AT401890B

AT401890B - Verfahren und anlage zur reinigung von schadstoffbelasteten gasen, insbesondere von rauchgasen

Info

Publication number: AT401890B
Application number: AT208694A
Authority: AT
Original assignee: Scheuch Alois Gmbh
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1996-12-27
Also published as: ATA208694A

Description

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Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal wird der Rezlrkulationsanteil des Mittels getrennt von Fnschanteli des Mittel zugeführt, wobei der Rezlrkulationsanteil vorzugsweise oberhalb des Frischanteilt und vorzugsweise oberhalb der Wirbelschicht zugeführt wird. Damit wird eine gegenseitige Beeinflussunc der beiden Anteil vermieden und durch die bevorzugte Massnahme wird erreicht, dass das in seiner Eigenschaften veränderte rezlrkulierte Mittel optimal zerteilt und im Gasstrom verteilt werden kann. Speziel die erhöhte Feuchtigkeit des aus dem Gasstrom abgetrennten, noch unverbrauchten Materials wird ZL geringerer Rieselfähigkelt und Verteilbarkeit und damit zum Verklumpen des Materials führen.

Durch die
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durch den Gasstrom. Ein Verstopfen des Reaktors Ist somit weitestgehend verhindert
Aufgrund der weitestgehend störungssicheren Verfahrensweise bel der erfindungsgemässen Abtrennung von Schadstoffen aus Gasen ist es auch unter wesentlicher Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
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5 bisReaktions- bzw. Adsorptionsmittel pro m3 Gas rezirkuliert wird, und dabei das Verhältnis von Rezirkulationanteil zum Fnschanteil des Mittels über 100 : 1, vorzugsweise Im Bereich von etwa 1000 : 1, liegt. Der genaue Wert ist abhängig von der Schadstoffkonzentration im Rohgas und der verfügbaren Menge an Fnschmatenal.

Die weitere Aufgabe der Erfindung wird durch Schaffung einer Anlage gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Wirbelschichtbereich im Reaktor vorgesehen und die Elnbnngöffnung für das feste Reaktions-und/oder Adsorptionsmittel oberhalb der den Wirbelschichtbereich nach unten hin begrenzenden Einrichtung, vorzugsweise eines Lochbleches oder eines Düsenbodens, vorzugsweise oberhalb des oberen Randes des Wirbelschichtbereiches, vorgesehen ist, Bel einer Anlage mit diesen Merkinalen kann das feste Reaktions-und/oder Adsorptionsmittel In oder auf die Wirbelschicht eingebracht und somit optimal verteilt und allfällige Klumpen davon zerteilt werden.

Damit steigt einerseits die für die Abscheidung der Schadstoffe zur Verfügung stehende Oberfläche des Mittels und andererseits wird ein Verstopfen des Reaktors selbst bel grossen Mengen an eingebrachtem Mittel verhindert.

Die Wirbelschicht kann In einfacher und wirtschaftlicher Welse derart erzeugt werden, dass das zu reinigende Gas selbst zur Fluidisierung der Partikel der Wirbelschicht verwendet wird. Zu diesem Zweck wird gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal die Einlassöffnung für das Gas unterhalb der den Wirbelschichtbereich nach unten hin begrenzenden Einrichtung vorgesehen. Dabei wird gleichzeitig eine gute Vergleichmässigung der Gasströmung über den Querschnitt des Wirbelbettes erzielt.

Eine speziell bel nicht zur Strömungsrichtung des Gases im Reaktor paralleler Einleitung vorteilhafte Verbesserung In der Vergleichmässigung der Gasströmung wird erreicht, wenn unterhalb der den Wirbelschichtbereich nach unten hin begrenzenden Einrichtung und von dieser beabstandet eine Gasverteilereinrichtung, vorzugsweise ein weiteres Lochblech, vorgesehen und die Einlassöffnung für das Gas unterhalb dieser weiteren Einnchtung angeordnet ist. Damit werden Ungleichmässigkeiten in der Gasströmung, die zu nicht erwünschten Strömungen bzw. Zirkulationen In der Wirbeischicht führen können, sicher vermieden.

