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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, bei dem die Abgase Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthalten und in einem Verdampfungskühler (1), anschliessend in einem Trockenreiniger (2), in welchen sie von mindestens einem wesentlichen Teil der festen Schadstoffe befreit werden, und danach in einem Gaswäscher (3) mit mindestens einer Waschstufe mit einer Waschflüssigkeit behandelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungskühler (1) über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehalten wird, und wobei die Waschflüssigkeit des Gaswäschers (3) über einen Schlammabtrenner (4) unter Abzug von Schadstoffsuspension im Kreislauf geführt wird, und parallel dazu Schadstoffsuspension vom Schlammabtrenner (4) über eine Rückführleitung (13) zum Verdampfungskühler (1) geleitet und mit den heissen Abgasen vermischt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Verdampfungskühlers (1), die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension in Berührung kommen und aus einem unterhalb der Taupunkttemperatur durch das Gemisch korrodier- barem Material bestehen, von aussen auf eine Temperatur über dem Taupunkt des im Gemisch enthaltenen Wassers beheizt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung der Wände des Verdampfungskühlers durch einen sie umgebenden Heizmantel oder durch in ihnen verlegte Heizschlangen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizgas für die Beheizung der Wände das zu reinigende Abgas dient, das mit einer über dem Taupunkt des im Gemisch enthaltenen Wassers liegenden Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdampfungskühlers (1) und dann erst in das Innere des letzteren eingeführt wird, worauf dann in einem Mischraum die Zuleitung der Schadstoffsuspension erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammabtrenner (4) und in jeder Gaswaschstufe des Gaswäschers (3) unter 4 gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenreiniger (2) ein die Wirkung der Zentrifugal- kraft zur Entfernung von Festteilchen aus den Abgasen ausnutzender Zyklonentstauber verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Wände des Trockenreinigers (2) von aussen beheizt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Verdampfungskühler (1) eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension unter Berücksichtigung des pH Wertes der letzteren nur so gross ist, dass der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger (2) passierenden Abgasen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, dass im Gaswäscher (3) die Waschflüssigkeit und im Schlammabtrenner (4) die flüssige Phase der Schadstoffsuspension einen pH-Wert unter 4 aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe des Gaswäschers (3) und in der flüssigen Phase des Schlammabtrenners (4) über 1 gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler (1) einzuführenden Schadstoffsuspension mindestens 90 Gewichtsprozent beträgt und der pH Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe des Gaswäschers (3) und in der flüssigen Phase des Schlammabtrenners (4) im Bereich von 2 bis 3,5 gehalten wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem HCI- und SO2-Gehalt der zu reinigenden Abgase über 2 gtm3 HCI + SO2 die Schadstoffsupension, die aus dem Schlammabtrenner (4) zur Einspritzdüse des Verdampfungskühlers (1) zurückgeleitet wird, vor dem Eintritt in den letzteren neutralisiert oder so schwach alkalisch gestellt wird, dass ihr pH-Wert danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen im Gaswäscher (3) wieder kleiner als 4 wird.
11. Schlammabtrenner zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Absetzbehälter (41) aufweist, welcher in seinem oberen Bereich einen Einlass (42) für mit Schadstoff beladene Waschilüssig- keit, in seinem Bodenbereich einen Auslass (13) für die Schadstoffsuspension sowie eine konisch zur Mitte nach oben verlaufende Wand (44) mit zentraler Öffnung (244) besitzt, durch welche ein den genannten Einlass (42) bildendes Rohr ins Innere des Absetzbehälters (41) führt, und dass ferner ein über dem unteren Ende dieses Rohres seitlich aus dem zentralen Bereich des Absetzbehälters (41) herausfüh rendes Abflussrohr (49) für an Schadstoff ärmere Waschflüs sigkeit vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, bei dem die Abgase Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthalten und in einem Verdampfungskühler, anschliessend in einem Trockenreiniger, in welchen sie von mindestens einem wesentlichen Teil der festen Schadstoffe befreit werden, und danach in einem Gaswäscher mit mindestens einer Waschstufe mit einer Waschflüssigkeit behandelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungskühler über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehalten wird und wobei die Waschflüssigkeit des Gaswäschers über einen Schlammabtrenner unter Abzug von Schadstoffsuspension im Kreislauf geführt wird und parallel dazu Schadstoffsuspension vom Schlammabtrenner über eine Rückführleitung zum Verdampfungskühler geleitet und mit den heissen Abgasen vermischt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist,
dass die Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension in Berührung kommen und aus einem unterhalb der Taupunkttemperatur durch das Gemisch korrodierbarem Material bestehen, von aussen auf eine Temperatur über dem Taupunkt des im Gemisch enthaltenen Wassers beheizt werden.
Vorzugsweise erfolgt der Entzug von Wärmeenergie aus den Abgasen vor deren Eintritt in den Verdampfungskühler in einem indirekten Wärmeaustauscher, insbesondere in einem durch die Abgase indirekt beheizten Dampferzeuger.
Eine Anlage des obigen Typs zur Durchführung der Reinigung von Abgasen aus Industrieöfen zur Behandlung von Nichteisenmetallschmelzen, insbesondere Aluminium
schmelzen, ist in der DE-AS 2408 222 der Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungs- und Wasserrückkühlanlagen KG, Essen, Deutschland, beschrieben.
Während Abgase aus Aluminium- u. dgl. Nichteisenmetallschmelzen zwar geringe Mengen an Flusssäure und Salzsäure aufweisen, jedoch diese Mengen im Gaswäscher Abwässer mit einem pH-Wert über 4 und oft über 6,5 erzeugen, haben im Gegensatz hierzu die Abgase aus Abfallverbrennungsanlagen einen starken Gehalt an Chlorwasserstoff, vor allem aus der Verbrennung von Polyvinylchloridabfällen und daneben vor allem einen solchen von 502. Ausserdem ist ihr Gehalt an Primärstaub meist bedeutend höher als derjenige der Abgase aus Aluminiumschmelzöfen.
Daher ist zwar in der Bischoff-Anlage (DE-AS 2408222) als Trockenreiniger die Wahl zwischen einem elektrostatischen Reiniger (Elektrofilter) und einem mechanischen Reiniger (Zyklonentstauber) freigestellt, bei bekannten Verfahren zum Reinigen von Abgasen mit hohem Gehalt an Säurekomponenten, wie z. B. dem in der DE-AS 2431130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland, beschriebenen, wird hingegen stets die Verwendung eines an sich kostspieligeren elektrostatischen Trockenreinigers verlangt.
Vor der Reinigung der Abgase in einem Elektrofilter werden in diesem bekannten Verfahren die Rauchgase zunächst mit einer dem Verfahren selbst entnommenen, möglichst konzentrierten Salzlösung, insbesondere durch Einspritzen in einen mit den Rauchgasen beschickten Einspritzverdampfer (Verdampfungskühler), gemischt und das erhaltene Rauchgas Salzlösungsgemisch eingedampft. Erst dann erfolgt die Abscheidung des Staubanteils im Elektrofilter.
Bei der Nasswäsche arbeitet das Walther-Verfahren grundsätzlich mit alkalischen, insbesondere natrium- und ammoniumionenhaltigen Waschflüssigkeiten, und erzielt so im Gaswäscher konzentrierte Salzlösungen, die in den Verdampfungskühler (Einspritzverdampfer) zurückgeführt werden.
Ein weiteres bekanntes Verfahren nach der US-PS 3 929963 von S.I. Taub (E.I. DuPont de Nemours and Company) arbeitet ebenfalls mit einem Verdampfungskühler (evaporative cooler) und einem diesem nachgeschalteten Feststoffabscheider, z. B. einem Sackfilter (baghouse) od. dgl.
Gewebefilter, in welchem die festen Schadstoffe möglichst vollständig aus dem Abgas entfernt werden, wodurch ein Schlammabtrenner eingespart wird. Hierauf werden die im wesentlichen von festen Schadstoffen befreiten Abgase einer Wäsche mittels einer Waschlösung unterworfen, deren pH Wert im Gaswäscher oder in der Rückleitung vom Gaswäscher zum Verdampfungskühler durch Zugabe von salzbildenden Chemikalien so eingestellt werden kann, dass mit den gasförmigen Säuren oder basischen, von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Schadstoffen ein in Wasser lösliches oder unlösliches Salz gebildet wird, worauf die resultierende Lösung oder Suspension in den Verdampfungskühler zurückgeführt und dort mit Abgasen vermischt wird, die hierdurch auf eine Temperatur noch über dem Taupunkt (des Gemischs) abgekühlt werden, wobei Salz in fester Form ausgeschieden wird.
Diese bekannten Verfahren leiden nun an einer Anzahl von Nachteilen, welche die Anlagen zu ihrer Durchführung und den Verbrauch an Chemikalien in wirtschaftlich höchst unerwünschtem Masse verteuern.
Bei Betrieb der Anlage nach der DE-AS 2408 222 (Bischoff) werden Abgase insbesondere aus einer mit Salzen wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid abgedeckten Aluminiumschmelze mit Temperaturen weit über 400 , im Normalfall von 800 bis I000 C, direkt in einen Verdampfungskühler eingeleitet. Im Verdampfungskühler nehmen die heissen Abgase aus der dort eingespritzten wässrigen Schadstoffsuspension, die einer späteren Stufe des Verfahrens entnommen wird, sehr grosse Mengen Wasser auf, die noch erhöht werden durch weitere Wasseraufnahme in der nachfolgenden Wäsche.
Die Summe der insgesamt vom Abgasstrom aufgenommenen Wassermenge führt nun erstens zu einer beträchtlichen Erhöhung des zu reinigenden Gasvolumens und damit zu einer wesentlichen Vergrösserung des Gaswäschers und zweitens zur Ausbildung einer unerwünscht intensiven Wasserdampfkondensationsfahne am Auslass des Kamins, aus welchem die gereinigten Abgase an die Umgebungsluft abgegeben werden.
Während es vor allem Aufgabe der Wäsche ist, insbesondere gasförmige Schadstoffe wie HCI, HBr, H2F2, Cl2, Br2 und SO2 sowie Schwefelsäurenebel aus dem Abgas zu entfernen, ist es ausserdem eine wichtige Funktion, die Gase zu kühlen, wodurch teerartige, an sich zunächst gasförmige Substanzen und auch salzartige Substanzen kondensiert und anschliessend abgeschieden werden können.
Dabei treten aber im Gaswäscher häufig Niederschläge an den Wänden der verschiedenen Waschstufen und auch im Schlammabtrenner auf, die auf diesen Wänden und in den Ableitungen des Gaswäschers Verkrustungen bilden und das Funktionieren der ganzen Waschapparatur bei längerem Betrieb in steigendem Masse beeinträchtigen. Die sich bildenden Krusten bestehen z. B. aus Gips, Kalk, Metallsalzen und anderen Feststoffen.
Allen obenerwähnten bekannten Anlagen der eingangs beschriebenen Art ist weiter der Nachteil gemeinsam, dass die Wandungen des Verdampfungskühlers, welche mit dem heissen Abgas (Temperatur über 120 C) und der in dieses eingespritzten, aus dem Gaswäscher zurückgeführten Waschflüssigkeit und dem aus dieser freigesetzten Wasserdampf in Berührung kommen, einer starken Korrosion unterliegen, insbesondere da diese aus wirtschaftlichen Gründen aus Eisen hergestellt werden. Solche Wandungen haben meist eine Lebensdauer von ein bis höchstens zwei Jahren.
Dieses Problem ist z. B. in der DE-OS 2 746 975 der Shell International Research Maatschappij B.V. erkannt und soll nach dieser Offenlegungsschrift dadurch gelöst werden, dass ein Schutzgasschild gegenüber der korrosionsgefährdeten Wandung durch entsprechendes Einleiten eines kalten, partikelfreien und gereinigten Produktgases als Schutzgas gebildet wird, das das eingeführte heisse Abgas und die gleichzeitig dem Heissgas hinzugefügte wässerige Suspension von teilchenförmiger Masse daran hindert, in Kontakt mit der von Korrosion bedrohten Wandung zu kommen.
Die Erzeugung und Heranführung des erforderlichen stark gereinigten Schutzgases erfordert natürlich eine ganze Reihe zusätzlicher Geräte, wie Leitungen, Pumpen usw., auch wenn das Schutzgas mit genügender Reinheit und genügend niedriger Temperatur in der Anlage selbst erzeugt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anlage zu verwirklichen, bei welchen die Korrosionsge lährdung der Wände des Verdampfungskühlers, insbesondere wenn diese aus Eisen bestehen, weitgehend vermieden und hierdurch die Lebensdauer des Verdampfungskühlers wesentlich erhöht wird.
