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Vorrichtung zur Entschwefelung von Heizgasen und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entschwefelung von Heizgasen, insbesondere von solchen Heizgasen, welche durch die Verbrennung flüssiger und bzw. oder fester Brennstoffe entstehen, mittels in den Feuerraum eingebrachter fester basischer Reaktionsstoffe, sowie ein zum Betrieb dieser Vorrichtung geeignetes Verfahren.
Es ist an sich bekannt, zwecks Entschwefelung von Heizgasen diese mit basischen Reaktionspartnern in Kontakt zu bringen, jedoch blieb dieser Erkenntnis aus Gründen mangelnder Erfahrung hinsichtlich wirkungsvoller Verfahrensschritte und mangels für die Durchführung des Verfahrens geeigneter Vorrichtungen bisher ein praktisch nutzbarer Erfolg versagt.
Versuche, die eine Reaktion bewirkenden Stoffe mittels nach Art von Blaselanzen ausgebildeter Zerstäuberrohre in den Feuerraum einzudüsen, hatten nur geringe Erfolge in bezug auf die solcherart durchgeführte Entschwefelung, da entweder das eingeblasene Kalksteinmehl durch den Sog der Flammen in solche Zonen des Brennraumes verwirbelt wurde, wo die für eine Reaktion erforderlichen Temperaturen bereits zu niedrig waren, oder aber der eingedüste Gutstrom in den unmittelbaren Bereich der Flamme oder gar in diese selbst geriet, so dass an Stelle der erwarteten Reaktion und somit einer Entschwefelung der Heizgase eine diese ausschliessende Sinterung des Kalksteinmehles und bzw. oder des Dolomits eintrat.
Ein weiterer bei diesem geübten Verfahren auftretender Nachteil ist die grosse Menge an Staubanfall, da nämlich die in den Feuerraum eingegebenen Stoffe mit den Abgasen durch den Kamin der Feuerung ausgetragen werden.
Demgegenüber ist die erfindungsgemässe Vorrichtung gekennzeichnet durch mehrere im Bereich über den Feuergasen innerhalb eines Feuerraumes angeordnete, nach Art von geneigten und bzw. oder kaska- denartigen Rutschen für ein Aufgabegut ausgebildete und mit ausserhalb des Verbrennungsraumes liegenden Beschickungs-und Abgabeeinrichtungen ausgerüstete, mitDurchtrittsöffnungennIr die Heizgase versehene, z. B. also siebartig aufgebaute, Einbauten sowie durch einen am Boden des Feuerraumes befindli - chen Aschetrichter.
Zweckmässigerweise sind diese siebartigen Einbauten in einer über der Heizeinrichtung in geeigneter Höhe liegenden Zone des Feuerraumes angeordnet, damit die über die Beschickungsvorrichtung auf diese Einbauten aufgegebenen Reaktionsstoffe in einen für die beabsichtigte Entschwefelung günstigen Bereich der Feuergase gebracht werden können.
Für die Ausbildung dieser Einbauten ergeben sich einige Möglichkeiten, so dass den verschiedensten technischen Gegebenheiten, wie diese bei der unterschiedlichen Bauart der Feuerungen vorliegen können, eine vorteilhafte technische Lösung angeboten werden kann.
So können diese Einbauten im Feuerraum aus schuppenartig einander überdeckenden, allerdings in unterschiedlichen Höhen zueinander befindlichen und nach Art eines Treppenrostes angeordneten Platten und bzw. oder Siebplatten oder auch nur aus zwei oder drei einander im Abstand überdeckenden, nach Art der bekannten Feuerschirme angeordneten und mit Durchtrittsöffnungen versehenen, schräg angeordneten feuerfesten keramischen Platten bestehen.