Gemäss einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass zwei getrennte Einbringungsöffnungen für den Rezirkulationsanteil und den Frischanteil des Mittels vorgesehen sind, wobei die Elnbnngungsöffnung für den Rezlrkulationsantell vorzugsweise oberhalb der Einbnngungsöffnung für den Frischanteil und vorzugsweise belde Elnbringungsöffnungen oberhalb des oberen Randes des Wirbelschichtbereiches angeordnet sind. Somit werden die in ihren Eigenschaften, speziell der Feuchte, Rieselfähigkeit und Verklumpungsneigung, unterschiedlichen Anteile getrennt gehalten und gegenseitige Beeinflussungen hintangehalten.

Gemass einem weiteren Merkmal der Erfindung erweitert sich der Querschnitt des Reaktors oberhalb
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weitere Höhe konstant. Damit ist es möglich, in der Wirbelschicht mit sehr hohen Gasgeschwindigkeiten zu arbeiten und für die Partikel der Wirbelschicht grosse Energien für die Zerteilung und Verteilung des festen Reaktions-und/oder Adsorptionsmittels über den Querschnitt des Reaktors zu erzielen. Anschliessend an das Wirbelbett emiedrigt sich jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes mit den mlttranspor- tlerten, feinen und fein verteilten Teilchen des Mittels, sodass eine lange Verweilzeit Im Reaktor für die Reaktion erreicht werden kann.

Die hohe Gasgeschwindigkeit in der Wirbelschicht und damit die hohe kinetische Energie der Partikel verhindert aber auch durch ihre mechanische Wirkung auf das eingebrachte Mittel ein Verstopfen des Reaktors.

In der nachfolgenden Beschreibung soll anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei wird beispielhaft eine Rauchgasentschwefelungsanlage beschneben, bel der aus einem angefeuchteten Rohgas durch Beigabe von Kalkhydrat (Ca(OH)2) Schwefeldioxid abgeschieden werden soll. Auch die Abscheidung von HCI und

HF ist damit möglich.

Durch die Wahl geeigneter Mittel zur Beigabe in den Reaktor können aber in der erfindungsgemässen Anlage und durch das erfindungsgemässe Verfahren auch organische Schadstoffe wie Dioxine, Furane u. dgl. - hier kommt vorzugsweise Aktivkohle/Akt ! vkoks oder ein Gemisch davon mit Kalkhydrat zum Einsatz-, Schwermetalle wie Cadmium, Quecksilber od. dgl., als auch Flusssäure und viele andere Substanzen aus Gasen abgeschieden werden.

Dabei zeigt die Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Rauchgasentschwefelung, Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Transportreaktors der Anlage von Fig. 1 In grösserem Massstab und Fig. 3a bzw. 3b ist eine schematische Seitenansicht bzw. Draufsicht auf das Filter der Anlage der Fig. 1.

Das schadstoffbeiastete Rohgas wird über eine Leitung 1 einem Einspritzkühler (Quench) 2 zugeleitet, wo durch Eindüsung von Wasser im oberen Teil dieses Einspritzkühlers 2 einerseits die Temperatur des Rohgases wesentlich gesenkt und dieses auch angefeuchtet wird. So ist beispielsweise für die Entschwefelung von Rauchgasen mittels Kalkhydrat eine Temperatur des Rauchgases um ca. 100. C erforderlich. Am unteren Teil des Einspntzkühlers 2 ist als Vorabscheider beispielsweise ein Axialzyklon 3 angeordnet. Über die Leitung 4 wird das vorgereinigte, gekühlte und angefeuchtete Rohgas in den Transportreaktor 5 geleitet.

Dieser hat vorteilhafterweise abgerundeten, d. h. ovalen oder kreisrunden Querschnitt. Selbstverständlich können je nach den Bedingungen im Rohgas Anlagenteile wie zuvor beschreiben weggelassen werden oder noch zusätzliche Anlagenteile, beispielsweise weitere Kühl- und/oder Vorabscheidestufen, vor Eintritt des Gases in den Reaktor 5 notwendig sein.

Das Gas wird vorzugsweise im unteren Bereich des Reaktors 5 eingeleitet und durchströmt diesen nach oben hin Über eine Leitung 6 wird im unteren Teil des Reaktors 5 in geringen Mengen frisches Kalkhydrat zugeführt, während über die Leitung 8, die vorzugsweise etwas oberhalb der Leitung 6 in den Reaktor 5 mündet, unverbrauchtes Kalkhydrat aus dem Filter 9 in den Reaktor 5 rückgeführt wird. Das Rohgas transportiert den durch die Leitungen 6, 8 eingebrachten Kalk mit sich und tritt schliesslich am oberen Ende des Reaktors 5 in das Filter 10 über, das beispielsweise als Schlauchfilter mit mehreren Filterschläuchen ausgeführt ist.

