DE3236905A1

DE3236905A1 - Anlage fuer die entschwefelung von rauchgasen und verfahren zum betrieb der anlage

Info

Publication number: DE3236905A1
Application number: DE19823236905
Authority: DE
Inventors: Jürgen 4300 Essen Leimkühler
Original assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1984-04-12
Also published as: NL8303220A; DE3236905C2; IT1194402B; FR2534150A1; US4533522A; IT8322890A1; DK458783A; DK458783D0; IT8322890A0

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen, insbesondere von Rauchgasen hinter Kraftwerkskesselfeuerungen, unter Er*· zeugung von Calciumsulfat-Dihydrat, - mit

zwei Rauchgaswaschsäulen,

Einrichtung für die Rauchgaseinführung,

Einrichtung für die Rauchgasabführung,

Waschflüssigkeitskreislauf mit Waschflüssigkeitssumpf in beiden Rauchgaswaschsäulen mit Waschflüssigkeitsaufgabe und Calciumsulfat-Dihydratabzug,

wobei die eine Rauchgaswaschsäule als erste Entschwefelungsstufe im Bereich saurer pH-Werte der Waschflüssigkeit, die andere Rauchgaswaschsäule als zweite Entschwefelungsstufe im Bereich basischerer pH-Werte der Waschflüssigkeit betreibbar sind, wobei in die sauer betriebene Rauchgaswaschsäule das zu entschwefelnde Rauchgas einführbar und aus der basischer betriebenen Rauchgaswaschsäule das entschwefelte Rauchgas abziehbar ist und wobei endlich in den Waschflüssigkeitssumpf der sauer betriebenen Rauchgaswaschsäule Luft oder Sauerstoff einführbar sind und das Calciumsulfat-Dihydrat abziehbar ist. Basischer bedeutet lediglich, daß der pH-Wert in der zweiten Entschwefelungsstufe gegenüber der ersten höher liegt, nicht aber, daß schon vollständig basisches Verhalten im klassischen Sinne eingestellt wird.

BAD ORIGiNAL

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Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage sind die beiden Rauchgaswaschsäulen übereinander angeordnet. Sie bilden gleichsam einen einheitlichen Waschturm mit zwei Etagen. Die obere Rauchgaswaschsäule wird im Bereich basischer pH-Werte gefahren, die untere im Bereich saurer pH-Werte. Die Waschflüssigkeit aus der oberen Rauchgaswaschsäule gelangt über eine Abschlämmung zum Teil auch in die untere Rauchgaswaschsäule. Die zu entschwefelnden Rauchgase werden in die untere Rauchgaswaschsäule eingeführt und über die obere Rauchgaswaschsäule abgeführt. Derartige Maßnahmen haben sich an sich bewährt. Jedoch verlassen die entschwefelten Rauchgase die obere Rauchgaswaschsäule mit einer Temperatur von 50 C oder weniger. Das ist aus umwelttechnischen Gründen nicht zulässig. Folglich muß eine Wiederaufheizung der Rauchgase in einem besonderen Apparat durchgeführt werden, was erhebliche zusätzliche Kosten verursacht, da dieser Apparat, z. B. durch fossile Brennstoffe, beheizt werden muß. Zwar könnte man daran denken, der be-,#»- kannten gattungsgemäßen Anlage rauchgaseintrittsseitig einen Wärmetauscher vorzuschalten und rauchgasaustrittsseitig einen Wärmetauscher nachzuschalten sowie die beiden Wärmetauscher zu koppeln, so daß fühlbare Wärme der in die Anlage eintretenden Rauchgase über den Wärmetauscher auch eine Aufheizung der aus der Anlage austretenden, entschwefelten Rauchgase übernimmt. Das ist jedoch aus mehreren Gründen nachteilig. Einerseits ist der Betrieb solcher Wärmetauscher aufwendig, darüber hinaus bilden sich in dem Wärmetauscher, der rauchgasaustrittsseitig nachgeschaltet ist, Ablagerungen, die den Wärmeübergang beeinträchtigen und nur schwer wieder entfernt werden können, da sie im wesentlichen aus Gips bestehen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß ohne besonderen Aufwand und betriebssicher eine Wiederaufheizung der entschwefelten Rauchgase durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die beiden Rauchgaswaschsäulen nebeneinander angeordnet sind, und zwar mit auf den Rauchgaswaschsäulen angeordneter Einrichtung für die Rauchgaseinführung bzw. für die Rauchgasabführung und unterem Rauchgasübertritt zwischen den beiden Rauchgaswaschsäulen, daß auf die Einrichtung für die Rauchgaseinführung sowie für die Rauchgasabführung ein Wärmetauscher aufgesetzt ist, der die beiden Rauchgasströme Wärmeaustauschtechnisch koppelt, und daß der Wärmetauscher als Regenerativwärmetauscher mit rotierender Speichermasse ausgeführt ist, der durch das eintretende, zu entschwefelnde Rauchgas gleichzeitig aufheizbar und von Ablagerungen aus dem behandelten Rauchgas freiblasbar ist. Die beiden Rauchgaswaschsäulen können als nebeneinanderstehende Waschtürme ausgeführt sein. Die beiden Rauchgaswaschsäulen können aber auch in einem einheitlichen Turm untergebracht sein, der eine mittige, vertikale Trennwand aufweist. - Je nach den Betriebsverhältnissen kann der Regenerativwärmetauscher bei der erfindungsgemäßen Anlage durch die eintretenden Rauchgase vollständig freigeblasen, d. h. gereinigt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, daß der Regenerativwärmetauscher unter der Speichermasse auf der Rauchgaseinführungsseite Spüldüsen aufweist, die an die Waschflüssigkeitszuführung angeschlossen sind. Auch kann rauchgaseintrittsseitig in die Speichermasse zum Zwecke der Abreinigung zu-

