DE19733256A1

DE19733256A1 - Verfahren und Einrichtung zur nassen Rauchgasentschwefelung

Info

Publication number: DE19733256A1
Application number: DE1997133256
Authority: DE
Inventors: Walter Egli; Ekkehard Dr Schade
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-04

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Rauchgasreinigung. Sie betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur nassen Rauchgasentschwefelung, bei denen das Rauchgas mit einer flüssigen Waschlösung in innigen Kontakt gebracht wird und die Reaktionsprodukte in wäßriger Form vorliegen.

Stand der Technik

Bei der Verbrennung von Kohle und Öl sowie von Haus- und Industriemüll fallen neben anderen Schadstoffen Schwefelverbindungen an, welche aus dem Abgas durch eine Behandlung in Entschwefelungsanlagen entfernt werden. Diese Anla gen arbeiten mittels Additiv-, Trocken- oder Naßverfahren.

Beim nassen Reinigungsverfahren wird das zu reinigende Rauchgas in einem Ab sorberturm mit der Waschflüssigkeit in so engen Kontakt gebracht, daß ein Stoff transport von der Gasphase in die flüssige Phase stattfindet. Das geschieht durch Einsprühen der Waschflüssigkeit in den Rauchgasstrom. Von der flüssigen Phase werden die Gase dann absorbiert. Der Absorptionsvorgang wird vor allem beein flußt durch die zur Verfügung gestellte Austauschfläche und deren ständige Er neuerung, die Verweilzeit im Absorptionsraum und die verwendete Waschflüssig keit.

Bei den heute bekannten Naßverfahren hat sich weltweit das Kalksteinwaschver fahren durchgesetzt. Bei diesem Verfahren werden Abgase in einem Absorber mit einer wäßrigen Suspension von Kalkstein besprüht und dadurch weitgehend von den Schadstoffen SO₂, HCl und HF befreit. Die Reingase werden nach Passieren eines Tropfenabscheiders wieder aufgeheizt und in den Kamin geführt. Das bei der Reaktion im Absorber primär entstehende Calciumsulfit wird mit Oxidationsluft zu Gips aufoxidiert. Ein Teilstrom der Gips enthaltenden Suspension wird aus dem Prozeß abgeführt und entwässert.

Alle für die physikalischen und chemischen Vorgänge notwendigen Prozeßschritte wie Absorption, Oxidation, Neutralisation und Tropfenabscheidung laufen im Wäscher, der üblicherweise als Waschturm ausgebildet ist, ab.

Die Waschsysteme sind unterschiedlich in der Rauchgasführung ausgebildet, wo bei diese bei der Verrieselung im Gegen- oder Gleichstrom oder in Kombination von beiden erfolgt (Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage 1995, Springer Verlag, L55). Bekannter Stand der Technik ist, daß das Rauchgas von unten nach oben strömt, wobei entweder ein senkrechter oder ein tangentia ler Einlaß für das Rauchgas in den Wäscher gewählt werden.

Am häufigsten sind die Absorbertürme zur Abscheidung von Schwefeldioxid aus Rauchgas so konstruiert, daß sie im Gegenstromprinzip arbeiten (s. z. B. K.J. Thomé-Kozmiensky: Thermische Abfallbehandlung, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, 1994, S. 485).

Dabei wird in einem Waschturm Kalksteinsuspension versprüht, die mit dem Rauchgas reagiert. Der nach unten fallende Spray wird dabei von dem den Ab sorberturm von unten nach oben durchströmenden Rauchgas durchdrungen. Sind mehrere Absorberstufen im Absorberturm angeordnet, so durchströmt das Rauch gas nacheinander die einzelnen Absorberstufen. In die Waschsuspension im Sumpf am Boden des Waschturmes wird Oxidationsluft eingeblasen. Die Wasch suspension wird mit Pumpen abgezogen und wieder im oberen Abschnitt des Waschturmes versprüht. Ein Teil der Waschsuspension wird kontinuierlich aus dem Sumpf abgezogen und der Gips abgetrennt. Durch Zudosieren von Kalk steinmehl und Wasser wird kontinuierlich ein Kalksteinsuspensionsüberschuß aufrecht erhalten.

