DD281964A5

DD281964A5 - Verfahren und vorrichtung zur schadgasadsorption und entstaubung

Info

Publication number: DD281964A5
Application number: DD32467688A
Authority: DD
Inventors: Tilo Haenssgen; Guntram Hergert; Gert-Heinz Naumann; Fritz Behnke; Wolfgang Kluge; Gerhard Manig
Original assignee: Leipzig Energiekombinat
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Entfernung von gasfoermigen Schadstoffen und Feststoffen aus Gasgemischen, speziell die Entfernung von SO2/SO3 und Staub aus Rauchgasen sowie eine zur Durchfuehrung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtung. Anwendungsgebiet ist die Gasreinigung nach Kleinkesselanlagen. Es besteht die Aufgabe, die Adsorption von Schadgaskomponenten und die Staubabscheidung so zu verbinden, dasz sie in einem Apparat durchgefuehrt werden koennen und ein intensiver Stoffuebergang durch Ausnutzung von Prinzipien der Wirbelschichttechnik vollzogen wird. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz im Trichterbereich eines filternden Abscheiders eine Sprudelschicht erzeugt wird, die eine spezielle Form einer Wirbelschicht darstellt. Dazu wird das Rauchgas nach Durchstroemen eines Waermeuebertragers am unteren Ende des Staubabzugstrichters unter dem Schlauchabscheider durch einen spaltfoermigen Schacht nach oben zu den Filterschlaeuchen gefuehrt. Die aufsteigenden Gase bewirken, dasz der herabfallende abgeschiedene Staub, der insbesondere bei Betrieb einer Entschwefelung im Kessel mittels Ca-haltiger Adsorptionsmittel stark mit noch aktiven Ca-Verbindungen versetzt ist, aufgewirbelt wird und den Abscheideelementen erneut zugeleitet wird. Zur Durchfuehrung des Verfahrens wird unter dem Austragstrichter eines Schlauchabscheiders ein Sprudelschacht angeordnet, der die verfahrensgemaesz festgelegten Parameter erfuellt. Am unteren Ende ist eine OEffnung vorhanden, durch die das Rauchgas angesaugt wird. Unterhalb dieser Zufuehrstelle befindet sich das Austragsorgan. Figur{Schadgasadsorption; Entstaubung; Rauchgasen; Gasreinigung; Kleinkesselanlagen; Wirbelschichttechnik; Sprudelschicht; Waermeuebertrager; Schlauchabscheider; Entschwefelung; Austragsorgan}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Entfernung von gasförmigen Schadstoffen und Feststoffen aus Gasgemischen, speziell die Entfernung von SO₂/SO₃ und Staub aus Rauchgasen sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtung. Anwendungsgebiet ist die Gasreinigung nach Kleinkesselanlagen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Entfernung von Schadgaskomponenten in Rauchgasen (beispielsweise SO2) ist es bekannt, dem Rauchgas im Feuerraum oder im Rauchgaskanal kalziumhaltige Adsorptionsmittel zuzuführen. Für die Zuführung im Rauchgaskanal werden in einigen Vorschlägen spezielle Reaktoren angeordnet und in nachfolgenden Staubabscheidern wird das Asche-Adsorbens-Gemisch vom Rauchgas getrennt.

Als Beispiel soll das Verfahren der zirkulierenden Wirbelschicht erwähnt werden. In einem Wirbelreaktor wird von unten als Wirbelgas das zu reinigende Rauchgas zugeführt und seitlich das Adsorptionsmittel, vorzugsweise Ca(OH)₂, eingebracht. Hohe Partikeldichte und Verweilzeit im Reaktor sichern mittlere Entschwefelungseffekte. Als Randbedingung zur Durchführung des Verfahrens werden Gastemperaturen unter 150⁰C genannt. Das wird mittels Wassereinspritzung erreicht. Dem Reaktor ist ein Staubabscheider nachgeschaltet.

Aus anderen Quellen ist bekannt, daß eine Senkung der Rauchgastemperatur bis nahe an den Wassertaupunkt die Bindung von Schadgaskomponenten begünstigt.