Weiter bezweckt die Erfindung die Verwirklichung eines Verfahrens zur Reinigung von Abgasen in der eingangs beschriebenen Anlage, welches die vorangehende Ausnutzung eines Grossteils des Energiegehalts der Abgase in der bisher üblichen Weise, z. B. durch indirekte Wärmeabgabe in einem Dampfkessel, ebenfalls gestattet, dabei gleichwohl klare, wenig verschmutzte und leicht zu beseitigende Abwässer erzeugt, wobei die Anlage zum Abscheiden der Festteilchen nach dem Verdampfungskühler keine teuren, komplizierten Apparaturen wie Elektrofilter oder Sackfilter (baghouse) er fordern soll und wobei ihr gesamter Platzbedarf vorzugsweise nicht grösser sein soll als derjenige, den ein Elektrofilter etwa gleicher Nutzleistung erfordern würde.
Weiter soll der Chemikalienbedarf der Anlage vor allem im Gaswäscher möglichst niedriger gehalten werden als bei den beschriebenen bekannten Verfahren und die Krustenbildung vor allem im Gaswäscher möglichst unterdrückt werden.
Die genannte Aufgabe wird gelöst und die erwähnten Ziele erreicht durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei demselben diejenigen Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension in Berührung kommen und aus einem unterhalb der Taupunkttemperatur durch ein derartiges Gemisch korrodierbarem Material bestehen, von aussen auf eine Temperatur über dem Taupunkt des im Gemisch enthaltenen Wassers beheizt werden.
Es wurde nämlich gefunden, dass auch bei Einführung von heissen Abgasen, deren Temperatur hoch genug lag, so dass auch beim Einspritzen der vom Schlammabtrenner her stammenden Schadstoffsuspension im Mischraum des Verdampfungskühlers eine Temperatur über dem Taupunkt herrschte, sich trotzdem auf den Wänden des Verdampfungskühlers, die in Kontakt mit diesem Gemisch kamen, ein wärmeisolierender Belag bildete, durch den hindurch vom Inneren des Mischraumes her auf die entsprechend kühlere Wandung eine starke Korrosionswirkung ausgeübt wurde. Überraschend unterblieb nun diese Korrosion der Wände des Verdampfungskühlers weitgehend oder völlig bei von aussen her erfolgter Beheizung der genannten Verdamp fungskühlerwände.
Die Beheizung dieser Wände kann durch einen sie umgebenden Heizmantel oder auch durch in ihnen verlegte Heizschlangen erfolgen. Dabei kann als Heizgas gegebenenfalls auch das Abgas selbst dienen, das mit entsprechend höherer Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdampfungskühlers und dann erst in dessen Mischraum eingeführt wird, wobei dann im Mischraum die Zuleitung der Schadstoffsuspension z.B. durch Einspritzen durch Düsen oder in anderer an sich bekannter Weise erfolgt. Die teure Ausrüstung des Verdampfungskühlers mit korrosionsfesten Wänden wird hierdurch vermieden.
Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammabtrenner und in jeder vorgeschalteten Stufe des Gaswäschers unter 4 gehalten.
Der Betrieb der genannten Apparaturen des Gaswäschers im pH-Bereich unter 4 vermeidet weitgehend oder völlig die erwähnte unerwünschte Krustenbildung in den Waschapparaturen und im Schlammabtrenner.
Als Trockenreiniger wird vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein die Wirkung der Zentrifugalkraft zur Entfernung von Festteilchen aus den Abgasen aus: nutzender Zyklonentstauber verwendet, der aber einen Anteil der Feststoffe (Metalloxide u. dgl.) vorzugsweise in den dem Gaswäscher aus dem Trockenreiniger zugeleiteten Abgasen belässt.
Auch die Wände des Trockenreinigers werden vorzugsweise in derselben Weise von aussen beheizt. Hierdurch kann auch hier ein besonderer Korrosionsschutz eingespart werden und die Wände aus Eisen oder Stahl gefertigt sein.
Die in den Verdampfungskühler eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension braucht unter Berücksichtigung des pH-Wertes der letzteren nur so gross zu sein, dass der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger passierenden Abgasen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, dass im nachfolgenden Gaswäscher eine Schadstoffsuspension mit einem pH-Wert in der flüssigen Phase unter 4 gebildet wird.
Der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension soll mindestens 70, vorzugsweise aber mindestens 90 Gew.-% betragen.
Vorzugsweise wird der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Stufe des Gaswäschers und im nachfolgenden Schlammabtrenner über 1, am besten zwischen 2 und 3,5 gehalten. Chemikalien können bei der Einstellung dieses pH Wertes gespart werden, indem aus den den Trockenreiniger passierenden Abgasen nur ein solcher Anteil an Festschadstoffen ausgeschieden wird, dass der in den Abgasen verbleibende Anteil dieser Schadstoffe (z. B. Metalloxide) ausreicht, um den pH-Wert der Waschflüssigkeit ohne oder mit nur geringem Zusatz an basischen Chemikalien (z.B.
Natronlauge) in dem gewünschten pH-Wert-Bereich zu halten.
Während der pH-Wert der Waschflüssigkeit, die über eine oder mehrere Waschstufen und durch den Schlammabscheider im Kreislauf geführt wird, in der Regel auf einem pH-Wert unter 4 gehalten werden muss, kann die Schadstoffsuspension, die aus dem Schlammabtrenner abgezogen und dem Verdampfungskühler zugeführt wird, auch auf einen pH-Wert über 4 gestellt werden, wobei aber das Gemisch aus dieser schadstoffhaltigen Flüssigkeit und den Abgasen, das in der Mischkammer des Verdampfungskühlers entsteht und mit den Wänden des letzteren in Berührung kommt, bei Kontakt mit Wasser wieder einen sauren pH besitzen sollte, d.h. der pH-Wert der in den Verdampfungskühler zurückgeführten Flüssigkeit ist vom Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen abhängig.
Der pH-Wert sollte vorzugsweise nur so tief unter 4, aber dabei über 1 liegen, dass der Gehalt an sauren Schadstoffen im aus der Anlage abgegebenen Abgas, der bei zunehmender Ansäuerung der zirkulierenden Waschflüssigkeit während des Waschvorganges infolge der dadurch bedingten sinkenden Aufnahmefähigkeit der letzteren für diese Schadstoffe zunimmt, unterhalb eines für den Betrieb der Anlage festgelegten Grenzwertes bleibt, der seinerseits gewöhnlich möglichst tief unter einem gegebenenfalls gesetzlich vorgeschriebenen Minimum an sauren Schadstoffen im an die Umgebung abgelassenen Abgas liegen dürfte.
Weiter hat die erfindungsgemässe Kombination von Massnahmen in Verdampfungskühler, Trockenreiniger und Gaswäscher überraschenderweise zur Folge, dass durch das Einspritzen dieser Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler die Abscheidung des wasserunlöslichen Primärstaubes aus den Abgasen durch Agglomeration von feinen Staubpartikeln und deren nachfolgende Abscheidung im Trockenreiniger so erhöht wird, dass die Waschflüssigkeit im Gaswäscher ausserordentlich sauber bleibt. Auch entsteht infolgedessen im Schlammabtrenner eine sehr dünne Schadstoffsuspension mit einem geringen Schadstoffgehalt. Dies beeinträchtigt die Wirksamkeit des Einspritzens in den Verdampfungskühler keineswegs, denn der dadurch erzielte, oben beschriebene Effekt z. B. der Agglomeration würde auch schon beim Einspritzen von Frischwasser erzielt werden.
Dieser Rückkoppelungseffekt ist unerwartet so stark, dass die Waschflüssigkeit höchst sauber bleibt und Schadstoffsuspensionen erhalten werden, die besonders gut pump bar sind und die gestatten, als Gaswäscher Waschtürme mit Füllkörperschichten und X-Abscheider in störungsfreiem Betrieb zu verwenden, also ohne dass Verstopfungen auftreten, wie sie bei den schmutzigen Schlammphasen und Abwässern aus den bisher angewandten Verfahren zu erwarten waren.
Die erwähnten Schadstoffsuspensionen werden in der Industrie auch als Schlämme (engl. slurry ) bezeichnet.
Es handelt sich dabei um wässrige Suspensionen von im einzelnen nachstehend beschriebenen festen Schadstoffen oder auch um wässrige Emulsionen von flüssigen wasserunlöslichen Schadstoffen oder um wässrige aus einer solchen Suspension und Emulsion bestehende Gemische, deren Viskosität verhältnismässig gering ist und deren Dichte vorzugsweise um 1 bis hinauf zu etwa 1,3 g/ml liegen kann.
Soweit die Schadstoffe wasserlöslich sind, befinden sie sich in der wässrigen Phase der Schadstoffsuspensionen in Lösung, bei Sättigung ist der Überschuss von an sich wasserlöslichen Schadstoffen suspendiert.
Schadstoffe, von welchen Industrieabgase mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens gereinigt werden sollen, sind nicht nur die durch die übliche trockene Rauchgasreinigung mittels Elektrofilter erfassbaren Schadstoffe, die bei den im Elektrofilter herrschenden Temperaturen zu genügend grossen Staub- oder Nebelpartiklen kondensieren, sondern auch Öle oder teerartige Substanzen und auch derjenige Teil der im Rauchgas enthaltenen Metalloxide oder Salze, die erst bei der Abkühlung der Abgase nach deren Austritt aus dem Kamin Aerosole bilden und dadurch zu einer Luftverschmutzung führen, und vor allem auch Schadgase wie HCI, H2F2 oder SO2, die alle durch ein Elektrofilter nicht abgeschieden werden können.
Als Verdampfungskühler (oder Einspritzverdampfer, engl. Spray Dryer ) werden Zerstäubungstrockner verwendet, wie sie z.B. von der NIRO Atomizer Ltd., Kopenhagen, Dänemark, gebaut werden und wie sie im Food Engineering Februar 1966, Seiten 83-86, beschrieben sind. Sie enthalten eine Mischkammer oder ähnlichen Raum, in welchem in die ihn durchströmenden Abgase Schadstoffsuspension eingespritzt wird.
Als Trockenreiniger kann ein mechanischer Entstauber, z. B. ein Zyklonentstauber bekannter Bauart, verwendet werden. Es wird also im Gegensatz zu den bekannten Verfahren hier kein Elektrofilter (elektrostatischer Entstauber) oder Sackfilter (Baghouse) benötigt.
Als Gaswäscher (Scrubber) werden vorzugsweise Einrichtungen mit mindestens einem der Rauchgaswaschtürme verwendet, wie sie von Fattinger, Schmitz und Schneider in der Publikation Nr. 107 Technik der Abgasreinigung der Tagung Lufthygiene 1976 vom 3. Dezember 1976 des Verlags VFWL (Verein für Wasser- und Lufthygiene), Huttenstrasse 36, 8006 Zürich, Schweiz, beschrieben sind (siehe Fig. 1 bis 4).
Vorzugsweise wird ein solcher Turm mit dem ebendort beschriebenen X-Abscheider verwendet.
Das in den Gaswäscher als Ersatz für die aus der Anlage mit den gereinigten Abgasen abgegebenen Wassermengen zuzusetzende Wasser kann aus Frischwasser oder Abwasser bestehen und kann daher an verschiedenen Stellen des Gaswäschers einerseits als Frischwasser, anderseits als Abwasser oder als wässrige Suspension von festen Schadstoffen und/ oder als wässrige Emulsion von flüssigen Schadstoffen der weiter oben erwähnten Art eingeleitet werden.
Die Abtrennung der Schadstoffsuspension aus der Waschflüssigkeit erfolgt in einem Abtrennapparat, der hierin der Kürze halber als Schlammabtrenner bezeichnet ist. Er ersetzt den in der DE-AS 2408 222 als Eindicker bezeichneten Apparat. Dabei wird vorteilhaft ein von Jürg Schneider konstruierter neuartiger Schlammabtrenner verwendet, dessen Aufbau und Betriebsweise weiter unten näher beschrieben ist.
Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers mit der Schadstoffsuspension mindestens 2 Sekunden.
Bei einer Verweilzeit von unter 2 Sekunden, d.h. zu kleinem Mischraum, werden die feineren Schadstoffteilchen nicht mehr genügend zu grösseren agglomeriert, was jedoch zu einer zufriedenstellenden Abscheidung im Trockenreiniger erforderlich ist. Im Verdampfungskühler muss die eingespritzte Schadstoffsuspension (Schlamm) genügend Zeit haben, den feineren Staubanteil aus den Abgasen aufzunehmen. Auch kann es bei einer zu kurzen Verweilzeit zum Anbacken von Salzen und zur Kristallbildung an den unteren Wandpartien des Mischraums des Verdampfungskühlers kommen, weil noch feuchte Partikel die Wand des Mischraums erreichen können.
Anderseits muss der Verdampfungskühler für die gleiche Abgasmenge grösser und teurer ausgelegt werden, wenn längere Verweilzeiten erzielt werden sollen, ohne dass das Verfahren dadurch in entsprechendem Masse verbessert wird.
