung des schwefelhaltigen Brennstoffes wird der Brennkammer 2 neben dem Brennstoff (Zuleitung 3) ein SO₂-Sorptionsmittel über die Leitung 4 aufgegeben. In der Regel wird partikelförmiger bzw. feinkörniger Kalkstein, d. h. CaCO₃ als SO₂-Sorptionsmittel der Brennkammer 2 aufgegeben. Anstelle des Kalksteins kann auch Dolomit sowie gebrannter Kalk (CaO) oder Ca(OH)₂ als SO₂- Sorptionsmittel eingesetzt werden.

Bei Einsatz von Kalkstein als SO₂-Sorptionsmittel erfolgt zunächst der Brennprozess des Kalkstein zu gebranntem Kalk (CaO) in der Brennkammer 2 und anschließend eine Reaktion des gebrannten Kalksteins mit dem Schwefeldioxid des Rauchgases, das bei der Verbrennung des schwefelhaltigen Brennstoffes entstanden ist. Bei der in der Brennkammer 2 vorherrschenden Temperatur wird Kohlendioxid aus dem Kalkstein ausgetrieben und es bleibt gebrannter Kalk zurück, der aufgrund des Austreibens des CO₂ eine hohe Porosität und somit eine hohe spezifische Oberfläche besitzt. Bei der nachfolgenden Gas-Feststoff-Reaktion des gebrannten Kalks als SO₂-Sorptionsmittel mit Schwefeldioxid und Sauerstoff werden letztere an der Oberfläche und in den Poren des Sorptionsmittels adsorbiert und als Reaktionsprodukt bleibt Gips (CaSO₄) übrig. Dabei ist die vorgenannte hohe spezifische Oberfläche des SO₂-Sorptionsmittels äußerst wichtig für eine hohe Aufnahme- bzw. Reaktionsfähigkeit.

Je nach der Korngröße des eingesetzten Kalksteins bzw. SO₂-Sorptionsmittels und dessen Abriebeigenschaften verbleibt das Sorptionsmittel-Reaktionsprodukt-Korn (Kalk- Gips-Korn) entweder solange in der Brennkammer, bis es über die Aggregate bzw. Mittel 11 der Brennkammerentaschung abgezogen wird, oder das Sorptionsmittel- Reaktionsprodukt-Korn verläßt im Fall, das es sich um ein kleines Partikel handelt, die Brennkammer 2 zusammen mit dem Rauchgasstrom durch die Leitung 8 und wird nach Passieren eines Abscheiders 6 (im Abscheider 6 abgeschiedene Partikel werden durch Leitung 22 der Brennkammer 2 zurückgeführt) und eines Dampferzeugers bzw. von Nachschaltheizflächen 7, an die ein Großteil der im Rauchgas enthaltenen Wärme abgegeben wird, anschließend im nachgeschalteten Rauchgasfilter 9 abgeschieden.

Dabei wird das Gemisch aus Asche, Reaktionsprodukt bzw. Gips und freiem, nicht reagiertem Kalkstein, das über die Brennkammerentaschung abgezogen wird, gemeinhin als Grob- oder auch als Bodenasche und das Gemisch, das im Filter 9 abgeschieden wird, als Filterasche bezeichnet. In der Folge werden diese Bezeichnungen für die vorgenannten Gemische benutzt.

Die Bodenasche und die Filterasche gelangen somit über zwei getrennte Kreisläufe - die Bodenasche über die Leitung 11 sowie die im Rauchgasfilter 9 vom Rauchgas abgetrennte Filterasche über die Leitungen 8 (gemeinsam mit dem Rauchgas) und 10 - von der Brennkammer 2 in eine mechanische Mischeinrichtung 12. In dieser Mischeinrichtung 12 wird dem vorgenannten Gemisch Wasser durch eine Zuleitung 14 und über mindestens eine Aufgabedüse 23 zur Vermischung zugeführt. Falls erforderlich können auch mehrere Aufgabedüsen 23 über die Produktdurchlaufstrecke in der Mischeinrichtung 12 angeordnet werden. Die Mischeinrichtung 12 kann ferner stromaufwärts der Mischeinrichtung 12 in der Leitung 10 und/oder 11 eine weitere Aufgabedüse 23 umfassen. Durch diese Düse kann auf die Vermischung Einfluß genommen werden.

