AT502375B1 - Verfahren zur behandlung von abgas aus sinter- und pelletanlagen - Google Patents

Description

2 AT 502 375 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen, bei welchem dem Abgas aus einer Sinter- bzw. Pelletanlage stromaufwärts eines Gewebefilters, insbesondere in einen Abgaskanal, trockenes Additiv zugegeben wird und das Additiv anschließend aus dem Abgas durch das Gewebefilter abgeschieden wird. 5

Als Sinteranlagen kommen insbesondere Sinteranlagen für Eisenerze in Frage, wobei die gesinterten Erze in der Roheisenerzeugung zum Einsatz kommen. Pelletanlagen dienen zur Herstellung von Eisenerz-Pellets zur Verwendung in der Roheisenerzeugung. io Unter dem Begriff Gewebefilter werden Schlauchfilter, Taschenfilter, Tuchfilter, Textilfilter und Filter aus metallischem Gewebe subsumiert.

Unter Additiv wird hier sowohl frisches Additiv, das Reagenz und zusätzlich gegebenenfalls Adsorptionsmittel enthält, als auch Rezirkulat verstanden. 15

Umweltbehörden widmen heute das Hauptaugenmerk bei einem integrierten Hüttenwerk den Sinteranlagen bzw. Pelletanlagen. Grund dafür ist, dass Sinteranlagen aufgrund der riesigen Abgasmengen (üblich 300.000-1.000.000 Nm3/h) für einen erheblichen Anteil der Schadstoffemissionen eines integrierten Hüttenwerks verantwortlich sind. Vor allem Feinstäube und Aero-20 sole (Salze) sowie Schwermetalle (Hg, Pb, Cd), organische Emissionen, wie polychlorierte Dioxine/Furane, VOC, PAC, Stickoxide und saure Komponenten wie Schwefeldioxid/trioxid, HCl und HF stellen mögliche Problemherde dar.

Bei Sinter- oder Pelletanlagen liegen die üblichen Abgastemperaturen im Normalbetrieb unter 25 140 °C, also etwa zwischen 90 und 140°C. Bei Betriebsstörungen kann es aber auch zu Tem peraturspitzen bis über 200°C kommen.

Anlagen zur Abgasreinigung aus Sinteranlagen sind etwa aus dem österr. Gebrauchsmuster AT 8227 U1 der Anmelderin bekannt. Allerdings ist für das dort gezeigte Verfahren eine Küh-30 lung bzw. Befeuchtung des Abgases in einem Gaskonditionierer vorgesehen. Weiters wird der Einsatz von Kalk oder Kalkhydrat als Reagenz vorgeschlagen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die bekannten Verfahren so zu verbessern, dass eine Gaskonditionierung zur Reinigung (speziell Entschwefelung) der Abgase 35 nicht mehr notwendig ist. Dies vermindert die Investitionskosten einer solchen Gasreinigungsanlage wesentlich.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen festgehalten. 40

Dadurch, dass das Additiv Natriumhydrogenkarbonat NaHC03 enthält, das hauptsächlich als Reagenz eingesetzt wird, ist keine Befeuchtung des Abgasstroms notwendig, da NaHC03 nach thermischer Umwandlung (Aktivierung) in Soda direkt mit den wichtigsten Schadstoffen reagiert. Da das NaHC03 zumindest teilweise in den Abgasstrom stromaufwärts des Gewebefilters, 45 insbesondere in den Abgaskanal, rezirkuliert wird, kann eine gute Ausnützung des NaHC03 sichergestellt werden.

Zuerst wird NaHC03 thermisch aktiviert, indem es mit dem heißen Abgas in Kontakt gebracht wird und sich so in Natriumkarbonat Na2C03 (Soda) umwandelt und dabei eine hohe spezifi-50 sehe (innere) Oberfläche gewinnt, die eine möglichst vollständige Umsetzung des Reagenz mit sauren Komponenten des Abgases unterstützt und die auch zur Adsorption von Schadstoffen genutzt werden kann. Bei dieser Umwandlung entsteht eine hochporöse Struktur der Sodateilchen. 55 2 NaHC03 + Wärme -> Na2C03 + C02 + H20 3 AT 502 375 B1

Wichtige Reaktionen mit sauren Abgaskomponenten sind: 2 NaHC03 + S02 + 1/2 02 Na2S04 + HzO + 2 C02 s NaHC03 + HCl NaCI + HzO + C02 NaHC03 + HF-» NaF + H20 + C02 Na2C03 + S02 + Υί 02 Na2S04 + C02 10

Na2C03 + 2 HCl -> 2 NaCI + H20 + C02 Na2C03 + 2 HF-» 2 NaF + H20 + C02 15 Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Kühlung des Abgases notwendig ist, ergibt sich im Falle einer Nachschaltung einer katalytischen Entstickungsanlage (SCR-DeNOx), wie es künftig bei Sinter- und Pelletanlagen erforderlich sein wird, der zusätzliche Vorteil, dass aufgrund der höheren Abgasaustrittstemperatur die für die SCR-DeNOx erforderliche Einrichtung zur Anhebung der Abgastemperatur auf die erforderliche Betriebstemperatur kleiner wird und 20 daher hinsichtlich Investitionskosten und Betriebskosten günstiger wird. Da keine Feuchte in den Abgaskanal eingebracht wird, gibt es auch kaum eine Anbackungsgefahr.

