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DE2545218A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von unerwuenschten bestandteilen aus abgasen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum entfernen von unerwuenschten bestandteilen aus abgasen

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DE2545218A1
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flue gas
adsorber
temperature
bed
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Rolf Dr Ing Noack
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Deutsche Babcock AG
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Deutsche Babcock AG
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Description

OO 00 ID
BABC(^)CK · *.
Cpat/1736/Mü
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von unerwünschten Bestandteilen aus Abgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörende Vorrichtung zum Entfernen von unerwünschten Bestandteilen wie Schwefeldioxid aus Abgasen, insbesondere aus Rauchgas, durch Adsorption an Aktivkohle, die als Schüttung zwischen zwei perforierten Wänden von den Rauchgasen durchströmt wird.
Bei diesem Verfahren wird das Schwefeldioxid oder andere Bestandteile wie Stickoxide, Kohlenwasserstoffe oder Fluor aus dem Rauchgas in den Poren der Aktivkohle adsorbiert. Die beladene Aktivkohle wird mittels Fördereinrichtungen aus dem Adsorber abgezogen und entweder durch Erhitzen, Auswaschen mit Wasser oder ähnlichen Verfahren regeneriert und in den Adsorber zurückgeführt. Anstelle von Aktivkohle kann auch ein besonders behandelter anoxydierter und aktivierter Koks verwendet werden. Wenn im folgenden der Ausdruck Aktivkohle verwendet wird, so bezieht er sich sowohl auf Aktivkohle als auch auf diesen Aktivkoks.
Ein Nachteil dieses Adsorptionsverfahrens steht darin, daß die verwendete Aktivkohle bei ungünstigen Betriebsverhältnissen zum Selbstentzünden neigt, was zur Zerstörung der Entschwefelungsanlagen führen kann. Je reaktionsfreudiger die Aktivkohle bezüglich der Schwefeldioxid-Adsorption ist, desto größer ist auch die Gefahr der Selbstentzündung. Für den sicheren Betrieb solcher Anlagen müssen daher geeignete Mittel gefunden werden, die die Selbstentzündung der Aktivkohle verhindern. Es hat sich gezeigt, das die Selbstentzündung der Aktivkohle nur dann . eintritt, wenn die Schüttung nicht oder nur schwach durchströmt
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-ζ-
wird. In diesen Fällen kann die durch die stille Oxidation entstehende Reaktionswärme nicht abgeführt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs genannten Verfahren dafür zu sorgen, daß die Selbstentzündung der Aktivkohle bei Stillstand oder Schwachlastbetrieb des Adsorbers vermieden wird.
Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß bei Stillstand oder Schwachlastbetrieb die bereits gereinigten im Adsorber oder in den dazugehörenden Anlageteilen noch vorhandenen Rauchgase rückgeführt und erneut durch die Aktivkohleschüttung geleitet werden.
Die Rückführung der bereits gereinigten Rauchgase und deren Umwälzung durch die Aktivkohleschüttung erhöht den Gasdurchsatz, so daß die Schüttung voll durchströmt wird. In diesem Fall wirken die Rauchgase kühlend auf das Aktivkohlebett. Dadurch kann eine überhitzung der Aktivkohle vermieden und die Temperatur der Aktivkohle deutlich unter die Selbstentzündungstemperatur der Aktivkohle gesenkt werden, so daß die Gefahr der Selbstentzündung vermieden wird. Auch bereits bestehende Glimmnester können durch Senkung der Temperatur der Aktivkohle gelöscht werden.
In Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, die rückgeführten Rauchgase vor dem erneuten Durchleiten durch die Aktivkohleschüttung abzukühlen. Weiterhin empfiehlt es sich, die Temperatur und/oder den Sauerstoffgehalt der rückgeführten Rauchgase oder die Temperatur in der Aktivkohleschüttung zu überwachen, um bei einer Veränderung dieser Werte, die auf eine beginnende oder bereits vorliegende Selbstentzündung der Aktivkohle schließen lassen, geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten. Eine weitere Maßnahme, um das Ausbreiten der
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Glimmnester zu vermeiden, besteht darin, daß die Aktivkohleschüttung durch wärmeisolierte Zwischenwände in einzelne Abschnitte eingeteilt wird, die gesondert vom rückgeführten Rauchgas beaufschlagt werden. In diesem Fall kann die lokale Überhitzung dann leicht durch verstärkte Rauchgasrezirkulation wieder abgekühlt bzw. gelöscht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:
Es zeigen: Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch einen
Adsorber mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung und
Figur 2 den dazugehörenden Querschnitt.
