DD281127A5

DD281127A5 - METHOD FOR SMOKE-GAS SINKING

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}The invention relates to a process for flue gas desulfurization and is used in combustion technology, preferably in lignite combustion on steam generators, use. Content of the invention is the introduction of ice crystals in the flue gas tract after previous Abkuehlung and the following Ausfaellen by gravity and a anschlieszendes Wiedererwaermen. The ice crystals form excellent condensation nuclei for the pollutants and also provide a larger surface for attachment due to the crystalline structure. FIG {flue gas desulfurization; Ice crystals; Cooling; outages; Gravity; Wiedererwaermung; Condensation nuclei; attach; larger surface}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung in der Feuerungstcchnik, vorzugsweise von Braunkohle, und findet insbesondere bei der Dampferzeugung Anwendung.The invention relates to a process for flue gas desulfurization in the Feuerungstcchnik, preferably of lignite, and finds particular application in steam generation.

Characteristic of the known state of the art It is generally known to add additives to the desulphurisation of flue gases, especially in the form of limestone powder

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.administer to bind sulfur oxides. However, this requires very large quantities of limestone flour, which bind considerable capacities on the transport, storage and processing line.

To reduce this requirement has already been proposed (DE-OS 3700553), in the reaction chamber

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.Allow blown limestone powder to settle in a following calming room and to add fly ash to the continuously supplied fresh limestone meal. Significant additive quantities are thus not saved.

It is also known (DD-PS 247 587), the laden with pollutants exhaust gas in a hybrid heat exchanger of a cooling

und zugleich Reaktionsflüssigkeit, die mit Aschepartikel versetzt ist, im Gegenstromrieselverfahren auszusetzen, wobeiand at the same time suspend the reaction liquid, which is mixed with ash particles, in Gegenstromrieselverfahren, wherein

Rieseleinbauten and tube bundle heat exchanger for activation of the pollutant neutralization process by enlargement

der Reaktionsfläche zwischen Rauchgas und Reaktionsflüssigkeit und zu einer exergetischen Wärmerückgewinnung der bei derthe reaction surface between flue gas and reaction liquid and to an exergetic heat recovery of the

Cooling: mg of released energy are provided. However, this solution requires a lot of equipment and

beansprucht erheblich viel Platz.takes up a lot of space.

For another known technical reading is described that water-saturated porous rubber balls in the exhaust duct

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.introduced, held there between sieves, absorb pollutants, pollutant loaded removed, washed out and re-water saturated the exhaust duct are supplied (DE-OS 3321546). However, this solution is only suitable for smaller systems, since the circulation of the balls is manageable only in limited quantities.

Object of the invention The invention aims to perform the flue gas desulfurization more effective and at the same time more effective. Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a method that ensures a lower degree of desulfurization with less material and process overhead and is largely independent of particular Anlagengrößon.

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 order to achieve this object according to the invention, it is provided that the flue gas coming from the furnace and, if necessary, from other downstream devices is mixed with ice crystals after or in connection with cooling, preferably in stages, and these are then precipitated.

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.In a preferred embodiment of the invention, the flue gas is first cooled in a heat exchanger, then subcooled by means of cold air in dew point and then the flue gas mixed with a water-ice crystal mixture, which absorbs the pollutants. The water and the remaining Eiskrictalle, each laden with pollutants are then precipitated by gravity and the flue gas then passes through the same heat exchanger, where it is heated again this time and then discharged into the fume hood. A special embodiment of the invention provides that an air stream cooled to about -2O ⁰ C, injected into the air flow of water and the mixture of cold air, ice crystals formed and iced water droplets is fed to a baffle separator, where the liquid and icing solid components separated into a bypass and the flue gas are fed into a mixing tower, while at least a portion of the cold air is supplied directly to the flue gas stream previously in the mixing tower.

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.It is particularly useful that the air flow compressed first, it is then largely removed in a cooler, the heat of compression and then it is cooled in a turbine by partial relaxation to the operating temperature for icing.

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.With the invention thus a higher effectiveness of pollutant binding is achieved. This is partly due to the fact that the very cold ice or water particles act to a greater extent than Kon condensation nuclei for the pollutants, especially the sulfur oxides. On the other hand, due to their crystalline structure, the ice particles have a much larger surface for accumulating pollutants compared to customary additives.

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.Furthermore, it can be a reduction of the labor and material use requirements ensured by no additional additives must be used and moved in the flue gas flow, no intermediate media and processes for leaching are required and no facilities must be established to increase the reaction area. In addition, the heat energy contained in the flue gas is effectively used in the process.

