DD301730A9 - REACTOR FOR REMOVING GASOFIAL CONTAMINATION AND DUST - Google Patents
REACTOR FOR REMOVING GASOFIAL CONTAMINATION AND DUST Download PDFInfo
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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). FigurThe removal of pollutants and dust from smoke or exhaust gases is carried out with a fluidized bed reactor in which a flue gas supply (8) below a sorbent fluidized bed (4) opens and a separator (7) of the fluidized bed (4) is connected downstream. In a reactor which is characterized by compact construction and good utilization of the sorbent, the fluidized bed (4) in the lower part of the reactor and the separator (7) in the upper section (6) of the reactor is arranged and the reactor cross section of the fluidized bed reactor (3) extended to the separator (7). The sorbent is controlled, fed continuously via a screw conveyor (17) and discharged through a sealed overflow pipe (19). A water supply device (21) allows the regulated supply of water in the fluidized bed (3). figure
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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.The invention relates to a reactor for removing gaseous pollutants and dust from flue gases or exhaust gases with a fluidized-bed reactor, a flue-gas feed opening below the fluidized bed containing a sorbent, and a separator connected downstream of the fluidized bed.
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.The simultaneous dry separation of solid and gaseous substances from flue gases is known. For fluidized bed reactors are used, the fluidized bed one or more sorbents, eg. As lime or lime products contains. The sorbents react with the entrained by the flue gas gaseous pollutants such. As sulfur, fluorine, chlorine and the like. The entrained by the flue gas from the fluidized bed, lumpy or dust-like reaction products are then deposited.
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.In the case of dry separation or dry sorption, extensive cooling or precooling of the flue gases can be dispensed with, in particular, if the separator following the fluidized bed has filter elements which are constructed from ceramic fibers and / or perforated metal foils. However, known devices of the type described above require a relatively large amount of space.
Außerdem gelingt es nicht immer oder nur mit zusätzlichem Aufwand, die Reaktionsfähigkeit der Sorbentien vollständig auszunutzen.In addition, it is not always possible or only with additional effort to fully exploit the reactivity of the sorbents.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reaktor der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, diu sich durch kompakten Aufbau ind gute Ausnutzung der Sorbentien auszeichnet.The object of the invention is to provide a reactor of the type described above, which is characterized by compact construction ind good utilization of the sorbents.
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.This object is achieved in that the fluidized bed is arranged in the lower part of the reactor, that the separator is arranged in the upper portion of the reactor and that the reactor cross section from the fluidized bed reactor to the separator is extended. According to the invention, the separator is thus an integral part of the fluidized-bed reactor, the space expanding from the fluidized bed to the reactor separator allowing the reactions of the sorbents from the fluidized bed and the pollutants of the flue gases to continue, but with decreasing flow velocity. The reactions are further improved or supported by the fact that in the expanding space by vortex formation takes place at the same time an intensive mixing.
Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.In detail, the invention can be advantageously configured as follows.
Dadurch, daß der Wirbelschichtreaktor in seinem Querschnitt rund ist, bildet sich ein gleichförmiges, für die Wirbelschicht günstiges Strömungsprofil aus.The fact that the fluidized bed reactor is round in its cross section, forms a uniform, favorable for the fluidized bed flow profile.
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.A good adaptation to uneven volume flue gas streams of the fluidized bed can be achieved, that the fluidized bed reactor is flared upwards. You can also run the fluidized bed reactor cylindrical.
Die Erweiterung des Reaktors vom Wirbelschichtreaktor zum Abscheider hin sollte aus Gründen günstiger Strömungsbedingungen stetig ausgeführt sein, insbesondere konisch.The expansion of the reactor from the fluidized bed reactor to the separator should be carried out continuously for reasons of favorable flow conditions, in particular conical.
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.The flue gas, which is largely cleaned of pollutants in the fluidized bed reactor and in the widened part of the reactor, then passes through the separator, which is preferably accommodated in a reactor section with constant cross sections. There, the reaction products entrained by the flue gas are separated.
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.According to a preferred embodiment of the invention, the separator should have filter bags, which are arranged hanging on a filter bottom, wherein there is a clean gas space above the filter bottom, which is in communication with the interiors of the filter bags. Then the entrained by the flue gas reaction products and dusts are deposited on the outsides of the filter bags.
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.They form there a filter cake, which has a residual activity due to the embedded therein still partially active sorbents. When flowing through the flue gases through filter cake and filter bags so carried out a further reduction of the pollutant concentration and an increase in the 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.So that the filter cake does not grow indefinitely, a device for group-wise cleaning of the filter bags is provided, which cleans only a part of the existing filter bags in on-line operation. It can be a device that works with compressed air pulses. The filter cake detached from the filter bags then falls back into the fluidized bed. Residual sorbents, reaction products and separated dusts are returned to the fluidized bed circuit and the activity of the sorbents can be utilized until exhaustion.
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.Characterized in that the reactor section for the separator is rectangular in cross-section, the Grundflächenausnutzung is optimal with respect to the bag filter. In addition, several reactors can be combined to save space in modular design.
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.A round design of the cross section of the reactor section for the separator is mainly suitable for small reactor sizes due to the simple design and also resistant to high flue gas pressures without significant strengthening measures.
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.In order to reduce the load on the fluidized bed and the downstream separator with entrained by the flue gases solids or dusts, the flue gas feed can open into a coarse separator between a fluidized bed and a dust discharge. This coarse separator is an integral part of the fluidized bed reactor, it consists of a correspondingly formed space below the fluidized bed. In addition, the flue gas supply may have a device for cooling and / or Konditinieren the flue gas to z. B. set certain moisture levels in the flue gas.