Die Absorberstufen werden durch Spraydüsenebenen, sogenannte Header, gebil det. Die Spraydüsen sind jeweils im Waschturm in einer Ebene angeordnet. Durch die Düsen wird die Waschflüssigkeit in den Absorberturm gesprüht, wobei sich die Spray-Kegel der einzelnen Düsen überlagern. Die Absorptionszonen dieser Art sind relativ ineffektiv und weisen oftmals keine ausreichende Tiefe auf, so daß der Durchsatz des zu reinigenden Abgases begrenzt ist. Eine große Flüssigkeits menge pro Volumen Abgas ist notwendig, um genügende Absorption zu errei chen, und damit ein hoher Energiebedarf für das Umpumpen.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur nassen Rauchgasentschwefe lung zu entwickeln, welche im Vergleich zum Stand der Technik eine kompakte und tiefere Absorptionszone aufweisen und bei einem geringeren Bedarf an Waschflüssigkeit einen hohen Durchsatz des zu reinigenden Rauchgases ermög lichen. Dadurch ist nur noch eine reduzierte Baugröße des Wäschers nötig. Der Gesamtenergieaufwand zur Rauchgasentschwefelung sowie die gesamten Ko sten werden gesenkt.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren zur nassen Rauchgasentschwe felung, bei dem das zu reinigende Rauchgas als Hauptströmung von unten nach oben durch einen Absorberturm strömt und dort mit einer Waschlösung, welche aus einem Reaktionstank entnommen und in den Absorberturm eingesprüht wird, in Kontakt gebracht wird, wobei eine Gas-/Tropfenströmung gebildet wird, dadurch erreicht, daß über den Querschnitt des Absorberturmes verteilt eine gleichmäßi ge Zuführung des Rauchgasstromes sowie des Waschflüssigkeitsstromes erfolgt, daß die mittlere Gasgeschwindigkeit größer als 5 m/s beträgt, daß in der Gas-/Tropfen strömung zunächst eine Gasgeschwindigkeit eingestellt wird, welche größer ist als die Tropfengeschwindigkeit, wodurch die Tropfen von der Gasströ mung nach oben transportiert oder zumindestens gehalten werden, daß an schließend die Relativgeschwindigkeit zwischen der Gasströmung und den Trop fen der Waschflüssigkeit auf einen solchen Wert gesenkt wird, daß die Tropfen nach unten sinken und daß schließlich die Waschlösung in den Reaktionstank zurückgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Einrichtung zur Rauchgasentschwefelung gemäß Oberbegriff des Anspruches 11 dadurch erreicht, daß die Zufuhröffnun gen, insbesondere Düsen, gleichmäßig verteilt über den Querschnitt des minde stens einen Kanales angeordnet sind, daß der mindestens eine Kanal in Strö mungsrichtung eine stetige oder sprunghafte Querschnittserweiterung aufweist, und daß die Anzahl der parallel geschalteten Wäscherkanäle proportional zum Querschnitt des Absorberturmes ist, wobei die Kanäle durch abgrenzende Wände voneinander getrennt sind.

Die Vorteile der Erfindung bestehen unter anderem darin, daß in dem Naßwäscher eine über den Querschnitt des Absorberturmes weitgehend gleichmäßig verteilte "Sprudelschicht" gebildet wird, in der starke Turbulenzen herrschen. Große Tropfen werden durch die Gasströmung in kleinere Tropfen zerlegt. Auf Grund der starken Wechselwirkungen in einer solchen "Sprudelschicht" erfolgt eine effiziente SO₂-Absorption. Damit kann eine kompakte Absorptionszone von wesentlich größerer Tiefe erzeugt werden, als z. B. durch Überlappung von Sprays, wie es heutiger Stand der Technik ist. Das führt dazu, daß die Baugröße des Absorberturmes reduziert werden kann. Außerdem wird auf Grund der hohen Gasgeschwindigkeit und der hohen Flüssigkeitsdichte ein hoher Durchsatz durch den Wäscher ermöglicht bei einem gleichzeitig geringen Bedarf an Waschflüssig keit pro Gasvolumen. Auf diese Weise wird der Gesamtenergieaufwand verringert.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Gasgeschwindigkeit 9 m/s beträgt. Bei dieser Geschwindigkeit wird die gesamte Tropfenströmung von der Gasströmung nach oben getragen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn in der Gas-/Tropfenströmung zusätzliche Turbulen zen erzeugt werden. Dadurch entsteht die "Sprudelschicht" schon bei geringerer Gasgeschwindigkeit, und sie läßt sich außerdem mehr vergleichmäßigen, so daß sich auch bei einem größeren Querschnitt des Absorberturmes eine "Spru delschicht" ausbildet. Das kann auch durch ein Gegeneinanderführen von Teil strömen der "Sprudelschicht" durch Umlenken und Drallerzeugung in der Strö mung erfolgen, indem z. B. das Rauchgas tangential seitlich in den Absorberturm eingeführt wird.