Zu grosse Verdampfungskühler arbeiten daher wirtschaftlich schlechter.
Im Betrieb soll die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger (Zyklonentstauber) durch Einsatz einer entsprechen- den Menge von Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler unter 200 C, vorzugsweise aber unter 170 0C gehalten werden, also, um Energie zu sparen, nicht zu weit über dem jeweiligen Säuretaupunkt. Der Taupunkt liegt bei dem im Verdampfungskühler herrschenden leichten Überdruck (0,1 bis 0,5 bar) für Salzsäure bei etwa 120 0C und für schweflige Säure bei etwa 160 C.
Übersteigt die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger 170 C, so ist die Kondensation der darin abzuscheidenden festen Teilchen oder Flüssigkeitströpfchen der Schadstoffe gewöhnlich nicht genügend. Verlässt das Abgas den Trockenreiniger zu heiss (über 1700 bis 200 C), so wird in der darauffolgenden Nasswäsche zu viel Wasser aus der Waschflüssigkeit verdampft und vom Abgas mitgenommen und aus der Anlage herausgeführt, und die Schadstoffkonzentration in der Schadstoffsuspension wird zu hoch und daher die Waschflüssigkeit zu schmutzig, was bei deren Rückleitung im Kreislauf durch den Gaswäscher zu einer unzulänglichen Reinigungswirkung führt. Die Waschflüssigkeit kann sogar an Salzen übersättigt werden, so dass Auskristallisation von Salz im Wäscher gegebenenfalls zu dessen Verstopfung führen kann.
Vorzugsweise weisen die zu reinigenden Abgase bei ihrer Einführung in die Mischzone des Verdampfungskühlers eine Temperatur im Bereich von 1500 bis 400 C auf. Dem entspricht eine Austrittstemperatur über 1200 bis 170 C.
Hat das in den Verdampfungskühler eingeführte Abgas eine Temperatur unter 150 C, so ist der Energieverbrauch für Beheizung der obengenannten Mischkammer des Verdampfungskühlers zwecks Einhalten einer Temperatur über dem Wassertaupunkt, also zur Vermeidung der Kondensation von Schadstoff und schädlichen Ablagerungen an den Verdampfungskühlerwänden meist zu hoch, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zu gestatten.
Bei Temperaturen der in den Verdampfungskühler eingeführten Abgase über 400 0C wird die obere Grenztemperatur des Abgaskühlsystems am Auslass der Anlage für die gereinigten Abgase zu hoch, denn höhere Abgastemperatur bedeutet Aufnahme von grösseren Wassermengen, wodurch das interne Wärmeaustauschsystem der Anlage zu gross ausgelegt werden muss. Bei einer oberen Temperaturgrenze von 400 0C der im Verdampfungskühler zu behandelnden Abgase arbeitet das mit dem Waschflüssigkeitskreislauf des Gaswäschers gekoppelte Wärmeaustauschsystem bereits bei 700 bis 80 C, also schon ziemlich nahe der durch den Siedepunkt der Waschflüssigkeit für ohne Überdruck arbeitende Anlagen gegebenen theoretischen Grenze.
Durch die erwähnte Mindestverweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers (2) und durch das Halten der Temperatur der Abgase im Trockenreiniger unter
170 0C wird eine besonders befriedigende Reinigung der Abgase mit Einführungstemperaturen im vorstehend angegebenen Bereich von 1500 bis 400 0C erzielt.
Die bevorzugte Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verlangt nun, den pH-Wert der Flüssigkeit im Schlammabtrenner und in der Stufe oder den Stufen des Gaswäschers unter 4 zu belassen, also keine oder nur sehr geringe Mengen an basischen Neutralisierungsmitteln, wie Natronlauge, den Waschflüssigkeiten oder, wie z. B. Kalkmilch, den Schadstoffsuspensionen zuzusetzen, während in bekannten Verfahren, z.B. dem in der DE-AS 2431130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland, die sauren Komponenten der Abgase, vor allem SO2, durch chemische Reaktion mit einer alkalischen Lösung in die entsprechenden, vorzugsweise wasserlöslichen Salze umgewandelt werden müssen.
Der pH-Wert der im Kreislauf geführten Flüssigkeit soll bei diesem bekannten Verfahren zwischen 4,0 und 7,8, praktisch aber unter einem pH von 6,5 wohl nur bei sehr geringen Anteilen an sauren Komponenten, normalerweise aber zwischen 6,5 und 7,5 gehalten werden, d.h. mit erheblichem Aufwand an basischen Stoffen. Beim Arbeiten bei einem pH-Wert über 4 würden jedoch beim Verfahren nach der Erfindung Ausfällungen vor allem im Gaswäscher in solchem Masse auftreten, dass die ganze Anlage verstopft würde.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise mit stark saurer Waschflüssigkeit mit einem pH-Wert unter 2 im Schlammabtrenner und in jeder vorgeschalteten Waschstufe durchgeführt, wodurch Kosten für alkalische Chemikalien eingespart werden.
Nur wenn der HCI- und SO2 -Gehalt der zu reinigenden Abgase besonders hoch ist (über 2 g/m3 HCl + SO2), empfiehlt es sich, die Schadstoffsuspensionen, die aus dem Schlammabtrenner zur Einspritzdüse des Verdampfungskühlers zurückgeleitet werden, vor dem Eintritt in den letzteren teilweise bis zu einem pH von 2 bis 4 zu neutralisieren.
Die Suspension kann dabei sogar etwa alkalisch werden, aber nur so viel, dass sie danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen in der Wäsche wieder sauer (pH kleiner als 4) wird.
Die Temperatur der mit den zu reinigenden Abgasen in Berührung kommenden Innenwände der Mischzone des Verdampfungskühlers (Einspritzverdampfers) kann in einer bevorzugten eigenen Konstruktion des letzteren durch Beheizung der Aussenseiten dieser Innenwände mittels der an diesen Aussenseiten entlang streichenden heissen Abgase in einem solchen Temperaturbereich gehalten werden, dass auf den genannten Wandungen keine Kondensation von Schadstoffen stattfindet, die vor allem Korrosionsprobleme schafft und zur Verwendung besonderer, korrosionsfester Materialien zwingt und ausserdem die Produktion von möglichst trockenen Schadstoffgranulaten im Verdampfungskühler und Trockenreiniger beeinträchtigt.
Diese Temperaturkontrolle kann aber auch durch indirekte Beheizung der genannten Wände des Mischraums mittels Heissdampferreicht werden. Vorteilhaft wird auch der Mantel des Trockenreinigers, für den vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein Zyklon, verwendet wird, indirekt beheizt, so dass auch dort eine Kondensation von korrodierenden Schadstoffen, insbesondere Salzsäure oder Schwefelsäure, verhindert wird.
Die Kombination der drei oben aufgeführten Massnahmen, also Wandbeheizung im Verdampfungskühler, saure Wäsche bei einem pH-Wert unter 4 und ein verdampfbarer Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler zurückgeführten Schadstoffsuspension von mindestens 70, vorzugsweise aber 90 oder mehr Gewichtsprozent, gestattet die Verwendung von Wänden aus korrodierbarem Material, insbesondere aus Eisen, im Verdampfungskühler bei einer Lebendauer dieser Wände von über zwei Jahren. Dabei können die Einrichtungen des Gaswäschers in moderner Weise aus Kunststoff gebaut werden.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn einerseits die Verweilzeit der Abgase im Verdampfungskühler von 3 3 bis 7 Sekunden beträgt und anderseits die Abgastempera- tur im mechanischen Entstauber (Zyklon) bei 1400 bis 150 0C gehalten wird.
Bei Geschwindigkeiten des durch den Gaswäscher strömenden Gases über 1 m/sec wird vorteilhaft ein mit einer Füllkörperschicht beschickter Waschturm verwendet, wobei die Füllkörperschicht vorzugsweise aus Igelfüllkörpern (siehe Fig. 7 der obengenannten Beschreibung des Vereins für Wasser- und Lufthygiene [ VFWL ] , Zürich) besteht. Dabei wird der freie Querschnitt des vom Abgas durchströmten Waschturmes vorteilhaft so gewählt, dass die Gasgeschwindigkeit über 1 m/sec liegt.
Weiter kann der Gaswäscher (Scrubber) vorteilhaft einen nassmechanischen Aerosolabscheider mit einem Gaswiderstand von 5 bis 60 und vorzugsweise von 10 bis 30 mbar enthalten. Als Aerosolabscheider wird vorzugsweise ein X-Abscheider verwendet, der ebenfalls in der genannten Veröf fentlichung VFWL Zürich beschrieben ist (Fig. 2 und 3).
Bevorzugt werden mehr als 50 Vol.-% der Kreislaufflüssigkeit, welche die erste dem mechanischen Entstauber nachgeschaltete Gaswaschstufe durchströmt, durch den Absetzbehälter des Schlammabtrenners (Eindickers) geleitet, besonders vorteilhaft jedoch von 70 bis 100%, wobei die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners vorzugsweise, je nach Grösse des letzteren, zwischen 1 1 und 8 Minuten, besonders vorteilhaft jedoch 3 bis 5 Minuten liegt.
Als zum Ersatz von aus der Anlage mit den Abgasen abgeführtem Wasser dienendes Abwasser wird bevorzugt Schlackenlöschwasser aus einer Abfallverbrennungsanlage verwendet. Dieses Abwasser kann in den Waschflüssigkeitskreislauf, vorzugsweise aber in den Schlammabtrenner eingeleitet werden.
Schliesslich kann in den Waschflüssigkeitskreislauf des Gaswäschers ein Wärmeaustauscher eingesetzt werden, welcher die Waschflüssigkeit kühlt und die dieser entzogene Wärme vorzugsweise in einem Wärmepumpensystem über einen zweiten Wärmeaustauscher an Zuluft abgibt, die hierdurch aufgeheizt und alsdann zum Verdünnen den gereinigten Abgasen im Kamin der Anlage zugemischt wird.
Zur gegebenenfalls wie oben erwähnten teilweise neutralisierten, dem Verdampfungskühler vom Schlammabtrenner aus zuzuführenden Schadstoffsuspension kann auch ein Bindemittel und/oder eine die darin vorhandenen Salze in der festen Phase der Schadstoffe bindende und gleichzeitig vor allem deren Regenwasserlöslichkeit herabsetzende Chemikalie zudosiert werden, z.B. ein Silikat wie Wasserglas.
Die Erfindung wird beispielhaft durch die folgende Beschreibung und im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,
Fig. 2 schematisch eine praktische Anordnung der Aus führungsform nach Fig. 1 in Seitenansicht,
Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in Draufsicht,
Fig. 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung der Anlage nach Fig. 2 und 3,
Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Schlammab trenners in der Anlage nach Fig. 1 bis 3 und
Fig.
6 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der Anlage, welche besonders für diejenigen Fälle geeignet ist, in denen eine möglichst geringe Wasserdampf fahne am Kaminauslass beim Ablassen der gereinigten Abgase in die Umgebung verlangt wird, zeigen.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfasst einen Verdampfungskühler 1, dessen Aussenwand von einem Isolationsmantel 17 umgeben ist. Der Verdampfungskühler 1 hat in seinem Inneren eine zylindrische Trennwand 18, welche einen Misch- und Reaktorraum 100 von einer diesen umgebenden äusseren Ringkammer 101 trennt. In die äussere Ringkammer 101 mündet eine Abgaszufuhrleitung 11 für die Zufuhr von zu reinigendem Abgas in die Anlage. An ihrem oberen Ende besitzt die zylindrische Trennwand 18 Durchlässe, durch die die Mischkammer 100 mit der äusseren Ringkammer 101 frei verbunden ist. Am oberen Ende der Mischkammer 100 ist eine Zerstäuberdüse 19 vorgesehen, aus welcher Flüssigkeit in das Innere der Mischkammer 100 eingesprüht werden kann. Aus dem unteren Bereich der Mischkammer 100 führt eine Abgasleitung 12 in einen Zyklonentstauber 2.
Die Wandung der Abgasleitung 12 und die Aussenwandung des Zyklonentstaubers 2 sind von einem Heizmantel 20 umgeben, in welchem Windungen von Halbrohren 23 zur Beheizung des Zyklonentstaubers und der Abgasleitung 12 vorgesehen sind. Am unteren Ende der Mischkammer 100 befindet sich eine Ablassleitung 15, am unteren Ende der Ringkammer 101 Ablassleitungen 14 und am unteren Ende des Zyklonentstaubers 2 eine Ablassleitung 24, durch welche Abscheidungen aus dem Abgas in fester oder flüssiger konzentrierter Form aus dem Verdampfungskühler bzw. dem Zyklonentstauber 2 in einen Staubsammelbehälter 9 abgelassen werden können.