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.Particularly favorable results are achieved when the fluidized bed contains a mixture of a fine-grained sorbent material and a coarse-grained, solid material. Dia coarse, solid grains of the fluidized bed cause a permanent abrasion of the inactive become surfaces of the sorbent grains, so that always a required for the reaction with the pollutants large, active sorbent surface is created.
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.A continuous operation can be carried out in that the reactor has a continuous metering solid feed device and an overflow pipe with air-shut-off member projecting into the fluidized bed from below.
Die ZuführungsvorrichtLog kann dabei pneumatisch oder auch mechanisch arbeiten. Die Dosierung kann vorteilhaft nach dem Reinheitsgrad des aus dem Reaktor austretenden Gases geregelt werden.The ZuführungsvorrichtLog can work pneumatically or mechanically. The metering can advantageously be regulated according to the degree of purity of the gas leaving the reactor.
Die Höhe des Wirbelbetts und damit die Aufenthaltsdauer des Sorbensmaterials können dadurch gesteuert werden, daß derThe height of the fluidized bed and thus the residence time of the sorbent material can be controlled by the fact that the
obere Rand des Überlaufrohres in seiner Höhe verstellbar ausgeführt ist.Upper edge of the overflow pipe is designed to be adjustable in height.
Eine Wasserzuführungsvorrichtung in das Wirbelbett ermöglicht die Einstellung optimaler Feuchtigkeitswerte im Wirbelbett ohne die Gefahr des Zusetzens der Öffnungen im Wirbelboden.A water supply device in the fluidized bed allows the setting of optimum humidity values in the fluidized bed without the risk of clogging the openings in the fluidized bed.
Die dosierte Zugabe des Wassers wird durch ein regelbares Ventil in der Wasserzuführungsvorrichtung ermöglicht.The metered addition of the water is made possible by a controllable valve in the water supply device.
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 derIn a particularly advantageous method for flue gas cleaning, in which the flue gas is cleaned in a fluidized bed with sorbents of gaseous pollutants and then in a separator of dust and is then discharged as clean gas, the sorbents by addition of water in the fluidized bed in such amount, that the dew point of the water in the discharged ι clean gas is not reached, moistened. On the Oder surface of the individual grains of the
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.Sorbents attaching thin layer of water promotes the ability to roast. The fact that the moistening is so great that the dew point in the discharged Roingas is not erroicht difficulties by adding the Abschoiders are avoided by a water / dust mixture and excessive humidification of the fluidized bed. Due to the fact that, on the other hand, the dew point is reached only in the fluidized bed in the immediate vicinity of the sorbents, the maximum possible without malfunctions, the reaction rate promoting humidification of the sorbents is achieved.
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.In the following an illustrated in the drawing embodiment of the invention will be explained; The only figure is a diagrammatic representation of a reactor for removing gaseous pollutants and dust from smoke or exhaust gases. The reactor shown in the drawing has a housing 1 with substantially circular housing cross-sections. In the housing 1 is above a permeable Wirbelbodons 2 in an upwardly conically erweiörrten slightly upward fluidized bed reactor 3, the fluidized bed 4. The fluidized bed reactor 3 is followed by a conically enlarged section 5, which merges at its upper end in a turn cylindrical section 6 in which a separator 7 untergebrac st. A flue gas supply 3 opens below the fluidized bed 2 in a trained as a coarse separator 9 section ies housing 1, and this coarse separator 9 is followed by a drogue 10, which belongs to a secured with a rotary valve or the like Staubaustrag 11. The dust discharge 11 may comprise a screw or a trough chain conveyor.
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.The fluidized bed 4 contains a mixture of sand and a fine-grained sorbent based on calcium, preferably hydrated lime. The pollutants entrained by the flue gas are brought into intensive contact with the surfaces of the sorbents in the fluidized bed 4 and in the conical section 3 and 5 adjoining in the flow direction and are bound to these sorbents by chemical reactions. The grains of sand of the fluidized bed 4 cause a permanent abrasion of the inactive become grain surfaces of the sorbents, so that always a large reaction surface is present. The flue gases with the dust-like reaction products, other dust particles that have not been separated in the coarse separator, and with pollutant residues then reach the area of the separator 7, which includes filter bags 12, which are arranged hanging on a filter bottom 13. The interiors of the filter bags 12 are in communication with a arranged above the filter bottom 13 clean gas chamber 14 with clean gas outlet 15. When passing the gases through the filter bags 12, the entrained dust particles separate on the outer sides of the filter bags 12 and form a filter cake there. The filter cakes still have a residual activity due to the sorbent particles which are incorporated therein and which are still partially active, leading to a further reduction of the pollutant concentration in the gas.
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.In the clean gas space 14, a device 16 for group-wise cleaning of the filter bags is provided above the filter bottom 13. This device 16 is shown only schematically. It works in the illustrated embodiment with compressed air pulses that act on groups or rows of filter bags 12 in on-line operation, so that replace the filter cake formed there and fall back into the fluidized bed 4. Thus, residual active sorbents, reaction products and separated dusts return to the fluidized bed circuit.
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.The continuous, metered feeding of the sorbents in the fluidized bed 4 is made possible by a screw conveyor 17 and drive 18 and the discharge through a height-adjustable overflow pipe 19, which is completed with a rotary valve 20 against the environment. A water supply device 21, which is designed as a cone-shaped nozzle introduced into the upper part of the fluidized-bed reactor and has a controllable valve 22, allows a controlled addition of water into the fluidized bed, the droplet size remaining approximately constant in the control range.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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NAA | Public notice for inspection of patent application | ||
A9 | Laid open application accord. to par. 10.3 extension act | ||
NZJ | Non payment of the annual fee |