DE3037399A1 - Verfahren sowie vorrichtung zur neutralisation saurer bzw. saeurehaltiger schadstoffe in rauchgasen von feuerungsanlagen mit abwaermenutzung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Neutralisation
• und Abscheidung saurer bzw. säurehaltiger Schadstoffe in Rauchgasen von Feuerungsanlagen, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen mit Abwärmenutzung, bei dem zunächst in das Rauchgas eine dickflüssige Suspension aus basisch reagierenden Feststoffen, beispielsweise Kalk und Wasser od.dgl., feinstverteilt und in einer Menge eingebracht wird, daß sich mittels der Rauchgasrestwärme ein trockenes Neutralsalz bildet, welches gegebenenfalls zusammen mit dem Flugstaub beispielsweise mit Hilfe eines üblichen Staubabscheiders aus dem Rauchgas entfernt wird, wobei vorzugsweise die Suspension fast drucklos in das Rauchgas eingeführt und dort mittels eines zumindest annähernd senkrecht zur Einführrichtung ausströmenden, gasförmigen Zerstäubungsmittels verteilt wird nach Patent (Patentanmeldung P 28 47 591.4-43). Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin gemäß Patentanmeldung P 28 47 591.4-43 geschieht die Schadstoffelimination in Rauchgasen von Feuerungsanlagen unter Zerstäubung dickflüssiger Suspensionen aus basisch reagierenden Feststoffen, beispielsweise Kalk und Wasser od.dgl., wobei sich mittels der Rauchgasrestwärme ein trockenes Neutralsalz bildet, das zusammen mit dem Flugstaub entfernt werden kann. Die Zerstäubung wird dabei so bewirkt, daß die Suspension fast drucklos in das Rauchgas eingeführt und dort mittels eines zumindest annähernd senkrecht zur Einführrichtung ausströmenden, gasförmigen Zerstäubungsmittels verteilt wird. Als gasförmiges Zerstäubungsmittel wird dabei insbesondere Druckgas verwendet. Entsprechend besitzt die für die Zerstäubung vorgeschlagene Vorrichtung eine Druckgaszerstäubungseinrlchtung.
• Als gasförmiges Zerstäubungsmittel kommt nicht nur Druckgas in Frage. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch Dampf als Zerstäubungsmittel geeignet, Entsprechend kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem als Dampfzerstäuber ausgebildeten Druckzerstäuber versehen sein.
• Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Zuführrohr für die Suspension von einem Mantelrohr unter Bildung eines dazwischenliegenden, beidseitig offenen Luftspaltes und dieses wiederum von dem Druckrohr umgeben ist. Auf diese Weise erhält das Zuführrohr eine verstärkte Wärme schutzwirkung, da durch den im Rauchgaskanal herrschenden Unterdruck kalte Luft durch den Luftspalt gesaugt wird.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, Es zeigen: Fig. 1 ein verfahrenstechnisches Fließbild einer Vorrichtung zur Neutralisation von Schadstoffen in Rauchgasen bei Anwendung von Dampf als Zerstäubungsmittel und Kalkhydrat als Neutralisationsmittel; und Fi. 2 ein Zerstäubungsorgan der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Querschnitt; Fig. 1 zeigt in einem verfahrenstechnischen Fließbild eine Vorrichtung zur Neutralisation eines Rauchgasstromes.
• Diese Vorrichtung weist einen Aufbereiter 1 auf, der im wesentlichen aus einem Behälter 2 mit Kalkhydrat und einem Vorratstank 3 mit einer Suspension aus Kalkhydrat und Wasser besteht. Das Kalkhydrat wird mit einem motorisch (M) angetriebenen Schraubenförderer 4 in den Vorratstank 3 eingebracht, während für das Wasser eine Wasserzuleitung 5 vorgesehen ist, die mit einem Schwimmer 6 gesteuert wird und zudem über einen Regelkreis 7 mit dem Schraubenförderer 4 verbunden ist, so daß eine konstante Zusammensetzung der Suspension gewährleistet ist.
• Wenngleich das dargestellte Ausführungsbeispiel mit einem Mischungsverhältnis von 1 : 4 arbeitet, ist mit dieser Vorrichtung die Einstellung sämtlicher interessierender Mischungsverhältnisse ohne weiteres möglich. Zusätzlich ist ein in die Suspension eintauchender Rührer 8 vorgesehen.
