DE202009015181U1 - Contact surfaces of tubular impact bodies for the improvement of SO2 separation in flue gas desulphurisation - Google Patents
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Abstract
Kontaktfläche zur Verbesserung der Abscheidung von SO2 und Staub in einer Rauchgasentschwefelungsanlage zum Einbau unterhalb der Sprühebenen in einer REA mit vertikal nach oben gerichtetem Rauchgasstrom bestehend aus rohrförmigen Prallkörpern, wobei diese Rohre aus Kunststoff vorzugsweise Polypropylen waagerecht und auf einer Tragkonstruktion gelagert sind, wobei die Kontaktflächen den gesamten Wäscherquerschnitt bedecken und wobei die Rohrsegmente permanent mit Suspensionsflüssigkeit benetzt sind und sich das im durchströmenden Rauchgas enthaltene SO2 in dieser Suspensionsflüssigkeit abscheiden kann.Contact surface to improve the separation of SO2 and dust in a flue gas desulfurization installation below the spray levels in a REA with vertically upwardly directed flue gas stream consisting of tubular baffles, said plastic tubes are preferably polypropylene horizontally and mounted on a support structure, wherein the contact surfaces of the Cover the entire scrubber cross-section and wherein the pipe segments are permanently wetted with suspension liquid and the SO2 contained in the flowing flue gas can be deposited in this suspension liquid.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der SO2 Abscheidung in Rauchgasentschwefelungen (REA) von Kohlekraftwerken. Die Staub- und Schwefeldioxidabscheidung in der REA soll durch den Einsatz von Rohrkontaktkörpern bzw. Rollenkontaktkörpern verbessert werden.The This invention relates to an improvement in SO2 deposition in flue gas desulphuris (REA) from coal power plants. The dust and Sulfur dioxide separation in the REA is due to the use of Tube contact bodies or roller contact bodies improved become.
Rauchgase aus fossil befeuerten thermischen Kraftwerken werden vorwiegend nach dem Nasswaschverfahren entschwefelt. Das schwefelhaltige Rauchgas (Suspensionslösung) wird mit Kalksteinmilch besprüht (am weitesten verbreitete Methode) und das im Rauchgas befindliche SO2 in den Sprühtropfen dieser Suspensionslösung gebunden und dann in Calziumsulfitdihydrat (Gips) umgewandelt.fumes From fossil-fired thermal power plants become predominantly Desulphurized by the wet scrubbing process. The sulfur-containing flue gas (Suspension solution) is sprayed with limestone milk (most widely used method) and that in the flue gas SO2 in the spray drops of this suspension solution and then converted to calcium sulphite dihydrate (gypsum).
Zusätzlich werden auch Feinstaube, die den Elektrostatischen Filter passieren konnten, teilweise abgeschieden – wenn die Staubpartikel mit der Suspensionsflüssigkeit in Kontakt kommen.additionally are also fine dust, which pass through the electrostatic filter could, partly deposited - if the dust particles come in contact with the suspension liquid.
Es besteht nun aus einer Vielzahl von Gründen ein Bedarf, die Abscheidung weiter zu verbessern. Einerseits sind da die Umweltauflagen vieler Staaten, die die Emissionen von SO2 immer stärker beschränken und den Kraftwerken Auflagen machen, die SO2 Abscheidung zu optimieren.It There is now a need for a variety of reasons to further improve the deposition. On the one hand, there are the environmental requirements many countries that are increasingly restricting emissions of SO2 and power plants to optimize SO2 capture.
Zweitens wird in den USA und in Zukunft auch in Europa das Zertifikatverfahren betrieben. Das Kraftwerk muss für jede Tonne SO2 Emission ein Zertifikat kaufen. Der Preis dieser Zertifikate steigt in den letzten Jahren ständig an, da einerseits die Regierungen immer weniger Zertifikate in den Markt geben, andererseits Umweltorganisationen diese Zertifikate kaufen und drittens die Stromproduktion weiter steigt. Die Emission von SO2 verursacht dem Kraftwerk also erhebliche Kosten.Secondly will be the certification procedure in the USA and in the future also in Europe operated. The power plant must emit SO2 for every ton to buy a certificate. The price of these certificates rises in the the last few years, on the one hand, governments less and less allowances in the market, on the other hand environmental organizations buy these certificates and third, the power production continues to increase. The emission of SO2 therefore causes the power plant considerable costs.
Zuletzt wird die Einführung der CO2 Abscheidung in der nächsten Zukunft geplant. Die Verfahren, die das CO2 aus dem Rauchgas entfernen und dann abscheiden basieren zu einem großen Teil auf dem Prinzip der Aminwäsche. Diese erfordert eine sehr große Reinheit des Rauchgases von SO2 (und SO3) weil diese beiden Stoffe dazu führen dass die Amine zersetzt werden. Die Kosten der CO2 Wäsche werden dadurch in die Höhe getrieben.Last will be the introduction of CO2 capture in the next Future planned. The processes that remove the CO2 from the flue gas and then deposition is based largely on the principle the amine wash. This requires a very big one Purity of the flue gas of SO2 (and SO3) because these two substances cause the amines to be decomposed. The costs The CO2 scrubbing is driven up by this.
Es besteht also sowohl heute und um so mehr in der Zukunft der Bedarf, die SO2 Reinigung in der REA zu verbessern und das SO2 weitestgehend abzuscheiden.It there is a need today, and more so in the future, to improve the SO2 purification in the REA and to separate the SO2 as much as possible.
Es gibt nun eine Vielzahl von Verfahren der Nasswäsche, mit denen das SO2 in einer REA abgeschieden werden kann. Im wesentlichen kann man drei Verfahren unterscheiden: Sprühturm, Blubberverfahren und Kontaktflächenverfahren.It Now there are a variety of methods of wet washing, with where the SO2 can be deposited in a REA. Essentially can distinguish three methods: spray tower, Blubberverfahren and contact surface method.
Die große Masse der Anlagenbauer und der bereits gebauten Anlagen sind sogenannte Sprühtürme. Das Rauchgas wird von unten in einen großen Behälterturm geleitet und wird, während es aufwärts strömt mit Suspensionsflüssigkeit besprüht. Die Leistungsfähigkeit dieser Sprühtürme kann durch eine Vielzahl bekannter Maßnahmen optimiert werden.The large mass of plant engineers and already built plants are so-called spray towers. The flue gas will directed from below into a large container tower and becomes as it flows upwards sprayed with suspension liquid. The efficiency These spray towers can be known by a variety Measures are optimized.