Der dargestellte Adsorber dient zum Entfernen von Schwefeldioxid aus den Rauchgasen einer Kesselanlage. Er besteht aus einem Gehäuse mit einem zylindrischen Außenmantel 1, einem Dach 2 und einem Bodenteil 3. Das zu entschwefelnde Rauchgas wird, nachdem es die Staubabscheider durchströmt hat, mit einer Temperatur von etwa 110 bis 140 0C über die Gasleitung 5 und die Eintritts leitung 6 durch eine Öffnung 7 im Dach 2 in den Adsorber eingeführt. Es durchströmt radial von innen nach außen eine ringförmige Schüttung 8 aus Aktivkohle, wird am Außenmantel 1 gesammelt und verläßt entschwefelt den Adsorber durch die Austrittsleitung 9 in der Nähe des Bodenteiles 3. Ein in der Austrittsleitung 9 angeordnetes Saugzuggebläse 10 fördert das entschwefelte Rauchgas durch die Abgasleitung 11 zu einem nicht dargestellten Kamin.
Die Aktivkohle mit einer Körnung von etwa 8 mm wird durch ein im Dach 2 des Adsorbers angeordnetes Rohrsystem 12 eingefüllt» Zwischen zwei konzentrisch angeordneten perforierten Wänden baut sich die Schüttung 8 auf. Im einzelnen bestehen die
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perforierten Wände 13 aus jalousieartig übereinandergesetzten schräg geneigten Blechen, zwischen denen das Rauchgas durchströmt. Die Aktivkohle wird durch geneigte Schurren 14 im Bodenteil 3 des Adsorbers kontinuierlich abgezogen. Die Schüttung 8 wandert somit als ganzes nach unten. Die Zufuhr und Abfuhr der Aktivkohle erfolgt gasdicht durch die Zellradschleusen 15 und .16. Die beladene Aktivkohle wird, nachdem sie auf dem Sieb 17 von Staub befreit wurde, über eine Förderanlage 18 einer nicht dargestellten Regenerationsanlage zugeführt. Die dort regenerierte und im Falle einer thermxschen Regeneration auf etwa 130 C abgekühlte Aktivkohle wird wieder über das Rohrsystem 12 in den Adsorber eingefüllt. Dabei wird die Aktivkohle im Kreislauf zwischen Adsorptionsanlage und Regenerationsanlage geführt, so daß ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist.
Unter ungünstigen Bedingungen kann innerhalb der Aktivkohleschüttung 8 örtlich die Temperatur der Aktivkohle so ansteigen, daß sie sich selbst entzündet. Um der Gefahr der Selbstentzündung zu begegnen, dienen die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen .
Die Eintrittsleitung 6 ist mit der Austrittsleitung 9 durch eine Verbindungsleitung 19 verbunden, so daß eine aus der Eintrittsleitung 6, der Austrittsleitung 9 und der Verbindungsleitung bestehende Gasumführung entsteht. In jeder der Leitungen ist ein Ventil 20, 21 bzw. 22 angeordnet. Bei einem Schließen der Ventile 20 und 21 und einem Öffnen des Ventils 22 wird das im Adsorber und in den angeschlossenen Rohrleitungen vorhandene Rauchgasvolumen umgewälzt. Als Umwälzgebläse dient dabei das in der Austrittsleitung 9 angeordnete Saugzuggebläse 10. Es ist auch möglich, bei geöffnetem Ventil 22 die Ventile 20 und 21 teilweise zu öffnen. In diesem Fall wird nur ein Teil des austretenden entschwefelten Rauchgases umgewälzt, indem es über die
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Verbindungsleitung 19 dem über die Gasleitung 5 und die Eintrittsleitung 6 zuströmenden Rauchgas beigemischt wird. Es ist auch noch möglich, zusätzlich ein inertes Gas in die Gasumführung einzuspeisen.
Innerhalb der Gasumführung, z.B. in der Austrittsleitung 9, ist ein von einem Kühlmittel, z.B. Wasser, durchflossener Wärmetauscher 23 angeordnet, in dem das rückgeführte Rauchgas gekühlt werden kann. Anstelle eines solchen Gaskühlers kann die Temperatur des rückgeführten Rauchgases auch durch direktes Einspritzen von Wasser gesenkt werden.
Mit der Verbindungsleitung 19 ist ein Thermoelement 24 zur Messung der Temperatur des rückgeführten Rauchgases und ein Meßgerät 25 zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes im Gas verbunden. Die überwachung von Temperatur und Sauerstoffgehalt läßt Rückschlüsse auf das Verhalten der Aktivkohle in der Schüttung 8 zu. Ein Ansteigen der Temperatur und ein Abnehmen des Sauerstoffgehaltes deuten darauf hin, daß ein Glimmnest entsteht oder sich ausbreitet. Ein Abfallen der Temperatur oder ein Ansteigen des Sauerstoffgehaltes zeigt das Abklingen der Gefahr der Selbstentzündung an. In beiden Fällen sind die entsprechenden Maßnahmen zu treffen, um durch eine Erhöhung bzw. Verringerung der rückgeführten Rauchgasmenge die Selbstentzündung der Aktivkohle zu unterdrücken.