Der Einsatz von Adsorptionsmitteln wie Aktivkohle oder Herdofenekoks HOK zur Adsorption von Schwermetallen und PCDD/F kann erheblich reduziert werden, da bereits NaHC03 bzw. 25 Na2C03 (Soda) aufgrund der bei der Aktivierung ausgebildeten porösen Struktur einen erheblichen Anteil adsorptiv bindet.

Aufgrund der exzellenten Stöchiometrie von Soda, der C02-Abspaltung aus dem NaHC03 bei Umwandlung in Soda, sowie dem weiter oben erwähnten geringeren Einsatz von Adsorptions-30 mittel, ergeben sich gegenüber kalkhaltigem trocken eingebrachtem Reagenz, entsprechend geringere Reststoffmengen. Dies verbessert die Betriebskosten mitunter wesentlich.

NaHC03 wird zwar in einer Vielzahl von Müllverbrennungsanlagen (MVA) und Kraftwerken (KW) zur Gasreinigung der Abgase benutzt. Diese Prozesse haben aber andere Abgasbedin-35 gungen, nämlich wesentlich höhere Abgastemperaturen (> 150 °C). Auch die Abgaszusammensetzung weicht von der von Sinter- und Pelletanlagen ab. So ist z.B. die Chlorwasserstoffkonzentration bei MVA und KW 10-100 mal höher. Von Herstellern von NaHC03 (z.B. Solvay) wird daher für den Einsatz von NaHC03 zur Abgasreinigung auch eine Abgastemperatur größer 140 °C gefordert, weil erst oberhalb von 140°C die erforderliche Umwandlung des NaHC03 in 40 Na2C03 ausreichend stattfindet.

Die Umwandlungsgeschwindigkeit hängt wesentlich von der Abgastemperatur ab - je höher diese Temperatur, desto schneller verläuft die Umwandlung (thermische Aktivierung). Bei diesen hohen Temperaturen (>150°C) findet eine Umwandlung in situ , das heißt direkt bei der 45 Einbringung, innerhalb weniger Sekunden statt. Dies ist erforderlich, da das eingebrachte NaHC03 anschließend in Elektrofiltern oder Gewebefiltem als Reaktionsprodukt abgeschieden wird und aus dem Prozess ausgeschleust wird. Um die Stöchiometrie - Verhältnis von einge-brachter Menge an Reagenz zu abgeschiedener Menge an sauren Gasbestandteilen - auf betriebswirtschaftlich interessantem Niveau zu halten, ist aber eine nahezu vollständige Umso Wandlung des NaHC03 erforderlich.

Bei Sinter- oder Pelletanlagen liegen die üblichen Abgastemperaturen unter 140 °C, insbesondere meist unter 130°C, also etwa zwischen 60 und 140°C, meist zwischen 90 - 130eC und damit eigentlich zu niedrig für die bekannten Verfahren. Da im erfindungsgemäßen Verfahren 55 jedoch das Additiv rezirkuliert wird, wird die Verweilzeit des Additivs im erhöhten Temperaturbe- 4 AT 502 375 B1 reich zwischen 60 und 140°C, insbesondere zwischen 90 - 130°C, verlängert und damit kann weiter die Umwandlung von NaHC03 in Soda stattfinden. Geringere Temperaturen werden also durch größere Verweilzeit und/oder durch einen feineren Mahlgrad des NaHC03 kompensiert. 5 In Pilot-Versuchen und Labor-Untersuchungen wurde festgestellt, dass bereits bei 110 °C und auch darunter mit hervorragender Stöchiometrie entschwefelt werden kann und zudem gleichzeitig Schwermetalle, PCDD/F und andere organische Schadstoffe wesentlich und NOx teilweise vermindert werden können. io Ein Vergleich mit der herkömmlichen Kalkhydrat-Entschwefelung zeigt: 15 20 25 30

Merkmal Kalkhydrat Natriumhydrogenkarbonat NaHCOs Entschwefelungsgrad 30 - 80% (abhängig von Qualität und Gaskonditioniertemperatur) > 90 % (wenn erforderlich) Stöchiometriefaktor für Entschwefelung 2,0 - 4,0 Ge nach Qualität des Reagenz und Gaskonditioniertemperatur) 1,05-1,3 Anfallende Reststoffmenge 100% 60 - 70% Reagenzkosten 100% 140 - 200% Abgastemperatur nach Gasreinigung 85- 100°C praktisch gleich der Abgaseintrittstemperatur Gaskühlung (Abnahme der Abgastemperatur) 20 - 50 °C ~0°C Adsorptionsmittelbedarf 100% 0 - 70% Brennergasmenge Entstickung 100% 70 - 85%

Natriumhydrogenkarbonat NaHC03 ist daher besonders vorteilhaft gegenüber Einsatz von 35 kalkhaltigem Reagenz, wenn: * hohe Entschwefelungsgrade erforderlich sind * das Abgas im Durchschnitt eine Temperatur von > 90°C hat, * die Deponiekosten hoch sind und die Deponiemenge gering zu halten ist 40 * eine katalytische Entstickung (SCR-DeNOx) der Gasreinigung nachgeschaltet ist oder in

Zukunft werden muss.

