DD281964A5

DD281964A5 - METHOD AND DEVICE FOR THE ADVICE OF DAMAGING AND DUSTING

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}The invention relates to a method for the simultaneous removal of Gasefoermigen pollutants and solids from gas mixtures, especially the removal of SO2 / SO3 and dust from flue gases and a trained for performing the method device. Field of application is the gas cleaning after small boiler plants. The object is to combine the adsorption of noxious gas components and the dust separation in such a way that they can be carried out in one apparatus and an intensive mass transfer is achieved by utilizing principles of fluidized bed technology. According to the invention, the object is achieved by producing in the hopper area of a filtering separator a bubbling layer which is a special form of a fluidized bed. For this purpose, the flue gas is passed after Durchstroemen a heat transfer conveyor at the bottom of the dust extraction funnel under the Schlauchabscheider through a gap-shaped shaft up to the filter bags. The ascending gases cause the falling deposited dust, which is particularly in operation of a desulfurization in the boiler by means of Ca-containing adsorbent is strongly mixed with still active Ca compounds, is swirled up and the precipitating elements again. To carry out the method, a bubble tube is arranged under the discharge hopper of a Schlauchabscheiders, which meets the Verfahrensgemaesz specified parameters. At the lower end there is an opening, through which the flue gas is sucked. Below this Zuführstelle is the discharge. FIG {Schadgasadsorption; dust; Flue gases; Gas cleaning; Small boilers; Fluidized bed technology; Effervescent layer; heat exchanger; Schlauchabscheider; desulfurization; discharge element}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a method for the simultaneous removal of gaseous pollutants and solids from gas mixtures, especially the removal of SO ₂ / SO ₃ and dust from flue gases, as well as a trained for carrying out the method device. Field of application is the gas cleaning after small boiler plants.

Characteristic of the known state of the art

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.To remove noxious gas components in flue gases (for example SO2), it is known to supply calcium-containing adsorbents to the flue gas in the furnace or in the flue gas channel. For the supply in the flue gas duct special reactors are arranged in some proposals and in subsequent dust collectors, the ash-adsorbent mixture is separated from the flue gas.

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.As an example, mention should be made of the circulating fluidized bed process. In a vortex reactor, the flue gas to be purified is supplied from below as a fluidizing gas and laterally the adsorbent, preferably Ca (OH) ₂ introduced. High particle density and residence time in the reactor ensure medium desulfurization effects. As a condition for carrying out the process gas temperatures below 150 ⁰ C are called. This is achieved by means of water injection. The reactor is followed by a dust separator.

Aus anderen Quellen ist bekannt, daß eine Senkung der Rauchgastemperatur bis nahe an den Wassertaupunkt die Bindung von Schadgaskomponenten begünstigt.From other sources it is known that lowering the flue gas temperature close to the dew point promotes the binding of noxious gas components.

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.To reduce the flue gas temperature and heat exchangers can be used, but in general must be made of corrosion-resistant material to take no damage during cooling of the flue gases below the acid dew point. It has an advantageous effect if the acid dew point has been eliminated by supplying adsorbent to the firebox and thus simple materials can be used. Furthermore, a device known as an ECO filter has also become known, in which the heat exchanger part is arranged inside a hose separator, and thus the function of flue gas cooling and dust separation is realized with a minimum amount of equipment and area required. Other variants for cooling the flue gases are special reaction sections, in which water or a suspension is injected, referred to as a spray absorber. In some variants, the liquid nebulization and evaporation is carried out in long vertical channels. The water supply is so great that a noticeable reduction in the flue gas temperature occurs. However, it is not possible to use the flue gas enthalpy. A downstream separator ensures the absence of dust from the exhaust gases. All abovementioned opportunities for Schadgasadsorption achieve average effects with respect to the SO ₂ -inclusion with calcium compounds and require a series connection of several apparatus, usually in the form of heat exchanger-reactor-separator. The expenditure on equipment and thus the investment costs are correspondingly high.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, den Kostenaufwand und gleichzeitig die Platzanforderungen für die Durchführung von Schadgasadsorption und Entstaubung zu minimieren, dabei mittlere Entschwefelungsgrade realisierend.The aim of the invention is to minimize the cost and at the same time the space requirements for the performance of Schadgasadsorption and dedusting, thereby realizing medium desulfurization.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The object is to combine the adsorption of noxious gas components and the dust separation so that they can be carried out in an apparatus and an intensive mass transfer is performed by utilizing principles of fluidized bed technology.

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.According to the invention the object is achieved in that in the funnel region of a filtering separator, a bubble layer is produced, which represents a special form of a fluidized bed. For this purpose, the flue gas is passed after passing through a heat exchanger at the bottom of the dust extraction funnel under the Schlauchabscheider through a slit-shaped shaft up to the filter bags. The speed of the rising gases should be appropriate between 1 and 10m / s.

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.The ascending gases cause the falling deposited dust, which is particularly in operation of desulfurization in the boiler by means of Ca-containing adsorbent is strongly mixed with still active Ca compounds, is stirred up and the precipitation elements again. The constant movement of the solid material between the bubble layer and the separator elements leads to a considerable increase in the particle density in the separation chamber and thus offers a reaction time and surface for the SO ₂ incorporation. The effectiveness of the effervescent layer for SO2 binding is increased when it is introduced at the end of the gap below the filter elements by means of a nozzle in the direction of the effervescent layer. The local overcooling causes mist formation in the flue gas in the area of the bubble well. These mists are adsorbed by the dust particles, initiating SO ₂ incorporation on the wet particles. At the same time, the moist particles agglomerate both in the bubble layer due to the very high particle density, as well as the filter material and sink with sufficient size in the effervescent layer for discharge.