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Um eine wirkungsvolle Entschwefelung stets auch dann zu erzielen, wenn z. B. infolge steigender oder absinkender Belastung eines Kessels die physikalischen Zustände im Brennraum eine Veränderung er- fahren, sind die erfindungsgemässen, der Verteilung von Reaktionsstoffen dienenden durchlöcherten Roste,
Siebe und bzw. oder Feuerschirmplatten zweckmässig sowohl in ihrer Höhe zueinander als auch im Ab- stand zu der Heizeinrichtung des Feuerraumes mittels einer Bewegungs- oder Halterungseinrichtung ver- stellbar.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung bestehen die für die Verteilung der
Reaktionsstoffe dienenden Einbauten aus einem oder mehreren, im Bereich des über dem Feuerraum ange- ordneten Überhitzers vorgesehenen und mit Durchtrittsöffnungen für die Reaktionsstoffe versehenen Rohr- systemen.
Dabei werden zweckmässigerweise, um eine Kühlung der Rohre zu bewirken, die durch das Rohrsystem eingeführten Reaktionsstoffe mit Hilfe von Dampf, beispielsweise Nassdampf, in den Feuerraum einge- blasen.
AnHand der Fig. 1 und 2 sowie des Ausführungsbeispieles soll die Erfindung und die mit ihr erzielba- re vorteilhafte Arbeitsweise hinsichtlich der erstrebenswerten Entschwefelung der Heizgase einer Feuerung im folgenden eingehend besprochen werden.
Die Darstellung in den Figuren ist schematisiert, wobei technische Einzelheiten und Einrichtungen, welche für das Verständnis der Erfindung unwesentlich sind, weggelassen werden.
Mit 1 ist ein Hochleistungs-Strahlungskessel bezeichnet, welcher mittels der an der Vorderseite in den Feuerraum 2 einragenden Brenner 3 befeuert wird. Schottüberhitzer, die sich ungefähr im
Raum 4, und Endüberhitzer, welche sich im Raum 5 befinden, sowie die bei 6 angeordneten Vorwärmer wurden, wie bereits aufgeführt, nicht in die Darstellung einbezogen. Diese Einrichtungen sind bekannt und stehen mit dem Gegenstand der Erfindung in keiner Beziehung.
7 sind kaskadenartig im Feuerraum angeordnete Einbauten. Diese Einbauten können in den verschie- densten Ausführungen angebracht sein. Zweckmässigerweise muss jedoch darauf Bedacht genommen werden, dass keine Behinderung der aufsteigenden Feuer- und Heizgase erfolgt oder diese jedenfalls so gering ist, dass ein nennenswerter Abfall der Heizleistung und somit der Dampferzeugung des Kessels nicht eintritt. Die Einbauten bestehen aus mitDurchtrittsöffnungen versehenen hochfeuerfesten siebartigen Platten, vornehmlich aus keramischen Stoffen, sofern nicht der Anwendung von durchlöcherten Platten oder Sieb- körpern aus hochwärmefesten Metallegierungen in verschiedenen Fällen, bedingt z. B. durch eine besondere Ausbildung des Feuerraumes des Kessels, der Vorzug zu geben sein wird.
Natürlich unterliegen diese Einbauten auch einem betriebsbedingten Verschleiss und bedürfen fallweise der Erneuerung. Die jedoch mit dieser Vorrichtung erzielbaren Vorteile einer wirksamen Entschwefelung der Heizgase rechtfertigen diesen im Vergleich zum erzielbaren Nutzen geringen Aufwand.
Die für die Entschwefelung der Heizgase benötigten Reaktionsstoffe, wie Kalksteinmehl, Feinkalk oder Dolomit bzw. ein anderes Karbonat, befinden sich in einem Vorratsbehälter 8, aus welchem die Reaktionsstoffe über eine eventuell mit einem Gebläse in Verbindung stehende Rohrleitung 9 und über eine fächerartig ausgebildete Düse 10 in den Feuerraum eingegeben werden.
Das eingedüste Gut gelangt im freien Fall nacheinander auf die kaskadenartig angeordneten Einbauten 7, um schliesslich zum Teil nach unten in den Bereich des Flammenraumes abzusinken.