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sätzlich Luft eingeblasen werden, wenn es die Betriebsverhältnisse verlangen.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß ein Regenerativwärmetauscher mit rotierenden Speichermassen von den zu entschwefelnden Rauchgasen nicht nur aufheizbar ist, sondern auch von eventuellen Ablagerungen, die bei der Wiederaufheizung der entschwefelten Rauchgase in den Speichermassen entstehen, vollständig oder weitgehend freigeblasen werden kann, wenn die zu entschwefeinden Rauchgase mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit in einen solchen Regenerativwärmetauscher eingeführt werden. In dem Merkmal, daß der Regenerativwärmetauscher durch das einziehende _f zu entschwefelnde Rauchgasaufheizbar und außerdem von Ablagerungen aus dem behandelten Rauchgas vollständig oder weitgehend freiblasbar ist, steckt, daß der Regenerativwärmetauscher so ausgelegt ist, daß die zu entschwefelnden Rauchgase die Speichermassen mit einer entsprechenden Geschwindigkeit passieren, überraschenderweise führt das zu einer Auslegung, die auch eine Aufheizung des entschwefelten Rauchgases ohne Schwierigkeiten zuläßt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Speichermassen darf nicht zu klein sein. Das alles paßt bei einer erfindungsgemäßen Anlage wohlfunktionierend zusammen, wobei die Anlage insgesamt in üblicher Weise nach den zu behandelnden Rauchgasmengen ausgelegt wird. Optimale Betriebsverhältnisse für die erfindungsgemäße Anlage stellen sich insbesondere dann ein, wenn die zu entschwefelnden Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 130° C dem Regenerativwärmetauscher zugeführt werden, den sie mit einer Temperatur von etwa 80 C verlassen, und daß die entschwefelten Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 50 C in den Regenerativwärmetauscher eingeführt werden, den sie mit einer Temperatur

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von etwa 100 C verlassen. Eine Beimischung von unbehandeitem Rauchgas hoher Temperatur zu dem entschwefelten Rauchgas zum Zwecke der Temperatureinstellung ist nicht erforderlich. Zur Entfernung der Ablagerungen aus dem Regenerativwärmetauscher durch die eintretenden,,zu entschwefelnden Rauchgase trägt im übrigen bei, daß die eine Rauchgaswaschsäule im Bereich saurer pH-Werte von 3 bis 6, die andere Rauchgaswaschsäule im Bereich basischerer pH-Werte im Bereich von 5 bis 8,betrieben werden. Man kommt bei dieser Verfahrensweise zu Alpha-Halbhydratkristallen, die sich aus dem Regenerativwärmetauscher leicht entfernen lassen. Das alles kann in kontinuierlichem Betrieb,ohne Abschaltung, erfolgen.