Aus dem Filter 9 wird der verbrauchte Anteil des Kalkhydrates abgetrennt, über die Austragsschnecke 11 und eine Schleuse 12 ausgetragen und in einen Zwischenbehälter 13 gefüllt. Der unverbrauchte Anteil des Kalkhydrates aus dem Filter 9 wird über eine Dosiereinrichtung 14 und die Leitung 8 als Rezirkulationanteil wieder dem Reaktor 5 zugeführt und in den Rohgasstrom eingeschleust.

Das Reingas wird über die Leitung 15 aus dem Filter 9 abgezogen und vom Ventilator 16 in die Umgebung abgegeben. Für den Ventilator 16, der das Rauchgas durch die gesamte Anlage saugt, ist es
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Druckschwankungen von bis zu 1000 Pa bei geringen Volumsänderungen der Gasmenge abgefangen werden können, um die Wirbelschicht nicht zusammenbrechen zu lassen und die Gasgeschwindigkeit im Reaktor so konstant als möglich zu halten.

In Fig. 2 ist der Transportreaktor 5 in grösserem Massstab und mit allen wesentlichen Einbauten schematisch dargestellt.

Das Rohgas tritt durch die Leitung 4 senkrecht zur Längsachse des Reaktors 5 in dessen untersten Bereich ein und wird dort nach oben hin in eine Richtung parallel zur Längsachse des Reaktors 5 umgelenkt. Vorteilhafterweise ist etwas oberhalb der Mündung der Leitung 4 in den Reaktor 5 ein Lochblech 16 oder eine gleichartig wirkende Einrichtung zur Vergleichmässigung der Gasströmung vorgesehen Das Lochblech 16 weist vorzugsweise Bohrungen mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 20mm, vorzugsweise von etwa 10 mm, und eine freie Fläche von etwa 30 bis 50%, vorzugsweise von 40%, auf.

Ein weiteres Stück oberhalb des Lochbleches 16 befindet sich ein weiteres Lochblech 17 mit Bohrungen von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 4 bis 5 mm, Durchmesser und einer freien Fläche von 20 bis 40%, vorzugsweise von 30 bis 35%. Dieses Lochblech 17 ist der Düsenboden einer Wirbelschicht aus Partikeln mit einem Durchmesser von durchschnittlich 5 bis 10 mm und Schüttdichte von 1 bis 2 kg/dm3, vorzugsweise von etwa 1, 5 kg/dm . die sich bei strömendem Gas im Wirbelschichtbereich 18 des Reaktors 5 ausbildet. Die Höhe der Wirbelschicht beträgt zur Begrenzung zu hoher Druckverluste im Wirbelbett zwischen 30 und 200 mm, vorzugsweise um 50 mm. Zur Be- und Nachfüllung mit den Partikeln des Wirbelbettes, beispielsweise Streusplit, ist oberhalb des Wirbeischichtbereiches 18 eine Einfüllöffnung 19 vorgesehen.

Selbstverständlich kann anstelle des Lochbleches 17 jede andere gleichartige Einrichtung als Düsenboden vorgesehen sein.

Vom oberen Ende des Wirbeischichtbereiches 18 weitet sich der Reaktor 5 vorzugsweise konisch nach oben hin in Form einer Ventunkehle 20 auf. Im dargestellten Beispiel der Fig. 2 nimmt der innere Durchmesser über eine Höhe von 2 d von d, welchen Wert der Innendurchmesser am unteren Ende des Reaktors 5 aufweist, auf 2 d zu, wobei dieser Wert über die restliche Höhe des Reaktors 5-typischerweise mindestens 5 m-im wesentlichen konstant bleibt. Die Gasgeschwindigkeit beträgt dabei im Bereich 18 der

Wirbelschicht typischerweise zwischen 5 und 20 m/s, vorzugsweise zwischen 12 und 15 m/s.