Moderne Düsentechnik sorgt dafür, dass die Sprühebenen möglichst viele sehr kleine Tropfen versprühen. Dadurch wird die Abscheidung optimiert – da eine hohe Anzahl von Tropfen auch zu einer entsprechend hohen Kontaktwahrscheinlichkeit zwischen den SO2 Molekülen und den Suspensionstropfen führt.modern Nozzle technology ensures that the spray levels spray as many very small drops as possible. This optimizes the deposition - because of a high number from drops also to a correspondingly high contact probability between the SO2 molecules and the suspension drops.
Die Abscheidung kann natürlich auch dadurch verbessert werden, dass man die Anzahl der eingesetzten Sprühebenen erhöht. Das hat aber natürlich auch eine entsprechende Steigerung der Abscheidung zur Folge, weil auch hier die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass ein SO2 Molekül mit einem Suspensionstropfen in Kontakt kommt.The Of course, deposition can also be improved by that you increase the number of spray levels used. Of course, this also has a corresponding increase the deposition, because here too the probability increases that a SO2 molecule with a suspension drop comes into contact.
Weiter wurde in den letzten Jahren sehr stark an der Verbesserung der Rauchgasführung gearbeitet. Die Abscheideleistung für Staub und SO2 hängt weitgehend davon ab, wie gut es gelingt, den gesamten Querschnitt einer REA mit Sprühkegeln zu bedecken (für jede Sprühebene!). Eine Lücke ohne Besprühung führt nicht nur dazu, dass ein proportionaler Teil des Rauchgases durch diese Lücke strömt. Da der Sprühkegel jedoch für die Rauchgasströmung einen erheblichen Widerstand darstellt, wird eine um so größere Menge Rauchgas zu dieser und durch diese Lücke strömen, da der Strömungswiderstand an dieser Stellen natürlich entsprechend gering ist und daher viel Rauchgas durch diese Lücke dem Widerstand des Rauchgasstroms ausweichen wird.Further In recent years, the improvement of the flue gas duct has been very strong worked. The separation efficiency for dust and SO2 largely depends of how well it succeeds, the entire cross-section of a REA Cover with spray cones (for each spray level!). A gap without spraying does not lead only to have a proportional part of the flue gas through them Gap flows. However, the spray cone for the flue gas flow a considerable resistance represents, the greater the amount of flue gas to this and through this gap, because of the Flow resistance at these points of course is correspondingly low and therefore much flue gas through this gap will escape the resistance of the flue gas flow.
Jede Lücke im Rauchgasstrom führt also dazu, dass ein großes Volumen Rauchgas der Besprühung mit Suspensionsflüssigkeit und damit der Reinigung von Staub und SO2 ausweichen und ungereinigt weiter fließen kann.each Gap in the flue gas flow thus leads to a large volume of flue gas spraying with suspension liquid and thus the cleaning of dust and SO2 avoid and unpurified can continue to flow.
Ein bekanntes Problem sind die Leckageströme entlang der Wäscherwand. Aufgrund der Strömungsgegebenheiten bilden sich an den Wänden besonders starke Gasströmungen. Zum Beispiel wird der Rauchgasstrom mit hoher Geschwindigkeit von der Seite her in die REA eingeführt. Die oberhalb des Eintritts liegenden Düsen sprühen auf diesen Rauchgasstrom und hintern ihn darauf aufzusteigen. Stattdessen schiebt sich der Rauchgasstrom quer durch die REA auf die dem Eintritt gegenüberliegende Seite, um dort an die Wand zu prallen. Dann wird das Rauchgas durch das nachströmende Rauchgas nach oben gedrückt und ein besonders starker Rauchgasstrom fließt entlang der Wand auf der dem Eintritt gegenüberliegenden Wand hoch.A well-known problem is the leakage flows along the scrubber wall. Due to the flow conditions, particularly strong gas flows form on the walls. For example, the flue gas stream is introduced at high speed from the side into the REA. The nozzles located above the inlet spray onto this flue gas stream and rear it up. Instead, the flue gas flow shifts across the REA to the side opposite the entrance to bounce against the wall. Then it will be the flue gas is pushed upwards by the inflowing flue gas and a particularly strong stream of flue gas flows up the wall on the wall opposite the inlet.
Es wurde deshalb schon vor einigen Jahren von der Firma Marsulex das Konzept eines Wall Rings entworfen und patentiert. Hierbei handelt es sich um einen spitz in den Rauchgasstrom hineinragenden Wulst. Dieser ist aus zwei Platten geformt, die an die Wand geschweißt werden. Diese spitzen Wulste drücken den Rauchgasstrom unter den Düsenschirm im Absorber und unterbrechen damit die oben beschriebenen Massenströme bzw. überdecken die oben beschriebenen Lücken in den Sprühkegeln der Düsen. Es ist allerdings auch hier ein Problem, dass diese wall rings in die Sprühkegel der Düsen hineinragen und daher unter Abrasion leiden.It was therefore a few years ago by the company Marsulex the Concept of a wall ring designed and patented. This acts it is a protruding into the flue gas flow bead. This is formed from two plates welded to the wall become. These pointed beads press the flue gas stream under the nozzle screen in the absorber and interrupt it the mass flows described above or cover the gaps in the spray cones described above the nozzles. However, it is also a problem here that These wall rings protrude into the spray cone of the nozzles and therefore suffer from abrasion.
Mithilfe der CFD Analysen (Computational Fluid Dynamics) werden die Rauchgasströme analysiert und die Düsenkonfiguration so eingestellt wird, dass eine gleichmäßige Verteilung des Rauchgasstroms auf die Querschnittsfläche erreicht wird. Durch diese Analysen werden die Düsenkonfiguration (Abstände, Ausrichtung und Konfiguration der Düse) in iterativen Analysen auf den Bedarf so eingestellt, dass sich trotz unterschiedlicher Anströmung der ersten Düsenebene eine gleichmäßige Strömung durch die mehreren Sprühebenen entsteht.aid The CFD analyzes (Computational Fluid Dynamics) are the flue gas flows analyzed and the nozzle configuration is set so that a uniform distribution of the flue gas flow is reached on the cross-sectional area. Through these analyzes be the nozzle configuration (distances, alignment and configuration of the nozzle) in iterative analyzes adjusted the need so that despite different flow of the first nozzle plane through a uniform flow the multiple spray levels arise.
