DE10066001B4

DE10066001B4 - Arrangement for equalizing the speed distribution of a fluid flow, in particular a gas flow, in a flow channel

Info

Publication number: DE10066001B4
Application number: DE2000166001
Authority: DE
Inventors: Jörg Gauert
Original assignee: EOn Kraftwerke GmbH
Current assignee: EOn Kraftwerke GmbH
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: DE10066001A1

Abstract

Verwendung einer Anordnung zur Vergleichmäßigung der Geschwindigkeitsverteilung eines Fluidstroms in einem Strömungskanal (1), mit einem gitterartigen Gebilde (6), das im Bereich der Mittelachse (M) des Strömungskanals (1) dicker ausgebildet ist als in seinem an die Wandung des Strömungskanals angrenzenden Außenbereich, wobei die Dicke des Gebildes (6) von der Mittelachse des Strömungskanals zu seinem Außenbereich hin allmählich oder stufenweise abnimmt, und wobei das gitterartige Gebilde (6) einen pyramiden-, pyramidenstumpf-, kegel-, kegelstumpf-, kugelabschnitt- oder kugelscheibenförmigen Aufbau aufweist, dessen Grundfläche (16) gegen die Strömungsrichtung des Fluids weist.use an order to equalize the Velocity distribution of a fluid flow in a flow channel (1), with a lattice-like structure (6) in the area of the central axis (M) of the flow channel (1) is thicker than in the wall of the flow channel adjacent outdoor area, the thickness of the structure (6) from the central axis of the flow channel to its outside area gradually or gradually decreases, and wherein the lattice-like structure (6) a truncated pyramid, truncated pyramid, truncated cone, spherical section or spherical disk-shaped Structure, the footprint (16) against the flow direction of the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vergleichmäßigung der Geschwindigkeitsverteilung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms, in einem Strömungskanal. In Strömungskanälen treten häufig ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen des darin strömenden Fluidstroms auf. Vielfach besteht jedoch der Wunsch, die Geschwindigkeitsverteilung des Fluidstroms zu vergleichmäßigen, wenn dies verfahrenstechnisch von Vorteil ist. Bei dem Strömungskanal kann es sich beispielsweise um einen Waschturm einer Rauchgasentschwefelungsanlage handeln, mit einer zwischen einem unteren Rauchgaseintritt und einem oberen Rauchgasaustritt gelegenen Absorptionszone, einer Mehrzahl von Sprühdüsen für die Zuführung von Waschflüssigkeit in die Absorptionszone, einer in der Absorptionszone angeordneten gitterartigen Absorberstruktur, einer Auffangeinrichtung zum Auffangen von in die Absorptionszone zugeführter Waschflüssigkeit und einem Tropfenabscheider vor dem Rauchgasaustritt.The The invention relates to an arrangement for equalizing the speed distribution of a Fluid flow, in particular a gas flow, in a flow channel. Uneven velocity distributions often occur in flow channels of the flowing in it Fluid flow. However, there is often a desire for speed distribution to even out the fluid flow if this is technically advantageous. At the flow channel can be, for example, a washing tower of a flue gas desulfurization system act, with one between a lower flue gas inlet and one absorption zone located in the upper flue gas outlet, a plurality of Spray nozzles for the feeding of washing liquid into the absorption zone, one located in the absorption zone grid-like absorber structure, a collecting device for collecting of fed into the absorption zone washing liquid and a droplet separator before the flue gas outlet.

Solche Waschtürme dienen dazu, das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid durch Auswaschen mit wäßrigen Lösungen oder Suspensionen basisch reagierender Substanzen, wie z.B. Ammoniakwasser bzw. Calciumcarbonat, zu binden und schließlich zu entfernen. Besondere Bedeutung haben vor allem solche Verfahren erlangt, bei denen das Schwefeldioxid in Form von Calciumsulfat bzw. als Gips gebunden wird, da dieses als unschädliche Substanz auf Deponien gelagert oder auch zur Herstellung von Baugips verwendet werden kann. Hierzu werden die Rauchgase allgemein in einem Absorber im Gegenstrom mit einer Suspension von zum Beispiel feingemahlenem Kalkstein besprüht. Bei der Umsetzung mit Calciumcarbonat (Kalkstein) reagiert das Schwefeldioxid über mehrere Reaktionsstufen zu Calciumsulfit, das durch Einblasen von Luft (Sauerstoff) im unteren Teil des Absorbers oder in einer nachgeschalteten Reaktionsstufe zu Calciumsulfat bzw. Gips oxidiert wird.Such scrubbing towers serve to wash out the sulfur dioxide contained in the flue gas with aqueous solutions or Suspensions of basic reacting substances, e.g. ammonia water or calcium carbonate to bind and finally remove. Special Processes in which the Sulfur dioxide in the form of calcium sulfate or bound as gypsum as this is considered a harmless substance stored in landfills or used for the production of building plaster can be. For this purpose, the flue gases are generally in an absorber in the Countercurrent with a suspension of, for example, finely ground Sprayed limestone. When reacting with calcium carbonate (limestone), the sulfur dioxide reacts over several Reaction stages to calcium sulfite, which by blowing air (oxygen) in the lower part of the absorber or in a downstream reaction stage is oxidized to calcium sulfate or gypsum.

