DD301730A9 - Reaktor zum entfernen von gasfoermigen schadstoffen und staeuben - Google Patents

Abstract

Die Entfernung von Schadstoffen und Staub aus Rauch bzw. Abgasen erfolgt mit einem Wirbelschichtreaktor, bei dem eine Rauchgaszuführung (8) unterhalb einer ein Sorbens enthaltenden Wirbelschicht (4) mündet und ein Abscheider (7) der Wirbelschicht (4) nachgeschaltet ist. Bei einem Reaktor, der sich durch kompakten Aufbau und gute Ausnutzung des Sorbens auszeichnet, ist die Wirbelschicht (4) im unteren Teil des Reaktors und der Abscheider (7) im oberen Abschnitt (6) des Reaktors angeordnet und der Reaktorquerschnitt vom Wirbelschichtreaktor (3) zum Abscheider (7) hin erweitert. Das Sorbens wird geregelt, kontinuierlich über eine Förderschnecke (17) zugeführt und durch ein abgedichtetes Überlaufrohr (19) abgeführt. Eine Wasserzuführungsvorrichtung (21) ermöglicht die geregelte Zufuhr von Wasser in die Wirbelschicht (3). Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen und Staub aus Rauch- bzw. Abgasen mit einem Wirbelschichtreaktor, einer unterhalb der ein Sorbens enthaltenden Wirbelschicht mündenden Rauchgaszuführung und einem der Wirbelschicht nachgeschalteten Abscheider.

Die simultane Trockenabscheidung von festen und gasförmigen Stoffen aus Rauchgasen ist bekannt. Dafür werden auch Wirbelschichtreaktoren eingesetzt, deren Wirbelschicht ein oder mehrere Sorbentien, z. B. Kalk oder Kalkprodukte, enthält. Die Sorbentien reagieren mit den vom Rauchgas mitgeführten gasförmigen Schadstoffen, wie z. B. Schwefel, Fluor, Chlor und dergleichen. Die vom Rauchgas aus der Wirbelschicht mitgenommenen, stückigen oder staubförmigon Reaktionsprodukte werden anschließend abgeschieden.

Bei der Trockenabscheidung bzw. Trockensorption kann auf eine weitgehende Abkühlung bzw. Vorkühlung der Rauchgase insbesondere dann verzichtet werden, wenn der der Wirbelschicht nachgeschaltete Abscheider Filterelemente aufweist, die aus keramischen Fasern und/oder perforierten Metallfolien aufgebaut sind. Bekannte Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Gattung erfordern allerdings einen verhältnismäßig großen Raumbedarf.

Außerdem gelingt es nicht immer oder nur mit zusätzlichem Aufwand, die Reaktionsfähigkeit der Sorbentien vollständig auszunutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reaktor der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, diu sich durch kompakten Aufbau ind gute Ausnutzung der Sorbentien auszeichnet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wirbelschicht im unteren Teil des Reaktors angeordnet ist, daß der Abscheider im oberen Abschnitt des Reaktors angeordnet ist und daß der Reaktorquerschnitt vom Wirbelbettreaktor zum Abscheider hin erweitert ist. Erfindungsgemäß ist damit der Abscheider integraler Bestandteil des Wirbelschichtreaktors, wobei der vom Wirbelbett zum Reaktorabscheider hin sich erweiternde Raum die Fortsetzung der Reaktionen der Sorbentien aus der Wirbelschicht und den Schadstoffen der Rauchgase ermöglicht, jedoch bei abnehmender Strömungsgeschwindigkeit. Die Reaktionen werden noch dadurch verbessert bzw. unterstützt, daß in dem sich erweiternden Raum durch Wirbelbildung gleichzeitig auch eine intensive Durchmischung stattfindet.

Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.

Dadurch, daß der Wirbelschichtreaktor in seinem Querschnitt rund ist, bildet sich ein gleichförmiges, für die Wirbelschicht günstiges Strömungsprofil aus.

Eine gute Anpassung an ungleichmäßige Volumenrauchgasströme des Wirbelbetts kann dadurch erreicht werden, daß der Wirbelschichtreaktor nach oben konisch erweitert ist. Man kann den Wirbelschichtreaktor auch zylindrisch ausführen.

Die Erweiterung des Reaktors vom Wirbelschichtreaktor zum Abscheider hin sollte aus Gründen günstiger Strömungsbedingungen stetig ausgeführt sein, insbesondere konisch.