Mit Hilfe dieser Maßnahmen ist es heute durchaus möglich, bis zu 98% des SO2 mit vertretbaren Kosten abzuscheiden. Auch höhere Abscheideraten sind möglich – allerdings führt das dann zu erheblichen Betriebskosten. Derzeit werden weltweit 80% der REA mit dieser Technik gebaut.With Help of these measures is today quite possible, up to 98% of SO2 at a reasonable cost. Even higher Separation rates are possible - but leads that then leads to considerable operating costs. Currently 80% worldwide the REA built with this technique.
Eine alternative Konzeption wird von den Firmen Chiyoda und Alstom (Flowpac) vertreten. Hier wird das Rauchgas durch eine Flüssigkeitsschicht geführt (Blubbern). Das Rauchgas wird von unten eingeführt und dann über eine Lochplatte durch diese Flüssigkeitsschicht. Das Rauchgas durchströmt die Flüssigkeitsschicht in Form von vielen kleinen Bläschen.A alternative concept is provided by the companies Chiyoda and Alstom (Flowpac) represented. Here, the flue gas is passed through a liquid layer (Bubble). The flue gas is introduced from below and then through a perforated plate through this liquid layer. The flue gas flows through the liquid layer in the form of many small bubbles.
Diese Methode kann einerseits auf hohe Abscheideraten verweisen, hatte aber in der Vergangenheit auch immer wieder Betriebsprobleme wegen Anbackungen. Derzeit wird diese Technik nur vereinzelt gebaut.These On the one hand, this method can point to high precipitation rates but in the past also operating problems due to caking. Currently, this technique is only sporadically built.
Das dritte Konzept ist eine Mischung der beiden vorher beschriebenen Techniken. Es wird eine im Vergleich zum konventionellen Sprühturm reduzierte Anzahl von Sprühebenen eingesetzt und die Abscheidung durch Kontaktflächen verstärkt.The third concept is a mixture of the two previously described Techniques. It becomes one compared to the conventional spray tower reduced number of spray levels used and the deposition reinforced by contact surfaces.
Auf den ersten Blick haben die Kontaktflächenverfahren den Vorteil, dass die Betriebskosten gesenkt werden konnten, da die Anzahl der Sprühebenen reduziert wurde.On At first glance, the contact surface methods have the Advantage that the operating costs could be lowered, since the Number of spray levels has been reduced.
Die Mehrzahl dieser Verfahren hatte jedoch darunter zu leiden, dass die Kontaktflächen mit der Zeit stark verschmutzten und sich massive Anbackungen entwickelten, die einerseits für einen Anstieg des Druckverlusts sorgen und anderseits nur unter erheblichem Aufwand wieder gereinigt werden konnten.The However, a majority of these proceedings suffered from the fact that the contact surfaces are heavily polluted with time and massive caking developed, on the one hand for cause an increase in the pressure loss and on the other hand only below considerable effort could be cleaned again.
Es wurde zwar erheblicher Aufwand in die Optimierung der Kontaktflächen gesteckt, um diese Neigung zur Anbackung zu vermeiden. Allerdings konnten die meisten Verfahren am Markt wegen der Verschmutzungsthematik nicht bestehen.It Although considerable effort was made in optimizing the contact surfaces plugged to prevent this tendency to caking. However, could most procedures in the market because of the pollution issue not pass.
Nur ein Verfahren konnte sich erfolgreich am Markt halten, das „tray” von Babcock & Wilcox. Dieses „tray” ist eine in Segmente unterteilte Lochplatte. Die Suspensionsflüssigkeit wird von einer konventionelle Sprühebene auf das aufsteigende Rauchgas gesprüht und hat damit schon eine Reinigungsfunktion. Danach fallen die Tropfen jedoch auf das „tray” wo sie eine Flüssigkeitsschicht von mehreren Zentimetern Höhe bilden. Das durch die Löcher aufsteigende Rauchgas verdrängt die Flüssigkeit und vermeidet, dass die Flüssigkeit sofort nach unten durch die Löcher des „tray” abfließt, sondern immer ein gewisser Flüssigkeitsspiegel auf dem „tray” steht. Diese „trays” haben sich sehr bewährt, weil sie nicht verschmutzen und eine sehr hohe Abscheidung erreichen. Sie haben eine ähnliche Arbeitsweise wie die Blubber-Reaktoren von Alstom und Chiyoda – nur eine deutlich dünnere Flüssigkeitsschicht.Just a process has been successful in the market, the "tray" of Babcock & Wilcox. This "tray" is a segmented one Perforated plate. The suspension liquid is from a conventional Spray level sprayed on the rising flue gas and thus already has a cleaning function. After that, the drops fall However, on the "tray" where they have a liquid layer form several centimeters high. That through the holes Rising flue gas displaces the liquid and avoids that the liquid immediately down through the Leaves holes in the "tray", but always a certain level of fluid on the "tray" is. These "trays" have proven very successful because they do not pollute and reach a very high deposition. They have a similar operation as the blubber reactors Alstom and Chiyoda - just a much thinner Liquid layer.
Auch wenn die ein bis zwei Sprühebenen über dem Tray durchaus noch SO2 abscheiden, so wird die Masse der Abscheidung doch durch das „tray” erreicht. In älteren Anlagen war die Sprühebene so ausgeführt, dass dadurch fast kein Abscheideffekt mehr erreicht wurde (keine Düsen sondern Prallplatten) und trotzdem mit einem „tray” noch Abscheideraten von über 90% erreicht wurden.Also if the one to two spray levels above the tray still separate SO2, so the mass of the deposit but reached through the "tray". In older ones Attachments, the spray level was designed so that As a result, almost no Abscheideffekt more was achieved (no nozzles but baffles) and still with a "tray" yet Separation rates of over 90% were achieved.