• Von diesem Aufbereiter 1 wird die Suspension mittels einer motorisch (M) angetriebenen Pumpe 9 über die Zuführleitung 10 zu einer Überlaufeinrichtung 11 gepumpt, die aus einem Behältnis 12 und einem in diesem angeordneten Überlaufrohr 13 besteht. Über im Überlaufrohr 13 vorgesehene Öffnungen sowie über eine Ablaufleitung 14 kann die überschüssig geförderte Suspension wieder in den Vorratstank 3 zurückfließen. Da die Pumpe 9 immer wesentlich mehr fördert als benötigt, und zwar mehr als das ca. 2-fache, entsteht so ein Kreislauf, der einerseits den Suspensionsspiegel in der Überlaufeinrichtung 11 entsprechend der Höhe der Öffnungen im Überlaufrohr 13 konstant hält und andererseits dafür sorgt, daß keine Kalkablagerungen im System entstehen.
• Das Überlaufrohr 13 ist teleskopisch höhenverstellbar, so daß die Spiegelhöhe der Suspension eingestellt bzw. verändert werden kann. Dies geschieht über einen Stellantrieb im dargestellten Beispiel über einen elektrischen Stellmotor 15, der über eine Kurbel 16, eine Verbindungsstange 17, einen Doppelhebel 18 sowie eine weitere Verbindungsstange 19 mit dem oberen Ende des Überlaufrohres 13 verbunden ist.
• Von der Überlaufeinrichtung 11 setzt sich die Zuführleitung 10 zu dem Zerstäubungsorgan 60 eines Dampfzerstäubers 61 fort. Dieser Dampfzerstäuber 61 weist neben dem Zerstäubungsorgan 60 eine Dampferzeugungsanlage auf, die aus einem Dampfkessel 62 für Sattdampf oder leicht überhitzten Dampf, entsprechender Beheizung 63 auf der Wasserseite, gesteuert über den Dampfdruck, sowie entsprechender Wasseraufbereitung und Nachspeisevorrichtung 64 besteht. Der Regelkreis für den Vordruck 65 wie auch der Regelkreis für die Wasserfüllung 66 des Kessels ermöglichen im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen einen weitgehend überwachungsfreien Betrieb.
• Von der Druckerzeugungsanlage 62 gelangt der Dampf über die Dampfleitung 67 zu dem Zerstäubungsorgan 60, das mittels eines Kugelgelenkes 28 in der Wandung 29 eines Rauchgaskanals 30 gelagert ist und mit seinem Austrittsende 68 bis etwa in die Mitte des Rauchgaskanals hineinragt. Das Austrittsende 68 liegt dabei niedriger als der Suspensionsspiegel in der Überlaufeinrichtung 11, so daß zwischen beiden ein Zulaufgefälle besteht, das für den Transport der Suspension durch die Zuführleitung 10 und deren Austreten am Austrittsende 68 des Zerstäuberorgans 60 sorgt. Durch Veränderung des Suspensionsspiegels in der Überlaufeinrichtung 11 kann das Zulaufgefälle und damit die Austrittsmenge am Zerstäubungsorgan 60 entsprechend verändert werden.
• Der Dampf selbst tritt über ein U-förmiges Leitungsstück 69 rechtwinklig zur Suspension aus, die dabei in Richtung des Rauchgasstromes zerstäubt wird. Die austretende Dampfmenge kann dabei über ein mit einem Verstellmotor 33 versehenes Ventil 34 eingestellt werden.
• Die Verstellung des Suspensionsspiegels und damit die der in den Rauchgasstrom austretenden Suspensionsmengen sowie die Verstellung des Ventils 34 und damit die der austretenden Zerstäubungsdampfmenge geschieht automatisch über eine Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung erhält Informationen über die jeweilige Rauchgasmenge von einer Rauchgasmengenmeßeinrichtung 35, die als Venturidüse im Rauchgaskanal 30 angeordnet ist, sowie über eine in den Rauchgaskanal 30 hineinragende Sonde 36 mit Analysegerät, so daß die Schadstoffkonzentration proportional zur Rauchgasmenge erfaßt wird.