Besonders gute Ergebnisse bezüglich Stöchiometrie erzielt man, wenn der Rezirkulationsgrad in der Weise gewählt wird, dass die mittlere Verweilzeit des frisch eingesetzten Additivs, mehre-45 re Stunden, insbesondere mehr als einen Tag, beträgt und erst dann aus dem System ausgeschleust wird. Soll eine geringere Verweilzeit bei gleichbleibend guter Stöchiometrie realisiert werden, kann diese durch entsprechende Mahlfeinheit des NaHC03 erzielt werden. Hierzu kann vorgesehen werden, dass das Reagenz grobkörnig angeliefert und erst kurz vor dem Einsatz auf die erforderliche Feinheit gemahlen wird. 50

Die möchlichst quantitative Umwandlung von NaHC03 wird wesentlich verbessert, wenn das Additiv möglichst lange, vorteilhafterweise länger als eine halbe Stunde, als Filterkuchen am Gewebefilter verbleibt bevor dieser abgereinigt wird. Nach Zwischenpufferung in einem Behälter wird das Additiv dann erneut in den Gasstrom eingebracht und verbleibt erneut diesen Zeitraum 55 im Filterkuchen. 5 AT 502 375 B1

Die Einbringung des Additivs in den Abgasstrom und der Raum für den Kontakt mit dem Abgas wird vorteilhaft als Flugstromverfahren ausgeführt.

Unter Flugstromverfahren versteht man Verfahren, wo Additiv einem strömenden Abgas zuge-5 geben wird, das Additiv vom Abgasstrom mitgenommen wird und es während dieses Transportes zu Stoffübergang - Reaktion und/oder Adsorption - von Bestandteilen des Abgases auf das Additiv kommt. Die Konzentration von Additiv im abgasdurchströmten Raum ist bei Flugstromverfahren eher niedrig, etwa im Bereich von wenigen Milligramm je Kubikmeter bis einhundert Gramm je Kubikmeter. Im Gegensatz dazu sind Festbett-, Fließbett-, Dichtstrom-, Wirbelbett-io und Wirbelschichtverfahren, bei denen die Konzentration von Additiv im abgasdurchströmten Raum im Bereich von etwa einem Kilogramm oder mehr Additiv je Kubikmeter liegt.

Der Vorteil von Flugstromverfahren liegt insbesondere in den niedrigeren Investitionskosten und im niedrigeren Druckverlust für die Gasströmung, der in geringeren Betriebskosten resultiert. 15

Dadurch, dass Additiv an zumindest einer Stelle in den Abgasstrom, vorzugsweise entgegen der oder quer (Kreuzstrom) zur Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird, wird die Relativgeschwindigkeit zwischen Abgas und Additiv erhöht und damit auch die Reaktionsrate zwischen Additiv und Abgas verbessert. Besonders wirksam ist hierbei eine Relativgeschwin-20 digkeit von zumindest 30 m/s im Gegenstrom und von zumindest 15 m/s im Kreuzstrom zwischen Additiv und Abgas.

Wenn vorgesehen ist, dass Additiv an mehreren Stellen längs der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird, so können jeweils kleinere Mengen an Additiv zugesetzt werden, die 25 besser homogen verteilt werden können als wenn einmal eine große Menge Additiv zugesetzt wird. Reagenz und Adsorptionsmittel können zusammen oder auch getrennt eingedüst werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass Additiv zumindest in einem bestimmten Querschnitt des Abgaskanals an mehreren über den Querschnitt verteilten Stellen eingebracht 30 wird. Dadurch kann eine homogenere Verteilung des Additivs über den Querschnitt des Abgaskanals und damit eine bessere Ausnützung des Additivs sichergestellt werden, sodass das Additiv gleichmäßig verbraucht wird und auch eine gleichmäßige Beaufschlagung des Filtergewebes erfolgt (homogener Aufbau des Filterkuchens). 35 Vorteilhaft ist, wenn das Additiv über zumindest eine Lanze eingebracht wird. Eine Lanze ist ein schlankes Rohr, durch welches das Additiv in das Abgas eingebracht wird. Das Rohr kann etwa normal zur Oberfläche des Abgaskanals in diesen ragen und gegebenenfalls am Ende entgegen der Strömungsrichtung des Abgases gebogen sein. 40 Das Additiv enthält zumindest NaHC03 als Reagenz und kann zusätzlich Adsorptionsmittel, wie Herdofenkoks oder Aktivkohle, enthalten. Mit dem Reagenz können saure Komponenten, wie S02, S03, HCl, HF abgeschieden werden, aber auch Schwermetalle und organische Schadstoffe gebunden werden. Mit dem Adsorptionsmittel können unterstützend Schadkomponenten wie Schwermetalle und organische Stoffe adsorbtiv gebunden werden. Die Einbringung ist beson-45 ders einfach, wenn Adsorptionsmittel und NaHC03 gemeinsam eingebracht werden. Aber auch eine getrennte Einbringung ist realisierbar.

Von Vorteil ist auch, wenn Rezirkulat und frisches Adsorptionsmittel/Reagenz an verschiedenen Stellen eingebracht werden. Dadurch können die Mengen unabhängig voneinander verändert so werden, was zu einer besseren Ausnützung des Additivs führt. Schadgasspitzen können auf diese Weise besser abgefangen werden, weil Adsorptionsmittel und gegebenenfalls Reagenz gezielt und dosiert zugeführt werden können.