embodiment

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 führtThe invention is illustrated and described in more detail with reference to an embodiment. In the drawing, a schematic representation is given. As can be seen from this, the tract of the flue gases coming from the furnace, possibly still having secondary heating surfaces and filters, passes to a heat exchanger 1 whose heat exchanger surfaces, here especially pipes, come into contact with the flue gas on the outside. Thereafter, the flue gas tract is guided in a mixing tower 2 down. In the mixing tower 2 first opens an ice channel 7, which is provided in the region of the confluence with a guide grid 9, and including a branched off from the ice channel 7 bypass 11, which has a guide grid 10 in the mouth region. The ice channel 7 is preceded by a cold air generation line, which is integrated into an air line 13. It passes first through a compressor 14, then a cooling unit 15 and then a turbine 16. The turbine 16 is coupled to the drive of the compressor 14. In addition, a preferably electrically operated motor 17 is on the drive side with the compressor 14 in connection. Behind the entrance of the air duct 13 in the ice channel 7, an injection device 12 for a liquid, especially water, arranged, the spray nozzles are directed to the mixing tower 2 out. In the area of the branch of the bypass 11, a baffle separator 8 is provided in the ice channel 7. The mixing tower 2 expands in the lower area and is there connected to an ascending precipitation tower 4. Here, in the connecting region of mixing tower 2 and precipitation tower 4 at the end of downwardly tapered walls a lock 3, which connects in a manner not further dargesiellter a Abführlehung. In the upper part of the precipitation tower 4 is provided with baffles 18 and it then opens into the heat exchanger 1, wherein the passage direction extends through the interior of the heat exchanger tubes. This is followed by the trigger 5, which leads into the chimney 6

Die Erfindung funktioniert wie folgt: The invention works as follows:

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.From the compressor 14 fresh air is sucked into the air line 13 and compressed and further transported. In the following cooling unit 15, the heat of compression of the compressed air remaining is withdrawn. This air enters the turbine 16, where it is partially relaxed and thereby cools to about -20 ° C. The turbine 16 is used to drive the compressor 14. However, since the kinetic energy transmitted by it can not be completely sufficient for this, the required residual energy is applied by the motor 17, which also has to assume a higher drive component, especially in the starting phase. The cooled, but still pressurized air then passes into the ice channel 7. Here is of the Eindüseinrichtung 12 water, but it can also be another ice-forming flow ability sprayed. In the supercooled air, which is so strongly supercooled, there is immediately an ice crystal formation of most of the finely sprayed water particles which are entrained in the ice channel 7 as far as the impact separator 8. There they are derived in dan bypass 11, while a part of the cold air can pass through the baffles and passes through dds l.aitgitter 9 from the ice channel 7 directly into the mixing tower 2. The ice crystals, however, go through with another part of the cold air, the bypass 11 and pass through a guide grid 10 below the mouth of the ice channel 7 in the mixing tower 2. The coming of the furnace and the Nachschaltheizflächen example of a steam generator flue gas passes through the heat exchanger 1 and gives it heat at the heat exchanger tubes on the outer surfaces from. Vorschühlt so, the flue gas flows weitor in the mixing tower 2. Here it is undercooled by the inflowing from the ice channel 7 ago cold air, so that the dew point of the pollutants is reached in otwa. In this supercooled flue gas then pass the flowing from the bypass 11 ice crystals and interfere. In the process, the pollutant components accumulate both on the ice crystals and on water droplets that have thus been taken into the flue gas or formed during thawing, forming condensation nuclei for the pollutants.

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.On the ice crystals, the bond dissolution is particularly high, since the crystallite structure offers a large surface area and thus further prevents the deposition of nooii. 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,Output of the mixing tower 2, the Gai mixture is then passed in ascending flow in the precipitation tower 4. The ice crystals or water droplets loaded with the pollutants are precipitated by gravity. You get into the lock 3, where they are collected and fed in a manner not shown in detail then a central processing plant for reuse as an aqueous * solution. The flue gas continues to rise upwards, the remaining ice crystals or water droplets provided with accumulated pollutant components being returned to the impact plates 18,

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.deflected and directed into the lock 3. Now, the flue gas, the same heat exchanger 1, but in the interior of the heat exchanger tubes, go through, where the heat released in the previous pre-cooling of the flue gas heat loss resume, and escape through the trigger 5 cleaned in the chimney 6. This ensures the required induced draft.

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.In order to extend the energetically effective utilization of existing possibilities even further, there is the possibility not shown here that in the heat output of the compressed air in the cooling unit 15 this is designed as a heat exchanger to a low-temperature Wasserheiznetz and thus the air, the heat by cooling with water is far removed that the compressed air reaches a temperature of about 30 ° C before entering the turbine 16.

Claims

1. A process for flue gas desulfurization, characterized in that the flue gas coming from the furnace and, if necessary, downstream devices are mixed with ice crystals after or in connection with a cooling which preferably takes place in stages, and these are then precipitated.

2. A process for flue gas desulfurization according to claim 1, characterized in that the flue gas

- first cooled in a heat exchanger (1),

- is then subcooled by means of cold air at dew point,

- Then the flue gas is mixed with an ice crystal-water mixture for pollutant binding,

- The water and the remaining ice crystals are precipitated by gravity

- And the flue gas in the same heat exchanger (1) is reheated and then discharged.

3. The method according to claim 2, characterized in that an air stream is cooled to about -20 ⁰ C, injected into the air flow of water, the mixture is fed to a baffle separator (8), where the liquid and solid by icing in a bypass ( 11) and fed to the flue gas stream in a mixing tower (2), while cold air is supplied directly to the flue gas stream previously in the mixing tower (2).

4. The method according to claim 1, characterized in that the air stream is first compressed, then in a cooler (15) the heat of compression largely withdrawn and then it is cooled in the turbine (16) by relaxing to the operating temperature.