Die Zugabe von Wasser in der Mischeinrichtung 12 erfolgt erfindungsgemäß bei einer Reaktionstemperatur von 60°C bis 100°C bei atmosphärischem Druck (ca. 1 bar). Dabei reagiert der noch freie, d. h. unreagierte gebrannte Kalk innerhalb einer exothermen Reaktion zu Kalkhydrat (Hydrationsprodukt), wobei die Reaktionsgeschwindigkeit und die Temperaturerhöhung vom Freikalkgehalt der Asche, der Temperatur der zugeführten Asche sowie der Temperatur des zugeführten Wassers abhängt. Infolge der geringeren Dichte des Kalkhydrates gegenüber Kalk wird durch die Reaktion das Kalkkorn aufgebläht, so daß der Gipsmantel um das Kalkkorn aufgebrochen und der Gipsmantel durchlässig wird und dadurch die poröse Oberfläche des Kalkkornes zumindest teilweise seine SO₂- Sorptionsfähigkeit wiedererlangt.

Anstelle des Wassers kann auch eine wässrige, natriumhaltige Lösung dem Produktgemisch in der Mischeinrichtung 12 zugeführt werden. Durch das in der Lösung enthaltene Natrium wird die Oberflächentemperatur des Reaktionsproduktes herabgesetzt und an dessen Oberfläche eine flüssige Phase gebildet, die die SO₂-Sorptionsfähigkeit des Reaktionsproduktes bezüglich der Reaktion von Natrium mit SO₂(Na₂SO₄) fördert.

Die erforderliche Reaktionstemperatur in der Mischeinrichtung 12 kann geregelt werden, wobei vorteilhafterweise das der Mischeinrichtung 12 durch Leitung 14 zugeführte Wasser bzw. wässrige, natriumhaltige Lösung entsprechend der geforderten Reaktionstemperatur vorgewärmt wird. Dies geschieht in einem in der Leitung 14 angeordneten Vorwärmer 15, der in Abhängigkeit der geforderten Reaktionstemperatur in der Mischeinrichtung 12 mittels Heizregelung 16 geregelt wird. Es ist ferner möglich, die der Mischeinrichtung 12 zugeführte Menge an Wasser bzw. wässrige, natriumhaltige Lösung in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung 12 auszutragenden Produktes zu regeln. Dies erfolgt vorteilhaft durch entsprechende Ansteuerung der strömungsmittelseitig stromaufwärts der an der Mischeinrichtung 12 angeordneten Düse bzw. Düsen 23 liegenden Regelventile 24.

Um den Hydrationsgrad des aus der Mischeinrichtung 12 auszutragenden Produktes in einem geforderten Bereich zu erzielen kann auch die Verweilzeit des in die Mischeinrichtung 12 eingebrachten Produktes geregelt werden. Dies kann beispielsweise durch Regelung der Transportgeschwindigkeit in der Mischeinrichtung 12 erfolgen. Zweckmäßigerweise beträgt die Mindestverweildauer des zu vermischenden und zu reagierenden Produktes in der Mischeinrichtung 12 und ggf. den nachgeschalteten Förderleitungen eine Minute.

Eine Rückführleitung 19 ermöglicht es, einen Teil des aus der Mischeinrichtung 12 ausgetragenen Produktes wieder der Mischeinrichtung 12 zur weiteren bzw. nochmaligen Reaktion aufzugeben und damit auch die Verweilzeit zu beeinflussen.

Neben der vorzugsweise unter atmosphärischem Druck und bei 60°C bis 100°C Reaktionstemperatur ablaufenden Reaktion in der Mischeinrichtung 12 kann die Reaktion innerhalb der Mischeinrichtung 12 auch unter höherem Druck vorgenommen werden. Die Reaktion kann beispielsweise unter einem Druck von 5 bar sowie einer Reaktionstemperatur von gleich bzw. kleiner 151°C, d. h. knapp unterhalb der diesem Druck zugeordneten Siedetemperatur, bewerkstelligt werden. Die Mischeinrichtung 12 ist entsprechend dem gewählten Druck druckdicht ausgeführt.

Zur Vermischung des Produktgemisches mit dem Wasser bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung werden in zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung Pflugscharmischer oder Paddelmischer als Mischeinrichtung 12 eingesetzt. Es können gegebenenfalls jedoch auch Rührwerke eingesetzt werden.