Diese „trays” haben den Vorteil, dass die Anzahl der Förderpumpen im Vergleich zu einem konventionellen Sprühturm deutlich reduziert wird. Statt drei bis sechs Sprühebenen (Pumpen) sind nur noch ein bis zwei Sprühebenen (Pumpen) im Einsatz. Das reduziert natürlich Betriebs- und Wartungskosten erheblich. Auf der anderen Seite verursachen die „trays” einen ganz erheblichen Druckverlust. Ein Druckverlust von 5–8 bar für ein sauberes „tray” ist normal.These "trays" have the advantage that the number of feed pumps in comparison is significantly reduced to a conventional spray tower. Instead of three to six spray levels (pumps) are only one up to two spray levels (pumps) in use. That reduces Of course, operating and maintenance costs significantly. On the On the other hand, the "trays" cause a whole considerable pressure loss. A pressure loss of 5-8 bar for a clean "tray" is normal.
Soweit der Stand der Technik für die REA.So far the state of the art for the REA.
Grundsätzlich ist der Einsatz von Kontaktflächen aus vielen Prozessen als vorteilhaft bekannt. Kontaktflächen führen – je nach Ausführung – zu einem sehr hohen Kontakt eines durchströmenden Gases mit der Flüssigkeit und damit eine sehr hohe Abscheidung (oder einen hohen Wärmeübergang – Kühlturm).Basically, the use of Kontaktflä chen known from many processes as advantageous. Contact surfaces lead - depending on the design - to a very high contact of a gas flowing through with the liquid and thus a very high separation (or a high heat transfer - cooling tower).
Nur in der REA konnte sich dieses Konzept nicht durchsetzen, weil die Entwicklung von Anbackungen aus dem chemischen Prozess der REA dazu führte, dass sich sogar einfache Kontaktflächen relativ schnell zusetzten und im Betrieb hohe Druckverluste und nach Betrieb hohe Reinigungskosten entstanden. Das Kontaktflächenprinzip wurde wegen dieser Kosten, aber noch mehr wegen der daraus entstehenden Betriebsunsicherheit immer weniger in den REA eingesetzt.Just In the REA, this concept could not prevail, because the Development of caking from the chemical process of the REA that even made simple contact surfaces relatively quickly and during operation high pressure losses and after operation high cleaning costs incurred. The contact surface principle was because of these costs, but even more because of the resulting Operating insecurity less and less used in the REA.
Es gibt allerdings zwei Erkenntnisse aus dem Betrieb von REA, die es geraten scheinen lassen, das Thema Kontaktflächen wieder aufzugreifen. Einerseits ist da die Erfahrung, dass die seit vielen Jahren in Betrieb befindlichen REA der Babcock & Wilcox mit dem „tray” keine gravierende Verschmutzungsthematik mit dem „tray” kennt.It However, there are two findings from the operation of REA, which it seem to let the subject touch surfaces again pick up. On the one hand, there is the experience that has been around for many years Years in use REA the Babcock & Wilcox with the "tray" no serious contamination issue with the "tray" knows.
Andererseits gibt es interessante Erfahrungen aus dem Abscheidergebiet, die Anwendung finden könnten. Die Abscheider sind in der REA oberhalb der Sprühebenen eingebaut und haben die Funktion, die Tropfen abzuscheiden, die im Sprühprozess mit dem Rauchgas mitgerissen wurden.on the other hand There are interesting experiences from the Abscheidergebiet, the application could find. The separators are in the REA above built in the spray levels and have the function of the drops to be separated, which entrained in the spraying process with the flue gas were.
Die hier seit Jahrzehnten eingesetzten Lamellenabscheider litten und leiden in unterschiedlichem Masse ebenfalls unter massiven Anbackungen – ähnlich wie die Kontaktflächen. In extremen Fällen waren die Tropfenabscheider schon nach zwei bis vier Wochen so verstopft, dass die REA abgefahren und die Tropfenabscheider manuell gereinigt werden mussten.The slat separators used here for decades suffered and suffer to varying degrees also under massive caking - similar like the contact surfaces. In extreme cases were the mist eliminators are so clogged after just two to four weeks, that the REA drove off and cleaned the mist eliminator manually had to be.
Die Lamellenabscheider haben zwar nicht grundsätzlich die Funktion der Kontaktflächen, es ist aber bekannt, dass auch hier noch SO2 Abscheidung stattfinden kann – insbesondere in REA mit einer eher niedrigen Abscheiderate im Sprühturm. Weiter sind die Lamellen ähnlich den meisten Kontaktflächen als Platten oder gebogene Platten ausgeführt.The Although slat separators do not basically have the function the contact surfaces, but it is known that here too still SO2 deposition can take place - especially in REA with a rather low rate of precipitation in the spray tower. Furthermore, the lamellae are similar to most contact surfaces designed as plates or curved plates.
In
den letzten 10 Jahren wurde jedoch ein Tropfenabscheidertyp entwickelt
und inzwischen in vielen REA sehr erfolgreich eingesetzt – der
Rollenabscheider (unter anderem
Mit diesem Abscheidertyp wurden zwei Erfahrungen gemacht:With This type of separator has two experiences:
1. Lösung von Verschmutzungsproblemen1. Solution of pollution problems
Es könnten in vielen Kraftwerken das Problem der Verschmutzung der Tropfenabscheider (Lamellenabscheider) gelöst werden, indem der Lamellenabscheider durch einen Rollenabscheider ersetzt oder ein Rollenabscheider dem Lamellenabscheider vorgeschaltet wurde. Das Verschmutzungsproblem verschwand in den meisten Fällen völlig und die Abscheidung wurde verbessert.It could be the problem of pollution in many power plants the droplet separator (lamella separator) can be loosened, by replacing the lamella separator with a roller separator or a roller separator was connected upstream of the lamella separator. The pollution problem disappeared in most cases completely and the deposition was improved.