Das Ablassen erfolgt vorzugsweise stossweise und wird über Ventile 71, 72 und 74, die jeweils in den Leitungen 14, 15 und 24 vorgesehen sind, gesteuert. Die Beheizung der Halbrohre 23 erfolgt mit Heissdampf, der über eine Dampfzuleitung 231 eingeführt wird. Sich in den Halbrohren bildendes Kondenswasser wird über eine Kondenswasserableitung 232 laufend in einen Kondenswassertopf 233 abgelassen.
Aus dem oberen Bereich des Zyklonentstaubers 2 führt eine Gasüberführungsleitung 22 in den mittleren Bereich eines Gaswäschers 3 in Form eines Waschturms.
Der mittlere Bereich dieses Turms 3 ist mit einer Füllkörperschicht 31 angefüllt, die auf einem Querrost 34 ruht.
her der Füllkörperschicht 31 befindet sich im Waschturm 3 eine Einspritzdüse 131, die zum Besprühen der Füllkörperschicht mit Waschflüssigkeit aus einer Flüssigkeits-Kreislaufleitung 33 dient. Im oberen Teil des Waschturms 3 ist auf diesem ein Aerosolabscheider 35 aufgesetzt, vorzugsweise ein X-Abscheider, dessen Schlitzwand 135 über eine Sprühdüse 133 mit Waschflüssigkeit besprüht wird, welche der Düse 133 aus der Kreislaufleitung 33 über die Zweigleitung 133a zugeführt wird. Der Aerosolabscheider 35 steht einerseits mit dem Inneren des Waschturms 3 und durch die Schlitzwand 135 hindurch mit einem Tropfenabscheider 36 in freier Verbindung. Vor dem Tropfenabscheider ist eine Sprühdüse 136 angeordnet, in welcher eine Frischwasserzuleitung 90 mit Absperrventil 91 mündet.
Das aus der Sprühdüse 136 eingesprühte Frischwasser spült die Wände des Tropfenabscheiders 36 und sammelt sich in einem Sammelgefäss 92, von welchem es über die Leitung 192 in den Waschturm 3 oberhalb der Füllkörperschicht 31 einfliesst.
Vom Tropfenabscheider 36 aus führt eine Gasleitung 32 für das gereinigte Abgas über einen Ventilator 5 in eine Gasaus trittsleitung 52, die in einen Kamin 6 öffnet. Am unteren
Ende des Waschturms 3 befindet sich ein Schlammabtrenner
4, dessen Aufbau im Zusammenhang mit Fig. 5 weiter unten näher beschrieben ist. Aus dem Schlammabtrenner 4 wird
Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe 81 durch die Kreislauf- leitung 33 zu den Düsen 131 und 133 gepumpt.
Der von Waschflüssigkeit erfüllte Absetzbehälter 41 des
Schlammabtrenners 4 besitzt an seinem oberen Ende eine konisch nach oben und zur Mitte ausgebildete Wand 44.
Die im Turm 30 abwärts rieselnde Waschflüssigkeit aus der Düse 131 sammelt sich auf dem konisch nach unten zur
Mitte geneigten Boden 134 des Waschturms 3 und fliesst von dort durch eine Abflussleitung 42, die sich durch die Öff nung in der Mitte der Wand 44 abwärts erstreckt, in den Ab setzbehälter 41. Aus dem Ringraum 144, der sich über der
Wand 44 und unterhalb des Bodens 134 befindet, führt eine
Schwimmschlammableitung 43 über ein Absperrventil 87 abwärts und vereinigt sich mit einer Schlammleitung 13, die vom unteren Ende des Absetzbehälters 41 des Schlammab trenners 4 über ein Sperrventil 86 führt.
Nach der Vereinigung mit der Leitung 43 führt die Lei tung 13 über eine Umwälzpumpe 82, welche über ein Sieb oder Filter 213 zum oberen Ende des Verdampfungskühlers
1 führt, wo sie an die Einspritzdüse 19 angeschlossen ist. Die
Einspritzdüse 19 ist als Zweistoffdüse ausgebildet, wobei als
Zerstäubungsmedium über eine Zuleitung 89 und ein Ab sperrventil 88 Luft oder Dampf eingeblasen werden kann.
In den Fig. 2 bis 6 sind den Apparateelementen in Fig. 1 entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Fig. 1.
Der Verdampfungskühler 1 ist in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 als zylindrischer Behälter ausgebildet. Die Zuleitung 11 für die zu reinigenden Abgase mündet hier in das obere Ende des Verdampfungskühlers 1 ein, während je eine Vielzahl von Düsen 19 in einer tieferen Lage durch die von der Flüssigkeitsleitung 13 abgezweigte Zweigleitung 13a über eine Ringleitung 113a und in einer höheren Lage von der von Leitung 13 abgezweigten Zweigleitung 13b über eine Ringleitung 113b versorgt wird.
Die Düsen 19 richten in dieser Ausführungsform die Flüssigkeitskegel aufwärts, also dem durch Leitung 11 einströmenden Abgas entgegen.
Um den unteren Bereich des Verdampfungskühlers 1 herum sind zehn Zyklonentstauber 2 angeordnet, in welche das den Verdampfungskühler 1 in seinem unteren Bereich verlassende Abgas über zehn Leitungen 12 eingeführt wird.
Das in den zehn Zyklonentstaubern 2 trocken entstaubte Abgas gelangt über eine Ringleitung 112 von sich nach der Gasüberführungsleitung 12 allmählich erweiterndem Querschnitt in die letztgenannte Leitung, wobei durch den sich erweiternden Querschnitt der Ringleitung 112 eine Drosselung des Gasstromes in die Leitung 12 vermieden wird. Am unteren Ende des Verdampfungskühlers 1 befindet sich ebenso wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 eine Ablassleitung
15 für Schadstoffagglomerationen, die mit einem Absperrventil 72 versehen ist.
Die unteren Enden der Zyklonentstauber 2 sind mit Ablassleitungen 114 verbunden, die zusammen mit der Leitung
15 in einem Sammelgefäss 115 enden, welches durch eine mit einem Absperrventil 70 versehene Leitung 116 entleert werden kann.
Die Abgasüberführungsleitung 22 ist in derselben Weise wie in der Anlage nach Fig. 1 mit einem Waschturm 3 verbunden, der in der gleichen Weise ausgerüstet ist wie derjenige in Fig. 1.
Die in Fig. 5 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des Schlammabtrenners 4 umfasst ebenfalls einen Absetzbehälter 41, eine Flüssigkeitszuflussleitung 42, die durch die zen trale Öffnung 244 einer konisch nach oben und zur Mitte hin zulaufenden Wand 44 in den Absetzbehälter 41 hineinragt und mit ihrem oberen Ende an die Ausflussöffnung 234 des nach innen und unten hin konisch abfallenden Bodens 134 des Waschturms 3 angeschlossen ist.
An seinem unteren Ende trägt die Leitung 42 einen sich nach unten und aussen konisch erweiternden, nach unten offenen Mündungstrichter 142, in dessen Innerem der Leitung 42 gegenüber eine Prallplatte 45 senkrecht zum Ende der Leitung 42 mittels Streben 46 befestigt ist.
In der Zuflussleitung 42 ist zentral ein Entlüftungsrohr 47 mittels Streben eingesetzt, von dessen offenen Enden das obere über dem Boden 134 und das untere kurz oberhalb der Prallplatte 45 endet.
Im zentralen Bereich des Behälters 41 liegt kurz oberhalb des Mündungstrichters 142 die Einlassöffnung 48 eines Auslassrohrstutzens 49, an welchem ausserhalb des Schlammabtrenners 4 die Kreislaufleitung 33 für Waschflüssigkeit angeschlossen ist.
Die Wand 44 ragt in das untere offene Ende des auf den oberen, die Öffnung 244 umgebenden Bereich des Abtrenners 4 aufgesetzten Waschturmes 3 hinein, der den Ring raum 144 bildet. Mit dem Schlammabtrenner 4 ist ein Zweipunktniveauregler 75 verbunden, von dessen beiden Messköpfen oder Fühlern 76 und 77 der untere Messkopf 76 anspricht, wenn die Flüssigkeit im Behälter 41 auf das Niveau N1 gefallen ist, während der obere Fühler 77 anspricht, wenn die Flüssigkeit im Behälter 41 auf das mit N2 bezeichnete obere Grenzniveau gestiegen ist.
Der Betrieb des Schlammabtrenners 4 geht so vor sich, dass zunächst Waschwasser aus dem Waschturm 3 durch die Zuflussleitung 42 in den Behälter 41 einfliesst und diesen bei stillstehender Pumpe 81 und bei geschlossenem Ventil 86 füllt, bis das obere Niveau N2 erreicht ist. Die Pumpe 81 wird dann in Betrieb gesetzt und das Ventil 86 geöffnet.
Der Schlammabtrenner 4 wird nun kontinuierlich betätigt. Die Ausflussrate (Volumen je Zeiteinheit) der Waschflüssigkeit aus dem schadstoffarmen mittleren Bereich des Behälters 41 über die Leitung 33 und diejenigen der an Sinkschlamm, d.h. Schlamm mit einer Dichte über 1, angereicherten Schadstoffsuspension durch die Leitung 13 übertreffen gemeinsam etwas die Zuflussrate an Waschflüssigkeit in den Behälter 41 durch die Leitung 42.
Hierdurch und durch die im Waschturm 3 erfolgende Verdampfung eines Teils des Waschwassers, der von den Abgasen weggeführt wird, sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Behälter vom oberen Niveau N2 auf das untere Niveau N1 ab. Ist dieses Niveau erreicht, so spricht der Fühler 76 des Niveaureglers 75 an und öffnet das Ventil 91, wodurch Frischwasser durch die Leitung 90 in den Waschturm 3 gelangt, und ein Sperrventil 79 einer Abwasserzuleitung 78, durch welche nun Abwasser direkt durch die Öffnung 244 in den Behälter 41 einfliesst. Vorteilhaft wird als Abwasser das Schlackenlöschwasser einer Kehrichtverbrennungsanlage verwendet.
Der Flüssigkeitsspiegel steigt nun wieder im Behälter 41, bis er das obere Niveau N2 erreicht hat, worauf der Fühler 77 anspricht und der Niveauregler 75 die Ventile 79 und 91 wieder schliesst.
Beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels bis zum Niveau N2 wird eine auf der Flüssigkeitsoberfläche angesammelte Schicht von Schwimmschlamm (Dichte unter 1) aus der Öffnung 244 nach oben hinausgeschoben und läuft auf der Oberseite der konischen Wand 44 abwärts und durch die Schwimmschlamm-Ableitung 43 ab, um sich mit dem Sinkschlamm in der Leitung 13 zu vereinigen. Die vereinigte aus Schwimmschlamm und Sinkschlamm gebildete Schadstoffsuspension wird nun mittels der Pumpe 81 in die Düsen 19 des Verdampfungskühlers 1 hinaufgepumpt.
Vorzugsweise sind die Durchfiussquersclmitte der Leitungen 42 und 33 so ausgelegt, dass bei geschlossenem Ventil 86 in der Hauptableitung 13 für Sinkschlamm die gleiche Menge Waschflüssigkeit dem Behälter 41 durch Leitung 42 zufliesst, wie aus ihm über Leitung 33 abffiesst. Die Entnahme von Schadstoffsuspension über Leitung 13 und von Zeit zu Zeit über Leitung 43 sowie die Verdampfung aus Waschturm 3, durch welche die durch Leitung 42 zufliessende Flüssigkeitsmenge verringert wird, bedingt also das Absinken des Flüssigkeitsspiegels vom Niveau N2 auf das Niveau N1, und dieses Absinken kann also in erster Linie mittels des Ventils 86 beeinflusst werden.
Während bei einem vorbekannten Abscheider (DE-AS 2408 222) nur ein Teil der Schadstoffe, nämlich der Sinkschlammanteil, in den Verdampfungskühler gefördert wird und der Schwimmschlammanteil wieder in die Waschflüssigkeit zurückgepumpt wird, wird beim erfindungsgemässen Schlammabtrenner sowohl Sinkschlamm als auch Schwimmschlamm abgetrennt und ein Zurückzirkulieren in die Waschflüssigkeit auf ein Minimum (Suspension von Schadstoffteilchen mit Dichte 1) beschränkt.
Es kann auch bei besonders starkem Anfall von Schwimmschlamm eine besondere Spülwasserleitung (nicht gezeigt) in den Ringraum 144 vorgesehen sein, aus welcher Wasser auf die Aussenfläche der Wand 44 gesprüht wird und den dort abgelagerten Schwimmschlamm in die Leitung 43 hineinspült.