Zur Senkung der Rauchgastemperatur können auch Wärmeübertrager eingesetzt werden, die jedoch im allgemeinen aus korrosionsbeständigem Material sein müssen, um beim Abkühlen der Rauchgase unter den Säuretaupunkt keinen Schaden zu nehmen. Vorteilhaft wirkt sich aus, wenn durch Zuführung von Adsorptionsmittel zum Feuerraum der Säuretaupunkt beseitigt wurde und somit einfache Materialien einsetzbar sind. Es ist ferner auch eine als ECO-Filter bezeichnete Vorrichtung bekannt geworden, in der der Wärmeübertragerteil innerhalb eines Schlauchabscheiders angeordnet ist und damit die Funktion von Rauchgaskühlung und Staubabscheidung mit einem minimalen apparativen Aufwand und Flächenbedarf realisiert wird. Andere Varianten zur Kühlung der Rauchgase sind spezielle Reaktionsstrecken, in denen Wasser oder eine Suspension eingedüst wird, als Sprühabsorber bezeichnet. In einzelnen Varianten wird in langen senkrechten Kanälen die Flüssigkeitsvernebelung und -verdampfung vorgenommen. Die Wasserzufuhr ist so groß, daß eine spürbare Senkung der Rauchgastemperatur eintritt. Eine Nutzung der Rauchgasenthalpie ist jedoch nicht möglich. Ein nachgeschalteter Abscheider sichert die Staubfreiheit der Abgase. Alle genannten Möglichkeiten zur Schadgasadsorption erreichen mittlere Effekte bezüglich der SO₂-Einbindung mit Kalziumverbindungen und benötigen eine Reihenschaltung mehrerer Apparate, in der Regel in der Form Wärmeübertrager-Reaktor-Abscheider. Der apparative Aufwand und damit die Investkosten sind dementsprechend hoch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, den Kostenaufwand und gleichzeitig die Platzanforderungen für die Durchführung von Schadgasadsorption und Entstaubung zu minimieren, dabei mittlere Entschwefelungsgrade realisierend.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, die Adsorption von Schadgaskomponenten und die Staubabscheidung so zu verbinden, daß sie in einem Apparat durchgeführt werden können und ein intensiver Stoffübergang durch Ausnutzung von Prinzipien der Wirbelschichttechnik vollzogen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Trichterbereich eines filternden Abscheiders eine Sprudelschicht erzeugt wird, die eine spezielle Form einer Wirbelschicht darstellt. Dazu wird das Rauchgas nach Durchströmen eines Wärmeübertragers am unteren Ende des Staubabzugstrichters unter dem Schlauchabscheider durch einen spaltförmigen Schacht nach oben zu den Filterschläuchen geführt. Die Geschwindigkeit der aufsteigenden Gase soll zweckmäßig zwischen 1 und 10m/s liegen.

Die aufsteigenden Gase bewirken, daß der herabfallende abgeschiedene Staub, der insbesondere bei Betrieb einer Entschwefelung im Kessel mittels Ca-haltiger Adsortionsmittel stark mit noch aktiven Ca-Verbindungen versetzt ist, aufgewirbelt wird und den Abscheideelementen erneut zugeleitet wird. Die ständige Bewegung des Feststoffmaterials zwischen Sprudelschicht und Abscheideelementen führt zu einer erheblichen Vergrößerung der Partikeldichte im Abscheideraum und bietet damit Reaktionszeit und -oberfläche für die SO₂-Einbindung. Die Wirksamkeit der Sprudelschicht zur SO2-Ein bindung wird erhöht, wenn am Ende des Spaltes unterhalb der Filterelemente mittels einer Düse in Richtung der Sprudelschicht eingebracht wird. Durch die örtliche Unterkühlung kommt es zur Nebelbildung im Rauchgas im Bereich des Sprudelschachtes. Diese Nebel werden von den Staubpartikeln adsorbiert, wodurch eine SO₂-Einbindung an den feuchten Partikeln initiert wird. Gleichzeitig agglomerieren die feuchten Partikel sowohl in der Sprudelschicht infolge der sehr hohen Partikeldichte, als auch am Filtermaterial und sinken bei genügender Größe in der Sprudelschicht zum Austrag durch.

Die verfahrensgemäße Lösung sichert damit innerhalb eines Apparates optimale Bedingungen für eine effektive SOyEinbindung durch

- Einstellung optimaler Temperaturen

- Einstellung günstiger Feuchtegehalte am Absorptionsmittel

- hohe Partikeldichte

- lange Verweilzeiten

und gewährleistet gleichzeitig, daß verbrauchtes Material im Maße seiner Alterung agglomeriert und schließlich dem System entzogen wird und dabei ein gut fließfähiges, grobstrukturiertes Schüttgut mit einem minimalen Anteil an freiem Kalk erzeugt wird.

Die Besonderheit des Verfahrens liegt darin, daß durch die Behinderung des Austragsvorganges aus dem Abscheider durch das aufsteigende Gas am unteren Ende des Apparates einerseits und durch die nahezu vollständige Partikelabtrennung an den Filterelementen andererseits eine ausreichende Partikelverweilzeit im Reaktionsraum gegeben ist.

Ferner entfällt die besondere Zuführung der zur Durchführung der Wirbelschicht erforderlichen festen Phase, da diese einerseits vom staubbeladenen Rauchgas mitgeführt wird, andererseits durch Agglomeratbildung einen für die Wirbelschicht günstigen Kornaufbau erhält.

Zur Durchführung des Verfahrens wird unter dem Austragstrichter eines Schlauchabscheiders ein Sprudelschacht angeordnet, der die verfahrensgemäß festgelegten Parameter erfüllt. Seine Höhe beträgt das 2-20fache der Breite. Am unteren Ende ist eine Öffnung vorhanden, durch die das Rauchgas angesaugt wird. Unterhalb dieser Zuführstelle befindet sich das Austragsorgan.