Das Adsorptionsmittel und/oder Reagenz kann entweder vor oder nach dem Rezirkulat einge-55 bracht werden. Wird das Adsorptionsmittel und/oder Reagenz vor dem Rezirkulat eingebracht, 6 AT 502 375 B1 trifft das frische Adsorptionsmittel und/oder Reagenz auf das noch nicht gereinigte Abgas mit hoher Schadstoffkonzentration, während das schon teilweise ausreagierte Rezirkulat auf das bereits teilweise gereinigte Abgas mit niedrigerem Schadstoffanteil trifft. 5 Insbesondere kann vorgesehen werden, dass Adsorptionsmittel in Abhängigkeit vom Anteil der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder vom Anteil der Schwermetalle eingebracht wird, und/oder dass in Abhängigkeit vom Anteil der sauren Bestandteile (insbesondere Schwefeldioxid) im Abgas Reagenz eingebracht wird. io Die Erfindung wird anhand der angeschlossenen Figuren beispielhaft und schematisch dargestellt und anhand der folgenden Beschreibung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 15 Fig. 2 zeigt die Umsetzung von NaHC03 in Na2C03 in Abhängigkeit von Temperatur und Körnung.

Fig. 3 zeigt die Umsetzung von NaHC03 in Na2C03 in Abhängigkeit von der Temperatur bei gleicher Körnung. 20

Aus einer Sinteranlage wird gemäß Fig. 1 das Abgas 1, in vorteilhafter weise über ein Prozessgasgebläse und gegebenenfalls einer Vorentstaubungsstufe (Elektrofilter oder Zyklone) in den Abgaskanal 2 eingebracht. Der zur Behandlung der Abgase notwendige Unterdrück (Druckverlust der erfindungsgemäßen Anlage) wird durch ein Stützgebläse 14 gewährleistet. Der Abgas-25 kanal 2 weist einen im Wesentlichen gleich bleibenden Querschnitt auf und mündet schließlich in den Gewebefilter 3. Der Abgaskanal 2 muss natürlich nicht in waagrechten und senkrechten Abschnitten ausgerichtet sein.

Frisches Additiv wird einerseits als Reagenz NaHC03 in den Silo 7 eingebracht und dort gela-30 gert, andererseits als Adsorptionsmittel in den Silo 8 eingebracht und gelagert. Der Materialabzug aus den Silos 7, 8 erfolgt über Zellradschleusen. Diese fördern in die jeweiligen Dosierbehälter 9, 10. Diese Dosierbehälter sind verwogen und mit Niveausonden ausgestattet.

Das in die Dosierbehälter 9, 10 eingefüllte Adsorptionsmittel bzw. Reagenz wird über Dosier-35 Schnecken mengengenau geregelt. Die Adsorptionsmittelzufuhr erfolgt über die zugehörige Leitung 12. Dabei wird mittels Förderluft 13 das Adsorptionsmittel zur Zugabeeinrichtung 4 gefördert und über die Lanzen der Zugabeeinrichtung 4 in den Abgaskanal 2 gedüst. Das mengengenau dosierte Reagenz wird durch eine Mühle 16 auf die erforderliche Korngröße gemahlen (abhängig von der Gastemperatur und der Verweilzeit, typisch d90 etwa 20-100 pm) und 40 mittels Förderluft 17 über die Zuführleitung für Reagenz 18 zu den Lanzen der Zugabeeinrichtung 6 gefördert. Die beiden Zugabeeinrichtungen 4 und 6 münden nahe am Beginn des Abgaskanals 2. Die zudosierte Menge an Additv ersetzt das über die Reststoffausschleusung in den Reststoffsilo 11 ausgetragene verbrauchte Adsorptionsmittel und Reagenz. Als Alternative besteht die Möglichkeit das Reagenz gemeinsam mit dem Adsorptionsmittel über den Förder-45 weg 29 und der Zuführleitung 12 in den Abgaskanal einzubringen.

Das Adsorptionsmittel und Reagenz wird im Gegen- oder Kreuzstrom unter hoher Relativgeschwindigkeit eingedüst. Die Abgasgeschwindigkeit beträgt an dieser Stelle etwa 15-25 m/s, die Eindüsgeschwindigkeit 15-50 m/s, sodass eine Relativgeschwindigkeit von 30-75 m/s, insbe-50 sondere 40-60 m/s bei Gegenstromeindüsung bzw. größer 15 m/s bei Kreuzstromeindüsung erreicht wird. Der Gegenstrom bedingt gegenüber dem Kreuzstrom aufgrund der höheren Relativgeschwindigkeit verfahrenstechnische Vorteile.

Als weitere Alternative kann Adsorptionsmittel und/oder Reagenz gemeinsam mit Rezirkulat 55 über die Förderwege 30 und 31 in die Zuführleitung 27 gespeist und somit auch gemeinsam 7 AT 502 375 B1 über die Zügabeeinrichtung 5, die nahe am Gewebefilter 3 liegt, in den Abgaskanal 2 eingebracht werden.