Durch die Zuführung der Grob- bzw. Bodenasche und der Filterasche in zwei getrennten Leitungen bzw. Kreisläufen kann in Ausgestaltung der Erfindung der Anteil der jeweils zugeführten Boden- bzw. Filterasche variiert werden. Es können beispielsweise fünf Mengenanteile Boden- sowie ein Mengenanteil Filterasche der Mischeinrichtung 12 zugeführt werden. Dies ermöglicht eine Betriebsweise der Mischeinrichtung 12, die auf die anfallenden Boden- bzw. Filteraschemengen aus der Brennkammer 2 abgestimmt werden kann.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage kommen deren Vorteile zur Geltung, als da sind eine enge Brennkammertemperaturregelung, eine lange Verweilzeit der zu verfeuernden und der als SO₂-Sorptionsmittel eingebrachten Feststoffpartikel, eine hohe Gas-/Feststoffpartikel- Vermischung und daraus resultierend ein niedriges Ca/S-Verhältnis.

Fig. 2 zeigt eine zweistufige Mischeinrichtung 12, wobei in der ersten Stufe 12' der Asche, dem Gipskorn und dem unreagierten gebrannten Kalk eine Teilmenge des zur Vermischung erforderlichen Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung zugemischt wird und in der der ersten Stufe 12' nachgeschalteten zweiten Stufe 12" die restliche Teilmenge des Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung 12 auszutragenden Produktes geregelt zugemischt wird.

Die aus der Mischeinrichtung 12 ausgetragene Asche, der Gips und das Hydrationsprodukt liegt in vorteilhafter Weise feststoffförmig vor und weist eine Restfeuchte von kleiner 10% auf. Das aus der Mischeinrichtung 12 ausgetragene Produkt kann ferner einem Trockner 20 zugeführt werden, in dem das Produkt beispielsweise zu einem lagerfähigen Produkt getrocknet werden kann und gegebenenfalls in einem Zwischenspeicher 21 gelagert und mit zeitlichem Abstand der Wirbelschichtbrennkammer 2 zugeführt werden kann.

Durch die Leitung 13 wird die Asche, der Gips (Reaktionsprodukt) und das Kalkhydrat (Hydrationsprodukt) von der Mischeinrichtung 12 der Brennkammer 2 zugeführt, in der es aufgrund der dort herrschenden Temperaturen zu einer Rückreaktion und Abspaltung des Wasserdampfes vom Kalkhydrat kommt. Durch die thermische Beanspruchung kommt es zu zusätzlichen Rissbildungen im Kalkkorn (Reaktionsprodukt), wodurch die spezifische Oberfläche weiter erhöht wird. Durch das Aufbrechen des Gipsmantels sowie durch die zusätzliche geschaffene Reaktionsoberfläche durch das Aufblähen des Kalkkerns steht der noch nicht reagierte Kalk im Inneren des vorher ummantelten bzw. teilweise ummantelten Kalkkorns, d. h. SO₂-Sorptionsmittels wieder für eine weitere Entschwefelungsreaktion zur Verfügung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders effizient angewandt, wenn der Gehalt an in der Brennkammer 2 nicht reagiertem SO₂-Sorptionsmittel 5 bis 40 Gewichtsprozent des aus der Brennkammer 2 ausgetragenen Feststoffgemisches beträgt.

Vor Zuleitung der Asche, dem Reaktionsprodukt Gips und dem unreagiertem Kalk in die Mischeinrichtung 12 kann dieses Produkt in dazu geeigneten Einrichtungen 17, 18 gesiebt/gesichtet und/oder gemahlen werden um für die Vermischung bestmögliche Bedingungen zu erhalten. Dabei ist es zweckmäßig, ein Sieb mit einer derartigen Maschenweite einzusetzen, daß Partikel größer 300 Mikron abgesiebt und aus dem Kreislauf ausgeschieden werden. Dies hat den Vorteil, daß größere Erosionen in der Mischeinrichtung 12 sowie die Hydration von Steinen vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, daß entweder Brennkammerbodenasche oder Filterasche oder ein Gemisch aus beiden der Mischeinrichtung 12 zugeführt werden kann. Dabei kann vorteilhafterweise die Gemischaufteilung der Filterasche und der Bodenasche durch Anpassung der Körnung von zugegebenem Brennstoff und Kalkstein eingestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gegenüber dem bisher bekannten Verfahren 20% bis 40% an SO₂-Sorptionsmittel, beispielsweise Kalkstein, eingespart. Dies ergibt im Vergleich bei einer üblicherweisen Schwefeleinbindung von 95% und bei einem üblichen Ca/S-Verhältnis (das Verhältnis von SO₂-Sorptionsmittel zu einzubindendem Schwefel) von 2 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei einer Schwefeleinbindung von 95% ein Ca/S-Verhältnis von 1,2. Dieser Wert liegt somit bereits sehr nahe an der idealen Stöchiometrie von 1,0. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit wesentlich weniger SO₂-Sorptionsmittel zur Einbindung des im Rauchgas vorhandenen Schwefels benötigt. Dies wirkt sich wesentlich auf die Betriebskosten der Anlage aus, insbesondere bei Verwendung von hochschwefelhaltigen Brennstoff.