Ausführungsbeispiel

An Hand der Figur soll die erfindungsgemäße Lösung verdeutlicht werden. Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine als ECO-Filter bekanntgewordene Anordnung von Schlauchabscheider 1 mit integriertem Wärmeübertrager 2 als Rauchgaskühler. Unterhalb des Staubabzugstrichters 5, der Bestandteil des Schlauchabscheiders 1 ist, befindet sich ein schmaler Kanalteil, der als Sprudelschacht 6 bezeichnet sei und hinreichend lang ist, so daß sich eine ungestörte Gasströmung ausbilden kann. Unter diesem befindet sich die Staubabzugseinrichtung 7.

Der Rauchgasstrom tritt nach Kühlung im Wärmeübertrager 2 durch die seitliche Rauchgaszuführung 8 in den Sprudel schacht 6 unten ein, durchströmt diesen und reißt dabei herabfallende Staubpartikel mit sich. Im Bereich des Staubabzugstrichters 5 unterhalb der Filterelemente 9 nimmt die Störmungsgeschwindigkeit rasch ab, wodurch die mitgerissenen Staubpartikel wieder nach unten sinken können.

Im Bereich des oberen Sprudelschachtes 6 wird sich somit eine Wirbelschicht einstellen, deren Partikeldichte dem Rauchgas eine große Reaktionsfläche anbietet. Außerdem ermöglicht das relativ lange Verweilen in diesem Wirbelgebiet, daß für Diffusionsvorgänge im Inneren der Absorptionsmittelpartikel hinreichend Zeit besteht, so daß eine hohe Aufnahmefähigkeit für die Schadgaskomponenten gegeben ist. Feine, mit dem Rauchgas mitgeschleppte Partikel, werden auf den Filterelementen 9 abgeschieden und von dort periodisch abgereinigt. Die dabei herabfallenden Staubfladen werden im Sprudelschacht 6 erneut zum Teil dispergiert und nur ein geringer Teil des abgereinigten Filterkuchens sowie grobe Agglomerate erreichen die unterhalb des Sprudelschachtes 6 gelegene Staubabzugseinrichtung 7.

Durch Zugabe von Wasser oder einer Absorptionsmittel enthaltenden Suspension oder Lösung kann die Reaktionsfähigkeit der Sprudelschicht zur Schadgaseinbindung erhöht werden. Gleichzeitig wächst die Agglomerations neigung des Aschegemisches. Die Zuführung des Wassers wird dabei zweckmäßig über eine Düsenlanze 10 vollzogen, die oberhalb des Sprudelschachtes 6 im Staubabzugstrichter 5 angeordnet ist.

Es ist zweckmäßig, das Rauchgas vor Eintritt in die Sprudelschicht auf etwa 80-120⁰C zu kühlen. Eine Kühlung bis in die Nähe des Taupunktes ist jedoch zu vermeiden.

Damit eignet sich das angegebene Verfahren besonders in Verbindung mit dem Einsatz eines ECO-Filters sowie des trockenen Kalksteinadditivverfahrens für wasserreiche Rauchgase von Braunkohlenfeuerungen, deren Taupunkt bei 60°C liegt.

Claims

1. Verfahren zur Schadgasadsorption und Entstaubung von Abgasen aus Feuerungsanlagen, bei denen im Bereich der Feuerung oder einem anderen Teil der Rauchgasanlage Adsorptionsmittel aufgegeben werden, wobei diese Adsorptionsmittel vorzugsweise Ca-Verbindungen sind und ein filternder Abscheider zur Rauchgasentstaubung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des filternden Abscheiders zur Erhöhung der Schadgasadsorption durch an diesem Abscheider anzubringende Zusatzeinrichtungen eine Sprudelschicht mit mittleren Durchströmungsgeschwindigkeiten von mindestens 1 m/s und höchstens 10m/s erzeugt wird, die zu einer Anreicherung der Ca-haltigen Aschepartikel im Abscheider auf Partikelkonzentrationen oberhalb 50g/m³ und gleichzeitig zu einer Verlängerung der Aufenthaltszeit der Partikel im Schlauchabscheidfer führt, ferner die Asche-Adsorptionspartikel agglomerieren, wobei die erzeugten Asche-Agglomerate die Sprudelschicht stabilisieren, und das ausreagierte Asche-Adsorptionsmittel-Gemisch agglomeriert aus dem Abscheider ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rauchgas vor Eintritt in den Sprudelschacht frisches Adsorptionsmittel, oder Adsorptionsmittel enthaltende Aschemischungen zusätzlich zugegeben werden.

3. Vorrichtung zur Schadgasadsorption und Entstaubung von Abgasen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Ende des Staubabzugstrichters unter dem Schlauchabscheider und der Staubabzugseinrichtung ein Sprudelschacht mit einem Höhen-Breiten-Verhältnis von 2:1 bis 20:1 angeordnet ist und die Rauchgaszuführung am unteren Ende des Sprudelschachtes, unmittelbar über der Staubabzugseinrichtung in den Sprudelschacht einmündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Rauchgaskühlung und Agglomeration der Aschepartikel am Austritt des Sprudelschachtes in den Staubabzugstrichter des Schlauchabscheiders eine Düsenlanze angeordnet ist, mittels der in Richtung des Sprudelschachtes eine Kühlflüssigkeit eingedüst wird.