2. Betrieb ohne Waschbedüsung2. Operation without Waschbedüsung
Die bekannten Lamellenabscheider sind beim Grobabscheider meist mit einer anströmseitigen und einer abströmseitigen Waschbedüsung ausgerüstet. Diese Waschbedüsung wird üblicherweise einmal pro Stunde für 60 Sekunden betrieben. Trotzdem konnte der Tropfenabscheider nicht von Anbackungen frei gehalten werden. Viele der eingebauten Rollenabscheider kommen jedoch ohne Waschbedüsung aus. Sie haben schlicht keine Waschbedüsung. Dies gilt auch insbesondere für REA, bei denen ein vorhandener Lamellenabscheider, der mit zwei Waschbedüsungen ausgerüstet war, der nun einen vorgeschalteten Rollenabscheider ohne Waschbedüsung erhielt. Auch in diesem Fall kam es nicht zu Verschmutzungen des Rollenabscheiders.The Known lamella separators are usually involved in the coarse separator an upstream side and a downstream side Wash spray equipped. This wash spray is usually once an hour for 60 seconds operated. Nevertheless, the mist eliminator could not caking be kept free. Many of the built-in roller separators come but without Waschbedüsung off. You simply have none Waschbedüsung. This also applies in particular to REA, where an existing lamella separator, with two Waschbedüsungen was equipped, which now has an upstream roller separator received without Waschbedüsung. Also in this case it came not to contamination of the roller separator.
Es ist zu vermuten, dass die geometrische Form des Rohrs und die Abstände zwischen den Rohren einen entscheidenden Einfluss auf die Verschmutzungsneigung haben.It is to assume that the geometric shape of the pipe and the distances between the pipes a decisive influence on the tendency to fouling to have.
Die Abscheiderlamellen haben nur einen Abstand von 27,5–37,5 mm (Grobabscheider) zueinander und bilden paarweise einen zirka 170 mm hohen Kanal, durch den das Rauchgas strömt. Die Umlenkung des Rauchgases durch die Form der Lamellen führt dazu, dass die Tropfen abgeschieden werden.The Separator blades only have a distance of 27.5-37.5 mm (coarse separator) to each other and form in pairs a circa 170 mm high channel through which the flue gas flows. The Deflection of the flue gas by the shape of the fins leads causing the drops to be separated.
Der Rollenabscheider hat dagegen Abstände von 90 mm–120 mm zwischen den Rohren und dies ist auch nur der geringste Abstand. Aufgrund der runden Geometrie öffnet sich der Durchtritt sofort wieder auf ein noch größeres Mass. Die Umlenkung wird erreicht, dass der Strömungswiderstand des Rohrs das Rohr zu umfließen. Die Strömungskurve ist genau die selbe wie bei der Lamelle.Of the Roller separator has distances of 90 mm-120 mm between the tubes and this is only the smallest distance. Due to the round geometry, the passage opens immediately back to an even greater extent. The Deflection is achieved that the flow resistance of the pipe to flow around the pipe. The flow curve is exactly the same as with the lamella.
Die Erfindung macht sich die Erfahrungen aus dem Rollenabscheider zunutze und schlägt vor, eine ähnlich konfigurierten Einbau als Kontaktfläche unterhalb der Sprühebene zu verwenden.The Invention takes advantage of the experience from the role separator and suggests a similarly configured installation as a contact surface below the spray level use.
Der Einsatz einer funktionierenden Kontaktfläche hätte eine Reihe von Vorteilen für die Kraftwerke – neue wie Bestandskraftwerke:Of the Use of a functioning contact surface would have a number of benefits for the power plants - new ones like existing power plants:
1. Druckverlust1. pressure loss
Im Vergleich zu einem „tray” oder einem Blubberkonzept (Chiyoda und Alstom) wäre der Druckverlust deutlich reduziert. Rollenabscheider (Rollenkontaktflächen) haben einen Druckverlust von 0,5–0,8 mbar während ein „tray” einen Druckverlust von 5 – 8 mbar hat. Der Druckverlust eines Rollenabscheiders (Rollenkontaktfläche) ist mit dem Druckverlust einer Sprühebene zu vergleichen.in the Comparison to a "tray" or a blubber concept (Chiyoda and Alstom) the pressure loss would be significantly reduced. Roller separators (roller contact surfaces) have a pressure loss from 0.5-0.8 mbar while a "tray" one Pressure loss of 5 - has 8 mbar. The pressure loss of a Roller separator (roller contact surface) is with the pressure loss to compare a spray level.
2. Betriebskosten2. Operating costs
Eine Sprühebene erfordert eine enorme Pumpenleistung um riesige Flüssigkeitsmengen in die Höhe zu pumpen und unter erhöhtem Druck in den Rauchgasstrom zu versprühen. Wenn eine Rollenkontaktfläche eine vergleichbare SO2 Abscheideleistung erbringt, wie eine Sprühebene, dann könnte diese entfallen – es ergäbe sich eine entsprechende Einsparung.A Spraying level requires a huge pumping capacity around huge ones To pump liquid quantities in height and below To spray increased pressure in the flue gas stream. If a roller contact surface has a comparable SO2 separation efficiency it can be like a spray level omitted - it would result in a corresponding saving.
3. Investitions- und Wartungskosten3. Investment and maintenance costs
Eine Sprühebene erfordert einerseits einen erheblichen investiven Aufwand und andererseits einen laufenden erheblichen Wartungsaufwand. Eine Kontaktfläche ist investiv geringfügig und hat geringe Wartungskosten (soweit es nicht zu massiven Anbackungen kommt).A Spraying requires, on the one hand, a considerable investment Effort and on the other hand, a current considerable maintenance. A contact area is investivly minor and has low maintenance costs (as far as it is not too massive caking comes).
4. Retrofit von Bestands-REA4. Retrofit of inventory REA
Auch bei Bestands-REA könnten Rollenkontaktflächen nachgerüstet werden. Dadurch könnten auch Bestands-REA auf ein höheres Abscheideniveau gehoben werden – zu relativ geringen Kosten.Also with existing REA, role contact surfaces could be be retrofitted. This could include inventory REA be raised to a higher level of separation - too relatively low cost.