Der Transport des Produktes in den Leitungen 10, 11, 13 bzw. 19 kann beispielsweise pneumatisch bzw. mechanisch erfolgen.

Durch die Zuleitung 25 wird es ermöglicht, zusätzlich SO₂-Sorptionsmittel der Mischeinrichtung 12 aufzugeben. Dadurch kann unabhängig vom Gehalt an unreagiertem SO₂-Sorptionsmittel in dem der Mischeinrichtung 12 aufgegebenem Gemisch dieses durch ein extern zugeführtes SO₂-Sorptionsmittel angereichert werden. Ebenso kann durch die Leitung 26 das Hydrationsprodukt Ca(OH)₂ der Leitung 13, die von der Mischeinrichtung 12 zur Brennkammer 2 führt, zugeführt werden. Durch diese Maßnahme kann auf die Hydrationsmittelmenge Einfluß genommen werden, d. h. auf das Mittel, das in der Brennkammer 2 wieder zu einem SO₂-Sorptionsmittel reaktiviert wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden 50 bis 500 Gewichts % des Feststoffgemisches, bezogen auf das die Brennkammer 2 der Wirbelschichtfeuerungsanlage 1 üblicherweise verlassende Feststoffgemisch, der Mischeinrichtung 2 zur Hydration und anschließend wieder der Brennkammer 2 zugeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich üblicherweise um ein kontinuierliches Verfahren, bei speziellen Anwendungen ist jedoch auch eine diskontinuierliche Vermischung und Anreicherung des Aschegemisches mit Wasser in der Mischeinrichtung möglich. In diesem Fall wird das Hydrationsprodukt der Brennkammer 2 entweder diskontinuierlich zugeführt oder das in einem Zwischenspeicher 21 gespeicherte Hydrationsprodukt wird kontinuierlich aus diesem Zwischenspeicher 21 abgezogen und der Brennkammer 2 zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Wirbelschichtfeuerungsanlage

2

Wirbelschichtbrennkammer

3

Kohlezugabe in Wirbelschichtbrennkammer

4

SO₂

-Sorptionsmittelzugabe in Wirbelschichtbrennkammer

5

Fluidisierungsmittel- bzw. Luftzugabe in Wirbelschichtbrennkammer

6

Abscheider bzw. Zyklon

7

Dampferzeuger bzw. Nachschaltheizflächen

8

Leitung zwischen Wirbelschichtbrennkammer und Rauchgasfilter

9

Rauchgasfilter

10

Leitung zwischen Rauchgasfilter und Mischeinrichtung

11

Bodenasche-Leitung zwischen Wirbelschichtbrennkammer und Mischeinrichtung

12

Mischeinrichtung

13

Leitung zwischen Mischeinrichtung und Wirbelschichtbrennkammer

14

Zuleitung von Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung zu der Mischeinrichtung

15

Vorwärmer des Wassers bzw. der wässrigen, natriumhaltigen Lösung

16

Heizregelung des Vorwärmers

17

Sieb oder Sichter

18

Mahleinrichtung

19

Rückführleitung an der Mischeinrichtung

20

Trocknungseinrichtung

21

Zwischenspeicher

22

Rückführleitung zwischen Abscheider und Wirbelschichtbrennkammer

23

Düse

24

Regelventil

25

Zuführung Sorptionsmittel (extern)

26

Zuführung Hydrationsprodukt Ca(OH)₂

(extern)