Das Adsorptionsmittel ist in diesem Beispiel trockener Herdofenkoks (HOK) mit einem Schütt-5 gewicht von etwa 0,55 g/cm3 und einer Korngrößenverteilung von d90 etwa 50 pm.

Das Reagenz ist in diesem Beispiel trockenes NaHC03 mit einem Schüttgewicht von ca. 1,0-1,2 g/cm3 und einer Korngrößenverteilung von d90 etwa 20-100 pm. In Versuchen konnte sowohl die Abhängigkeit des Mahlgrades von der Umwandlungsgeschwindigkeit, als auch von io der Gastemperatur gezeigt werden.

In Fig. 2 und 3 ist die Umwandlung von NaHC03 in der Luft dargestellt. Auf der waagrechten Achse ist die Zeit t in Minuten aufgetragen, auf der senkrechten Achse die Massenabnahme von NaHC03 in % von der ursprünglichen Masse. Wenn die Masse um 37% abgenommen hat, 15 dann ist das NaHC03 vollständig in Na2C03 umgewandelt worden. Dieser Wert ist durch eine fette waagrechte Linie bei 37% wiedergegeben.

In Fig. 2 ist die Umwandlung von NaHC03 bei 150°C Abgastemperatur und einer Korngröße dg0 von etwa 50 pm als strichpunktierte Linie dargestellt, die Umwandlung von NaHC03 bei 130SC 20 und einer Korngröße d90 von etwa 35 pm als strichlierte Linie und die Umwandlung von NaHC03 bei 110°C und einer Korngröße d90 von etwa 20 pm als durchgezogene Linie.

In Fig. 3 wurde die Korngröße für alle Temperaturen gleich gelassen, nämlich bei etwa dgo gleich 35 pm. Für eine Temperatur von 150°C ergibt sich am raschesten eine vollständige 25 Umwandlung, für die übrigen Temperaturen nimmt die Zeit zur vollständigen Umwandlung mit fallender T emperatur zu.

Je feiner gemahlen wird, desto rascher erfolgt die Umwandlung. Da eine hohe Verweilzeit vorliegt, muss NaHC03 auch nicht so fein gemahlen werden, um den gleichen Ausnutzungsgrad 30 (Stöchiometrie) zu erreichen. Gegebenenfalls muss das NaHC03 aufgrund seiner stofflichen Eigenschaften unmittelbar vor Einbringung in den Gasstrom gemahlen werden.

Generell kann daher natürlich das erfindungsgemäße Verfahren auch bereits ab einer Abgastemperatur von 60°C, 70°C oder 80°C durchgeführt werden, solange entsprechend lange Ver-35 weilzeiten vorgesehen werden.

Im unteren waagrechten Stück des Abgaskanals 2 in Fig. 1 wird in den Abgasstrom Rezirkulat über die Zugabeeinrichtung 5 entgegen der Richtung des Abgasstroms oder quer dazu eingebracht. Auch hier wird eine Relativgeschwindigkeit von 30-75 m/s, insbesondere von 40-60 m/s 40 bei Gegenstromeindüsung bzw. größer 15 m/s bei Kreuzstromeinbringung erreicht.

Anschließend gelangt das Abgas in den Gewebefilter 3. Die wesentliche Aufgabe des Gewebefilters ist die Abscheidung der mit dem Abgas mittransportierten Feststoffe. Diese bestehen aus Sinterstaub, Reaktionsprodukt, unverbrauchtem Reagenz, Adsorptionsmittel und rezirkuliertem 45 Reststoff.

Damit die sehr feinen Staubanteile sowie organische Abgaskomponenten nicht in das eigentliche Filtertuch eindringen, sich dort ablagern und damit den Druckverlust sehr rasch ansteigen lassen (Tiefenfiltration - fährt zur Aufsättigung der Schläuche), ist das Filtertuch vorteilhaft mit 50 einer feinporigen Kunststoffmembrane oder -beschichtung oder einer Imprägnierung ausgestattet. Diese bewirkt, dass sich die Staubteilchen an der Oberfläche ablagem und einen Filterkuchen aufbauen, der in weiterer Folge die eigentliche Filtrationswirkung übernimmt (=Oberflächenfiltration). 55 Für das Filtergewebe wird beispielsweise Glasfasergewebe mit PTFE(Polytetrafluorethylen)- 8 AT 502 375 B1

Beschichtung verwendet oder Aramid mit PTFE-Beschichtung.

Um Feuchtekondensationen im abgeschiedenen Staub zu vermeiden, welche sich gegebenenfalls hervorgerufen durch die Feuchte des Sinterabgases ergeben könnten, werden die kriti-5 sehen technologischen Anlagenteile isoliert und erforderlichenfalls begleitbeheizt.

Damit bereits vor der ersten Beaufschlagung mit Abgas eine gewisse derartige Filterhilfsschicht vorhanden ist, kann das Gewebefilter 3 mit Hilfsstoffen, z.B. mit einem Kalk-Kohle-Gemisch mit Zusatzstoffen, das etwa unter dem Markennamen Sorbalit® bekannt ist, vorbeschichtet werden, io Diese Schicht bindet auch Feuchtigkeit, welche beim Anfahrprozess aus dem Abgas kondensiert und verhindert so eine Beschädigung des Filtertuchs. Eine Einrichtung, um Material zur Vorbeschichtung einzubringen, kann vorgesehen werden, ist aber in der Figur nicht dargestellt.

