DD289214A5

DD289214A5 - Hybridverfahren zur intensivierung der nassen rauchgasreinigung mit integrierter waermerueckgewinnung fuer braunkohlegefeuerte verbrennungsanlagen

Info

Publication number: DD289214A5
Application number: DD33483689A
Authority: DD
Inventors: Horst Mueller; Rainer Strauss; Hartmut Liebisch; Klaus-Dieter Hofmann; Stefan Slowik; Konrad Asch; Hans-Joachim Sander; Wolfgang Wetzel; Hubert Gabrysch; Karl Kubitza
Original assignee: Technische Hochschule Zittau,De
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-04-25
Also published as: DE4039554A1

Abstract

Hybridverfahren zur Intensivierung der nassen Rauchgasreinigung mit integrierter Waermerueckgewinnung fuer braunkohlegefeuerte Verbrennungsanlagen stellt eine Erfindung dar, mit deren Hilfe hohe Schadstoffabscheidegrade selbst bei hohen Schwefeldioxidgehalten und hohe Waermerueckgewinnungsgrade durch Nutzung der Rauchgasenthalpie bis unter die adiabate Grenztemperatur moeglich sind. Mit dem erfindungsmaeszigen Verfahren wird eine Vereinfachung der Betriebsfuehrung erreicht.{Schadstoffabscheidung; Waermerueckgewinnung; adiabate Grenztemperatur; Waermeuebertragung; braunkohlegefeuerte Verbrennungsanlagen}

Description

Wärmestrom nachfolgend mit Hilfe eines Oberflächenwärmeübertragers an ein Kühlmedium übertragen wird. In diesem Rahmen wird der Waschsuspensionsmassenstrom uneingeschränkt dem gewünschten Grad der Schadstoffabscheidung angepaßt und gleichzeitig eino Rückgewinnung der Rauchgasenthalpie bis unter die adiabate Grenztemperatur realisiert. Der dem Rauchgas entzogene Wärmestrom kann durch Einstellung des Kühlmediumstromes und seiner Eintrittstemperatur den Bedürfnissen des Abnehmers angepaßt werden. Die Waschsuspension wird sowohl zur Abscheidung der Schadstoffe als auch zum Wärmetransport genutzt. Die geringe Aufheizung des Waschsuspensionsstromes bedeutet mit der nachfolgend zwangsläufig ebenfalls geringen Abkühlung der Suspension in der nachgeschalteten Wärmeübertragung an das Kühlmedium, daß bei dieser Wärmeübertragung nahezu die maximal mögliche mittlere Temperaturdifferenz zum Kühlmedium wirksam und damit eine Minimiurung der Heizfläche ermöglicht wird. Die Stromführung ist frei wählbar und nahezu ohne Einfluß auf den übertragenen Wärmestrom. Die mit diesem Verfahren verbundene Zustandsänderung des Rauchgases schließt mit der ausgewiesenen Wahl der Unterschreitung der adiabaten Grenztemperatur einen abwasserfreien bzw. abwasserarmen Betrieb ein.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierzu zeigt Figur 1 die Zustandsänderungen des Rauchgases mit Kesselaustrittsparametern bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens. Das Rauchgas tritt mit einer Temperatur von t (1) = 200°C, einer absoluten Feuchte von χ (1) = 15Gg/kg und damit einer Enthalpie von h (1) = 645 kJ/kg ein. Danach wird das Rauchgas durch eine im Gegenstrom verrieselte Waschsuspension

zunächst nahezu isenthalp, entsprechend der Temperatur der Suspension, auf die adiabate Grenztemperatur von t (2) = 67⁰C mit χ (2) - 220g/kg befeuchtet und anschließend erfolgt die weitere Abkühlung auf t (3) = 62,5⁰C mit χ (3) = 164g/kg. Daboi erwärmt sich der Suspensionsmassenstrom von 113,8kg/s um 1K. Die erwärmte Waschsuspension wird unterhalb der