• Das von der Rauchgasmengenmeßeinrichtung 35 gebildete Signal dient über den Steuerteil 37 als Stellgröße für das Ventil 34 und zwar derart, daß bei einer Vergrößerung der Rauchgasmenge auch die Druckluftmenge zunimmt. Gleichzeitig wird das Signal an ein weiteres Steuerteil 38 weitergegeben, das mit dem Stellmotor 15 der Überlaufeinrichtung 11 verbunden ist und so für eine entsprechende Vergrößerung auch der Suspensionsmenge sorgt. Dabei bleibt das Verhältnis von Druckluft~ menge zu Suspensionsmenge konstant.
• Verändert sich nur die Schadstoffkonzentration, so läuft das von der Sonde 36 gebildete Signal zum Steuerteil 38 und von diesem zum Stellmotor 15. Es wird dann nur der Suspensionsspiegel und damit die zu zerstäubende Suspensionsmenge verändert, während die Druckluftmenge konstant bleibt.
• Ändern sich sowohl Rauchgasmenge als auch Schadstoffkonzentration, so geht die Veränderung der Druckluftmenge und der Suspensionsmenge nicht mehr proportional vor sich. Das von der Rauchgasmengenmeßeinrichtung 35 kommende Signal wird nämlich hinsichtlich der Suspensionsmenge durch das von der Sonde 36 kommende Signal im Steuerteil 38 verstärkt oder entsprechend abgeschwächt, so daß die Suspensionsmenge stärker verändert wird als die Druckluftmenge.
• Im übrigen befinden sich in der Druckluftleitung 27 sowie in der Zuführleitung 10 und Ablaufleitung 14 je eine Meßstelle 39, 40, 41, deren Meßwerte in Signale umgewandelt und an die entsprechenden Steuerteile 37, 38 als Stellungsmeldung rückgeführt werden.
• An di e Auf die Aufbereitungseinrichtung 1 und die Druckerzeugungsanlage 62 können je nach Bedarf Ab-zweigungen der Zuführleitung 10 bzw. der Dampfleitung 67 angeschlossen werden, um weitere Zerstäubungsorgane zu versorgen, Dies ist hier mit den Leitungen 42 angedeutet.
• Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Zerstäubungsorgan 60.
• Dies weist ein Zuführrohr 43 auf, über das die Suspension in Richtung Austrittsende 68 laufen kann. Dieses Zuführrohr 43 ist von einem Mantelrohr 44 konzentrisch umgeben, welches die Aufgabe hat, das Zuführrohr 43 gegen die Wärmeeinwirkung des Zerstäuberdampfes abzuschirmen und andererseits die Kondensation des Zerstäuberdampfes am kalten Zuführrohr 43 zu verhindern.
• Zuführrohr 43 und Mantelrohr 44 sind von einem weiteren Mantelrohr 70 konzentrisch umgeben. Dieses Mantelrohr 70 verbindet einerseits die Dampfzuleitung 67 mit dem Ü-förmigen Leitungsstück 69 und dient so dem Transport des Dampfes. Das dampfführende Mantelrohr 70 ist mit einem Schutzmantel 72 aus korrosionsbeständigem Blech gegen Berührung, aber auch gegen Wärmeverluste nach außen geschützt. Die Mündung 45 dieses Leitungsstückes 69 ist unterhalb und rechtwinklig zur Mündung 46 des Zuführrohres 43 angeordnet, so daß der aus dem Leitungsstück 69 ausströmende Dampf die aus dem Zuführrohr 43 kommende Suspension mitreißt und dabei feinstverteilt zerstäubt.
• Das Zuführrohr 43 ist in dem Mantelrohr 44 axial verschieblich geführt. Für die axiale Bewegung ist eine Betätigungseinrichtung 47 mit einem Betätigungskolben 48 vorgesehen, der mit dem Zuführrohr 43 verschraubt ist und in einem Zylinder 49 läuft. An dessen in dieser Ansicht linken Seite ist ein Druckraum 50 vorgesehen, der mit einem Zwei-Wege-Magnetventil 51 in Verbindung steht, das zur Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Druckraumes 50 und damit des Betätigungskolbens 48 dient. Die zu dem Zwei-Wege-Magnetventil 51 führende Druckmittelleitung 52 kann dabei an die Dampfleitung 67 angeschlossen sein.
• Durch periodisches Umstellen des Zwei-Wege-Magnetventils 51 kann der Druckraum 50 be- und entlastet werden, so daß der Kolben nach rechts und nach Entlastung durch eine Feder wieder nach links gedrückt wird. Hierdurch wird das herausstehende freie Ende des Zuführrohrs 43 eingezogen, so daß eventuell abgelagerte Kalk- und Staubreste abgestreift und so die Mündung 46 immer sauber gehalten wird.
