DD281127A5

DD281127A5 - Verfahren zur rauchgasentschwefelung

Info

Publication number: DD281127A5
Application number: DD32748089A
Authority: DD
Inventors: Axel Rademacher; Gerhard Guetter; Joachim Wrana; Siegfried Homilius
Original assignee: Bergmann Borsig Veb
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1990-08-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung und findet in der Feuerungstechnik, vorzugsweise bei der Braunkohlenfeuerung an Dampferzeugern, Verwendung. Inhalt der Erfindung ist das Einbringen von Eiskristallen in den Rauchgastrakt nach vorausgegangener Abkuehlung und das folgende Ausfaellen durch Schwerkraft sowie ein anschlieszendes Wiedererwaermen. Die Eiskristalle bilden hervorragende Kondensationskeime fuer die Schadstoffe und bieten auszerdem infolge der kristallinen Struktur eine groeszere Oberflaeche zum Anlagern. Figur{Rauchgasentschwefelung; Eiskristalle; Abkuehlung; Ausfaellen; Schwerkraft; Wiedererwaermung; Kondensationskeime; Anlagern; groeszere Oberflaeche}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung in der Feuerungstcchnik, vorzugsweise von Braunkohle, und findet insbesondere bei der Dampferzeugung Anwendung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Es ist allgemein bekannt, zur Entschwefelung von Rauchgasen Additivzugaben, speziell in Form von Kalksteinmehl, zu

verabreichen, um damit Schwefeloxyde zu binden. Jedoch werden damit sehr große Mengen voi: Kalksteinmehl erforderlich, die erhebliche Kapazitäten auf der Transport-, Lagerungs- und Bearbeitungsstrecke binden.

Zur diesbezüglichen Bedarfsreduzierung ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 3700553), das im Reaktionsraum

eingeblasene Kalksteinmehl in einem folgenden Beruhigungsraum niederschlagen zu lassen und dem kontinuierlich zugeführten frischen Kalksteinmehl Flugstaub beizugeben. Erhebliche Additivmengen werden damit jedoch auch nicht eingespart.

Es ist weiterhin bekannt (DD-PS 247 587), das mit Schadstoffen beladene Abgas in einem Hybridwärmeübertrager einer Kühl-

und zugleich Reaktionsflüssigkeit, die mit Aschepartikel versetzt ist, im Gegenstromrieselverfahren auszusetzen, wobei

Rieseleinbauten und Rohrbündelwärmeübertrager zur Aktivierung des Schadstoffneutralisationsprozesses durch Vergrößerung

der Reaktionsfläche zwischen Rauchgas und Reaktionsflüssigkeit und zu einer exergetischen Wärmerückgewinnung der bei der

Abkühl: mg frei wordenen Energie vorgesehen sind. Diese Lösung bedingt jedoch einen hohen Ausrüstungsaufwand und

beansprucht erheblich viel Platz.

Zur einer anderen bekannten technischen Lesung ist beschrieben, daß wassergetränkte poröse Gummikugeln in den Abgaskanal

eingeführt, dort zwischen Sieben gehalten werden, Schadstoffe aufnehmen, schadstoffbeladen entfernt, ausgewaschen und erneut wassergetränkt dem Abgaskanal zugeführt werden (DE-OS 3321546). Diese Lösung ist jedoch nur für kleinere Anlagen geeignet, da die Zirkulation der Kugeln nur in begrenzten Mengen beherrschbar ist.

Ziel der Erfindung Die Erfindung bezweckt, die Rauchgasentschwefelung effektiver und zugleich wirksamer durchzuführen. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das mit geringerem materiellen und prozeßmäßigem Aufwand einen höheren Entschwefelungsgrad gewährleistet und dabei weitestgehend von bestimmten Anlagengrößon unabhängig ist.

Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das von der Feuerung und erforderlichenfalls von anderen nachgeschalteten Einrichtungen kommende Rauchgas nach oder in Verbindung mit einer vorzugsweise in Stufen erfolgenden Abkühlung mit Eiskristallen vermengt und diese dann ausgefällt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dabei das Rauchgas zuerst in einem Wärmetauscher abgekühlt, danach mittels Kaltluft in Taupunktnähe unterkühlt und dann dem Rauchgas ein Wasser-Eiskristall-Gemenge beigemischt, das die Schadstoffe aufnimmt. Das Wasser und die verbliebenen Eiskrictalle, jeweils schadstoffbeladen, werden daraufhin durch Schwerkraft ausgefällt und das Rauchgas passiert dann den gleichen Wärmetauscher, wo es diesmal jedoch wieder erwärmt und dann In den Abzug abgeführt wird. Eine spezielle Ausführung der Erfindung sieht dabei vor, daß ein Luftstrom auf etwa -2O⁰C abgekühlt, in den Luftstrom Wasser eingedüst und die Mischung aus Kaltluft, entstandenen Eiskristallen und nicht vereisten Wassertröpfchen einem Prallabscheider zugeführt wird, wo die flüssigen und durch Vereisung festen Bestandteile in einen Bypass abgeschieden und dem Rauchgas in einem Mischturm zugeführt werden, während zumindest ein Teil der Kaltluft auf direktem Wege dem Rauchgasstrom zuvor im Mischturm zugeführt wird.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß der Luftstrom zuerst verdichtet, ihm dann in einem Kühler die Verdichtungswärme weitgehend entzogen wird und er dann in einer Turbine durch teilweises Entspannen auf die Funktionstemperatur für das Vereisen abgekühlt wird.