Schließlich wird mit Vorteil der an den Wänden des Absorberturmes entstehende Flüssigkeitsfilm der Waschlösung abgelöst und in die Gasströmung zurückgeführt wird. Auch sich innerhalb der Gasströmung bildende Flüssigkeitssträhnen bzw. säulen werden an eingebrachten Hindernissen aufgelöst und verteilt. Dadurch wird einer Separation von Gas und Flüssigkeit entgegengewirkt.

Die Rückführung der Waschflüssigkeit in den Reaktionstank kann über außerhalb des Absorberturmes angeordnete Leitungen erfolgen oder innerhalb des Absor berturmes, vorzugsweise über Zwischenräume zwischen den Wäscherkanälen. Von Vorteil ist, wenn an der Unterseite der "Sprudelschicht" innerhalb des Absor berturmes eine kontrollierte Menge der Waschflüssigkeit abgelassen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind in den weiteren Unteransprüchen enthalten. So ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn in den Kanälen mindestens ein Hindernis für die Gas/Tropfenströmung angeord net ist, wie z. B. turbulenzerzeugende Mischelemente, Drallerzeuger oder Um lenkbleche. Dadurch werden zusätzliche Turbulenzen sowie recht kleine Tropfen erzeugt, die die Strömung vergleichmäßigen und die "Sprudelschicht" schon bei geringerer Gasgeschwindigkeit entstehen lassen.

Bei größeren Querschnitten des Absorberturmes ist es vorteilhaft, wenn über den Querschnitt des Wäscherkanales gleichmäßig verteilt Düsen zur Einbringung des Rauchgases sowie zur Einbringung der Waschflüssigkeit angeordnet sind. Da durch kann die Separation von Gas und Flüssigkeit verhindert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines für die nasse Rauchgasentschwe felung verwendeten Absorbers nach dem bekannten Stand der Tech nik;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer Versuchsanlage;

Fig. 3 einen Teillängsschnitt eines Wäscherkanales (Versuchsanlage) mit ge genüberliegenden Düsen und nach unten gerichteten Sprays;

Fig. 4 eine Darstellung der funktionalen Abhängigkeit der Druckdifferenzen von der Gasgeschwindigkeit;

Fig. 5 einen Teillängsschnitt des Wäscherkanales mit gegenüberliegenden Düsen und nach oben gerichteten Sprays;

Fig. 6 einen Teillängsschnitt des Wäscherkanales mit mittiger Düse und nach oben gerichtetem Spray;

Fig. 7 einen Teillängsschnitt des Wäscherkanales mit gegenüberliegenden Düsen und paarweise gegeneinandergerichteten Sprays;

Fig. 8 einen Teillängsschnitt des Wäscherkanales mit mittiger Zuführung der Waschflüssigkeit;

Fig. 9 eine Ausführungsvariante gemäß Fig. 8 mit zusätzlichen an der Ka nalwand angeordneten Umlenkblechen;

Fig. 10 eine Ausführungsvariante gemäß Fig. 8 mit zusätzlichen turbulenzer zeugenden Elementen;

Fig. 11 eine Ausführungsvariante mit größerem Kanalquerschnitt;

Fig. 12 eine Ausführungsvariante mit tangential seitlicher Rauchgaszuführung;

Fig. 13 eine weitere Ausführungsvariante mit tangential seitlicher Rauchgaszu führung;

Fig. 14 eine Ausführungsvariante mit mehreren parallel geschalteten Wäscher kanälen;

Fig. 15 eine Ausführungsvariante, bei der die Waschflüssigkeit in zwei Ebenen dem Gasstrom zugeführt wird;

Fig. 16 weitere Ausführungsvarianten, welche die Waschflüssigkeitszufuhr be treffen.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1 bis 16 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Rauchgaswäschers nach dem bekann ten Stand der Technik. Das mit Schadstoffen beladene Rauchgas 1 strömt in den Absorberturm 2 und wird dort im Rauchgaskanal 19 mit einer Waschlösung 3, hier einer wäßrigen Suspension von Kalkstein und Gips, besprüht. Die wäßrige Kalk stein/Gipssuspension 3 wird aus einem Reaktionstank 15 abgezogen, welcher mit Kalkstein 5 und Wasser 6 beschickt wird. Sie wird über Düsen 13, die in verschie denen Düsenebenen 18 im Absorberturm 2 angeordnet sind, in das Rauchgas 1 hineingesprüht. Am Absorberaustritt ist ein Tropfenabscheider 7 angeordnet, der einen Tröpfchenmitriss verhindert. Nach Passieren des Tropfenabscheiders 7 werden die Reingase 8 in einem hier nicht dargestellten Vorwärmer aufgeheizt und zum Kamin geführt. Das bei der Reaktion im Absorber primär entstehende Calciumsulfit wird mit zugeführter Oxidationsluft 9 zu Gips aufoxidiert. Ein Teil strom der Suspension wird aus dem Sumpf abgezogen und entwässert, so daß Gips 10 mit einer Restfeuchte von weniger als 10% und Abwasser 11 vorliegen. Die bei der Reaktion mit SO₂ umgesetzte Menge Kalkstein wird in Form einer wäßrigen Kalksteinsuspension ergänzt, welche aus einem Vorbereitungsbehälter 4 entnommen wird.