Das Absetzen von Sinkschlamm aus der durch die Zuflussleitung 42 in den Behälter 41 einströmenden Flüssigkeit wird dadurch besonders gefördert, dass erstens diese Flüssig- keitsströmung an der Prallplatte 45 gebrochen und verteilt wird und dass zweitens die hierbei an der Innenwandung des Mündungstrichters 142 abffiessende Flüssigkeit durch dessen sich nach innen erweiternden Umfang weiter verlangsamt wird.
Dabei ist die Durchsatzrate durch den Behälter 41 sehr günstig, es werden im praktischen Betrieb des Abtrenners 4 etwa acht Behälterinhalteje Stunde umgewälzt, im Gegensatz zu vorbekannten Anlagen, bei denen in einen grossvolumigen Absetzbehälter nur ein kleiner Flüssigkeitsstrom einfliesst und ein entsprechend kleiner Ausfluss von Flüssigkeit vorgesehen ist, so dass für jede Umwälzung des Inhalts eines Behälters gleicher Reinigungswirkung ein zehnmal grösseres Volumen des Behälters bzw. etwa eine oder eineinhalb Stunden für jede Umwälzung benötigt werden.
Die Ausführungsform einer Anlage nach Fig. 6 ist besonders geeignet einerseits für die Reinigung von Abgasen mit besonders hohem Gehalt an sauren Schadstoffkomponenten, vor allem an SO2-Gas, und anderseits für diejenigen Fälle, in denen die Wasserdampfkondensationsfahne, die sich regelmässig am Auslass des Kamins 6 bildet, möglichst weitgehend unterdrückt werden soll.
Im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Abgasreinigungsanlage umfasst der Gaswäscher bei der Anlage nach Fig. 6 zwei hintereinander in Gasströmungsrichtung geschaltete Türme, wobei das Abgas vom Zyklonentstauber 2, in den es durch die Eintrittsöffnungen 21 vom Verdampfungskühler 1 gelangt, zunächst über die Gasüberführungsleitung 22 in den Waschturm 30 und von diesem durch die Gasleitung 122 in einen zweiten Waschturm 103 und von diesem ausschliesslich wie in den vorher beschriebenen Anlagen über Leitungen 32 und 52 in den Kamin 6 geleitet wird.
Waschturm 30 weist einen Sumpf 30a, einen Rost 34, eine Füllkörperschicht 31 und in seinem oberen Teil einen Aerosolabscheider 35 und einen Tropfenabscheider 36 auf; Waschturm 103 ebenfalls einen Sumpf 103a, eine Füllkörperschicht 39 mit Rost und einen Tropfenabscheider 37. Die Waschflüssigkeit wird aus dem Schlammabtrenner 4 mittels Pumpe 81 durch Leitung 33 zunächst auf den Aerosolabscheider 35 gepumpt und von dort aus mit ihr aus Düse 131 die Füllkörperschicht 31 und aus Düse 133 die Schlitzwand 135 besprüht, wie dies auch in der Ausführungsform nach Fig. 1 der Fall ist.
Waschflüssigkeit aus der Füllkörperschicht 31 fliesst mit Schadstoff beladen in den Sumpf 30a und aus diesem durch die Zuflussleitung 42 zum Absetzbehälter 41 des Schlammabtrenners 4.
Sinkschlamm aus Schlammabtrenner 4 gelangt über Leitung 13 und Schwimmschlamm über Leitung 43 in einen Neutralisierbehälter 7, in welchem die Schadstoffsuspension mittels Kalkmilch wenigstens teilweise neutralisiert werden kann.
Die Behälter 7 und 41 verhalten sich wie kommunizierende Röhren, und ein Niveauregler 175 öffnet ein Ventil 38 bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 7 auf ein unteres Niveau und schliesst das Ventil 38 bei Anheben des Flüssigkeitsspiegels auf ein oberes Niveau.
Der Behälter 7 ist ausserdem mit einem Rührer 80 und mit Motor ausgerüstet.
Beim Öffnen des Ventils 38 wird Waschflüssigkeit, die weniger mit Schadstoff beladen ist als die durch Leitungen 33 und 42 zirkulierende, aus dem Sumpf 103a des Waschturms 103 mittels der Pumpe 83 durch die Leitung 84 in den Tropfenabscheider 36 des Waschturms 30 gepumpt und durch die Düse 136 versprüht, während ein Teil der Waschflüssigkeit aus Leitung 84 durch eine Zweigleitung 84a in die Düse 139 gelangt und aus dieser auf die Füllkörperschicht 39 des Waschturms 103 gesprüht wird.
Aus dem Tropfenabscheider 36 gelangt die eingesprühte Waschflüssigkeit über Sammelgefäss 92 und Leitung 192 schliesslich in den Waschflüssigkeitskreislauf des Waschturms 30.
Der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf 103a des Waschturms 103 wird durch einen Zweipunkt-Niveauregler 275 gesteuert, der bei Absinken des Spiegels auf ein unteres Niveau ein Ventil 88 öffnet, wodurch Frischwasser oder gegebenenfalls bei starkem SO2-Gehalt in den Abgasen eine verdünnte Natronlauge durch die Leitung 85 in den Waschflüssigkeitskreislauf in Leitung 84 eingeschleust wird. Bei Erreichen eines oberen Niveaus in Sumpf 103a schliesst dann der Niveauregler 275 das Ventil 88 wieder.
Schliesslich kann die Bildung einer Wasserdampfkondensationsfahne am Auslass des Kamins 6 dadurch reduziert werden, dass in den Kamin Luft mittels eines Gebläses 50 eingeblasen wird, die in einem Wärmeaustauscher 110 vorzugsweise auf über 100 0C erhitzt wird.
Die Wärme wird im Wärmeaustauscher durch eine in einer Leitung 106 mittels einer Pumpe 60 im Kreislauf gepumpte Heizflüssigkeit zugeführt. Die Heizflüssigkeit erhält ihren Wärmeinhalt im Wärmeaustauscher 10 aus der diesen durchffiessenden und durch die Abgase im Waschturm 30 erwärmten Waschflüssigkeit der Leitung 33 und gegebenenfalls aus einem zusätzlichen Heizgerät 107.
Wie aus den Figuren der Zeichnung zu ersehen ist, wird der in der Gaswäsche anfallende Schlamm nach Zugabe von Kalkmilch in einen Reaktor (Verdampfungskühler) eingesprüht und dadurch getrocknet, dass er in Kontakt kommt mit den über 200 0C heissen Rauchgasen, welche den Dampfkessel verlassen, in welchem sie ein Grossteil ihrer Wärmeenergie abzugeben haben. Der fein versprühte Schlamm bindet den grössten Teil des Staubgehaltes der Rohgase, wodurch am Austritt des nachgeschalteten Zyklons 2 nur noch wenig Staub im Gas enthalten ist. Die Kreislaufflüssigkeit der anschliessenden Wäsche im Gaswäscher bleibt relativ rein, weil durch optimale Temperatureinstellung im Reaktor 1 und durch entsprechende Steuerung der Zusammensetzung der Waschflüssigkeit eine fast restlose Abtrennung des Schlammes im Schlammabtrenner 4 ermöglicht wird.
Bei Betrieb während mehrerer Monate werden keine störenden Verkrustungen im Waschsystem oder Anbackungen von Staub in der trockenen Vorreinigung (Zyklon 2) beobachtet.
Bei Reinigung der Rauchgase einer städtischen Kehricht- verbrennungsanlage wurden folgende vorteilhafte Resultate erzielt, ohne dass ein teurer Elektrofilter benötigt wurde:
Schadstoffgehalt des in die Umgebung abzulassenden gereinigten Abgases: - Reduktion des Staubgehaltes unter 50 mg/m3 (gemessen nach der Gaskühlung) - - freie Salzsäure unter 5 mg/m3 - Gesamtchioridgehalt (als C1-) unter 15 mg/m3 - SO2 unter 100 mlg/m3 - Stickstoffoxide unter 100 ppm
Weiter wurden folgende Vorteile erzielt: - Ausnutzung der Rauchgastemperatur (nach Dampfkessel) zur Trocknung der in der Gaswäsche anfallenden Schläm me und zur Beseitigung des Schlackenlöschwassers der
Verbrennungsanlage .
- Umwandlung aller abgeschiedenen Schadstoffe in eine rie- selfähige Asche.
- geringer Wasserverbrauch (unter 50 kg/1000 m3 Rauch gas) - sehr geringer Verbrauch an Kalkmilch (unter 50 g
Ca(OH)2/1000 m3 Rauchgas) - kleiner Energieaufwand dank Verwendung eines X-Ab scheiders zum Abtrennen der Aerosole (unter 36 mbar Ventilator-Differenzdruck).
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PATENT CLAIMS
1. Process for cleaning the exhaust gases from industrial furnaces, in which the exhaust gases contain pollutants in gaseous or solid form or as a mist and in an evaporative cooler (1), then in a dry cleaner (2) in which they contain at least a substantial part of the solid pollutants are freed and then treated in a gas scrubber (3) with at least one washing stage with a washing liquid, the temperature of the exhaust gases in the evaporative cooler (1) being kept above the dew point of the water contained therein, and wherein the washing liquid of the gas scrubber (3) is passed through a sludge separator (4) with deduction of pollutant suspension in the circuit, and in parallel pollutant suspension is passed from the sludge separator (4) via a return line (13) to the evaporative cooler (1) and mixed with the hot exhaust gases,
characterized in that the walls of the evaporative cooler (1), which come into contact with the mixture of exhaust gases and returned pollutant suspension and consist of a material that can be corroded by the mixture below the dew point temperature, from the outside to a temperature above the dew point of the mixture contained water are heated.
2nd A method according to claim 1, characterized in that the walls of the evaporative cooler are heated by a heating jacket surrounding them or by heating coils laid in them.
3rd A method according to claim 2, characterized in that the exhaust gas to be cleaned is used as the heating gas for heating the walls, the exhaust gas with a temperature above the dew point of the water contained in the mixture first through the heating system of the evaporative cooler (1) and then only into the interior the latter is introduced, whereupon the pollutant suspension is fed in in a mixing room.
4th A method according to claim 1, characterized in that the pH of the liquid phase in the sludge separator (4) and in each gas washing stage of the gas scrubber (3) is kept below 4.
5. Method according to claim 1, characterized in that a cyclone dust extractor utilizing the effect of the centrifugal force for removing solid particles from the exhaust gases is used as the dry cleaner (2).
6. A method according to claim 1, characterized in that the walls of the dry cleaner (2) are also heated from the outside.
7. A method according to claim 1, characterized in that the amount of the pollutant suspension introduced into the evaporative cooler (1), taking into account the pH value of the latter, is only so large that the content remaining in the exhaust gases treated with it and passing through the dry cleaner (2) is still large of acidic pollutants is so high that the scrubbing liquid in the gas scrubber (3) and the liquid phase of the pollutant suspension in the sludge separator (4) have a pH below 4.
8th. A method according to claim 7, characterized in that the pH of the washing liquid is kept above 1 in the last washing stage of the gas scrubber (3) and in the liquid phase of the sludge separator (4).
9. A method according to claim 8, characterized in that the evaporable portion of the liquid phase of the pollutant suspension to be introduced into the evaporative cooler (1) is at least 90 percent by weight and the pH of the washing liquid in the last washing stage of the gas scrubber (3) and in the liquid phase of the sludge separator (4) is kept in the range of 2 to 3.5.
10th Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that with an HCI and SO2 content of the exhaust gases to be cleaned of more than 2 gtm3 HCI + SO2 the pollutant suspension, which is returned from the sludge separator (4) to the injection nozzle of the evaporative cooler (1) , neutralized before entering the latter or made so weakly alkaline that its pH value then becomes less than 4 again due to the content of acidic pollutants in the gas scrubber (3).
11. Sludge separator for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it has a settling tank (41) which has an inlet (42) for washing liquid loaded with pollutants in its upper area and an outlet (13) for the pollutant suspension in its bottom area and also has a wall (44) tapering upwards towards the center with a central opening (244) through which a tube forming said inlet (42) leads into the interior of the settling container (41), and also one above the lower end of this tube laterally out of the central area of the settling tank (41) leading drain pipe (49) for low-pollutant wash liquid is available.
The invention relates to a method for cleaning the exhaust gases from industrial furnaces, in which the exhaust gases contain pollutants in gaseous or solid form or as a mist and in an evaporative cooler, then in a dry cleaner, in which they are freed from at least a substantial part of the solid pollutants , and then treated with a washing liquid in a gas scrubber with at least one washing stage, the temperature of the exhaust gases in the evaporative cooler being kept above the dew point of the water contained therein, and the washing liquid of the gas scrubber being circulated through a sludge separator, with the removal of pollutant suspension, and parallel to this, pollutant suspension from the sludge separator is fed via a return line to the evaporative cooler and mixed with the hot exhaust gases, which is characterized in that
that the walls of the evaporative cooler, which come into contact with the mixture of exhaust gases and the returned pollutant suspension and consist of a material that can be corroded by the mixture below the dew point temperature, are heated from the outside to a temperature above the dew point of the water contained in the mixture.