Regenerativwärmer des beschriebenen Aufbaus sind an sich bekannt, insbesondere gehören dazu die Regenerativwärmetauscher des Systems Ljungström.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anlage

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab und perspektivisch den Regenerativwärmetauscher der Anlage aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage dient für die Entschwefelung von Rauchgasen, und zwar insbesondere für die

BAD ORiGINAL

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Entschwefelung hinter Kraftwerkskesselfeuerungen. Bei der Entschwefelung wird Calciumsulfat-Dihydrat erzeugt. Zur Anlage gehören im grundsätzlichen Aufbau zunächst

zwei Rauchgaswaschsäulen 1,2,

eine Einrichtung 3 für die Rauchgaseinführung,

eine Einrichtung 4 für die Rauchgasabführung,

Waschflüssigkeitskreislauf 5, 6 mit Waschflüssigkeitssumpf 7, 8 in beiden Rauchgaswaschsäulen 1, mit Waschflüssigkeitsaufgabe und Calciumsulfat-Dihydratabzug 9.

Die eine Rauchgaswaschsäule 1 arbeitet als erste Entschwefelungsstufe im Bereich saurer pH-Werte der Waschflüssigkeit. Die andere Rauchgaswaschsäule 2 arbeitet als zweite Entschwefelungsstufe im Bereich basischerer pH-Werte der Waschflüssigkeit. In die sauer betriebene Rauchgaswaschsäule 1 ist das zu entschwefelnde Rauchgas einführbar, aus der basischer betriebenen Rauchgaswaschsäule 2 ist es abziehbar. In den Waschflüssigkeitssumpf 7 der sauer betriebenen Rauchgaswaschsäule 1 sind über die Einrichtung 10 Luft oder Sauerstoff einführbar. Aus diesem Waschflüssigkeitssumpf 7 ist auch das Calciumsulfat-Dihydrat abziehbar. Die Waschflüssigkeit, eine Wasser/Kalkstein-Suspension, wird über die Einrichtung 11 in die basisch gefahrene Rauchgaswaschsäule 2 eingeführt.

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Die beiden Rauchgaswaschsäulen 1,2 sind nebeneinander angeordnet, und zwar mit auf den Rauchgaswaschsäulen 1, 2 angeordneter Einrichtung 3 für einerseits die Rauchgaseinführung und andererseits die Rauchgasabführung 4.·Zwischen den beiden Rauchgaswaschsäulen 1,2 befindet sich ein Rauchgasübertritt 12. Auf die Einrichtung 3 für die Rauchgaseinführung einerseits und auf die Einrichtung 4 für die Rauchgasabführung andererseits ist ein Wärmetauscher 13 aufgesetzt. Dieser koppelt beide Rauchgasströme wärmeaustauschtechnisch. Der Wärmetauscher ist als Regenerativwärme tauscher 13 mit rotierenden Speichermassen 14 ausgebildet. Dazu wird insbesondere auf die Fig. 2 verwiesen. Man erkennt in derFig. 2 den Eintritt 15 für die zu entschwefelnden Rauchgase und den Austritt 16 für die entschwefelten Rauchgase, das Gehäuse 17 welches aufgebrochen gezeichnet wurde, und im Gehäuse 17 die Speichermassen 14, deren Rotationsrichtung durch Pfeil 18 angedeutet ist. Der Regenerativwärmetauscher 13 ist durch die zu entschwefelnden Rauchgase gleichzeitig aufheizbar, und in der beschriebenen Weise von Ablagerungen aus dem behandelten Rauchgas weitgehend freiblasbar.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Rauchgaswaschsäulen 1, 2 in einem einheitlichen Turm 19 untergebracht, der eine mittige, vertikale Trennwand 20 aufweist. Die Waschflüssigkeit wird in den beiden Rauchgaswaschsäulen 1, 2 z. B. über Dralldüsen 21 verdüst, in den entsprechenden Waschflüssigkeitskreisläufen 5, 6 liegen die üblichen Pumpen 22. Der Einrichtung 4 für die Rauchgasabführung ist ein Abscheider 23 vorgeschaltet. Die eingetragenen

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Temperaturwerte deuten an, daß die zu entschwefelnden Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 130° C dem Regenerativwärme tauscher 13 zugeführt werden, den sie mit einer Temperatur von etwa 80° C verlassen. Die entschwefelten Rauchgase treten mit einer Temperatur von etwa 50° C in den Regenerativwärmetauscher 13 ein. Sie verlassen ihn mit einer Temperatur von etwa 100° C. Der pH-Wert im Waschflüssigkeitskreislauf 5 der sauer gefahrenen Rauchgaswaschsäule 2 liegt zwischen 5 bis 8. Der Waschflüssigkeitssumpf 8 der basisch gefahrenen Rauchgaswaschsäule 2 ist mit einem Überlauf 24 versehen, von dem eine Leitung 25 in den Waschflüssigkeitssumpf 7 führt. Über diese Leitung 25 läßt sich der pH-Wert im Waschflüssigkeitssumpf beeinflussen.