Bisher wird die in Fig. 1 beschriebene Anlage mit relativ niedrigen Gasgeschwin digkeiten v_g betrieben, damit der Anteil des aus dem Rauchgas 1 absorbierten SO₂ auch ausreichend groß ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung, bei dem das zu reinigende Rauchgas 1 als Hauptströ mung von unten nach oben durch einen Absorberturm 2 strömt und dort mit einer Waschlösung 3, welche aus einem Reaktionstank 15 entnommen und in den Ab sorberturm 2 eingesprüht wird, in Kontakt gebracht wird, wobei eine Gas-/Tropfen strömung 12 gebildet wird, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß über den Quer schnitt des Absorberturmes 2 verteilt eine gleichmäßige Zuführung des Rauch gasstromes 1 sowie des Waschflüssigkeitsstromes 3 erfolgt, daß die mittlere Gasgeschwindigkeit v_g größer als 5 m/s beträgt, daß in der Gas-/Tropfenströ mung 12 zunächst eine Gasgeschwindigkeit v_g eingestellt wird, welche größer ist als die Tropfengeschwindigkeit v_t, wodurch die Tropfen von der Gasströmung nach oben transportiert oder zumindestens gehalten werden, daß anschließend die Relativgeschwindigkeit zwischen der Gasströmung 1 und den Tropfen der Waschflüssigkeit 3 auf einen solchen Wert gesenkt wird, daß die Tropfen nach unten sinken und daß schließlich die Waschlösung 3 in den Reaktionstank zu rückgeführt wird.

Dadurch werden ähnliche Bedingungen wie in einem "Sprudelbereich" erzeugt, da die gesamte Tropfenströmung zunächst von der Gasströmung nach oben getragen wird und eine gleichmäßig über den Querschnitt verteilte Gas-/Flüssigkeitsströ mung mit einer hohen Flüssigkeitsdichte entsteht, wobei die Flüssigkeit in sich selbst zu rückläuft. Dies führt zu hervorragenden Absorptionsbedingungen.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Versuchsanlage des "Sprudelschicht"-Naßwä schers. In einem Reaktionstank 15 ist die Waschflüssigkeit 3 enthalten. Oberhalb des Reaktionstankes 15 befindet sich der senkrecht angeordnete Wäscherkanal 19, in dem das seitlich eingeführte Rauchgas 1 von unten nach oben strömt, wo bei es eine Düsenebene, in welcher mehrere Düsen 13 zur Zufuhr der Wasch flüssigkeit 3 angeordnet sind, durchdringt. Bei den oben genannten erfindungs gemäßen Strömungsbedingungen bildet sich eine sprudelähnliche Schicht aus, d. h. daß die Tropfenströmung von der Gasströmung mit nach oben getragen bzw. zumindestens gehalten und gleichmäßig verteilt wird. In der "Sprudel schicht" herrscht eine starke Turbulenz. Große Tropfen werden durch die Gas strömung in kleinere zerlegt. Durch die intensiven Wechselwirkungen zwischen Gas 1 und Flüssigkeit 3 kommt es zu einer effizienten SO₂-Absorption. Aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit und der hohen Flüssigkeitsdichte ist ein hoher Durchsatz möglich, wobei nur wenig Waschflüssigkeit 3 pro Gasvolumen benötigt wird. Dadurch sinkt der Gesamtenergieaufwand. Am oberen Ende des Wäscher kanales 19 erweitert sich sprunghaft der Querschnitt des Kanales 19. Das führt zu einer Absenkung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Gasströmung 1 und den Flüssigkeitstropfen 3. Die Waschflüssigkeit 3 sammelt sich im Überlauf 16 und wird über Leitungen 17 in den Reaktionstank 15 zurückgeführt.

In einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Querschnitts erweiterung des Kanales 19 auch in Strömungsrichtung stetig zunehmend sein. Ebenso ist eine Ausführungsvariante möglich, bei welcher die Waschflüssigkeit 3 dadurch in den Reaktionstank 15 zurückgeführt wird, daß an der Unterseite der "Sprudelschicht" eine kontrollierte Menge der Waschflüssigkeit abgelassen wird.

In Fig. 3 ist ein Teil eines Versuchskanales 19 dargestellt, in dessen Wänden zwei gegenüberliegende Düsen 13, in diesem Falle Flachdüsen, angeordnet sind. Der Rauchgaskanal 19 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen rhombischen Quer schnitt, die Querschnittsfläche beträgt 0,185 m². Das Rauchgas 1, hier Luft, strömt von unten nach oben durch den Kanal 19. Die Flüssigkeit 3, hier Wasser, wird über die Düsen 13 seitlich eingedüst (390 l/min). Die Sprays 14 der beiden Düsen 13 haben einen Winkel von 30° gegen die Horizontale. Im Zustand ohne Gasströ mung füllt die Überlagerung der Sprays 14 den Kanalquerschnitt vollständig aus. Die Strömung des Gases 1 ist quer zum Spray 14 gerichtet. Infolge Wirkung der Gasströmung werden die beiden gegeneinandergerichteten Sprays 14 zuneh mend nach oben abgelenkt. Bei der Durchströmung des Sprays 14 kommt es zu einer intensiven Wechselwirkung zwischen dem Rauchgas 1 und der Waschflüs sigkeit 3 und folglich zu einer starken Absorption von Schwefeldioxid im Bereich der Sprays 14. Bei geringen Gasgeschwindigkeiten v_g fließt der größte Teil der Flüssigkeit 3 in Form von Tropfen oder als Wandfilm direkt nach unten, entgegen gesetzt zur Gasströmung in den hier nicht dargestellten Reaktionstank 15. Mit wachsender Gasgeschwindigkeit v_g werden zunehmend Tropfen mit nach oben gerissen, bis bei ca. 9 m/s die gesamte Tropfenströmung von der Gasströmung getragen wird. Im Kanal 19 entsteht eine dichte und über den Querschnitt weitge hend gleichmäßig verteilte Wasserbeladung. Zwischen den mitgerissenen Was sertropfen und dem Gas 1 besteht ein Schlupf. Die Geschwindigkeit v_t des auf steigenden Tropfenstromes ist kleiner um die Relativgeschwindigkeit zwischen Gas 1 und Flüssigkeit 3. Die Relativgeschwindigkeit ist notwendig zur Erzeugung der "drag force". Die starken Turbulenzen in der "Sprudelschicht" ermöglichen überhaupt erst die Entstehung dieser Schicht. Im Prinzip hat das Wasser in der Strömung die Möglichkeit, sich zu sammeln und in Form von Strähnen oder Was sersäulen oder auch als Wandströmung gegen die Gasströmung sich nach unten vorzuarbeiten. Die Wirkung der Gasströmung ist aber bei entsprechender Ge schwindigkeit stark genug, um zumindestens die Strähnen oder Wassersäulen aufzulösen.

In einer anderen Variante weist der Kanal 19 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dieser ist günstiger als ein eckiger Querschnitt, da sich in den Ecken leicht "sneackage-Effekte" einstellen.

An den in Fig. 3 mit p1, p2 und p3 gekennzeichneten Stellen wurde der Druck p gemessen. Die erste Meßstelle befindet sich am Eintritt des Kanales 19, die zweite Meßstelle ist unmittelbar nach dem Spray 14 lokalisiert, und die dritte Meßstelle befindet sich am Austritt des Kanales 19. Die Abhängigkeit der Druck differenzen von der Gasgeschwindigkeit v_g ist in Fig. 4 dargestellt. Δp3 stellt dabei die Druckdifferenz über dem Spray dar, während Δp2 die Druckdifferenz des Ka nales darstellt. Die Messungen zeigen, daß der Gasdruckabfall über der "Spru delschicht" ist relativ gering.

Die Ausbildung der "Sprudelschicht" ist weitgehend unabhängig davon, in welcher Art die flüssige Phase in die Gasströmung gebracht wird.

Fig. 5 und 6 zeigen die Anwendung von Flachdüsen bzw. Dralldüsen. Der Spray 14 der Düsen 13 kann dabei wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, nach oben gerichtet sein, er kann aber auch nach unten gerichtet sein.