5. Strömungsverteilung5. Flow distribution
Es wird in Bestands- wie bei Neubau-REA ein erheblicher Aufwand betrieben, um eine gleichmäßige Strömung des Rauchgases in der REA zu erreichen. Es sollen lokale Geschwindigkeitsspitzen (Volumenspitzen) vermieden und eine gleichmäßige Besprühung des Rauchgases mit Suspension erreicht werden. Es ist bekannt, dass das „tray” eine massive Vergleichmäßigung des Rauchgases zur Folge hat. Ähnliches wurde für den Rollenabscheider festgestellt. Eine Rohrkontaktfläche würde viele der bekannten Ungleichmäßigkeiten der Gasströmung vermeiden. Die Rohrkontaktfläche kann sogar so konfiguriert werden, dass sie je nach Sektor einen unterschiedlichen Druckverlust hat und dadurch Restungleichgewichte kompensiert.It a considerable effort is made in existing as well as in new construction REA for a uniform flow of the flue gas to reach in the REA. It should local speed peaks (volume peaks) avoided and a uniform spraying of the flue gas can be achieved with suspension. It is known that the "tray" a massive homogenization the flue gas results. The same was for the roller separator determined. A pipe contact surface would be many of the known irregularities avoid the gas flow. The pipe contact surface can even be configured to have a different one depending on the sector Pressure loss has compensated and thereby residual imbalances.
6. Betriebssicherheit6. Operational safety
REA erfahren immer wieder Schäden und Störungen, weil Düsen verstopfen oder zerbrechen, Rohrleitungen zerstört werden usw.. Die Folge dieser Störungen sind immer Ungleichverteilungen des Rauchgasstroms und daraus resultierende Verschlechterungen der SO2 Abscheidung. Eine Kontaktfläche kennt dieses Problem nicht.REA experience repeated damage and disturbances because Nozzles clog or break, pipes destroyed etc .. The consequence of these disturbances are always unequal distributions the flue gas flow and the resulting deterioration of the SO2 deposition. A contact surface knows this problem Not.
Die vorgeschlagene Rohrkontaktfläche hat gegenüber den bekannten Kontaktflächen die folgenden Vorteile:The proposed pipe contact surface has opposite the known contact surfaces the following advantages:
1. Umlenkung1st diversion
Viele der bekannten Kontaktflächen für REA sind Oberflächen, die im Rauchgas stehen und dieses nur geringfügig führen. Damit wird der Verschmutzungsneigung in der REA Sorge getragen. Die vorgeschlagene Rohrkontaktfläche hat den Vorteil, dass das Rauchgas erheblich umgelenkt wird. Das führt bekanntermaßen zu einer Verwirbelung und zu verstärktem Kontakt vieler Rauchgasmoleküle mit der Kontaktfläche.Lots the known contact surfaces for REA are surfaces, which are in the flue gas and lead this only slightly. This helps to prevent pollution in the REA. The proposed pipe contact surface has the advantage that the flue gas is diverted considerably. This is known to lead to a turbulence and increased contact many Flue gas molecules with the contact surface.
2. Runde Geometrie – Totzonen2nd round geometry - dead zones
Die runde Geometrie minimiert die Totzonen (Zonen geringer Strömung) in der Kontaktfläche. Die Totzonen sind die Stellen, an denen die Anbackungen beginnen. Durch die Vermeidung von Totzonen kann die Anbackungsgefahr minimiert werden.The Round geometry minimizes dead zones (low flow zones) in the contact area. The dead zones are the places on where the caking begins. By avoiding dead zones can the danger of caking is minimized.
3. Abstände3. Distances
Die Abstände der Rohre werden weit gehalten – damit die Anbackungsgefahr minimiert wird.The Distances of the pipes are kept wide - so the danger of caking is minimized.
4. Runde Geometrie und Selbstreinigung4th round geometry and self-cleaning
Von den darüber liegenden Sprühebenen wird der Rohrkontaktkörper ständig mit großen Flüssigkeitsmengen beaufschlagt. Der ständige starke „Regen” von Suspensionstropfen vermeidet den Aufbau von Anbackungen – es findet eine permanente Waschung oder Selbstreinigung statt. Die von oben herabregnende Suspensionsflüssigkeit schlägt auf die Rohre und hält die obere Hälfte sauber. Die untere Hälfte wird ständig durch die oben aufschlagende und herabströmende Suspensionsflüssigkeit feucht gehalten.From the overlying spray levels becomes the pipe contact body constantly with large amounts of liquid applied. The constant strong "rain" of Suspension drops avoids the buildup of caking - it There is a permanent wash or self-cleaning. The Suspending liquid precipitating from above strikes on the tubes and keeps the top half clean. The bottom half is constantly going through the top impinging and descending suspension liquid kept moist.
5. Flüssigkeitsmenge5. amount of liquid
Die Flüssigkeitsmenge pro Flächeneinheit ist größer als bei den bekannten Kontaktflächen. Dadurch wird die Gefahr der Anbackungen weiter vermindert. Außerdem fließt die Flüssigkeit aufgrund der Konfiguration schneller als bei den bekannten Kontaktflächen, so dass sich auch deshalb keine Feststoffe absetzen können.The Liquid quantity per unit area is larger as in the known contact surfaces. This will be the Danger of caking further reduced. In addition, flows the liquid due to the configuration faster than in the known contact surfaces, so that's why can not settle solids.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagen Kontaktfläche aus Rohr hat nur eine Höhe von weniger als 200 mm bei einer zweilagigen Konfiguration (zwei Rohre versetzt zueinander). Es können allerdings auch drei oder mehr Lagen eingesetzt werden. Trotz der geringen Bauhöhe ist die SO2 abscheidende Wirkung bedeutend höher als bei den bekannten Kontaktkörpern von Mitsubishi oder Noell. Diese verursachen aber keine oder nur eine geringfügige Umleitung des Gasstroms. Daher sind entsprechend höhere Einbauten notwendig, um die selbe Kontaktintensität zwischen Rauchgas und Suspensionsflüssigkeit zu erreichen.The inventively proposed Kon Pipe area has only a height of less than 200 mm in a two-ply configuration (two pipes offset from each other). However, it can also be used three or more layers. Despite the low height, the SO2-depositing effect is significantly higher than in the known contact bodies of Mitsubishi or Noell. However, these cause no or only a slight diversion of the gas stream. Therefore, correspondingly higher installations are necessary to achieve the same contact intensity between flue gas and suspension liquid.
Als Werkstoff für die Rohrkontaktfläche wird Kunststoff – vorzugsweise Polypropylen – gewählt, wegen seines geringen Gewichts, seiner überragenden Festigkeit gegen Abrasion und wegen seines geringen Preises. Außerdem ist bekannt, dass sich Kunststoffoberflächen weniger stark Anbackungen binden als andere Materialien.. Das Problem der Abrasion wird durch diese Materialwahl völlig vermieden.When Material for the pipe contact surface is plastic - preferably Polypropylene - chosen because of its low Weight, its superior resistance to abrasion and because of its low price. It is also known that plastic surfaces bind less strongly caking than other materials .. The problem of abrasion is due to this Material choice completely avoided.