Das im Wirbelschichtreaktor und im erweiterten Teil des Reaktors weitgehend von Schadstoffen gereinigte Rauchgas passiert dann den Abscheider, der vorzugsweise in einem Reaktorabschnitt mit konstanten Querschnitten untergebracht ist. Dort werden die vom Rauchgas mitgefuhrten Reaktionsprodukte abgeschieden.

Nach bevorzugter Ausführung der Erfindung soll der Abscheider Filterschläuche aufweisen, die hängend an einem Filterboden angeordnet sind, wobei sich über dem Filterboden ein Reingasraum befindet, der mit den Innenräumen der Filterschläuche in Verbindung steht. Dann werden die vom Rauchgas mitgeführten Reaktionsprodukte und Stäube an den Außenseiten der Filterschläuche abgeschieden.

Sie bilden dort einen Filterkuchen, der aufgrund der darin eingebetteten noch teilweise aktiven Sorbentien über eine Restaktivität verfügt. Beim Durchströmen der Rauchgase durch Filterkuchen und Filterschläuche erfolgen so eine weitere Reduzierung der Schadstoffkonzentration und eine Erhöhung des Gesamtabscheidewirkungsgrades.

Damit der Filterkuchen nicht unbegrenzt anwächst, ist eine Einrichtung zur gruppenweisen Abreinigung der Filterschläuche vorgesehen, die jeweils nur einen Teil der vorhandenen Filterschläuche im On-line-Betrieb abreinigt. Es kann sich dabei um eine Einrichtung handeln, die mit Druckluftimpulsen arbeitet. Der von den Filterschläuchen abgelöste Filterkuchen fällt dann wieder zurück in die Wirbelschicht. Restaktive Sorbentien, Reaktionsprodukte und abgeschiedene Stäube gelangen auf diese Weise wieder zurück in den Wirbelschichtkreislauf, und die Aktivität der Sorbentien kann bis zur völligen Erschöpfung genutzt werden.

Dadurch, daß der Reaktorabschnitt für den Abscheider im Querschnitt rechteckig ist, liegt die Grundflächenausnutzung in bezug auf die Schlauchfilter optimal. Außerdem lassen sich mehrere Reaktoren raumsparend in Modulbauweise zusammenfassen.

Eine runde Ausführung des Querschnitts des Reaktorabschnitts für den Abscheider ist vorwiegend für kleine Reaktorgrößen aufgrund der einfachen Bauart zweckmäßig und auch bei höheren Rauchgasdrücken ohne wesentliche Absteifungsmaßnahmen widerstandsfähig.

Um die Belastung der Wirbelschicht und des nachgeschalteten Abscheiders mit von den Rauchgasen mitgeführten Feststoffen oder Stäuben zu reduzieren, kann die Rauchgaszuführung in einen Grobabscheider zwischen einem Wirbelboden und einem Staubaustrag münden. Auch dieser Grobabscheider ist integraler Bestandteil des Wirbelbettreaktors, er besteht aus einem entsprechend ausgebildeten Raum unterhalb des Wirbelbettes. Zusätzlich kann die Rauchgaszuführung eine Einrichtung zum Kühlen und/oder Konditinieren des Rauchgases aufweisen, um z. B. bestimmte Feuchtigkeitsgehalte im Rauchgas einzustellen.

Besonders günstige Ergebnisse werden erreicht, wenn die Wirbelschicht ein Gemisch aus einem feinkörnigen Sorbensmaterial und einem grobkörnigen, festen Material enthält. Dia groben, festen Körner der Wirbelschicht bewirken einen permanenten Abrieb der inaktiv gewordenen Oberflächen der Sorbenskörner, so daß immer eine für die Reaktion mit den Schadstoffen erforderliche große, aktive Sorbensoberfläche geschaffen wird.

Ein kontinuierlicher Betrieb kann dadurch durchgeführt werden, daß der Reaktor eine kontinuierlich dosierende Feststoffzuführungsvorrichtung und ein in die Wirbelschicht von unten ragendes Überlaufrohr mit Luftabschlußorgan aufweist.

Die ZuführungsvorrichtLog kann dabei pneumatisch oder auch mechanisch arbeiten. Die Dosierung kann vorteilhaft nach dem Reinheitsgrad des aus dem Reaktor austretenden Gases geregelt werden.

Die Höhe des Wirbelbetts und damit die Aufenthaltsdauer des Sorbensmaterials können dadurch gesteuert werden, daß der

obere Rand des Überlaufrohres in seiner Höhe verstellbar ausgeführt ist.