In Fig. 7 ist eine Variante gezeigt, in der bei geringem Druckabfall über der Ein düszone der Waschflüssigkeit 3 eine gute Absorptionsfähigkeit auch bei kleinen Gasdurchflußraten erreicht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen sich die Düsen 13 einer Düsenebene 18 voneinander beabstandet derart mit ihren Düsen öffnungen gegenüber, daß während des Betriebes der Düsen 13 paarweise ge geneinandergerichtete Sprays 14 entstehen, die aufeinandertreffen und die mit benachbarten, ebenfalls gegeneinandergerichteten Sprays 14 eine (in Fig. 7 nicht sichtbare) Spraygasse bilden, wobei die Längsrichtung der besagten Spraygassen senkrecht zur Strömungsrichtung des Rauchgases 1 ist und zwischen den Spray gassen Zwischenräume vorgesehen sind, durch welche das Rauchgas 1 strömt.

Je nach Durchmesser des Kanales 19 können mehrere Düsen 13 über den Quer schnitt verteilt angeordnet sein. Die Düsen 13 können auch in mehreren Düsene benen 18 übereinander angeordnet sein.

Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante, bei der im Gegensatz zu der in Fig. 1 beschriebenen Variante die flüssige Phase 3 von unten in Form eines Strahles in der Mitte des Kanales 19 zugeführt wird. Eine Abprallplatte 20 sorgt für eine radiale Verteilung der Flüssigkeit 3. Der Druck am Austritt muß nur wenige Meter "head" genügen.

Fig. 9 unterscheidet sich von Fig. 8 nur dadurch, daß zusätzlich an der Kanal wand schräggestellte Bleche 21 angeordnet sind. Diese können an einer oder an mehreren Stellen vorgesehen sein. Der sich an den Wänden bildende Flüssig keitsfilm wird nur teilweise von der Gasströmung mitgenommen. Der herunterlau fende Teil wird von den Blechen 21 in den Kanal 19 gelenkt, damit dieser dann leichter von der nach oben gehenden Gasströmung erfaßt werden kann.

In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsvariante sind über den Quer schnitt der "Sprudelschicht" verteilt Hindernisse angeordnet, die dazu dienen, daß sich eventuelle ausbildende Flüssigkeitssträhnen bzw. -säulen aufgelöst werden und somit eine Separation von Gas und Flüssigkeit unterbleibt.

Fig. 10 unterscheidet sich von Fig. 8 nur dadurch, daß zusätzlich in der Gas-/Tropfen strömung 12 ein turbulenzerzeugendes Mischelement 22, in diesem Falle ein gegen die Gas-/Tropfenströmung 12 gerichtetes schräggestelltes dreieckför miges Blech. Mit Hilfe der Elemente 22 werden außerdem auch noch sehr kleine Tröpfchen erzeugt. Die aufprallende Flüssigkeit 3 wird an diesen zerstreut und der anhaftende Rest von der Strömung, insbesondere an den Kanten in Form von kleinen Tropfen abgerissen.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsvariante, bei welcher der Wäscherkanal 19 einen relativ großen Querschnitt aufweist. Dort entsteht im Vergleich zu der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 8 die Gefahr einer Separation von Rauchgas 1 und Flüs sigkeit 3. Um dies zu verhindern oder zumindestens deren Entstehung herauszu zögern, wird das Gas 1 in den Kanal 19 gleichmäßig über den Querschnitt zuge führt. Das geschieht über am Eintritt des Kanales 19 angeordnete Rauchgasdü sen 23, die gleichmäßig über den Querschnitt verteilt sind. Man könnte hierfür auch ein Lochblech verwenden, aber dies würde zu einem größeren Druckabfall führen. Der Druckabfall über Düsen ist geringer, wenn der divergierende Austritt steil optimal für die Rückgewinnung von Druck ausgelegt ist.

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen Ausführungsvarianten, bei denen das Rauchgas 1 tan gential seitlich dem Kanal 19 zugeführt wird. Dadurch wird in der "Sprudelschicht" ein Drall 24 erzeugt. Es ist aus der Strömungsmechanik bekannt, daß bei geeig neter Dimensionierung der Drall 24 in der Längsströmung zerfällt und zusätzliche Turbulenzen anfacht. Werden mehrere parallel geschaltete Kanäle verwendet (siehe Fig. 14), dann ist es vorteilhaft, wenn die Richtungen der Drallbewegung in den einzelnen Kanälen 19 so gewählt werden, daß die Summe des Dralls 24 Null ergibt.