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage, wobei in der Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage schwefelhaltige Kohle unter Zugabe von Luft bei einer Temperatur von 700 bis 950°C in einer Wirbelschicht verbrannt wird und dabei schwefeldioxidhaltiges Rauchgas gebildet und der Brennkammer ein partikelförmiges SO₂-Sorptionsmittel aufgegeben wird,
ein Teil der bei der Verbrennung entstehenden Asche und ein Teil des bei der Reaktion des SO₂-Sorptionsmittels mit dem Schwefeldioxid entstehenden Reaktionsproduktes sowie ein Teil des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels aus der Brennkammer ausgetragen und einer Mischeinrichtung zugeführt wird,
in der Mischeinrichtung der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten SO₂- Sorptionsmittel Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung zugeführt und mit diesen vermischt wird und dabei das unreagierte SO₂-Sorptionsmittel bei einer Reaktionstemperatur von 60° bis 100° und bei atmosphärischem Druck zu einem Hydrationsprodukt umgewandelt wird,
die Asche gemeinsam mit dem Reaktions- und dem Hydrationsprodukt aus der Mischeinrichtung in die Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage zurückgeführt wird
und das Hydrationsprodukt bei einer Brennkammertemperatur von 700° bis 950°C zu einem SO₂-Sorptionsmittel reaktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung eine zusätzliche Zuführung von Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung umfaßt, mittels der stromaufwärts der Mischeinrichtung der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagiertem SO₂-Sorptionsmittel Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur der Mischeinrichtung geregelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Reaktionstemperatur das der Mischeinrichtung zugeführte Wasser bzw. die wässrige, natriumhaltige Lösung entsprechend der geforderten Reaktionstemperatur vorgewärmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Mischeinrichtung zugeführte Wasser- bzw. wässrige, natriumhaltige Lösungsmenge in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung auszutragenden Produktes geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der in die Mischeinrichtung eingeführten Produkte in Abhängigkeit des Hydrationsgrades des auszutragenden Produktes geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestverweildauer der in die Mischeinrichtung eingeführten Produkte in der Mischeinrichtung und/oder den nachfolgenden Förderleitungen 1 Minute beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung zweistufig ausgebildet ist, wobei in der ersten Stufe der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten SO₂-Sorptionsmittel eine Teilmenge des zur Vermischung erforderlichen Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung zugemischt wird und in der zweiten Stufe die restliche Teilmenge des Wassers bzw. wässrigen, natriumhaltigen Lösung in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung auszutragenden Produktes geregelt zugemischt wird.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Mischeinrichtung ausgetragene Asche, das Reaktionsprodukt und das Hydrationsprodukt feststoffförmig vorliegt und eine Restfeuchte von kleiner 10% aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Mischeinrichtung ausgetragene Asche, das Reaktionsprodukt und das Hydrationsprodukt einem Trockner zugeführt und zu einem lagerfähigen Produkt getrocknet werden.

11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Mischeinrichtung ausgetragene Asche, das Reaktionsprodukt und das Hydrationsprodukt in einem Zwischenspeicher gelagert und zeitlich beabstandet der Wirbelschichtbrennkammer zugeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der aus der Mischeinrichtung ausgetragenen Asche, des Reaktionsproduktes und des Hydrationsproduktes wieder der Mischeinrichtung zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche, das Reaktionsprodukt und das unreagierte SO₂-Sorptionsmittel vor Zuführung in die Mischeinrichtung gesiebt und/oder gesichtet wird.

14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche, das Reaktionsprodukt und das unreagierte SO₂-Sorptionsmittel vor Zuführung in die Mischeinrichtung gemahlen wird.

15. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage abgeführte und der Mischeinrichtung zugeführte Feststoffgemisch aus Asche, Reaktionsprodukt und unreagiertes SO₂-Sorptionsmittel aus dem Rauchgasfilter als Filterasche und aus der Brennkammer als Boden- bzw. Grobasche der Mischeinrichtung jeweils über separate Zuleitungen zugeführt wird, wobei entweder Filterasche oder Bodenasche oder ein einstellbares Gemisch aus beiden der Mischeinrichtung zugeführt wird.

16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischaufteilung der Filterasche und der Bodenasche durch Anpassung der Körnung von zugegebenem Brennstoff und SO₂-Sorptionsmittel eingestellt wird.

17. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung durch mindestens eine Düse in die Mischeinrichtung eingebracht wird.

18. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an in der Brennkammer nicht reagiertem SO₂-Sorptionsmittel 5 bis 40 Gew.-% des aus der Brennkammer ausgetragenen Feststoffgemisches beträgt.

19. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als SO₂-Sorptionsmittel Kalkstein verwendet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als SO₂-Sorptionsmittel Dolomit verwendet wird.

21. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige, natriumhaltige Lösung Natrium in Form von Ionen in einer Größenordnung bis 3 Gew.-%, bezogen auf das nicht reagierte SO₂-Sorptionsmittel, enthält.

22. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des SO₂-Sorptionsmittels direkt der Mischeinrichtung aufgegeben wird.

23. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ca(OH)₂ in die Leitung zwischen Mischeinrichtung und Brennkammer aufgegeben wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Ca(OH)₂ in Strömungsrichtung des in der Leitung zwischen Mischeinrichtung und Brennkammer strömenden Produktes gesehen stromaufwärts eines Zwischenspeichers aufgegeben wird.

25. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis 500 Gew.-% des Feststoffgemisches, bezogen auf das die Brennkammer der Wirbelschichtfeuerungsanlage üblicherweise verlassende Feststoffgemisch, der Mischeinrichtung zur Hydration und anschließend wieder der Brennkammer zugeführt wird.

26. Einrichtung zur Reinigung von Schwefeldioxid enthaltenden Rauchgasen aus einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungsanlage, umfassend
eine Brennkammer (2), in der schwefelhaltige Kohle unter Zugabe von Luft bei einer Temperatur von 700 bis 950°C in einer Wirbelschicht verbrannt wird und dabei schwefeldioxidhaltiges Rauchgas entsteht und der Brennkammer (2) ein partikelförmiges SO₂-Sorptionsmittel aufgegeben wird,
Mittel zum Austrag eines Teiles der bei der Verbrennung entstehenden Asche und eines Teiles des bei der Reaktion des SO₂-Sorptionsmittels mit dem Schwefeldioxid entstehenden Reaktionsproduktes sowie eines Teiles des unreagierten SO₂- Sorptionsmittels aus der Brennkammer (2) und Zuführung in eine mechanische Mischeinrichtung (12),
eine mechanische Mischeinrichtung (12) zur Vermischung von zugeführtem Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung mit der zugeführten Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten SO₂-Sorptionsmittel bei einer Reaktionstemperatur von 60° bis 100° und bei atmosphärischem Druck und zur Umwandlung des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels zu einem Hydrationsprodukt, Mittel zum Austrag der Asche gemeinsam mit dem Reaktions- und dem Hydrationsprodukt aus der Mischeinrichtung (12) und Zurückführung in die Brennkammer (2),
wobei in der Brennkammer (2) das Hydrationsprodukt bei einer Brennkammertemperatur von 700° bis 950°C zu einem SO₂-Sorptionsmittel reaktivierbar ist.

27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (12) eine Zuführung (14) von Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung umfaßt, mittels der stromaufwärts der Mischeinrichtung (12) der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagiertem SO₂-Sorptionsmittel Wasser bzw. eine wässrige, natriumhaltige Lösung zuführbar ist.

28. Einrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur der Mischeinrichtung (12) regelbar ist.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (12) zweistufig ausgebildet ist, wobei in der ersten Stufe (12') der Asche, dem Reaktionsprodukt und dem unreagierten SO₂-Sorptionsmittel eine Teilmenge des zur Vermischung erforderlichen Wassers bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung zumischbar ist und in der zweiten Stufe (12") die restliche Teilmenge des Wassers bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung in Abhängigkeit der Restfeuchte des aus der Mischeinrichtung (12', 12") auszutragenden Produktes geregelt zumischbar ist.

30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des in der Mischeinrichtung (12) zu vermischenden und zu reagierenden Produktes in Abhängigkeit des Hydrationsgrades dieses Produktes regelbar ist.

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungs- bzw. Förderrichtung des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels gesehen stromaufwärts der Mischeinrichtung (12) eine Sieb- bzw. Sichteinrichtung (17) zur Siebung bzw. Sichtung der Asche, des Reaktionsproduktes und des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels vorgesehen ist.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungs- bzw. Förderrichtung des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels gesehen stromaufwärts der Mischeinrichtung (12) eine Mahleinrichtung (18) zur Vermahlung der Asche, des Reaktionsproduktes und des unreagierten SO₂-Sorptionsmittels vorgesehen ist.

33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungs- bzw. Förderrichtung des Hydrationsproduktes gesehen stromabwärts der Mischeinrichtung (12) eine Trocknungseinrichtung (20) zum Trocknen der Asche, des Reaktionsproduktes und des Hydrationsproduktes vorgesehen ist.

34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungs- bzw. Förderrichtung des Hydrationsproduktes gesehen zwischen Mischeinrichtung (12) und Brennkammer (2) ein Zwischenspeicher (21) zur Speicherung der Asche, des Reaktionsproduktes und des Hydrationsproduktes angeordnet ist.

35. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (12) mit mindestens einer Düse (23) zur Zuführung von Wasser bzw. einer wässrigen, natriumhaltigen Lösung ausgebildet ist.

36. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (12) als Pflugschar- oder Paddelmischer oder Rührwerk ausgebildet ist.