Heat energy is preferably extracted from the exhaust gases before they enter the evaporative cooler in an indirect heat exchanger, in particular in a steam generator which is indirectly heated by the exhaust gases.
A plant of the above type for cleaning exhaust gases from industrial furnaces for the treatment of non-ferrous metal melts, in particular aluminum
melt, in DE-AS 2408 222 the Gottfried Bischoff building is complete. Gasreinigungs- und Wasserkückkühlanlagen KG, Essen, Germany.
While exhaust gases from aluminum u. the like Non-ferrous metal melts contain small amounts of hydrofluoric acid and hydrochloric acid, but these amounts in the scrubber produce waste water with a pH value above 4 and often above 6.5. In contrast, the waste gases from waste incineration plants have a high content of hydrogen chloride, especially from combustion of polyvinyl chloride waste and, above all, that of 502. In addition, their primary dust content is usually significantly higher than that of the fumes from aluminum melting furnaces.
Therefore, in the Bischoff plant (DE-AS 2408222) as a dry cleaner, the choice between an electrostatic cleaner (electrostatic precipitator) and a mechanical cleaner (cyclone duster) is free, in known processes for cleaning exhaust gases with a high content of acid components, such as e.g. B. however, that described in DE-AS 2431130 from Walther and Cie AG, Cologne, Germany, always requires the use of an electrostatic dry cleaner, which is more expensive per se.
Before the exhaust gases are cleaned in an electrostatic precipitator, in this known method the flue gases are first mixed with a salt solution that has been removed from the method itself and is concentrated as much as possible, in particular by injection into an injection evaporator (evaporative cooler) charged with the flue gases, and the flue gas obtained is evaporated into a salt solution mixture. Only then is the dust content separated in the electrostatic filter.
When it comes to wet washing, the Walther process basically works with alkaline washing fluids, especially those containing sodium and ammonium ions, and thus achieves concentrated salt solutions in the gas scrubber, which are returned to the evaporative cooler (injection evaporator).
Another known method according to U.S. Patent 3,929,963 to S. I. Dove. I. DuPont de Nemours and Company) also works with an evaporative cooler and a downstream solid separator, e.g. B. a bag filter or baghouse the like
Fabric filter in which the solid pollutants are removed as completely as possible from the exhaust gas, which saves a sludge separator. The exhaust gases, which are essentially freed from solid pollutants, are then subjected to washing by means of a washing solution, the pH value of which in the gas scrubber or in the return line from the gas scrubber to the evaporative cooler can be adjusted by adding salt-forming chemicals in such a way that the gaseous acids or basic ones are used A water-soluble or insoluble salt is formed in the washing liquid, after which the resulting solution or suspension is returned to the evaporative cooler and mixed there with exhaust gases, which are thereby cooled to a temperature still above the dew point (of the mixture), whereby salt in solid Form is excreted.
These known methods now suffer from a number of disadvantages, which make the systems for their implementation and the consumption of chemicals more economically extremely undesirable.
When operating the system according to DE-AS 2408 222 (Bischoff), exhaust gases, in particular from an aluminum melt covered with salts such as sodium chloride or potassium chloride, are introduced directly into an evaporative cooler at temperatures of well over 400, normally from 800 to 1000.degree. In the evaporative cooler, the hot exhaust gases from the aqueous pollutant suspension injected there, which is taken from a later stage of the process, absorb very large amounts of water, which are increased by further water absorption in the subsequent wash.
The sum of the total amount of water taken up by the exhaust gas flow now leads firstly to a considerable increase in the gas volume to be cleaned and thus to a substantial increase in the gas scrubber, and secondly to the formation of an undesirably intensive water vapor condensation plume at the outlet of the fireplace, from which the cleaned exhaust gases are released into the ambient air .
While it is primarily the job of the laundry to remove gaseous pollutants such as HCI, HBr, H2F2, Cl2, Br2 and SO2 as well as sulfuric acid mist from the exhaust gas, it is also an important function to cool the gases, which causes tar-like, in itself gaseous substances and also salt-like substances can be condensed and then separated.
However, precipitation often occurs in the gas scrubber on the walls of the various washing stages and also in the sludge separator, which form incrustations on these walls and in the gas scrubber discharge lines and increasingly impair the functioning of the entire washing apparatus during prolonged operation. The crusts that form exist, for. B. from gypsum, lime, metal salts and other solids.
All the above-mentioned known systems of the type described at the outset also have the disadvantage that the walls of the evaporative cooler, which come into contact with the hot exhaust gas (temperature above 120 ° C.) and the washing liquid injected into it, returned from the gas scrubber and the water vapor released from it come, are subject to severe corrosion, especially since these are made of iron for economic reasons. Such walls usually have a lifespan of one to a maximum of two years.
This problem is e.g. B. in DE-OS 2 746 975 by Shell International Research Maatschappij B. V. recognized and is to be solved according to this laid-open document in that a protective gas shield against the corrosion-prone wall is formed by appropriately introducing a cold, particle-free and cleaned product gas as protective gas, which prevents the introduced hot exhaust gas and the aqueous suspension of particulate mass added to the hot gas to come into contact with the wall threatened by corrosion.
The generation and introduction of the required, highly purified protective gas naturally requires a whole range of additional devices, such as pipes, pumps, etc. , even if the protective gas with sufficient purity and sufficiently low temperature can be generated in the system itself.
The object of the invention is therefore to realize a method and an installation in which the risk of corrosion of the walls of the evaporative cooler, in particular if these consist of iron, is largely avoided and the life of the evaporative cooler is thereby substantially increased.
The invention further aims to implement a method for purifying exhaust gases in the system described at the outset, which involves the previous use of a large part of the energy content of the exhaust gases in the usual manner, for. B. by indirect heat dissipation in a steam boiler, also permitted, nevertheless producing clear, little polluted and easy to remove waste water, whereby the system for separating the solid particles after the evaporative cooler should not and does not require expensive, complicated equipment such as electrostatic filters or bag filters their total space requirement should preferably not be greater than that which an electrostatic filter would require approximately the same useful power.
Furthermore, the chemical requirement of the plant, especially in the gas scrubber, should be kept as low as possible than in the known processes described and the crust formation, especially in the gas scrubber, should be suppressed as far as possible.
The stated object is achieved and the stated objectives are achieved by a method of the type described at the outset, which is characterized in that, in the case of the same, those walls of the evaporative cooler which come into contact with the mixture of exhaust gases and returned pollutant suspension and pass through below the dew point temperature such a mixture of corrodible material are heated from the outside to a temperature above the dew point of the water contained in the mixture.
It was found that even when hot exhaust gases were introduced, the temperature of which was high enough that, even when the pollutant suspension originating from the sludge separator was injected, a temperature above the dew point prevailed in the mixing chamber of the evaporative cooler, nevertheless, on the walls of the evaporative cooler came into contact with this mixture, formed a heat-insulating coating, through which a strong corrosion effect was exerted from the inside of the mixing room on the correspondingly cooler wall. Surprisingly, this corrosion of the walls of the evaporative cooler was largely or completely avoided when the aforementioned evaporative cooler walls were heated from the outside.
These walls can be heated by a heating jacket surrounding them or by heating coils installed in them. In this case, the exhaust gas itself can also serve as the heating gas, which is first introduced with a correspondingly higher temperature through the heating system of the evaporative cooler and then only into its mixing chamber, with the supply of the pollutant suspension then, for. B. by injection through nozzles or in any other known manner. This avoids the expensive equipment of the evaporative cooler with corrosion-resistant walls.
When carrying out the method according to the invention, the pH of the liquid phase in the sludge separator and in each upstream stage of the gas scrubber is preferably kept below 4.
The operation of the gas scrubber equipment mentioned in the pH range below 4 largely or completely avoids the aforementioned undesirable crust formation in the scrubbing equipment and in the sludge separator.
A mechanical dust extractor is preferably used as the dry cleaner, in particular a cyclone dust extractor using the effect of the centrifugal force to remove solid particles from the exhaust gases, but which uses a proportion of the solids (metal oxides and the like). the like ) preferably in the exhaust gases supplied to the scrubber from the dry cleaner.
The walls of the dry cleaner are also preferably heated from the outside in the same way. This can save special corrosion protection and the walls can be made of iron or steel.
The amount of the pollutant suspension introduced into the evaporation cooler need only be so large, taking into account the pH value of the latter, that the content of acidic pollutants remaining in the exhaust gases treated with it and passing through the dry cleaner is so high that one in the subsequent gas scrubber Pollutant suspension with a pH in the liquid phase below 4 is formed.
The evaporable fraction of the liquid phase of the pollutant suspension to be introduced into the evaporative cooler should be at least 70, but preferably at least 90,% by weight. -%.
The pH of the washing liquid is preferably kept above 1, preferably between 2 and 3.5, in the last stage of the gas scrubber and in the subsequent sludge separator. Chemicals can be saved by setting this pH value by only excreting from the exhaust gases passing through the dry cleaner such a proportion of solid pollutants that the proportion of these pollutants remaining in the exhaust gases (e.g. B. Metal oxides) is sufficient to adjust the pH of the washing liquid without or with only a little addition of basic chemicals (e.g. B.
Sodium hydroxide solution) in the desired pH range.
While the pH of the washing liquid, which is circulated through one or more washing stages and through the sludge separator, usually has to be kept at a pH below 4, the pollutant suspension, which is drawn off from the sludge separator and fed to the evaporative cooler will also be set to a pH above 4, but the mixture of this pollutant-containing liquid and the exhaust gases, which is produced in the mixing chamber of the evaporative cooler and comes into contact with the walls of the latter, again becomes acidic in contact with water should own, d. H. the pH value of the liquid returned to the evaporative cooler depends on the content of acidic pollutants in the exhaust gases.
The pH should preferably only be so low below 4, but above 1, that the content of acidic pollutants in the exhaust gas discharged from the system, which with increasing acidification of the circulating washing liquid during the washing process due to the resulting decrease in the absorption capacity of the latter this pollutant increases, remains below a limit value set for the operation of the system, which in turn should usually be as low as possible below a possibly legally prescribed minimum of acidic pollutants in the exhaust gas discharged to the environment.
Furthermore, the combination of measures in the evaporation cooler, dry cleaner and gas scrubber according to the invention surprisingly has the consequence that by injecting this pollutant suspension into the evaporation cooler, the separation of the water-insoluble primary dust from the exhaust gases by agglomeration of fine dust particles and their subsequent separation in the dry cleaner is increased so that the washing liquid in the scrubber remains exceptionally clean. As a result, a very thin pollutant suspension with a low pollutant content is created in the sludge separator. This in no way affects the effectiveness of the injection into the evaporative cooler, because the effect achieved thereby, described above, z. B. agglomeration would also be achieved when fresh water was injected.
This feedback effect is unexpectedly so strong that the washing liquid remains extremely clean and pollutant suspensions are obtained which are particularly easy to pump and which allow washing towers with packing layers and X-separators to be used as gas scrubbers in trouble-free operation, i.e. without clogging, such as they were to be expected with the dirty sludge phases and waste water from the previously used processes.
The pollutant suspensions mentioned are also used in industry as sludges. slurry).
These are aqueous suspensions of solid pollutants described in detail below or else aqueous emulsions of liquid water-insoluble pollutants or aqueous mixtures consisting of such a suspension and emulsion, the viscosity of which is relatively low and the density of which is preferably up to about 1 1.3 g / ml can be.
As far as the pollutants are water-soluble, they are in solution in the aqueous phase of the pollutant suspensions; when saturated, the excess of water-soluble pollutants is suspended.
Pollutants from which industrial waste gases are to be cleaned with the aid of the method according to the invention are not only the pollutants which can be detected by the usual dry flue gas cleaning by means of an electrostatic precipitator, which condense to sufficiently large dust or fog particles at the temperatures prevailing in the electrostatic precipitator, but also oils or tar-like substances and also that part of the metal oxides or salts contained in the flue gas that form aerosols only when the exhaust gases cool down after they have left the chimney and thus lead to air pollution, and above all harmful gases such as HCI, H2F2 or SO2, all of which are caused by one Electrostatic precipitators cannot be separated.
As an evaporative cooler (or injection evaporator). Spray dryers) are used as spray driers, such as those used for. B. from NIRO Atomizer Ltd. , Copenhagen, Denmark, and as described in Food Engineering February 1966, pages 83-86. They contain a mixing chamber or similar space, in which pollutant suspension is injected into the exhaust gases flowing through it.
A mechanical deduster, e.g. B. a cyclone sprayer of known design can be used. In contrast to the known methods, no electrostatic filter (electrostatic dust extractor) or bag filter (baghouse) is required here.