Eine weitere Möglichkeit der überwachung liegt darin, daß die Temperatur in der Aktivkohleschüttung gemessen wird. Da die Aktivkohleschüttung 8 ein Volumen von einigen 1000 m haben kann, ist es schwierig, einzelne Temperaturmeßstellen zu benutzen. Es ist daher günstiger, in der Aktivkohleschüttung Rohre 26 zu verlegen, die von einem Meßgas in zu der Bewegungsrichtung der Aktivkohle entgegengesetzter Richtung durchströmt werden. Im Gaspfad dieser Rohre 26 werden Thermoelemente 27
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vorgesehen. Tritt an einer beliebigen Stelle eines Rohres eine Erwärmung der Aktivkohleschüttung ein, so steigt die Temperatur des Meßgases im Rohr an. Diese Anzeige kann als Impuls für eine Steuereinrichtung herangezogen werden, durch die der Gasstrom der rückgeführten Rauchgase eingeschaltet oder verstärkt wird.
Um Lufteinbrüche infolge undichter Absperrorgane oder anderer undichter Konstruktionselemente zu vermeiden, wird bei einem Stillstand des Adsorbers eine gewisse Menge an Rauchgas oder an Inertgas in den Adsorber eingespeist. Dadurch wird ein gegenüber der Atmosphäre leichter überdruck eingestellt.
Die Aktivkohleschüttung 8 ist durch senkrechte, radial angeordnete, wärmeisolierte Zwischenwände 28 in einzelne Abschnitte oder Zellen aufgeteilt. Auf diese Weise gelingt es, etwa entstandene Glimmnester örtlich zu begrenzen. Die einzelnen Abschnitte können gesondert durch rückgeführtes Rauchgas beaufschlagt werden. Glimmnester können so durch eine verstärkte Rauchgaszufuhr gezielt abgekühlt bzw. gelöscht werden.
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Claims (19)

PATENTANS P RÜCHE
1. Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Bestandteilen wie Schwefeldioxid aus Abgasen, insbesondere aus Rauchgas durch Absorption an Aktivkohle, die als Schüttung zwischen zwei perforierten Wänden von den Rauchgasen durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stillstand oder Schwachlastbetrieb die bereits gereinigten im Adsorber oder in den dazugehörigen Anlageteilen noch vorhandenen Rauchgase rückgeführt und erneut durch die Aktivkohleschüttung geleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeführten Rauchgase vor dem erneuten Durchleiten durch die Aktivkohleschüttung gekühlt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Adsorberanlage ein inertes Gas mit einem gegenüber der Atmosphäre leichtem Überdruck eingeblasen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Rauchgas verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und/oder der Sauerstoffgehalt im rückgeführten Rauchgas überwacht wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohleschüttung durch wärmeisolierte Zwischenwände in einzelne Abschnitte eingeteilt wird, die gesondert vom rückgeführten Rauchgas beaufschlagt werden.
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OfWGINAL INSPECTEÖ
OO 00 in
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Aktivkohleschüttung gemessen wird und daß nach Maßgabe der Temperatur die Rückführung der Rauchgase gesteuert wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rauchgas ein Inertgas zugesetzt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitung (9) mit der Eintrittsleitung (6) über eine Verbindungsleitung (19) zu einer Gasumführung verbunden ist, in der ein Umwälzgebläse (10) angeordnet ist, das bei Stillstand oder Schwachlastbetrieb des Adsorbers anspricht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Gasumführung eine Kühleinrichtung (23) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Adsorber durch Zufuhr von Rauchgas oder Inertgas ein leichter Überdruck gegenüber der Atmosphäre eingehalten ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasumführung Meßeinrichtungen (25) zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes im rückgeführten Rauchgas vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasumführung Thermoelemente (24) zur Bestimmung der Temperatur des rückgeführten Rauchgases enthalten sind.
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14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den perforierten Wänden (13) durch Zwischenwände in einzelne Abschnitte aufgeteilt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt für sich getrennt an die Gasumführung angeschlossen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände wärmeisoliert sind.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Aktivkohleschüttung (8) Rohre (26) verlegt sind, die von einem Meßgas durchströmt sind, und in deren Gaspfad Thermoelemente (27) vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (27) mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die das Umwälzgebläse (10) nach Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur einschaltet.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Austrittsleitung (9) vorhandene Saugzuggebläse als Umwälzgebläse wirkt.
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