Der eingesetzte Gewebefilter 3 besteht im Wesentlichen aus dem Filtergehäuse 21 mit den 15 Filterschläuchen, der Rohgaskammer 22, den Austragstrichtern 23 und der Reingaskammer 24.

Das staubbeladene Abgas gelangt über den Rohgaseintrittskanal in die Rohgaskammer 22. Dabei wird die Gasgeschwindigkeit reduziert und die Staubteilchen werden an der Gasverteilerwand 25 gleichmäßig verteilt. Der Gasweg wird durch die Kopfplatte (Schlauchboden) ver-20 sperrt, so dass der gesamte Gasstrom nur durch die Filterschläuche über Reingasklappe und Reingaskammer 24 zur Reingasleitung 15 gelangen kann, die zum Kamin führt.

An den von außen angeströmten Filterschläuchen bleibt der Staub haften und bildet den Filterkuchen. Dieser bewirkt den eigentlichen Filtereffekt. Mit ansteigender Staubbeladung der 25 Schläuche steigt aber auch der zu überbrückende Filterwiderstand stetig an. Um diesen auf wirtschaftlichem Niveau zu halten, müssen die Filtermedien von Zeit zu Zeit abgereinigt werden. Dies geschieht mit Hilfe des Abreinigungssystems. Über ein vorgesteuertes Ventil gelangt Druckluft 28 aus einem Druckluftverteilrohr in die jeder Schlauchreihe zu geordneten Blasrohre, sodass jeder Schlauch gleichmäßig abgereinigt wird. Durch kurze, regelmäßige Druckluftimpul-30 se, verstärkt durch einen zusätzlichen Venturi-Injektor, wird die anhaftende Staubschicht weitgehend abgesprengt. Venturidüsen und Blasrohrdüsen werden zur Optimierung des Druckluftbedarfs eingesetzt. Ein innen liegender Stützkorb hält den Filterschlauch dabei in Form. Bei der Abreinigung der Filterschläuche fällt der Staub zwischen den Filterschläuchen in die Austragstrichter 23 und wird von dort kontinuierlich über Austragsorgane abgezogen. Vibratoren an der 35 Trichterwand erleichtern den Staubaustrag.

Ein Teil des Staubes wird ausgeschleust und in einen Reststoffsilo 11 gefördert. Der überwiegende Anteil wird wieder in den Abgaskanal 2 rezirkuliert. Dabei wird das aus dem Gewebefilter 3 mittels mechanischen Förderern ausgetragene Rezirkulat über ein Dosiersystem 26 mittels 40 Fördereinrichtungen der Zuführleitung 27 für Rezirkulat zugeführt und über die Zuführeinrichtung 5 in den Abgaskanal 2 eingebracht. Das Rezirkulat kann sowohl eingeblasen werden (Gegen- oder Kreuzstrom) oder über Schwerkraft dosiert und gegebenenfalls mittels statischen Mischelementen im Gasstrom verteilt werden. Durch das Dosiersystem 26 wird ein konstanter Materialstrom gewährleistet. 45

Das Rezirkulat ist trocken (<1 Gew% Feuchte) und hat ein Schüttgewicht von ca. 0,4-0,5 g/cm3 und eine Korngrößenverteilung von d90 etwa 10-50 pm.

Durch die Rezirkulation gelangen auch die im Reststoff noch nutzbaren Anteile von nicht rea-50 giertem Reagenz, sowie das nur wenig beladene Adsorptionsmittel nochmals in den Kreislauf und in den Gewebefilter 3. Dies verringert den Reagenz-Verbrauch bzw. bringt eine wesentliche Verbesserung der Schadstoffabscheidung durch Adsorption durch Erhöhung der Adsorptionsmittel-Konzentration im Abgas mit sich. 55 Die Rezirkulation von Gewebefilterstaub bewirkt aber auch eine verbesserte Abscheidung der 9 AT 502 375 B1

Feinstäube am Gewebefilter 3. Die submikronen Staubkörner wurden bereits koaguliert. Dementsprechend steigt der mittlere Korndurchmesser der abzuscheidenden Partikel an.

Die Abscheidung der Schadstoffe beim vorliegenden Verfahren geht wie folgt vor sich: Das 5 NaHC03 nach thermischer Aktivierung sowie das gegebenenfalls vorhandene Adsorptionsmittel nehmen in den Poren organische Komponenten und Schwermetalle auf. Bei der Abscheidung von sauren Komponenten reagiert das Reagenz teilweise mit diesen Bestandteilen im Flugstrom. Der Rest der Abscheidung passiert bei Durchströmung des Filterkuchens. io Wird das Abgas mit NaHC03 in Kontakt gebracht, reagieren die sauren Abgasbestandteile S02, S03, HCl und HF chemisch mit diesem Reagenz (nach thermischer Aktivierung) und bilden trockene Feststoffe als Produkt. Diese Feststoffe werden anschließend im Gewebefilter 3 aus dem Abgasstrom entfernt. 15 Um die gewünschte Abscheideleistung der sauren Komponenten zu erzielen, ist es notwendig, das Reagenz zu dosieren.