• Die Einheit aus Zuführrohr 43 und Mantelrohr 44 ist über das Kugelgelenk 28 in der Wandung 29 des Rauchgaskanals 30 verstellbar gelagert, so daß das Zerstäubungsorgan 20 in seiner Stellung den jeweiligen Bedingungen der Rauchgasströmung optimal angepaßt werden kann.
• Zur Verstärkung der Wärmeschutzwirkung für das Zuführrohr 43 ist der Raum zwischen diesem Zuführrohr 43 und dem Mantelrohr 44 mit Zuluftbohrungen 73 und einem großzügig dimensionierten Spalt 74 auf der Rauchgaskanalseite versehen.
• Der im Rauchgaskanal stets herrschende Unterdruck sorgt für Transport kalter Außenluft durch die Bohrungen 73 am Zuführrohr 43 vorbei in den Rauchgaskanal, wobei die Luft eine entsprechende Kühlung bewirkt.

Claims (6)

1. "Verfahren sowie Yorrichtung zur Neutralisation saurer bzw.

   säurehaltiger Schadstoffe von mit Abwärmenutzun#" (Zusatz zu Patent . ...... - P 28 47 59104-43) Patentans#rü.che: Verfahren zur Neutralisation und Abscheidung saurer bzw, säurehaltiger Schadstoffe in Rauchgasen von Eeuerungsanlagen, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen mit Abwärmenutzung, bei dem zunächst in das Rauchgas eine dickflüssige Suspension aus basisch reagierenden Feststoffen, beispielsweise Kalk und Wasser odOdgl., feinstverteilt und in einer Menge eingebracht wird, daß sich mittels der Rauchgasrestwärme ein trockenes Neutralsalz bildet, welches gegebenenfalls zusammen mit dem Flugstaub beispielsweise mit Hilfe eines üblichen Staubabscheiders aus dem Rauchgas entfernt wird, wobei vorzugsweise die Suspension fast drucklos in das Rauchgas eingeführt und dort mittels eines zumindest annähernd senkrecht zur Einführrichtung ausströmenden, gasförmigen Zerstäubungsmittels verteilt wird nach Patent .

   (Patentanmeldung P 28 47 59104-43), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,daß als gasförmiges Zerstäubungsmittel Dampf verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Menge der eingebrachten Suspension und/oder des Zerstäubungsmittels entsprechend den Änderungen von Rauchgasmenge und/ oder Schadstoffmenge zur Erzielung eines annähernd stöchiometrisch ablaufenden Neutralisationsprozesses angeglichen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei Veränderungen der Rauchgasmenge sowohl die Menge der eingebrachten Suspension als auch die Menge des Zerstäubungsmittels entsprechend geändert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei Veränderungen lediglich der Schadstoffkonzentration nur die Suspensionsmenge geändert wird.
5. 5. Vorrichtung zur Neutralisation saurer bzw. säurehaltiger Schadstoffe im Rauchgas von Feuerungsanlagen, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen mit Abwärmenutzung, mit einer Aufbereitungseinrichtung zum Herstellen einer dickflüssigen Suspension aus basisch reagierenden Feststoffen, beispielsweise Kalk und Wasser od.dgl., sowie einem Druckzerstäuber zum feinstverteilten Einbringen der Suspension in das Rauchgas, wobei vorzugsweise die Zerstäubungseinrichtung als Druckzerstäuber ausgebildet ist, der im wesentlichen aus einer Druckerzeugungsanlage und wenigstens einem Zerstäubungsorgan in einem als Kontaktstrecke ausgebildeten Abschnitt des Rauchgaskanals hinter einer Feuerungsanlage besteht, wobei das Zerstäubungsorgan ein Zuführrohr für die Suspension sowie ein Druckrohr aufweist, dessen Austritt im Bereich des Zuführrohrs, jedoch zumindest annähernd senkrecht zu diesem gerichtet ist, mündet, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Druckzerstäuber als Dampfzerstäuber (61) ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Zuführrohr (43) von einem Mantelrohr (44) unter Bildung eines dazwischen liegenden, beidseitig offenen Luftspaltes und dieses wiederum von dem Druckrohr (70) umgeben ist.