Devices with at least one of the flue gas washing towers, as described by Fattinger, Schmitz and Schneider in publication no. 107 Exhaust gas purification technology at the 1976 air hygiene conference from 3. December 1976 published by VFWL (Association for Water and Air Hygiene), Huttenstrasse 36, 8006 Zurich, Switzerland (see Fig. 1 to 4).
Such a tower is preferably used with the X separator described there.
The water to be added to the gas scrubber as a replacement for the water discharged from the system with the cleaned exhaust gases can consist of fresh water or wastewater and can therefore be used at various points in the gas scrubber on the one hand as fresh water, on the other hand as wastewater or as an aqueous suspension of solid pollutants and / or be introduced as an aqueous emulsion of liquid pollutants of the type mentioned above.
The pollutant suspension is separated from the washing liquid in a separator, which for the sake of brevity is referred to herein as sludge separator. It replaces the apparatus referred to in DE-AS 2408 222 as a thickener. A new type of sludge separator, constructed by Jürg Schneider, is advantageously used, the construction and mode of operation of which is described in more detail below.
The residence time of the exhaust gases in the mixing chamber of the evaporative cooler with the pollutant suspension is preferably at least 2 seconds.
With a dwell time of less than 2 seconds, i.e. H. If the mixing space is too small, the finer pollutant particles are no longer sufficiently agglomerated into larger ones, but this is necessary for satisfactory separation in the dry cleaner. In the evaporative cooler, the injected pollutant suspension (sludge) must have enough time to absorb the finer dust content from the exhaust gases. If the dwell time is too short, salts can bake on and crystals can form on the lower wall parts of the mixing chamber of the evaporative cooler, because moist particles can still reach the wall of the mixing chamber.
On the other hand, the evaporative cooler must be designed larger and more expensive for the same amount of exhaust gas if longer dwell times are to be achieved without the process being improved to a corresponding extent.
Evaporative coolers that are too large therefore work less economically.
In operation, the temperature of the exhaust gases in the dry cleaner (cyclone dust) should be kept below 200 C, but preferably below 170 0C, by using an appropriate amount of pollutant suspension in the evaporative cooler, ie not too far above the respective acid dew point in order to save energy . The dew point at the slight overpressure (0.1 to 0.5 bar) prevailing in the evaporative cooler is around 120 ° C. for hydrochloric acid and around 160 ° C. for sulphurous acid.
If the temperature of the exhaust gases in the dry cleaner exceeds 170 C, the condensation of the solid particles or liquid droplets of the pollutants to be separated out is usually not sufficient. If the exhaust gas leaves the dry cleaner too hot (over 1700 to 200 C), too much water is evaporated from the washing liquid in the subsequent wet washing and taken away by the exhaust gas and led out of the system, and the pollutant concentration in the pollutant suspension becomes too high and therefore Washing liquid too dirty, which leads to an inadequate cleaning effect when it is returned to the circuit through the gas scrubber. The washing liquid can even be oversaturated with salts, so that crystallization of salt in the scrubber can possibly lead to its constipation.
When they are introduced into the mixing zone of the evaporative cooler, the exhaust gases to be cleaned preferably have a temperature in the range from 1500 to 400 ° C. This corresponds to an outlet temperature above 1200 to 170 C.
If the exhaust gas introduced into the evaporative cooler has a temperature below 150 C, the energy consumption for heating the above-mentioned mixing chamber of the evaporative cooler is usually too high to maintain a temperature above the water dew point, i.e. to avoid the condensation of pollutants and harmful deposits on the evaporative cooler walls allow economic operation of the system.
At temperatures of the exhaust gases introduced into the evaporative cooler above 400 ° C., the upper limit temperature of the exhaust gas cooling system at the outlet of the system becomes too high for the cleaned exhaust gases, because a higher exhaust gas temperature means absorption of larger quantities of water, which means that the internal heat exchange system of the system has to be designed too large. At an upper temperature limit of 400 ° C for the exhaust gases to be treated in the evaporative cooler, the heat exchange system coupled with the scrubbing liquid circuit of the gas scrubber already works at 700 to 80 C, which is quite close to the theoretical limit given by the boiling point of the scrubbing liquid for systems operating without overpressure.
By the minimum residence time of the exhaust gases in the mixing chamber of the evaporative cooler (2) and by keeping the temperature of the exhaust gases in the dry cleaner below
170 0C, a particularly satisfactory cleaning of the exhaust gases is achieved with introduction temperatures in the range from 1500 to 400 0C specified above.
The preferred implementation of the process according to the invention now requires the pH of the liquid in the sludge separator and in the stage or stages of the gas scrubber to be left below 4, i.e. no or only very small amounts of basic neutralizing agents, such as sodium hydroxide solution, the washing liquids or, like e.g. B. Lime milk to add to the pollutant suspensions, while in known processes, e.g. B. in DE-AS 2431130 from Walther and Cie AG, Cologne, Germany, the acidic components of the exhaust gases, especially SO2, must be converted into the corresponding, preferably water-soluble salts by chemical reaction with an alkaline solution.
In this known process, the pH of the liquid circulated should be between 4.0 and 7.8, but in practice below pH 6.5, probably only with very small proportions of acidic components, but usually between 6.5 and 7 , 5 are held, d. H. with considerable effort in basic substances. When working at a pH above 4, however, the method according to the invention would cause precipitation, particularly in the gas scrubber, to such an extent that the entire system would become blocked.
The process of the present invention is preferably carried out with a strongly acidic washing liquid with a pH below 2 in the sludge separator and in each upstream washing step, thereby saving costs for alkaline chemicals.
Only if the HCI and SO2 content of the exhaust gases to be cleaned is particularly high (more than 2 g / m3 HCl + SO2) is it advisable to remove the pollutant suspensions, which are returned from the sludge separator to the injection nozzle of the evaporative cooler, before entering the partially neutralize the latter up to a pH of 2 to 4.
The suspension can even become roughly alkaline, but only so much that it then becomes acidic again (pH less than 4) due to the content of acidic pollutants in the laundry.
The temperature of the inner walls of the mixing zone of the evaporative cooler (injection evaporator) coming into contact with the exhaust gases to be cleaned can be kept in such a temperature range in a preferred own construction of the latter by heating the outer sides of these inner walls by means of the hot exhaust gases running along these outer sides that No condensation of pollutants takes place on the walls mentioned, which above all creates corrosion problems and forces the use of special, corrosion-resistant materials and also impairs the production of the most dry possible pollutant granules in the evaporative cooler and dry cleaner.
This temperature control can also be achieved by indirect heating of the walls of the mixing room by means of a superheated steam. The jacket of the dry cleaner, for which a mechanical deduster, in particular a cyclone, is preferably used, is advantageously also indirectly heated, so that condensation of corrosive pollutants, in particular hydrochloric acid or sulfuric acid, is also prevented there.
The combination of the three measures listed above, i.e. wall heating in the evaporative cooler, acidic laundry at a pH below 4 and an evaporable fraction of the liquid phase of the pollutant suspension returned to the evaporative cooler of at least 70, but preferably 90 or more percent by weight, allows the use of Walls made of corrodible material, in particular iron, in the evaporative cooler with a lifetime of these walls of more than two years. The facilities of the gas scrubber can be built from plastic in a modern way.
Particularly good results are obtained if, on the one hand, the residence time of the exhaust gases in the evaporative cooler is 3 to 7 seconds and, on the other hand, the exhaust gas temperature in the mechanical deduster (cyclone) is kept at 1400 to 150 ° C.
At speeds of the gas flowing through the gas scrubber above 1 m / sec, it is advantageous to use a washing tower loaded with a packing layer, the packing layer preferably consisting of hedgehog packing (see Fig. 7 of the above description of the Association for Water and Air Hygiene [VFWL], Zurich). The free cross-section of the scrubber through which the exhaust gas flows is advantageously selected so that the gas velocity is above 1 m / sec.
Furthermore, the gas scrubber (scrubber) can advantageously contain a wet mechanical aerosol separator with a gas resistance of 5 to 60 and preferably 10 to 30 mbar. An X-separator is preferably used as the aerosol separator, which is also described in the above-mentioned publication VFWL Zurich (Fig. 2 and 3).
More than 50 vol. Are preferred. -% of the circulating liquid which flows through the first gas scrubbing stage downstream of the mechanical deduster, passed through the settling tank of the sludge separator (thickener), but particularly advantageously from 70 to 100%, the residence time of the liquid preferably in the settling tank of the sludge separator, depending on the size of the latter , between 1 1 and 8 minutes, but particularly advantageously 3 to 5 minutes.
Slag extinguishing water from a waste incineration plant is preferably used as the wastewater used to replace water discharged from the plant with the exhaust gases. This waste water can be introduced into the washing liquid circuit, but preferably into the sludge separator.
Finally, a heat exchanger can be used in the scrubber circuit of the gas scrubber, which cools the scrubbing liquid and releases the heat extracted from it, preferably in a heat pump system, via a second heat exchanger to supply air, which is thereby heated and then mixed with the cleaned exhaust gases in the chimney of the system for dilution.
For a possibly neutralized, as mentioned above, the pollutant suspension to be supplied to the evaporation cooler from the sludge separator, a binder and / or a chemical which binds the salts present in the solid phase of the pollutants and at the same time reduces their solubility in rainwater can also be added, e.g. B. a silicate like water glass.
The invention is exemplified by the following description and in conjunction with the accompanying drawings, in which
Fig. 1 schematically shows a first embodiment of a plant for carrying out the method of the invention,
Fig. 2 schematically shows a practical arrangement of the embodiment from FIG. 1 in side view,
Fig. 3 the arrangement according to FIG. 2 in top view,
Fig. FIG. 4 shows a perspective, partially cut-open representation of the system according to FIG. 2 and 3,
Fig. 5 shows a schematic representation of a longitudinal section through a preferred embodiment of the sludge separator in the system according to FIG. 1 to 3 and
Fig.
6 shows a schematic representation of a second embodiment of the system, which is particularly suitable for those cases in which the lowest possible water vapor plume is required at the chimney outlet when the cleaned exhaust gases are released into the environment.
The in Fig. 1 shows an evaporative cooler 1, the outer wall of which is surrounded by an insulation jacket 17. The evaporative cooler 1 has in its interior a cylindrical partition wall 18 which separates a mixing and reactor space 100 from an outer annular chamber 101 surrounding it. An exhaust gas supply line 11 opens into the outer annular chamber 101 for the supply of exhaust gas to be cleaned into the system. At its upper end, the cylindrical partition 18 has passages through which the mixing chamber 100 is freely connected to the outer annular chamber 101. At the upper end of the mixing chamber 100, an atomizing nozzle 19 is provided, from which liquid can be sprayed into the interior of the mixing chamber 100. An exhaust pipe 12 leads from the lower region of the mixing chamber 100 into a cyclone dust collector 2.
The wall of the exhaust pipe 12 and the outer wall of the cyclone dust collector 2 are surrounded by a heating jacket 20, in which windings of half pipes 23 are provided for heating the cyclone dust collector and the exhaust pipe 12. At the lower end of the mixing chamber 100 there is a discharge line 15, at the lower end of the annular chamber 101 there are discharge lines 14 and at the lower end of the cyclone dust collector 2 there is a discharge line 24 through which separations from the exhaust gas in solid or liquid concentrated form from the evaporative cooler or the cyclone duster 2 can be discharged into a dust collector 9.
The draining is preferably carried out intermittently and is controlled via valves 71, 72 and 74, which are provided in lines 14, 15 and 24, respectively. The half-tubes 23 are heated with hot steam, which is introduced via a steam feed line 231. Condensate forming in the half-pipes is continuously drained into a condensate pot 233 via a condensate drain 232.
A gas transfer line 22 leads from the upper area of the cyclone dust collector 2 into the central area of a gas scrubber 3 in the form of a washing tower.
The middle region of this tower 3 is filled with a packing layer 31 which rests on a cross grate 34.
In front of the packing layer 31, there is an injection nozzle 131 in the washing tower 3, which serves for spraying the packing layer with washing liquid from a liquid circulation line 33. In the upper part of the washing tower 3, an aerosol separator 35 is placed thereon, preferably an X separator, the diaphragm wall 135 of which is sprayed with washing liquid via a spray nozzle 133, which is fed to the nozzle 133 from the circulation line 33 via the branch line 133a. The aerosol separator 35 is in free connection on the one hand with the interior of the washing tower 3 and through the diaphragm wall 135 with a droplet separator 36. A spray nozzle 136 is arranged in front of the droplet separator, in which a fresh water supply line 90 with a shut-off valve 91 opens.
The fresh water sprayed from the spray nozzle 136 rinses the walls of the droplet separator 36 and collects in a collecting vessel 92, from which it flows into the washing tower 3 above the packing layer 31 via the line 192.