Durch Adsorption werden die organischen Komponenten (Dioxine, Furane, VOC, PAC) sowie die im Abgas enthaltenen Schwermetalle (vorrangig Hg, Cd) abgeschieden, indem diese nach 20 Diffusion in die Porenkanäle adsorptiv gebunden werden. Das nach thermischer Aktivierung entstandene Soda, sowie der beispielhaft zum Einsatz kommende Herdofenkoks (HOK) weisen ein extrem großes Porenvolumen auf und binden diese Schadkomponenten im Inneren des Korns. Die Adsorption kann noch durch chemische Vorgänge in den Poren des HOK verstärkt werden, z.B. setzt sich noch vorhandenes S02 im Abgas in gewissem Umfang zu Schwefelsäu-25 re oder schwefeliger Säure um, mit der wiederum Schwermetalle (metallisches Hg) reagieren.

Schwermetalle gelangen über die Primärstoffe (Erz und Zuschlagsstoffe), sowie über Recyclingmaterial (Stäube/Schlämme) in das Abgas der Sinter- bzw. Pelletanlage. Z.B. können durch Anpassung der Dosierung des Reagenz und/oder Adsorbens Emissionsspitzen bzw. 30 -Überschreitungen verhindert werden.

Organische Verbindungen (VOC = volantile organic compounds & PAC = polycyclic aromatic compounds) stammen aus dem in der Sintermischung vorhandenen nicht vollständig verbrannten Verbindungen des eingesetzten Reduktionsmittels, Brennern (Zündhaube, Gaswiederauf-35 heizung, etc.) oder verwerteten Reststoffen (Stäuben/Schlämme/Zunder). Die kondensierbaren organischen Anteile in diesem Gasgemisch können an/in dem Filtermaterial des Gewebefilters 3 kondensieren und irreversible Schäden an dem Filtermaterial hervorrufen (Reduktion der Gasdurchlässigkeit, Erhöhung des spezifischen Druckverlusts, damit verbunden weniger Gasdurchsatz, häufigere Abreinigungsvorgänge, etc.). Eine verkürzte Standzeit des Filtermaterials 40 ist die Folge und damit erhöhte Betriebskosten.

Um diese Nachteile zu beseitigen ist es zielführend, die Konzentration an kondensierbaren organischen Komponenten im Gasstrom vor und/oder nach Einbringung des Adsorptionsmittels regelmäßig zu messen. So kann die Menge an notwendigem Adsorptionsmittel der o.a. Belas-45 tung angepasst werden, d.h. es ist soviel Adsorptionsmittel, frisch bzw. aus Rezirkulat, notwendig, dass der unter Betriebsbedingungen kondensierbare Anteil der organischen Anteile weitgehend an dem Adsorptionsmittel gebunden wird. Damit kann die Standzeit des Filtermaterials wesentlich erhöht werden. so Dazu ist es vorteilhaft, wenn eine Regelung vorgesehen ist, mit der unabhängig von einander die Mengen an Rezirkulat und die Menge an frischem Additiv geregelt werden können, und zwar in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des rohen und/oder des gereinigten Abgases (des Roh- und Reingases). Die Beschaffenheit des Abgases kann Temperatur und Gehalt an verschiedenen Schadstoffen beinhalten. 55 10 AT 502 375 B1

Je nach Schadstoff können auch andere Mechanismen der Adsorptionsvorgänge vorrangig sein. Diese hängen von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Komponenten ab, wie z.B. der Moleküldurchmesser. Entsprechend ist demnach auch das einzusetzende Adsorptionsmittel anzupassen (Verteilung der Poren/Kanaldurchmesser). 5

Um im nicht stationären Sinter- oder Pelletbetrieb auftretende Temperaturspitzen zu vermeiden, welche zur Schädigung des Filtergewebes oder anderer Anlagenteile führen könnten ist eine Notbedüsung 19 mit Wasser innerhalb des Abgaskanals 2 vorgesehen. Damit kann die maximale Eintrittstemperatur auf 160-180 °C begrenzt werden. 10

Beim Beispiel gemäß der Fig. wird ein Sinterabgasstrom von 600.000 Nm3/h trocken mit einer S02 Rohgaskonzentration von im Mittel 600 mg/Nm3 auf kleiner 100 mg/Nm3 entschwefelt. Zusätzlich sind 20 mg/Nm3 an HCl abzuscheiden. Das Abgas weist einen Staubgehalt von 100 mg/Nm3 auf, der Reinstaubgehalt beträgt 5 mg/Nm3. Um den Schwermetallgrenzwert ein-15 zuhalten werden 30 kg/h an Herdofenkoks eingesetzt. Die Entschwefelung erfolgt durch Einsatz von 850 kg/h NaHC03l welches unmittelbar vor Eindüsung auf einen d90 von 30 pm gemahlen wird. Adsorbtionsmittel und Reagenz werden separat eingebracht. Das Adsorbens im Gegenstrom mit etwa 50 m/s Relativgeschwindigkeit, NaHC03 mit 20 m/s Relativgeschwindigkeit im Kreuzstrom. Für das Adsorbens sind 7 Lanzen vorgesehen, für das Reagenz 4 Lanzen. Die 20 Verweilzeit für das Additiv im Gasstrom (Flugstrom) beträgt 2 Sekunden. Das Rezirkulat wird mittels Schneckenförderer gravimetrisch nach dem Additiv aufgegeben und mittels statischem Mischer im Gasstrom verteilt.