Die Rohrsegmente werden in einem Abstand zueinander aber mit einer ausreichenden Lücke zwischen zwei Rohren gelegt. Diese Lücke bewirkt einerseits, dass Rauchgas zwischen den Rohren durchströmen kann. Andererseits kann durch die Lücke zwischen den Rohrsegmenten die Suspensionsflüssigkeit abfließen, die von den höher gelegenen Suspensionssprühebenen herabregnen. Dies hält die Rohre permanent durch einen reaktiven Flüssigkeitsfilm bedeckt, der mit dem von unten durchströmenden Rauchgas in Kontakt kommt und die SO2 und Staubpartikel herausfiltert.The Pipe segments are spaced at a distance but with a sufficient Gap between two tubes laid. This gap on the one hand causes flue gas to flow between the pipes can. On the other hand, due to the gap between the pipe segments drain the suspension liquid from Rain down the higher suspension spray levels. This keeps the tubes permanently through a reactive liquid film covered with the flue gas flowing through from below comes into contact and filters out the SO2 and dust particles.
Das vorgeschlagene Konzept setzt sich also aus einer Reihe von bekannten Komponenten und Konzepten zusammen und wird erst durch die spezielle Konfiguration bzw. durch den neuartigen Einsatz der bekannten Komponenten und Konzepte zu einer Erfindung. Die bekannten Konzepte:The proposed concept thus consists of a number of known Components and concepts together and will only be through the special Configuration or by the novel use of the known components and concepts for an invention. The familiar concepts:
1. Einsatz von Kunststoff1. Use of plastic
Es ist nichts Neues Kunststoff – insbesondere Polypropylen – in REA aus Kostenersparnisgründen einzusetzen. Kunststoffe haben weiter den Vorteil, das sie in dieser hochkorrosiven Situation nicht angegriffen werden.It is nothing new plastic - especially polypropylene - in Use REA for cost-saving reasons. plastics have the advantage that they are in this highly corrosive situation not to be attacked.
2. Einsatz von Rohrsegmenten2. Use of pipe segments
Rohrsegmente wurden bereits in der REA als Tropfenabscheider eingesetzt – als sogenannte Rohr- oder Rollenabscheider. Hier konnte die Überlegenheit der geometrischen Bauform des Rohrs in Bezug auf geringe Verschmutzungsneigung bewiesen werden.pipe segments were already used in the REA as a mist eliminator - as so-called pipe or roller separators. Here could the superiority the geometric shape of the pipe in terms of low tendency to fouling be proved.
3. Rolle und Rohr3. roll and tube
Die Rohre können sowohl als fest eingeschweißte als auch teilweise als drehbare Rollen gebaut werden.The Tubes can be both tightly welded as also partly built as rotatable rollers.
4. Kontaktflächen4. Contact surfaces
Es wurden in verschiedenen REA Designs – z. B. von Noell, Mitsubishi Heavy Industry und Babcock & Wilcox – Kontaktflächen eingesetzt, um die Abscheidung des Rauchgases zu verbessern.It were used in different REA designs - eg. By Noell, Mitsubishi Heavy Industry and Babcock & Wilcox - Contact surfaces used to improve the deposition of the flue gas.
Die Erfindung dieses Gebrauchsmusters besteht darin, dass die bekannte Funktion der Kontaktflächen in einer neuartigen und verfahrenstechnisch wie kostenbezogen vorteilhafteren Bauform umgesetzt wird bzw. die bekannte Bauform der Rollenabscheider für eine neue verfahrenstechnische Anwendung eingesetzt wird.The Invention of this utility model is that the known Function of the contact surfaces in a novel and procedural like cost-related more advantageous design is implemented or the well-known Type of roller separator for a new process engineering Application is used.
Die vorgeschlagene Bauform führt zu einem deutlich geringeren Druckverlust (wegen der Umlenkung) als die bekannte Bauform des „tray” und ist deshalb in diesem zentralen technischen Parameter verfahrenstechnisch vorteilhaft gegenüber dem „tray”.The proposed design leads to a much lower Pressure loss (because of the deflection) than the known design of the "tray" and is therefore procedural in this central technical parameter advantageous over the "tray".
Die Verschmutzungsproblematik der Kontaktflächen, die den Einbau dieser Kontaktflächen in REA sehr problematisch machte, wird durch die Konfiguration dieser Kontaktflächen vermieden und macht die vorgeschlagene Konfiguration vorteilhaft gegenüber bekannten Kontaktflächenkonzepten.The Pollution problem of the contact surfaces, the installation made these contact surfaces very problematic in REA, is avoided by the configuration of these contact surfaces and makes the proposed configuration advantageous known contact surface concepts.
Dabei kann auch die drehbare Aufhängung neben der Konfiguration an sich von Vorteil sein. Die drehbare Aufhängung ermöglicht eine Bewegung des Rohrs relativ zum Rauchgasstrom. Diese Bewegung kann eine Vibration sein, die die Ablagerungen erschüttert und ggf. aufbricht (bei harten Ablagerungen) aber auch eine kleine Drehung. Die Drehung wird zum Beispiel durch das Gewicht der Ablagerungenherbeigeführt. Sie hat zur Folge, dass die Ablagerung der Gravitationskraft ausgesetzt wird und nach der Drehung abrutschen oder abfallen kann.there can also be the rotatable suspension next to the configuration in itself advantageous. The rotatable suspension allows a movement of the tube relative to the flue gas stream. This movement may be a vibration that shakes the deposits and possibly breaks up (in hard deposits) but also a small one Rotation. The rotation is caused, for example, by the weight of the deposits. It has the consequence that the deposit is exposed to the gravitational force will slip off or slip off after rotation.