Während in Fig. 12 die mittig in den Kanal 19 eingebrachte Flüssigkeit 3 auf die Abprallplatte 20 auftrifft und in kleine Tropfen zerfällt, wird bei der in Fig. 13 dar gestellten Variante die Flüssigkeit in den Kern der Drallbewegung eingeführt. Auf grund des Dralles 24 (radialer Geschwindigkeitsgradient) verteilt sich die Flüssig keit 3 schnell über den Querschnitt und es entstehen zusätzlich kleine, für die Ab sorption des SO₂ wirksame Tropfen. Zudem halten sich kleine Tropfen eher im Zentrum des Kanales 19 auf und diffundieren von diesem Reservoir nach außen.

Alle die o.b. Maßnahmen, die zusätzliche Turbulenzen sowie kleine Tropfen er zeugen und damit eine "Sprudelschicht" schon bei vergleichsweise geringerer Gasgeschwindigkeit entstehen lassen, sind auch dazu geeignet, bei größeren Kanalquerschnitten eine "Sprudelschicht" entstehen zu lassen.

Wenn der Kanalquerschnitt noch größer wird, wie z. B. bei den industriell einge setzten Absorbertürmen zur Rauchgasentschwefelung, dann ist es gegebenen falls von Vorteil, mehrere Kanäle 19 parallel zu schalten, um einer Separation von Gas und Flüssigkeit entgegenzuwirken.

Fig. 14 zeigt eine entsprechende Ausführungsvariante, bei welcher mehrere Kanä le 19 gleichzeitig mit Rauchgas 1, sowie Flüssigkeit 3 beschickt werden und somit innerhalb der Kanäle jeweils eine "Sprudelschicht" bei Verwendung ausreichender Gasgeschwindigkeiten entsteht. Am oberen Ende der Kanäle 19 sind Umlenk-/Prall bleche 20 angeordnet, die Teilströme der Tropfenströmung entstehen lassen. Durch das Aufeinanderprallen dieser Teilströme werden zusätzliche kleine, für die SO₂-Absorption wirksame Tropfen erzeugt. Ein weiterer Vorteil dieser in Fig. 14 dargestellten Variante besteht darin, daß die in Fig. 14 nicht sichtbaren freien Räume zwischen den zylinderförmigen Kanälen 19 zusätzlich dazu benutzt wer den können, um die Waschflüssigkeit 3 zurück in den Reaktionstank 15 zu leiten.

In Fig. 15 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 8 gezeigten Ausführung nur dadurch, daß die Waschflüssigkeit 3 nicht in einer, sondern in zwei Ebenen 18 in den im Kanal 19 entlangströmenden Rauchgasstrom eingedüst wird. Selbstverständlich ist es in anderen Ausführungs varianten auch möglich, mehr als zwei Düsenebenen 18 zu verwenden.

In Fig. 16 sind nochmals verschiedene Möglichkeiten der Einbringung der Wasch lösung 3 in den Rauchgasstrom 1 dargestellt. Im Fall a bildet sich eine freie Ober fläche 25 aus, oberhalb deren dann die aus der aufsteigenden Gas-/Tropfen strömung gebildete "Sprudelschicht" entsteht. Im Fall b ist sofort die "Sprudel schicht" vorhanden, im Fall c sind wiederum "tote" Gebiete 26 ohne "Sprudel schicht" ausgebildet. Die Waschflüssigkeit 3 sammelt sich im Inneren der als Hin dernisse für die Strömung wirkenden Bleche 22 an und kann dann über Leitungen 17 zum Reaktionstank 15 zurückgeführt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungs beispiele beschränkt. So können beispielsweise die "Öffnungen" für das Rauch gas 1 den Reaktionstank 15 durchdringen , so daß sich ein zusammenhängender Reaktionstank 15 ergibt.

Die erfindungsgemäße Lösung, bei der zur Rauchgasentschwefelung eine Schicht ähnlich einer "Sprudelschicht" erzeugt wird, zeichnet sich vor allem da durch aus, daß kleinere Naschwäscher und damit Pumpen geringerer Leistung und Größe eingesetzt werden können, daß eine effektivere SO₂-Absorption er folgt und daraus niedrigere Investitions- sowie Betriebskosten resultieren.

Bezugszeichenliste

1

Rauchgas

2

Absorberturm

3

Waschlösung

4

Absorbertank

5

Kalkstein

6

Wasser

7

Tropfenabscheider

8

Reingas

9

Luft

10

Gips

11

Abwasser

12

Gas/Tropfenströmung

13

Zufuhröffnungen für Pos.

3

14

Spray

15

Reaktionstank

16

Überlauf

17

Leitungen zu Pos.