Die verfahrensgemäße Lösung sichert damit innerhalb eines Apparates optimale Bedingungen für eine effektive SOyEinbindung durchThe solution according to the method thus ensures optimum conditions for effective SOY integration within an apparatus

- Einstellung optimaler Temperaturen- Setting optimal temperatures

- Einstellung günstiger Feuchtegehalte am Absorptionsmittel- Setting favorable moisture contents on the absorbent

- hohe Partikeldichte- high particle density

- lange Verweilzeiten- long residence times

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.and at the same time ensuring that used material agglomerates as it ages and is finally removed from the system, producing a good flowable, coarsely structured bulk material with a minimal amount of free lime.

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.The peculiarity of the method lies in the fact that due to the obstruction of the discharge process from the separator by the rising gas at the lower end of the apparatus on the one hand and by the almost complete particle separation on the filter elements on the other hand, a sufficient Partikelverweilzeit is given in the reaction chamber.

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.Furthermore, eliminates the need for special supply of the required for the implementation of the fluidized bed solid phase, since this is entrained on the one hand by the dust-laden flue gas, on the other hand obtained by agglomeration a favorable for the fluidized bed grain structure.

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.To carry out the process, a bubble tube is arranged below the discharge funnel of a hose separator, which fulfills the parameters defined in accordance with the method. Its height is 2-20 times the width. At the bottom of an opening is present, through which the flue gas is sucked. Below this feed point is the discharge.

Ausführungsbeispielembodiment

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.With reference to the figure, the solution according to the invention should be clarified. The figure shows a section through a known as ECO filter arrangement of Schlauchabscheider 1 with integrated heat exchanger 2 as a flue gas cooler. Below the Staubabzugstrichters 5, which is part of the Schlauchabscheiders 1, there is a narrow channel part, which is referred to as a bubble well 6 and is sufficiently long, so that an undisturbed gas flow can form. Below this is the dust extraction device 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.The flue gas stream occurs after cooling in the heat exchanger 2 through the side flue gas supply 8 in the bubble shaft 6 below, flows through it and thereby tears falling dust particles with it. In the area of the dust extraction funnel 5 below the filter elements 9, the rate of stagnation rapidly decreases, as a result of which the entrained dust particles can sink down again.

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.In the area of the upper bubble shaft 6, a fluidized bed will thus be set whose particle density offers the flue gas a large reaction surface. In addition, the relatively long residence in this vortex area allows sufficient time for diffusion processes in the interior of the absorbent particles, so that a high absorption capacity for the noxious gas components is given. Fine, entrained with the flue gas particles are deposited on the filter elements 9 and periodically cleaned from there. The falling dust patties are again partially dispersed in the bubble well 6 and only a small portion of the cleaned filter cake and coarse agglomerates reach the dust extraction device 7 located below the bubble well 6.

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.By adding water or an absorbent or suspension containing solution, the reactivity of the effervescent layer can be increased to the noxious gas. At the same time, the agglomeration tendency of the ash mixture increases. The supply of water is thereby conveniently carried out via a nozzle lance 10, which is arranged above the bubble well 6 in the dust extraction funnel 5.

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.It is expedient to cool the flue gas to about 80-120 ⁰ C before entering the effervescent layer. However, cooling to near the dew point is to be avoided.

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.Thus, the specified method is particularly suitable in connection with the use of an ECO filter and the dry limestone additive process for water-rich flue gases of lignite combustion, the dew point is 60 ° C.

Claims

1. A method for Schadgasadsorption and dedusting of exhaust gases from combustion plants in which adsorbents are abandoned in the field of firing or other part of the flue gas system, these adsorbents are preferably Ca compounds and a filtering separator for flue gas dedusting is provided, characterized in that within of the filtering separator to increase the Schadgasadsorption to be attached to this separator attachments a bubble layer with average flow rates of at least 1 m / s and at most 10m / s is generated, which leads to an accumulation of Ca-containing ash particles in the separator to particle concentrations above 50g / m ³ and at the same time leads to an extension of the residence time of the particles in the Schlauchabscheidfer, further agglomerate the ash adsorption particles, wherein the ash agglomerates produced stabilize the bubble layer, and the reacted ash Adsorptio agglomerated agent mixture is discharged from the separator.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flue gas before entering the bubble well fresh adsorbent, or adsorbent-containing ash mixtures are additionally added.

3. A device for Schadgasadsorption and dedusting of exhaust gases, characterized in that between the lower end of the Staubabzugstrichters under the Schlauchabscheider and the dust extraction device a bubble well with a height-width ratio of 2: 1 to 20: 1 is arranged and the flue gas supply at the bottom End of the bubble well, discharges into the bubble well immediately above the dust extraction device.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that arranged to support the flue gas cooling and agglomeration of the ash particles at the outlet of the bubble well into the dust extraction funnel of Schlauchabscheiders a nozzle lance, by means of which a cooling liquid is injected in the direction of the bubble well.