Mit der Erfindung wird damit eine höhere Wirksamkeit der Schadstoffbindung erzielt. Dies ist zum einen dadurch bedingt, daß die sehr kalten Eis- oder Wasserpartikel in erhöhtem Maße als Kon densationskeime für die Schadstoffe, besonders die Schwefeloxyde wirken. Zum anderen weisen die Eispartikel infolge ihrer kristallinen Struktur eine gegenüber gebräuchlichen Additiven wesentlich größere Oberfläche zur Schadstoffanlagerung auf.

Des weiteren kann damit eine Reduzierung des Arbeitsaufwandes und des materiellen Einsatzbedarfes gewährleistet werden, indem keine zusätzlichen Zuschlagstoffe im Rauchgasstrom verwendet und bewegt werden müssen, keine Zwischenmedien und -prozesse für eine Auswaschung erforderlich werden und auch keine Einrichtungen zur Vergrößerung der Reaktionsfläche errichtet werden müssen. Zudem wird die im Rauchgas enthaltene Wärmeenergie effektiv im Prozeß gonutzt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt und beschrieben. In der Zeichnung ist eine schematische Darstellung gegeben. Wie daraus hervorgeht, verläuft der Trakt der von der Feuerung kommenden, eventuell noch Nachschaltheizflächen und Filter passierenden Rauchgase zu einem Wärmetauscher 1, dessen Wärmeübertrageroberflächen, hier speziell Rohre, außen mit dem Rauchgas in Berührung kommen. Danach ist der Rauchgastrakt in einem Mischturm 2 nach unten geführt. In den Mischturm 2 mündet zuerst ein Eiskanal 7, der im Bereich der Mündungsstelle mit einem Leitgitter 9 versehen ist, und darunter ein vom Eiskanal 7 abgezweigter Bypass 11, der im Mündungsbereich ein Leitgitter 10 aufweist. Dem Eiskanal 7 ist eine Kaltlufterzeugungslinie vorgelagert, die in eine Luftleitung 13 eingebunden ist. Sie durchläuft zuerst einen Verdichter 14, dann ein Kühlaggregat 15 und danach eine Turbine 16. Die Turbine 16 ist mit dem Antrieb des Verdichters 14 gekoppelt. Außerdem steht noch ein vorzugsweise elektrisch betriebener Motor 17 antriebsseitig mit dem Verdichter 14 in Verbindung. Hinter dem Eingang der Luftleitung 13 in den Eiskanal 7 ist eine Eindüseinrichtung 12 für eine Flüssigkeit, speziell Wasser, angeordnet, deren Sprühdüsen zum Mischturm 2 hin gerichtet sind. Im Bereich der Abzweigung des Bypass 11 ist ein Prallabscheider 8 im Eiskanal 7 vorgesehen. Der Mischturm 2 erweitert sich im unteren Bereich und ist dort mit einem aufsteigenden Ausfällturm 4 verbunden. Dabei befindet sich im Verbindungsbereich von Mischturm 2 und Ausfällturm 4 am Ende von sich nach unten verjüngenden Wänden eine Schleuse 3, der sich in nicht weiter dargesiellter Weise eine Abführlehung anschließt. Im oberen Bereich ist der Ausfällturm 4 mit Prallplatten 18 versehen und er mündet dann in den Wärmetauscher 1, wobei die Durchlaufrichtung durch das Innere der Wärmeübertragerrohre verläuft. Daran schließt sich der Abzug 5 an, der in den Schornstein 6 führt

Die Erfindung funktioniert wie folgt:

Vom Verdichter 14 wird Frischluft in die Luftleitung 13 angesaugt und verdichtet sowie weitertransportiert. Im nachfolgenden Kühlaggregat 15 wird die Verdichtungswärme der verdichtet bleibenden Luft entzogen. Diese Luft gelangt in die Turbine 16, wo sie zum Teil entspannt wird und sich dabei auf etwa -20°C abkühlt. Die Turbine 16 wird zum Antrieb des Verdichters 14 verwendet. Da die von ihr übertragene Bewegungsenergie jedoch nicht völlig dafür ausreichen kann, wird die erforderliche Restenergie vom Motor 17 aufgebracht, der insbesondere in der Startphase auch einen höheren Antriebsanteil übernehmen muß. Die gekühlte, aber noch unter Druck stehende Luft gelangt dann in den Eiskanal 7. Hier wird von der Eindüseinrichtung 12 Wasser, es kann jedoch auch eine andere eisbildende Fluss gkeit sein, eingesprüht. In der dermaßen stark unterkühlten Luft erfolgt dabei sofort eine Eiskristallbildung der meisten fein '/ersprühten Wasserteilchen, die im Eiskanal 7 bis an den Prallabscheider 8 mitgerissnn werden. Dort werden sie in dan Bypass 11 abgeleitet, während ein Teil der Kaltluft die Prallplatten passieren kann und durch dds l.aitgitter 9 vom Eiskanal 7 aus direkt in den Mischturm 2 gelangt. Die Eiskristalle hingegen durchlaufen mit einem anderen Teil der Kaltluft den Bypass 11 und gelangen durch ein Leitgitter 10 unterhalb der Mündung des Eiskanals 7 in den Mischturm 2. Das von der Feuerung und den Nachschaltheizflächen beispielsweise eines Dampferzeugers kommende Rauchgas durchläuft den Wärmetauscher 1 und gibt dabei Wärme an dessen Wärmeübertragerrohre an deren Außenflächen ab. Derart vorgekühlt, strömt das Rauchgas weitor in den Mischturm 2. Hier wird es durch die von Eiskanal 7 her einströmende Kaltluft unterkühlt, so daß der Taupunkt der Schadstoffe in otwa erreicht wird. In dieses unterkühlte Rauchgas gelangen dann die aus dem Bypass 11 strömenden Eiskristalle und untermischen sich. Dabei lagern sich die Schadstoffkomponenten sowohl an die Eiskristalle als auch an Wassertröpfchen an, die so mit in das Rauchgas gelangten oder beim Auftauen entstanden, und Kondensationskeime für die Schadstoffe bilden.

An den Eiskristallen ist das Bindungsverr lögen besonders hoch, da die kristallite Struktur eine große Oberfläche bietet und damit der Ablagerung nooii weiter entgec. enkommt.

Ausgangs des Mischturmes 2 wird das Gai gemisch dann in aufsteigender Strömung in den Ausfällturm 4 geleitet. Dabei werden die mit den Schadstoffen beladenen Eiskristalle oder Wassertröpfchen durch die Schwerkraft ausgefällt. Sie gelangen in die Schleuse 3, wo sie aufgefangen und in nicht näher gezeigter Weise dann einer zentralen Aufbereitungsanlage zur Weiterverwendung als wäßrig* Lösung zugeführt werden. Das Rauchgas steigt weiter nach oben, wobei die restlichen mit angelagerten Schadstoffkomponenten versehenen Eiskristalle oder Wassertröpfchen an den Prallplatten 18 zurückgehal' Jn,

umgelenkt und in die Schleuse 3 geleitet werden. Nun kann das Rauchgas den gleichen Wärmetauscher 1, allerdings im Inneren der Wärmeübertragerrohre, durchlaufen, dort die bei der vorausgegangenen Vorkühlung des Rauchgases frei gewordene Wärme verlustarm wieder aufnehmen, und durch den Abzug 5 In den Schornstein 6 gereinigt entweichen. Damit ist auch die erforderliche Saugzugwirkung gewährleistet.

Um die energetisch effektive Ausnutzung vorhandener Möglichkeiten noch weiter auszudehnen, besteht die hier nicht näher dargestellte Möglichkeit, daß bei der Wärmeabgabe der komprimierten Luft im Kühlaggregat 15 dieses als Wärmetauscher zu einem Niedertemperatur-Wasserheiznetz ausgebildet ist und damit der Luft die Wärme durch Kühlung mit Wasser so weit entzogen wird, daß die Druckluft vor Eintritt in die Turbine 16 eine Temperatur von etwa 30°C erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Feuerung und erforderlichenfalls nachgeschalteten Einrichtungen kommende Rauchgas nach oder in Verbindung mit einer vorzugsweise in Stufen erfolgenden Abkühlung mit Eiskristallen vermengt und diese dann ausgefällt werden.

2. Verfahren zur Rauchgasentschwefelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Rauchgas

- zuerst in einem Wärmetauscher (1) abgekühlt,

- danach mittels Kaltluft in Taupunktnähe unterkühlt wird,

- dann dem Rauchgas ein Eiskristall-Wasser-Gemenge zur Schadstoffbindung beigemischt wird,

- das Wasser und die verbleibenden Eiskristalle durch Schwerkraft ausgefällt werden

- und das Rauchgas im gleichen Wärmetauscher (1) wieder erwärmt und dann abgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftstrom auf etwa -20⁰C abgekühlt wird, in den Luftstrom Wasser eingedüst, die Mischung einem Prallabscheider (8) zugeführt wird, wo die flüssigen und durch Vereisung festen Bestandteile in einen Bypass (11) abgeschieden und dem Rauchgasstrom in einem Mischturm (2) zugeführt werden, während Kaltluft auf direktem Wege dem Rauchgasstrom zuvor im Mischturm (2) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom zunächst verdichtet, ihm dann in einem Kühler (15) die Verdichtungswärme weitgehend entzogen und er danach in der Turbine (16) durch Entspannen auf die Funktionstemperatur abgekühlt wird.