Kontakteinbauten rekuperativ in einem Wärmübertrager, der vollständig von der Suspension umspült ist, durch Gebrauchswasser gekühlt. Bei Zugrundelegung eines 6,5t/h Dampferzeugers mit einem durchschnittlichem Rauchgasmassenstrom von 3kg trockenes Rauchgas pro Sekunde ergibt sich im Wärmeübertrager bei einer Fläche von 38,7 m² ein zugehöriger Wärmedurchgangskoeffizient von 1214W/m'K. Das entspricht einem Nutzwärmestrom von 484 kW, der durch die große

mittlere Temperaturdifferenz von 10,3 K begründet ist. Damit wird einem Abnehmer eine Wärmeleistung von 11,3% der

Dampferzeugerleistung zur Verfugung gestellt. Der Abscheideprozeß erfolgt abwasserfrei. Figur 2 zeigt die Zustandsänderungen für vorgekühlte Rauchgase bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens. Das Rauchgas tritt mit einer Temperatur von t(1) = 149°C, einer absoluten Feuchte von χ (1) = 155g/kg und damit einer Enthalpie von h (1) = 579 kJ/kg ein. Danach wird das Rauchgas eine im Gegenstrom verrieselte Waschsuspension zunächst

nahezu isenthalp entsprechend der Suspensionstemperatur auf die adiabate Grenztemperatur von t (2) = 65⁰C mit χ (2) = 190g/kg befeuchtetund anschließend erfolgtdieweitere Abkühlung auf t (3) = 60°Cmitx(3) = 15Og/kg. Dabei erwärmt sich der Suspensionsmassenstrom von 35,4 kg/s um 2,6 K. Die erwärmte Waschsuspension wird unterhalb der Kontakteinbauten rekuperativ in einem Kreuzgegenstromwärmeübertrager durch Geürauchswasser gekühlt.

Bei Zugrundelegung eines 6,5t/h Dampferzeugers mit einem durchschnittlichem Rauchgasmassenstrom von 3 kg trockenes Rauchgas pro Sekunde ergibt sich im Gegenstrom bei einer Fläche von 38,7 m² ein zugehöriger Wärmedurchgangskoeffizient

von 931 W/m²K. Das entspricht einem Nutzwärmestrom von 388 kW, der durch die große mittlere Temperaturdifferenz von 10,8 K begründet ist. Damit wird einem Abnehmer eine Wärmeleistung von 9,1 % der Dampferzeugerleistung zur Verfügung gestellt.

Das anfallende Kondensationswasser aus dem Rauchgas wird mit dem festen Abprodukt abgeführt.

Claims

Hybridverfahren zur Intensivierung der nassen Rauchgasreinigung mit integrierter Wärmerückgewinnung für braunkohlegefeuerte Verbrennungsanlagen, bei der das Rauchgas reit einer Waschsuspension im Gegenstrom kontaktiert wird und die Waschsuspension die Schadstoffe aufnimmt und nachfolgend rekuperativ Wärme an ein Kühlmedium abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschsuspensionsmassenstrom entsprechend der gewünschten Schadstoffehbindung derart gewählt wird, daß er eine Aufheizung von höchstens 3 K erfährt und dabei das Rauchgas bis maximal 6 K unter die adiabate Grenztemperatur abgekühlt wird, wobei dieser von der Waschsuspension aufgenommene Wärmestrom mittels eines nachgeschauten Wärmeübertragers durch die entsprechende Einstellung Her Kühlmittelparameter dem Verbraucherbedarf angepaßt wird.

Hierzu
2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Hybridverfahren zur Intensivierung der nassen rauchgasreinigung mit integrierter Wärmerückgewinnung ist für alle braunkohlegefeuerten Verbrennungsanlager! anwenabar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die hohe Schadstoffbelastung der Umwelt erfordert die Errichtung von Abgasreinigungsanlagen, die bei hohem Abscheidegrad von Schadstoffen, insbesondere SO] und geringen Anlagenkosten auch einen Teil der Rauchgasenergie nutzbar machen und das mit einer relativ hohen Temperatur, ohne die Arbeitsweise der Verbrennungsanlage negativ zu beeinflussen. Aus der Literatur sind zahlreiche Verfahren und Anordnungen bekannt, die jedoch nicht die speziellen Forderungen, die an die effektive Schadstoffabscheidung aus Rauchgasen rohbraunkohlegefeuerter Verbrennungsanlagen gestellt werden, in ihrer Gesamtheit erfüllen.