Die Reagenzbeladung ergibt sich demnach mit etwa 1400 mg/Nm3, die Adsorptionsmittelbela-25 düng liegt etwa bei 50 mg/Nm3, sodass die Gesamtmenge an zugegebenem Adsorptionsmittel und Reagenz im Bereich bis 1450 mg/Nm3 liegt. Die Menge des Rezirkulats beträgt 10 t/h (~ 16,7 g/Nm3) und beträgt somit etwa das 12-fache der Menge von Adsorptionsmittel plus Reagenz. Die Stöchiometrie bezüglich NaHC03 beträgt 1,05. Die anfallende Reststoffmenge beträgt ca. 800 kg mit 0,5% Feuchte. 30

Der Filterkuchen je Schlauchreihe wird etwa alle 80 Minuten abgereinigt. Die Sintergastemperatur beträgt minimal 110 °C, maximal 130 °C und im Mittel 120 °C.

Aufgrund des installierten Rezirkulatpufferbehälters von 50 m3, die Schüttdichte beträgt 35 500 kg/m3, errechnet sich eine mittlere Verweilzeit von ca. 27 Stunden, wobei das Additiv davon etwa 10 Stunden von heißem Abgas beaufschlagt ist (max. Umwandlungszeit für NaHC03).

Bezugszeichenliste: 40 1 Abgas 2 Abgaskanal 3 Gewebefilter 4 Zugabeeinrichtung frisches Adsorptionsmittel 5 Zugabeeinrichtung Rezirkulat 45 6 Zugabeeinrichtung frisches Reagenz 7 Silo für Reagenz 8 Silo für Adsorptionsmittel 9 Dosierbehälter für Reagenz 10 Dosierbehälter für Adsorptionsmittel so 11 Reststoffsilo 12 Zuführleitung für Adsorptionsmittel 13 Förderluft 14 Stützgebläse 15 Reingasleitung zum Kamin 55 16 Mühle

Claims (18)

1 1 AT 502 375 B1 17 Förderlu'ft 18 Zuführleitung für Reagenz 19 Notbedüsung 20 - 5 21 Filtergehäuse 22 Rohgaskammer 23 Austragstrichter 24 Reingaskammer 25 Gasverteilerwand io 26 Dosierbehälter für Rezirkulat 27 Zuführleitung für Rezirkulat 28 Druckluft 29 Alternativer Fördenweg Reagenz 30 Alternativer Fördenweg Adsorptionsmittel 15 31 Alternativer Fördenweg Reagenz Patentansprüche: 1. Verfahren zur Behandlung von Abgas aus Sinter- und Pelletanlagen, bei welchem dem Abgas aus einer Sinter- bzw. Pelletanlage stromaufwärts eines Gewebefilters (3), insbesondere in einen Abgaskanal (2), trockenes Additiv zugegeben wird und das Additiv anschließend aus dem Abgas durch das Gewebefilter (3) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv Natriumhydrogenkarbonat NaHC03 als Reagenz enthält 25 und zumindest teilweise in den Abgasstrom stromaufwärts des Gewebefilters (3), insbe sondere in den Abgaskanal (2), rezirkuliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas eine Temperatur kleiner 140 °C, insbesondere kleiner 130 °C aufweist. 30

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas eine Temperatur größer 60 °C, insbesondere größer 90 °C aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich 35 stromaufwärts des Gewebefilters als Flugstromreaktionsstrecke ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Verweilzeit des frisch eingesetzten Reagenz mehr als zwei Stunden, insbesondere mehr als einen Tag, beträgt. 40

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz grobkörnig angeliefert und erst kurz vor dem Einsatz auf die erforderliche Feinheit gemahlen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv mehr als eine halbe Stunde als Filterkuchen am Gewebefilter (3) verbleibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an zumindest einer Stelle (4, 5, 6) entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht so wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an zumindest einer Stelle (4, 5,6) quer zur Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv bei 12 AT 502 375 B1 Gegenstromeinbringung mit einer Relativgeschwindigkeit von zumindest 30 m/s und bei Kreuzstromeinbringung mit einer Relativgeschwindigkeit von zumindest 15 m/s in das Abgas eingebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv zumindest in einem bestimmten Querschnitt des Abgaskanals (2) an mehreren über den Querschnitt verteilten Stellen eingebracht wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv an io mehreren Stellen (4, 5, 6) längs der Strömungsrichtung des Abgases eingebracht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Additiv über zumindest eine Lanze eingebracht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorpti onsmittel und Reagenz gemeinsam eingebracht werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Rezirkulat einerseits und frisches Reagenz und gegebenenfalls frisches Adsorptionsmittel anderer- 20 seits an verschiedenen Stellen (4, 5, 6) eingebracht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorptionsmittel und/oder Reagenz vor Rezirkulat eingebracht wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Reagenz in Abhängigkeit vom Anteil an sauren Gaskonkonenten (z.B. S02 Konzentration), und/oder der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder der Schwermetalle eingebracht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorpti onsmittel in Abhängigkeit vom Anteil der kondensierbaren organischen Verbindungen und/oder der Schwermetalle eingebracht wird. 35 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 40 45 50 55