From the droplet separator 36 leads a gas line 32 for the cleaned exhaust gas via a fan 5 into a gas outlet line 52 which opens into a chimney 6. At the bottom
There is a sludge separator at the end of the washing tower 3
4, the structure of which in connection with FIG. 5 is described in more detail below. The sludge separator 4 becomes
Washing liquid is pumped by a pump 81 through the circuit line 33 to the nozzles 131 and 133.
The settling tank 41 filled with washing liquid
Sludge separator 4 has at its upper end a wall 44 which is conical upwards and towards the center.
The washing liquid trickling downward in the tower 30 from the nozzle 131 collects on the conical downward
Center inclined bottom 134 of the washing tower 3 and flows from there through a drain line 42, which extends through the opening in the middle of the wall 44 down into the sedimentation tank 41st From the annular space 144, which is above the
Wall 44 and located below the floor 134 leads one
Floating sludge discharge line 43 via a shut-off valve 87 and merges with a sludge line 13, which separator 4 leads from the lower end of the settling container 41 of the Schlammab 4 via a shut-off valve 86.
After the union with the line 43, the Lei device 13 leads via a circulation pump 82, which via a sieve or filter 213 to the upper end of the evaporative cooler
1 leads where it is connected to the injector 19. The
Injection nozzle 19 is designed as a two-substance nozzle, wherein as
Atomizing medium can be blown through a supply line 89 and a shut-off valve 88 air or steam.
In the Fig. 2 to 6 are the apparatus elements in Fig. 1 corresponding parts identified by the same reference numerals as in Fig. 1.
The evaporative cooler 1 is in the embodiment according to FIG. 1 to 4 designed as a cylindrical container. The supply line 11 for the exhaust gases to be cleaned opens here into the upper end of the evaporative cooler 1, while a plurality of nozzles 19 each in a lower position through the branch line 13a branched off from the liquid line 13 via a ring line 113a and in a higher position from the branch line 13b branched off from line 13 is supplied via a ring line 113b.
In this embodiment, the nozzles 19 direct the liquid cone upwards, that is to say against the exhaust gas flowing in through line 11.
Arranged around the lower area of the evaporative cooler 1 are ten cyclone dust collectors 2, into which the exhaust gas leaving the evaporative cooler 1 in its lower area is introduced via ten lines 12.
The exhaust gas which has been dedusted dry in the ten cyclone sprinklers 2 passes via a ring line 112 from a cross-section which gradually widens after the gas transfer line 12 into the latter line, the flow cross-section of the ring line 112 preventing throttling of the gas flow into line 12. At the lower end of the evaporative cooler 1, as in the embodiment according to FIG. 1 a drain pipe
15 for pollutant agglomerations, which is provided with a shut-off valve 72.
The lower ends of the cyclone sprayer 2 are connected to drain lines 114, which together with the line
15 end in a collecting vessel 115, which can be emptied through a line 116 provided with a shut-off valve 70.
The exhaust gas transfer line 22 is in the same way as in the system of FIG. 1 connected to a washing tower 3, which is equipped in the same way as that in Fig. 1.
The in Fig. 5 shown preferred embodiment of the sludge separator 4 also comprises a settling tank 41, a liquid inflow line 42, which projects through the central opening 244 of a conically tapering wall 44 towards the center into the settling tank 41 and with its upper end to the outflow opening 234 of the Bottom 134 of the washing tower 3, which slopes conically inwards and downwards.
At its lower end, the line 42 carries an opening funnel 142 which widens conically downwards and outwards and is open at the bottom, in the interior of which a baffle plate 45 is fastened opposite the line 42 by struts 46 perpendicular to the end of the line 42.
A vent pipe 47 is inserted centrally in the inflow line 42 by means of struts, the upper ends of which open above the floor 134 and the lower end just above the baffle plate 45.
In the central area of the container 41, just above the mouth funnel 142, there is the inlet opening 48 of an outlet pipe socket 49, to which the circuit line 33 for washing liquid is connected outside the sludge separator 4.
The wall 44 protrudes into the lower open end of the washing tower 3 placed on the upper area 24 of the separator 4 surrounding the opening 244, which forms the annular space 144. A two-point level controller 75 is connected to the sludge separator 4, of whose two measuring heads or sensors 76 and 77 the lower measuring head 76 responds when the liquid in the container 41 has dropped to the level N1, while the upper sensor 77 responds when the liquid in the container 41 has risen to the upper limit level designated N2.
The operation of the sludge separator 4 is such that washing water from the washing tower 3 first flows through the inflow line 42 into the container 41 and fills it with the pump 81 at a standstill and with the valve 86 closed until the upper level N2 is reached. The pump 81 is then started and the valve 86 is opened.
The sludge separator 4 is now operated continuously. The outflow rate (volume per unit time) of the washing liquid from the low-pollutant central region of the container 41 via the line 33 and that of the sinking sludge, i. H. Sludge with a density above 1, enriched pollutant suspension through line 13 together slightly exceed the inflow rate of washing liquid into container 41 through line 42.
As a result of this and due to the evaporation in the washing tower 3 of part of the washing water which is carried away by the exhaust gases, the liquid level in the container drops from the upper level N2 to the lower level N1. If this level is reached, the sensor 76 of the level controller 75 responds and opens the valve 91, whereby fresh water enters the washing tower 3 through the line 90, and a shut-off valve 79 of a waste water feed line 78, through which waste water now flows directly through the opening 244 in flows into the container 41. The slag extinguishing water from a waste incineration plant is advantageously used as waste water.
The liquid level now rises again in the container 41 until it has reached the upper level N2, whereupon the sensor 77 responds and the level controller 75 closes the valves 79 and 91 again.
As the liquid level rises to level N2, a layer of floating sludge (density below 1) accumulated on the liquid surface is pushed up out of the opening 244 and runs down the top of the conical wall 44 and down through the floating sludge drain 43 to itself to combine with the sinking sludge in line 13. The combined pollutant suspension formed from floating sludge and sinking sludge is now pumped up into the nozzles 19 of the evaporative cooler 1 by means of the pump 81.
The flow cross-section of the lines 42 and 33 is preferably designed such that, with the valve 86 closed in the main discharge line 13 for sinking sludge, the same amount of washing liquid flows to the container 41 through line 42 as flows out of it via line 33. The removal of pollutant suspension via line 13 and from time to time via line 43 and the evaporation from wash tower 3, by means of which the amount of liquid flowing in through line 42 is reduced, therefore causes the liquid level to drop from level N2 to level N1, and this decrease can therefore be influenced primarily by means of valve 86.
While in a previously known separator (DE-AS 2408 222) only a part of the pollutants, namely the sludge portion, is conveyed into the evaporative cooler and the floating sludge portion is pumped back into the washing liquid, both sludge and floating sludge are separated in the sludge separator according to the invention and circulate back in the washing liquid to a minimum (suspension of pollutant particles with density 1).
A special flushing water line (not shown) can also be provided in the annular space 144 in the event of a particularly large amount of floating sludge, from which water is sprayed onto the outer surface of the wall 44 and flushes the floating sludge deposited there into the line 43.
The settling of sinking sludge from the liquid flowing through the inflow line 42 into the container 41 is particularly promoted by firstly breaking and distributing this liquid flow at the baffle plate 45 and secondly by the liquid flowing off on the inner wall of the mouth funnel 142 through the latter expanding inward scope is further slowed down.
The throughput rate through the container 41 is very favorable, in practical operation of the separator 4 about eight container contents are circulated per hour, in contrast to previously known systems, in which only a small liquid flow flows into a large-volume settling container and a correspondingly small outflow of liquid is provided is such that for each circulation of the contents of a container with the same cleaning effect, a volume of the container or about an hour and an hour and a half for each revolution.
The embodiment of a system according to Fig. 6 is particularly suitable on the one hand for cleaning exhaust gases with a particularly high content of acidic pollutant components, especially SO2 gas, and on the other hand for those cases in which the water vapor condensation plume, which regularly forms at the outlet of the chimney 6, is suppressed as far as possible should.
In contrast to the previously described embodiments of the exhaust gas cleaning system, the gas scrubber in the system according to FIG. 6 two towers connected one behind the other in the gas flow direction, the exhaust gas from the cyclone duster 2, into which it enters through the inlet openings 21 from the evaporative cooler 1, first via the gas transfer line 22 into the wash tower 30 and from there through the gas line 122 into a second wash tower 103 and from this is conducted exclusively into the chimney 6 via lines 32 and 52, as in the systems described above.
Washing tower 30 has a sump 30a, a grate 34, a packing layer 31 and in its upper part an aerosol separator 35 and a droplet separator 36; Wash tower 103 also a sump 103a, a packing layer 39 with rust and a droplet separator 37. The washing liquid is first pumped from the sludge separator 4 by means of a pump 81 through line 33 to the aerosol separator 35 and from there the packing layer 31 is sprayed with it from nozzle 131 and the diaphragm wall 135 is sprayed from nozzle 133, as is also the case in the embodiment according to FIG. 1 is the case.
Washing liquid from the packing layer 31 flows loaded with pollutant into the sump 30a and out of this through the inflow line 42 to the settling tank 41 of the sludge separator 4.
Sink sludge from sludge separator 4 passes via line 13 and floating sludge via line 43 into a neutralizing tank 7, in which the pollutant suspension can be at least partially neutralized by means of lime milk.
The containers 7 and 41 behave like communicating tubes, and a level regulator 175 opens a valve 38 when the liquid level in the container 7 drops to a lower level and closes the valve 38 when the liquid level rises to an upper level.
The container 7 is also equipped with a stirrer 80 and a motor.
When the valve 38 is opened, washing liquid, which is less loaded with pollutant than that circulating through lines 33 and 42, is pumped from the sump 103a of the washing tower 103 by means of the pump 83 through the line 84 into the droplet separator 36 of the washing tower 30 and through the nozzle 136 sprayed, while part of the washing liquid from line 84 passes through a branch line 84a into the nozzle 139 and is sprayed from there onto the packing layer 39 of the washing tower 103.
The sprayed-in washing liquid finally arrives from the droplet separator 36 via collecting vessel 92 and line 192 into the washing liquid circuit of the washing tower 30.
The liquid level in the sump 103a of the washing tower 103 is controlled by a two-point level regulator 275, which opens a valve 88 when the level drops to a lower level, whereby fresh water or, if the SO2 content in the exhaust gases is high, a dilute sodium hydroxide solution through line 85 is introduced into the washing liquid circuit in line 84. When an upper level in the sump 103a is reached, the level controller 275 then closes the valve 88 again.
Finally, the formation of a water vapor condensation plume at the outlet of the chimney 6 can be reduced by blowing air into the chimney by means of a fan 50, which is preferably heated to over 100 ° C. in a heat exchanger 110.
The heat is supplied in the heat exchanger by means of a heating fluid pumped in a line 106 by means of a pump 60 in the circuit. The heating liquid receives its heat content in the heat exchanger 10 from the washing liquid of the line 33 flowing through it and heated by the exhaust gases in the washing tower 30 and optionally from an additional heater 107.
As can be seen from the figures of the drawing, the sludge obtained in the gas scrubbing is sprayed into a reactor (evaporative cooler) after the addition of lime milk and dried by coming into contact with the flue gases at over 200 ° C. which leave the steam boiler, in which they have to give up a large part of their thermal energy. The finely sprayed sludge binds most of the dust content of the raw gases, which means that at the outlet of the downstream cyclone 2 there is only a little dust in the gas. The circulating liquid of the subsequent laundry in the gas scrubber remains relatively pure, because an optimal separation of the sludge in the sludge separator 4 is made possible by optimal temperature setting in the reactor 1 and by appropriate control of the composition of the washing liquid.
When operating for several months, no annoying incrustations in the washing system or caking of dust in the dry pre-cleaning (Cyclone 2) are observed.
When cleaning the flue gases of a municipal waste incineration plant, the following advantageous results were achieved without the need for an expensive electrostatic precipitator:
Pollutant content of the cleaned exhaust gas to be discharged into the environment: - Reduction of the dust content below 50 mg / m3 (measured after gas cooling) - - Free hydrochloric acid below 5 mg / m3 - Total chloride content (as C1-) below 15 mg / m3 - SO2 below 100 mlg / m3 - nitrogen oxides below 100 ppm
The following advantages were also achieved: - Utilization of the flue gas temperature (after the steam boiler) for drying the sludge accumulating in the gas scrubbing and for removing the slag extinguishing water from the
Incinerator.
- Conversion of all separated pollutants into a free-flowing ash.
- low water consumption (less than 50 kg / 1000 m3 flue gas) - very low consumption of milk of lime (less than 50 g
Ca (OH) 2/1000 m3 flue gas) - low energy consumption thanks to the use of an X-separator to separate the aerosols (under 36 mbar fan differential pressure).