15

18

Düsenebene

19

Rauchgaskanal

20

Abprallplatte

21

Bleche an Kanalwand

22

turbulenzerzeugendes Element

23

Düsen für Pos.

1

24

Drall

25

freie Oberfläche

26

Gebiete ohne "Sprudelschicht"
p Druck
v_g

Gasgeschwindigkeit
v_t

Tropfengeschwindigkeit

Claims

1. Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung, bei dem das zu reinigen de Rauchgas (1) als Hauptströmung von unten nach oben durch einen Ab sorberturm (2) strömt und dort mit einer Waschlösung (3), welche aus einem Reaktionstank (15) entnommen und in den Absorberturm (2) einge sprüht wird, in Kontakt gebracht wird, wobei eine Gas-/Tropfenströmung (12) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß über den Querschnitt des Absorberturmes (2) verteilt eine gleichmäßige Zuführung des Rauchgas stromes (1) sowie des Waschflüssigkeitsstromes (3) erfolgt, daß die mittle re Gasgeschwindigkeit (v_g) größer als 5 m/s beträgt, daß in der Gas-/Tropfen strömung (12) zunächst eine Gasgeschwindigkeit (v_g) eingestellt wird, welche größer ist als die Tropfengeschwindigkeit (v_t), wodurch die Tropfen von der Gasströmung (1) nach oben transportiert oder zuminde stens gehalten werden, daß anschließend die Relativgeschwindigkeit zwischen der Gasströmung (1) und den Tropfen der Waschflüssigkeit (3) auf einen solchen Wert gesenkt wird, daß die Tropfen nach unten sinken und daß schließlich die Waschlösung (3) in den Reaktionstank (15) zu rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Gasgeschwindigkeit (v_g) größer als 9 m/s beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gas-/Tropfenströmung (12) Turbulenzen erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenströmung umgelenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Wänden des Absorberturmes (2) entstehender Flüssig keitsfilm abgelöst und in die Gasströmung zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Gas/Tropfenströmung (12) bildende Flüssigkeitssträhnen an im Inneren des Absorberturmes (2) angeordneten Hindernissen aufge löst und verteilt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas (1) tangential seitlich in den Absorberturm (2) geführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit (3) in einem Überlauf (16) gesammelt und an schließend über außerhalb des Absorberturmes (2) angeordnete Leitun gen (17) in den Reaktionstank (15) zurückgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit (3) innerhalb des Absorberturmes (2), vorzugs weise über Zwischenräumen zwischen den Wäscherkanälen (19), in den Reaktionstank (15) zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit (3) innerhalb des Absorberturmes (2) von der Unterseite der "Sprudelschicht" in den Reaktionstank (15) zurückgeführt wird.

11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, im wesent lichen bestehend aus einem Reaktionstank (15) und einem Absorberturm (2) mit mindestens einem Wäscherkanal (19) und mit darin in mindestens einer Ebene (18) angeordneten Zufuhröffnungen (13) zum Einsprühen ei ner Waschlösung (3) in den Rauchgasstrom (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhröffnungen (13), vorzugsweise Düsen, gleichmäßig verteilt über den Querschnitt des mindestens einen Wäscherkanales (19) ange ordnet sind, daß der mindestens eine Wäscherkanal (19) in Strömungs richtung eine stetige oder sprunghafte Querschnittserweiterung aufweist, und daß die Anzahl der parallel geschalteten Kanäle (19) proportional zum Querschnitt des Absorberturmes (2) ist, wobei die Kanäle (19) durch ab grenzende Wände (25) voneinander getrennt sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (19) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß in den Kanälen (19) mindestens ein Hindernis für die Gas/Trop fenströmung (12) angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Hindernis ein turbulenzerzeugendes Mischelement (22), vorzugsweise ein schrägge stelltes dreieckförmiges Blech, angeordnet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Hindernis ein Mittel zum Umlenken der Tropfenströmung angeordnet sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Hindernis ein Mittel zur Ablösung des Flüssigkeitsfilmes, vorzugsweise schräggestell te Bleche (21), an der Wand des Kanales (19) angeordnet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Hindernis ein Mittel zum Auflösen der Flüssigkeitssträhne angeordnet ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt in den mindestens einen Kanal (19) gleichmäßig über den Querschnitt verteilte Düsen (23) zur Einbringung des Rauchgases (1) an geordnet sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt in den mindestens einen Kanal (19) ein Lochblech zur Ein bringung des Rauchgases (1) angeordnet ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spraydüsen (18) gleichmäßig verteilt über den Querschnitt des mindestens einen Kanales (19) angeordnet sind.