Eine Wasserzuführungsvorrichtung in das Wirbelbett ermöglicht die Einstellung optimaler Feuchtigkeitswerte im Wirbelbett ohne die Gefahr des Zusetzens der Öffnungen im Wirbelboden.

Die dosierte Zugabe des Wassers wird durch ein regelbares Ventil in der Wasserzuführungsvorrichtung ermöglicht.

Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren zur Rauchgasreinigung, bei dem das Rauchgas in einer Wirbelschicht mit Sorbentien von gasförmigen Schadstoffen und dann in einem Abscheider von Staub gereinigt wird und dann als Reingas abgeführt wird, werden die Sorbentien durch Zugabe von Wasser in die Wirbelschicht in solcher Menge, daß der Taupunkt des Wassers im abgeführte ι Reingas nicht erreicht wird, angefeuchtet. Die sich auf der Oderfläche der einzelnen Körner der

Sorbentien anlagernde dünne Wasserschicht fördert die Roaktionsfähigkeit. Dadurch, daß die Anfeuchtung r ur so groß ist, daß der Taupunkt im abgeführten Roingas nicht erroicht wird, werden Schwierigkeiten durch Zusetzen des Abschoiders durch ein Wasser/Staub-Gemisch und eine zu starke Anfeuchtung des Wirbelbetts vermieden. Dadurch, daß andererseits der Taupunkt nur in der Wirbelschicht in unmittelbarer Nähe der Sorbentien erreicht wird, wird die maximal ohne Betriebsstörungen mögliche, die Reaktionsgeschwindigkeit fördernde Anfeuchtung der Sorbentien erreicht.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; dio einzige Figur zoiyt in schematischer Darstellung einen Reaktor zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen und Staub aus Rauch- bzw, Abgasen. Der in der Zeichnung dargestellte Reaktor besitzt ein Gehäuse 1 mit im wesentlichen kreisförmigen Gehäusequerschnitten. Im Gehäuse 1 befindet sich oberhalb eines durchlässigen Wirbelbodons 2 in einem nach oben leicht konisch erwei'srten Wirbelschichtreaktor 3 die Wirbelschicht 4. An den Wirbelschichtreaktor 3 schließt sich ein konisch erweiterter Abschnitt 5 an, der an seinem oberen Ende in einen wiederum zylindrischen Abschnitt 6 übergeht, in dem ein Abscheider 7 untergebrac st. Eine Rauchgaszuführung 3 mündet unterhalb des Wirbelbodens 2 in einen als Grobabscheider 9 ausgebildeten Abschnit ies Gehäuses 1, und an diesen Grobabscheider 9 schließt sich unten ein Fangtrichter 10 an, der zu einem mit einer Zellenradschleuse oder dergleichen abgesicherten Staubaustrag 11 gehört. Der Staubaustrag 11 kann eine Schnecke oder einen Trogkettenförderer aufweisen.

Die Wirbelschicht 4 enthält ein Gemisch aus Sand und einem feinkörnigen Sorbens auf Kalzium-Basis, vorzugsweise Kalkhydrat. Die vom Rauchgas mitgeführten Schadstoffe werden in der Wirbelschicht 4 und in dem in Strömungsrichtung anschließenden konischen Abschnitt 3 und 5 in intensiven Kontakt mit den Oberflächen der Sorbentien gebracht und durch chemische Reaktionen an diese Sorbentien gebunden. Die Sandkörner der Wirbelschicht 4 bewirken einen permanenten Abrieb der inaktiv gewordenen Kornoberflächen der Sorbentien, so daß immer eine große Reaktionsoberfläche vorhanden ist. Die Rauchgase mit den staubförmigen Reaktionsprodukten, weiteren Staubteilchen, die im Grobabscheider nicht abgeschieden worden sind, sowie mit Schadstoffresten gelangen dann in den Bereich des Abscheiders 7, zu dem Filterschläuche 12 gehören, die hängend an einem Filterboden 13 angeordnet sind. Die Innenräume der Filterschläuche 12 stehen in Verbindung mit einem oberhalb des Filterbodens 13 angeordneten Reingasraum 14 mit Reingasauslaß 15. Beim Durchtritt der Gase durch die Filterschläuche 12 scheiden sich die mitgeführten Staubteile an den Außenseiten der Filterschläuche 12 ab und bilden dort einen Filterkuchen. Die Filterkuchen verfügen aufgrund der darin eingabetteten und noch teilweise aktiven Sorbenspartikel noch über eine Restaktivität, die zu einer weiteren Verringerung der Schadstoffkonzentration im Gas führt.