Die strichpunktierte Linie in Fig. 1 deutet an, daß die Speichermassen 14 rauchgaseintrittsseitig auf ihrer Unterseite über Sprühdüsen 26 mit Waschwasser beaufschlagt und dadurch zusätzlich abgereinigt werden können. Das stört insbesondere dann rauchgasaustrittsseitig nicht, wenn die Bedüsung in bezug auf die Rotation der Speichermassen 14 nur in einem einlaufseitigen Sektor der Speichermassen erfolgt.

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 10 02 59 329/MB- 4. Oktober 19 Patentanmeldung Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungsund Wasserrückkühlanlagen GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Gärtnerstraße 44 4300 Essen 1 "Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen und Verfahren zum Betrieb der Anlage" Patentansprüche:

1. Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen, insbesondere von Rauchgasen hinter Kraftwerkskesselfeuerungen, unter Erzeugung von Calciumsulfat-Dihydrat, - mit

zwei Rauchgaswaschsäulen,

Einrichtung für die Rauchgaseinführung,

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Einrichtung für die Rauchgasabführung,

wobei die eine Rauchgaswaschsäule als erste Entschwefelungsstufe im Bereich saurer pH-Werte der Waschflüssigkeit, die andere Rauchgaswaschsäule als zweite Entschwefelungsstufe im Bereich basischerer pH-Werte der Waschflüssigkeit betreibbar sind, wobei in die sauer betriebene Rauchgaswaschsäule das zu entschwefelnde Rauchgas einführbar und aus der basischerer betriebenen Rauchgaswaschsäule das entschwefelte Rauchgas abziehbar ist und wobei endlich in den Waschflüssigkeitssumpf der sauer betriebenen Rauchgaswaschsäule Luft oder Sauerstoff einführbar sind und das Calciumsulfat-Dihydrat abziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rauchgaswaschsäulen (1, 2) nebeneinander angeordnet sind, und zwar mit auf den Rauchgaswaschsäulen 0, 2) angeordneter Einrichtung (3, 4) für die Rauchgaseinführung bzw. für die Rauchgasabführung und unterem Rauchgasübertritt (12) zwischen den beiden Rauchgaswaschsäulen (1, 2), daß auf die Einrichtung (3, 4) für die Rauchgaseinführung sowie für die Rauchgasabführung ein Wärmetauscher (13) aufgesetzt ist, der die beiden Rauchgasströme wärmeaustauschtechnisch koppelt, und daß der Wärmetauscher als Regenerativwärmetauscher (13) mit rotierender Speichermasse (14) ausgeführt ist, der durch das eintretende, zu entschwefelnde Rauchgas gleichzeitig aufheizbar- und von Ablagerungen aus dem behandelten Rauchgas freiblasbar ist.

BAD ORIGINAL

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2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rauchgaswaschsäulen (1, 2) als nebeneinanderstehende Waschtürme ausgeführt sind.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rauchgaswaschsäulen (1, 2) in einem einheitlichen Turm (19) untergebracht sind, der eine mittige vertikale Trennwand (20) aufweist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerativwärmetauscher (13) unter der Speichermasse (14) auf der Rauchgaseinführungsseite Spüldüsen (26) aufweist, die an die Waschflüssigkeitszuführung angeschlossen sind.

5. Verfahren zum Betrieb der Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entschwefelnden Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 130 C dem Regeneratiw/ärmetauscher zugeführt werden, den sie mit einer Temperatur von etwa 80 C verlassen, und daß die entschwefelten Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 50 C in den Regenerativwärmetauscher eingeführt werden, den sie mit einer Temperatur von etwa 100° C verlassen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rauchgaswaschsäule im Bereich saurer pH-Werte von 3 bis 6, die andere Rauchgaswaschsäule im Bereich basischerer pH-Werte im Bereich von 5 bis 8 betrieben werden.