Während dieses beschriebenen Vorganges erfolgt in jedem Fall auch dann eine, eine Entschwefelung der Heizgase bewirkende Reaktion, wenn Teilchen des eingegebenen Gutes in Zonen des Brennraumes gelangen, wo infolge grösserer Temperatur sofort eine den erstrebten Vorgang des Entschwefelns verhindernde Sinterung des Reaktionsstoffe eintritt. Da infolge der kaskadenartig und/oder treppenartig angeordneten Einbauten in jedem Falle eine ausreichend genügende Menge an Reaktionsstoffen in solchen Wärmezonen verweilen kann, wird infolge Vorhandenseins der für die Reaktion brauchbaren Temperatur auch in den extremsten Betriebsfällen eine Entschwefelung der Heizgase bewirkt.
Dabei bleibt es ohne Einfluss, wenn eine geringe Menge des eingegebenen Gutes möglicherweise durch den Kamin ausgetragen wird. In den Feuerraum nach unten gefallene und infolge der unmittelbaren Flammeneinrichtung versinterte Aufgabestoffe werden über einen Aschetrichter 11 fallweise abgezogen.
Die Fig. 2 zeigt eine treppenartige Anordnung der Einbauten 7 im oberen Bereich des Feuerraumes des Kessels. Durch eine geeignete Bewegungsvorrichtung ist es möglich, die aus sieb-oder rostartigen oder nach Art von Feuerschirmen ausgebildeten Platten höhenbeweglich anzuordnen, so dass der angestrebte Vorgang des Entschwefelns, welcher bedingt ist durch eine richtige Aufgabe des Reaktionsgutes, dem jeweiligen Belastungszustand des Kessels, bei welchem sich natürlich die Flammenhöhe ändert, angepasst werden kann.
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Ausführungsbeispiel :
Verwendet wurde ein Kessel mit einer Stundenleistung von 175 t Dampf. Als Brennstoff diente Heiz- öl, welches über acht Brenner eingedüst wurde. Die Brenner waren in zwei Ebenen an der Stirnwand des
Kessels angeordnet.
Im Bereich der Brenner betrug die Temperatur zirka 1500OC. Die unterste der schrä- gen, unter 450 gegen die Horizontale geneigten Rutschen befand sich 3 m über der obersten Brennerebene, gemessen bis zur Unterkante der Platte, wobei die Ofentemperatur dort etwa 940 - 10000C betrug. Die oberste der Rutschen war unmittelbar unter dem Schottüberhitzer angebracht. In der Nähe der Befesti- gungsstelle derselben an der Kesselwandung befand sich das Einblasrohr für die Reaktionsstoffe, das als
Fächerdüse ausgebildet war. (Ein mit Durchtrittsöffnungen versehenes Längsrohr kann jedoch mit glei- chem Erfolg verwendet werden.) Zum Einblasen der Reaktionsstoffe wurde wahlweise Druckluft bzw. Dampf von 4 bis 6 atü verwendet.
Bei der Messung des Entschwefelungsgrades an drei Messstellen wurden Werte bis zu 901o ermittelt, PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Entschwefelung von Heizgasen, insbesondere von solchen Heizgasen, welche durch die Verbrennung flüssiger und bzw. oder fester Brennstoffe entstehen, mittels in den Feuerraum einge- brachter fester basischer Reaktionsstoffe, gekennzeichnet durch mehrere im Bereich über den Feuergasen innerhalb eines Feuerraumes (2) angeordnete, nach Art von geneigten und bzw. oder kaskadenartigen Rutschen für ein Aufgabegut ausgebildete und mit ausserhalb des Verbrennungsraumes liegen- denBeschickungs- und Abgabeeinrichtungen (8, 9, 10) ausgerüstete, mit Durchtrittsöffnungen für die Heizgase versehene, z.
B. also siebartig aufgebaute, Einbauten (7) sowie durch einen am Boden des Feuerraumes (2) befindlichen Aschetrichter (11).