Kurz oberhalb der Venturikehle 20 mündet die Zuleitung 6 für den Fnschanteil des Kalkhydrates in dei
Reaktor 5, und noch weiter oben mündet die Leitung 8 für den Rezirkulationsanteil in den Reaktor 5. Übe beide Leitungen 6, 8 werden in bezüglich des Schwefelgehaltes im Rohgas vorzugsweise überstöchiometri sche Mengen an Kalkhydrat in den Rohgasstrom zudosiert, wobei das Ca/S-Verhältnis grösser als 1 vorzugsweise zwischen 5 und 6 eingestellt wird. Die absoluten Mengen sind abhängig vom Schwefelgehal im Rohgas und der den Reaktor in der Zeiteinheit durchströmenden Gasmenge, jedoch ist eine gross@ absolute Feststoffbeladung für hohe Abscheideleistungen eine unbedingte Voraussetzung.

In jedem Fa wird die absolute Feststoffbeladung mindestens 0, 5 kg Kalkhydrat/m3 Gas sein und vorzugsweise über 2 bi : etwa 5 kg Kalkhydrat/m3 Gas betragen. Das Verhältnis von Frischanteil zu Rezirkulationsanteil de:
Kalkhydrates beträgt über 1 : 100 und liegt vorzugsweise Im Bereich von etwa 1 : 1000.

Das aus den Mündungen der Leitung 6,8 in den Reaktor eingebrachte Material wird, wenn es feir verteilt und In kleinen Teilchengrössen vorliegt, vom Gasstrom mitgerissen und mittransportiert. GrösserE
Teilchen und Klumpen des Materials - speziell Kalkhydrat neigt sehr zum Verklumpen und Zusammenbak ken, Insbesondere unter den Im Reaktor vorliegenden Bedingungen hoher Feuchtigkeit-fallen von der
Mündungen hinunter auf die Wirbelschicht im Bereich 18 und werden von Partikeln der Wirbelschicht zerteilt und zerkleinert, sodass schliesslich ebenfalls für den Gasstrom mittransportierbare Teilchen de :
Kalkhydrats vorliegen.

Dies ist Insbesondere für den Rezirkulationsanteil wesentlich, der bereits beirr vorhergehenden Durchlauf durch den Reaktor viel Feuchtigkeit aufgenommen hat und daher grösstenteils Ir klumpiger Form vorliegt. Erst durch die Zer- und auch Verteilung über den Reaktorquerschnitt diese :
Materials durch die Wirbelschicht sind die oben genannten Mengen an Kalkhydrat und speziell ar Rezllkulationsanteil davon überhaupt störungsfrei In den Gasstrom elnzubnngen.

Am oberen Ende des Reaktors 20 ist in Fig. 2 noch die Überleitung 21 In das Filter 10 zu erkennen.

Durch die erfindungsgemäss mögliche Anhebung des Rezlrkulationsantells an der gesamten Kalkbela dung des Rohgasstromes wird ein besonders einfaches und wirtschaftliches Erreichen sehr hoher stöchio. metnscher Faktoren unter weitgehender Einsparung an Frischanteil und damit an Rohstoff erzielt.

Ein weiterer Vorteil der hohen Feststoffbeladung des zu reinigenden Gases ist die Unempfindifchke ! gegenüber Schwankungen im Schadstoffgehalt des Rohgases. Aufgrund des hohen Kalküberschusses können so trotz grosser Schwankungen der Zusammensetzung auf der Rohgasseite nahezu konstante WertE auf der Reingasseite erzielt werden.

Aufgrund der hohen Feststoffmenge im Gasstrom ist eine gute Vorabscheidung vor den eigentlicher Filtereinrichtungen, vorzugsweise Gewebe-Filterschläuchen, erforderlich. In Fig. 3b ist schematisch die Überleitung 21 vom Reaktor 5 in das Filter 10 mit vorzugsweise einer Biegung dargestellt. Bevor diE Gasströmung die Filterschläuche 23 in Queranströmung (siehe Fig. 3a) erreicht, muss sie noch eine Wanc aus Vertikallamellen 22 durchqueren. Diese Lamellen 22 sind parallel zueinander, Jedoch schräg gegenübe@ der Strömungsnchtung des Gases bei Eintritt in das Filter 10 mit Ihrer Längsachse vertikal orientiert Irr Filtergehäuse eingebaut und sorgen für die Vorabscheidung eines grossen Anteils an Kalkhydrat.