Typische Vertreter für insbesondere eingesetzte Naßverfahren sind in DD269756, DD 215475, und DE 3737500 beschrieben. Bei der großen Mehrzahl der Verfahren erfolgt keine Wärmerückgewinnung.

In DD215475 ist ein Verfahren mit Wärmerückgewinnung dargestellt. Nachteilig ist hier, daß Schadstoffabscheidung und Wärmerückgewinnung gegenläufig gekoppelt sind. Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, daß Wärme mit höchstmöglichen Energieniveau aus dem Rauchgas gewonnen werden soll, wobei Gegen- oder Kreuzgegenstromwärmeübertragung angewendet wird. Das bedeutet bei der gleichzeitig beabsichtigten Abkühlung der Rauchgase bis auf 4O⁰C und höchstmöglicher Aufwärmung der die Schadstoffe aufnehmenden Waschsuspension, daß der Waschsuspensionsmassenstrom den Wärmekapazitäten entsprechend begrenzt ist. Dem entgegen verlangt eine hochgradige Schadstoffeinbindung aus den Rauchgasen braunkohlegefeuerter Anlagen deutlich höhere Waschsuspensionsströme. Soll nach DD215475 eine Rauchgaskühlung auf 4O⁰C und eine Waschsuspensionsaufheizung bis in die Nähe der adiabaten Grenztemperatur erfolgen, ergibt sich über die Bilanzierung des betreffenden Wärmestromes ein Verhältnis von Waschsuspension zu feuchtem Rauchgas von kleiner als 4 kg/kg. Eigene Versuche an einer nassen Rauchgasentschwefelungsanlagc ergaben für Braunkohlen mittlerer Schwefelgehalte SOyAbscheidegrade unter 70%. Dies entspricht Erfahrungen der internationalen Literatur. Dieses Regime der Wärmerückgewinnung begrenzt in einem weiten Bereich der praktischen Einsatzfälle den erreichbaren Abscheidegrad. Es erfordert außerdem einen hohen reglungstechnischen Aufwand. Weiterhin arbeitet das Verfahren mit beabsichtigter Rauchgasabkühlung bis auf 40°C infolge Kondensatanfall nicht abwasserfrei, so daß die erforderliche Abwasseraufbereitung und -einleitung zusätzliche Aufwendungen erfordert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der Schadstoffreduzierung und Wärmerückgewinnung aus den Rauchgasen braunkohlengefeuerter Anlagen sozu gestalten, daß hohe Schadstoffabscheidegrade selbst bei hohen Schwefeldioxidgehalten und hohe Wärmerückgewinnungsgrade durch Nutzung der Enthalpie der Rauchgase bis unter die adiabate Grenztemperatur möglich sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Hybridverfahren zur Intensivierung der nassen Rauchgasreinigung mit integrierter Wärmerückgewinnung für braunkohlegefeuerte Verbrennungsanlagen zu schaffen, das einen hohen Abscheidegrad von Schadstoffen und regelbarer Abwärmenutzung bis unter die adiabate Grenztomperatur kombiniert und abwasserfrei bzw. -arm arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Rauchgas in bekannter Weise in einen? Kontaktapparat im Gegenstrom durch einen ausreichend großen Waschflüssigkeitsmassenstrom, in gewünschtem Umfang von Schadstoffen befreit wird, wobei der wärmetechnische Teil des Verfahrens so gestaltet wird, daß sich dar Waschsuspensionsstrom um maximal
3 K aufheizt und das Rauchgas sich um maximal 6 K unter die adiabate Grenztemperatur abkühlt und dieser übertragene