Im Reingasraum 14 ist oberhalb des Filterbodens 13 eine Einrichtung 16 zur gruppenweisen Abreinigung der Filterschläuche vorgesehen. Diese Einrichtung 16 ist nur schematisch dargestellt. Sie arbeitet bei der dargestellten Ausführung mit Druckluftimpulsen, die im On-line-Betrieb jeweils Gruppen oder Reihen von Filterschläuchen 12 beaufschlagen, so daß sich die dort gebildeten Filterkuchen ablösen und in die Wirbelschicht 4 zurückfallen. Damit gelangen restaktive Sorbentien, Reaktionsprodukte und abgeschiedene Stäube wieder zurück in den Wirbelschichtkreislauf.

Die kontinuierliche, dosierte Zuführung der Sorbentien in die Wirbelschicht 4 wird durch eine Förderschnecke 17 und Antrieb 18 ermöglicht und die Abfuhr durch ein höhenverstellbares Überlaufrohr 19, das mit einer Zellenradschleuse 20 gegen die Umgebung abgeschlossen ist. Eine Wasserzuführungsvorrichtung 21, die als ein in den oberen Teil des Wirbelschichtreaktors eingeführte, kegelförmige Düse ausgeführt ist und ein regelbares Ventil 22 aufweist, ermöglicht eine geregelte Wasserzugabe in die Wirbelschicht, wobei die Tropfengröße im Regelbereich annähernd konstant bleibt.

Claims (18)

1. Reaktor zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen und Staub aus Rauch- bzw. Abgasen mit einem Wirbelschichtreaktor, einer unterhalb der ein Sorbons enthaltenden Wirbelschicht mündenden Rauchgaszuführung und einem der Wirbelschicht nachgeschalteten Abscheider, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht (4) im unteren Teil des Reaktors angeordnet ist, daß dsr Abscheider (7) im oberen Abschnitt (6) des Reaktors angeordnet ist und daß der Reaktorquerschnitt vom Wirbelschichtreaktor (3) zum Abscheider (7) hin erweitert ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtreaktor (3) im Querschnitt rund ist.

3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbolschichtreaktor (3) nach oben konisch erweitert ist.

4. Reaktor nach einem dar Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorquerschniit sich in Richtung auf den Abscheider (7) stetig erweitert.

5. Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktoi querschnitt sich in Richtung auf den Abscheider (7) konisch erweitert.

6. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (7) in einem Reaktorabschnitt (6) mit konstantem Querschnitt untergebracht ist.

7. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (7) Filterschläuche (12) aufweist, die hängend an einem Filterboden (13) angeordnet sind, und daß sich über dem Filterboden (13) ein Reingasraum (14) befindet, der mit den Innenräumen der Filterschläuche (12) in Verbindung steht.

8. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16) zur gruppenweisen Abreinigung der Filterschläuche (12) vorgesehen ist.

9. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorabschnitt für den Abscheider (7) im Querschnitt rechteckig ist.

10. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorabschnitt für den Abscheider (7) im Querschnitt rund ist.

11. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgaszuführung (8) in einem Grobabscheider (9) zwischen einem Wirbelboden (2) und einem Staubaustrag (11) mündet.

12. Reaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgaszuführung (8) eine Einrichtung zum Kühlen und/oder Konditionieren des Rauchgases aufweist.

13. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht (4) ein Gemisch aus feinkörnigem Sorbensmaterial und einem grobkörnigen, festen Material enthält.

14. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtreaktor (3) eine kontinuierlich dosierende Feststoffzuführungsvorrichtung (17,18) und ein in die Wirbelschicht (4) von unten ragendes Überlaufrohr (19) mit einem Luftabschlußorgan (20) aufweist.

15. Reaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufrohr (19) hinsichtlich der Höhe seines oberen Randes verstellbar ausgeführt ist.

16. Reaktor nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtreaktor (3) eine Wasserzuführungsvorrichtung (21) für das Wirbelbett (4) aufweist.

17. Reaktor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführungsvorrichtung (21) ein regelbares Ventil (22) aufweist.

18. Verfahren zur Rauchgasreinigung, bei dem das Rauchgas in einer Wirbelschicht mit Sorbentien von gasförmigen Schadstoffen und dann in einem Abscheider von Staub gereinigt wird und dann als Reingas abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien durch Zugabe von Wasser in die Wirbelschicht in solcher Menge, daß der Taupunkt des Wassers im abgeführten Reingas nicht erreicht wird, angefeuchtet werden.