Diese@ wird durch die Umlenkung der Gasströmung aus dieser abgeschieden und neselt In den Staubsammeltrich- ter des Filters.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Reinigung von schadstoffbelasteten Gasen, insbesondere von Rauchgasen, mit Gehalter an organischen und/oder anorganischen Schadstoffen, wie etwa Dioxinen, Furanen, Schwermetallen Schwefeldioxid, HCI, HF, umfassend die Beimengung eines festen Reaktions-und/oder Adsorptionsmit- tels In den schadstoffbelasteten Gasstrom In stark überstöchiometnschen Mengen, die Abtrennung de : nicht verbrauchten Mittels aus dem Gasstrom mit Rückführung des Mittels wieder in den Gasstrom unc die Abtrennung des verbrauchten Mittels aus dem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirbelschicht aus partikelförmigem inertem Matenal erzeugt und das feste Reaktions- und/ode@ Adsorptionsmittel In oder vorzugsweise von oben auf diese Wirbelschicht aufgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas durch die WIrbelschicht und anschliessend durch den Bereich der Zuführung des Mittels geleitet wird
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas von unten durch die Wirbelschicht geleitet wird und diese dabei fluidisiert, wobei die Gasströmung vorzugsweise vor Eintntt in den Wirbelschichtbereich über deren Querschnitt vergleichmässigt wird <Desc/Clms Page number 5>
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkula- tionsanteil des Mittels getrennt vom Frischanteil des Mittels zugeführt wird, wobei der Rezirkulationsan- teil vorzugsweise oberhalb des Fnschanteils und vorzugsweise oberhalb der Wirbelschicht zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge von 0, 5 bis 5 kg Reaktions- bzw. Adsorptionsmittel pro m3 Gas rezirkuliert werden, und dabei das Verhältnis von Rezirkulationsanteil zum Frischanteil des Mittels über 100 1, vorzugsweise im Bereich von etwa 1000 1, liegt.
6. Anlage zur Reinigung von schadstoffbelasteten Gasen, insbesondere von Rauchgasen, mit Gehalten an organischen undioder anorganischen Schadstoffen, wie etwa Dioxinen, Furanen, Schwermetallen, Schwefeldioxid, HCI, HF, bestehend aus zumindest einem vom schadstoffbelasteten Gas durchströmten Reaktor mit zumindest je einer Einlass- bzw.

Ausfassöffnung für den Gasstrom und zumindest einer weiteren Einbnngöffnung für ein festes Reaktions- und/oder Adsorptionsmittel, zumindest einer Ab- trenn-und Rückführvomchtung für nicht verbrauchtes Mittel zur Einbringöffnung In den Reaktor und zumindest einer Abtrennvorrichtung für verbrauchtes Mittel aus dem Gasstrom, dadurch gekenn- zeichnet. dass ein Wirbelschichtbereich (18) Im Reaktor (5) vorgesehen und die Einbringeöffnung (6,8) für das feste Reaktions- und/oder Adsorptionsmittel oberhalb der den Wirbelschichtbereich (18) nach unten hin begrenzenden Elnnchtung (17), vorzugsweise des Lochbleches oder des Düsenbodens, vorzugsweise oberhalb des oberen Randes des Wirbelschichtbereiches (18). vorgesehen ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. dass die Einlassöffnung (4) für das Gas unterhalb der den Wirbelschichtbereich (18) nach unten hin begrenzenden Einnchtung (17) vorgesehen ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der den Wirbelschichtbereich (18) nach unten hin begrenzenden Einnchtung (17) und von diesem beabstandet eine Gasverteilereinrich- tung (16), vorzugsweise ein weiteres Lochblech, vorgesehen und die Einlassöffnung (4) für das Gas unterhalb dieser weiteren Einnchtung (16) angeordnet ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei getrennte Einbringöff- nungen für den Rezirkulationsanteil (8) und den Frischanteil (6) des Mittels vorgesehen sind, wobei die Einbnngöffnung (8) für den Rezlrkulationsanteil vorzugsweise oberhalb der Einbringöffnung (6) für den Fnschanteil und vorzugsweise beide Einbringöffnungen (6. 8) oberhalb des oberen Randes des Wirbelschichtbereiches (18) angeordnet sind.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet. dass sich der Querschnitt des Reaktors (5) oberhalb des Wirbelschichtbereiches (18) vorzugsweise In Form einer Ventunkehle (20) erweitert und anschliessend über die weitere Höhe konstant bleibt.