Eine weitere Verbesserung der Abscheidung wie auch der Verschmutzung kann dadurch erzeugt werden, dass die Kontaktfläche in den verschiedenen Sektoren unterschiedlich konfiguriert wird. Dadurch kann der Druckverlust der Kontaktfläche verändert werden. Eine engere Einstellung (geringerer Abstand der Rohre zueinander in beide Richtungen – horizontal und vertikal) führt naturgemäß zu einem größeren Druckverlust als eine weitere Einstellung.A further improvement of the deposition as well as the pollution can be generated by the contact surface in The different sectors are configured differently. Thereby the pressure loss of the contact surface can be changed become. A closer setting (less distance between the tubes) in both directions - horizontal and vertical) naturally to a larger one Pressure loss as another shot.
Durch unterschiedliche Einstelllung kann der Rauchgasstrom gesteuert werden. Die Sektoren mit hohem Rauchgasvolumen (hoher Geschwindigkeit) werden mit enger Konfiguration ausgelegt – und dadurch der Rauchgasstrom behindert) und die Sektoren mit eher geringer Rauchgasmenge werden mit einer weiteren Konfiguration ausgelegt. Durch die lokale Behinderung des Rauchgasstroms wird der Rauchgasstrom umverteilt – von den Sektoren mit hohem Volumen in die Sektoren mit geringem Volumen.By different adjustment of the flue gas stream can be controlled. The sectors with high volume of flue gas (high speed) are designed with a tight configuration - thereby obstructing the flue gas flow) and the sectors with a rather small amount of flue gas are designed with a further configuration. Local obstruction of the flue gas flow redistributes the flue gas flow - from the high volume sectors to the low volume sectors.
Der Betriebs- und Wartungsaufwand kann im Vergleich mit konventionellen Sprühabsorbern deutlich reduziert werden, da weniger Sprühebenen mit Rohrleitungen, Düsen und Pumpen benötigt werden. Das gibt der vorgeschlagenen Konfiguration einen Vorteil gegenüber dem Sprühturm mit 3–6 Sprühebenen.Of the Operating and maintenance costs can be compared with conventional Spray absorbers are significantly reduced because fewer spray levels with piping, nozzles and pumps are needed. The gives the proposed configuration an advantage over the spray tower with 3-6 spray levels.
Es werden also die Nachteile der genannten drei Bauformen vermieden aber ihre Vorteile genutzt.It Thus, the disadvantages of the three types mentioned are avoided but used their advantages.
Die Gesamtkonfiguration der Anlage wird insbesondere im Bild 5 gezeigt. Der Rauchgasstrom tritt von unten kommend in die Kontaktfläche ein, die sich aus Rohrbündeln zusammensetzt, wie sie in Bild 3 gezeigt werden. Oberhalb der Kontaktfläche ist dann mindestens eine Sprühebene bestehend aus einer Rohrleitung und Sprühdüsen angelegt. Aus dieser Sprühebene wird die Suspensionsflüssigkeit auf das Rauchgas gesprüht, mit der der Schadstoff – hier SO2 – aus der Rauchgasflüssigkeit gewaschen wird. Dieser Sprüh benetzt und befeuchtet die Kontaktflächen kontinuierlich. Die Flüssigkeitsmenge ist so hoch, dass sie auch die Ablagerungen, die sich mit der Zeit auf den Kontaktkörpern bilden, von diesen abwäscht. Für letzteres ist notwendig, das die Kontaktflächen gleichmäßig besprüht und gleichmäßig mit Rauchgasstrom beaufschlagt werden.The Overall configuration of the system is shown in Figure 5 in particular. The flue gas stream enters from below coming into the contact surface a, which consists of bundles of tubes, as in Figure 3 will be shown. Above the contact surface is then at least one spray level consisting of a pipeline and spray nozzles created. From this spray level the suspension liquid is sprayed onto the flue gas, with the pollutant - here SO2 - from the flue gas is washed. This spray wets and moisturizes the Contact surfaces continuously. The amount of fluid is so high that it also removes the deposits that over time form on the contact bodies, washed by these. For the latter, it is necessary that the contact surfaces evenly sprayed and evenly with Flue gas flow are applied.
- 11
- Rohrsegmente, aus denen die Kontaktfläche gebaut istPipe segments, from which the contact surface is built
- 22
- Auflagenpads
- 33
- Absorberwandabsorber wall
- 44
- Runder AbsorberRound absorber
- 55
- Halterung der Rohrsegmentebracket the pipe segments
- 66
- Gasstromgas flow
- 77
- Aufhängung drehbare Rollesuspension rotatable roller
- 88th
- Sprühsystem für Suspensionsflüssigkeitspray system for suspension liquid
- 99
- Sprühdüsespray nozzle
Bild 1 runder Absorber mit RohrkontaktflächePicture 1 round absorber with pipe contact surface
Das
Bild zeigt einen runden REA Waschturm in der Draufsicht. Die Absorberwand
(
Bild 2 dreilagige RohkontaktflächePicture 2 three-layer raw contact surface
Das
Bild zeigt die Seitenansicht einer hier dreistufig ausgeformten
Rollenkontaktfläche. Die Rollen (
Bild 3 Darstellung der UmlenkungFig. 3 Depiction of the deflection
Das
Bild zeigt den Gasstrom (
Bild 4 drehbare RollePicture 4 rotatable roller
Das
Bild zeigt die drehbare Aufhängung der Rollen (
Bild 5 Absorber in der SeitenansichtFigure 5 Absorber in side view
Das Bild zeigt die Seitenansicht eines Absorbermittelteils mit einer Sprühebene und einer Ebene Kontaktkörper. Die Sprühebene sprüht – wie im normalen Sprühabsorber – die Suspensionsflüssigkeit auf den aufsteigenden Gasstrom. Unterhalb dieser Sprühebene liegen die Kontaktflächen, die durch den von oben kommenden Sprüh permanent benetzt und feucht gehalten werden.The Picture shows the side view of an absorber central part with a Spray level and a level contact body. The Spray level sprays - as in the normal spray absorber - the Suspension liquid on the rising gas stream. Below this spray level lie the contact surfaces, which permanently moistened by the spray coming from above and kept moist.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 202007004864 U [0034] - DE 202007004864 U [0034]
- - DE 202005002723 U [0034] DE 202005002723 U [0034]
- - DE 20302380 U [0034] - DE 20302380 U [0034]
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DE200920015181 DE202009015181U1 (en) | 2009-11-07 | 2009-11-07 | Contact surfaces of tubular impact bodies for the improvement of SO2 separation in flue gas desulphurisation |
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