Der Absorber besteht üblicherweise aus einer oder mehreren übereinander angeordneten gitterartigen Tauscherflächen, die auch als „Gridlagen" bezeichnet werden. Die bekannten Gridlagen weisen je nach der Querschnittsform des Waschturms einen im wesentlichen quader- oder zylinderförmigen Aufbau auf. Nachteilig ist, daß die Gridlagen im allgemeinen relativ schnell verschmutzen und daher von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen, was mit erheblichen Kosten verbunden ist. In einem von der Anmelderin betriebenen Kraftwerk mußte z.B. durchschnittlich jedes Jahr eine komplette Gridlage wegen Verschmutzung gewechselt werden, was jeweils mit Kosten von ca. 150.000 DM verbunden war.The Absorbers usually exist from one or more on top of each other arranged grid-like exchanger surfaces, which are also referred to as "grid layers". The known grid layers have, depending on the cross-sectional shape of the Wash tower an essentially cuboid or cylindrical structure on. The disadvantage is that the Grid layers generally become soiled relatively quickly and therefore need to be replaced from time to time, which involves considerable costs connected is. In a power plant operated by the applicant had to e.g. on average a complete grid layer every year due to pollution be exchanged, each associated with costs of about 150,000 DM was.

Es konnte beobachtet werden, daß die Verschmutzung herkömmlicher Gridlagen in den äußeren Randbereichen beginnt und im Laufe der Zeit nach innen hin zunimmt. Es wurde seitens der Anmelderin erkannt, daß sich in einem gattungsgemäßen Waschturm eine Rauchgasströmung mit einer ungünstigen Geschwindigkeitsverteilung einstellt, die zu einem ausgesprochen mittig konzentrierten Geschwindigkeitsprofil unterhalb der Gridlagen führt. Durch die Drosselung beim Durchströmen der jeweiligen Gridlage wird dieser Effekt bis zur Rückströmung in den Randbereichen verstärkt.It could be observed that the Pollution more conventional Grid layers in the outer edge areas begins and grows inward over time. It was on the part of the applicant recognized that in a generic wash tower a flue gas flow with an unfavorable Speed distribution sets out to a pronounced centered speed profile below the grid layers leads. By the throttling when flowing through This effect is reflected in the respective grid position until it flows back the edge areas reinforced.

Aus der US 3,964,519 ist eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Geschwindigkeit eines in einer Rohrleitung strömenden Fluids bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein honigwabenartigen Gebilde mit einer Vielzahl parallel zueinander verlaufender beiderends offener Durchgänge, die im wesentlichen über den gesamten Querschnitt der Rohrleitung angeordnet sind, wobei das Verhältnis des Oberflächenbereichs des jeweiligen Durchgangs zu dessen Querschnittsbereich mindestens 30 beträgt. In einer speziellen Ausgestaltung ist die der Fluidströmung zugewandte Seite des honigwabenartigen Gebildes gekrümmt bzw. konvex ausgebildet, während dessen stromabwärts gewandte Seite eben ausgebildet ist. Hierdurch soll das Geschwindigkeitsprofil der Fluidströmung hinter dem honigwabenartigen Gebilde und vor dem Eintritt in eine Luftüberwachungsvorrichtung oder Probennahmevorrichtung abgeflacht werden.From the US 3,964,519 a device for equalizing the speed of a fluid flowing in a pipeline is known. The device comprises a honeycomb-like structure with a plurality of parallel, mutually open passages which are arranged essentially over the entire cross section of the pipeline, the ratio of the surface area of the respective passage to its cross-sectional area being at least 30. In a special embodiment, the side of the honeycomb structure facing the fluid flow is curved or convex, while its downstream side is flat. This is intended to flatten the velocity profile of the fluid flow behind the honeycomb structure and before entering an air monitoring device or sampling device.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der einer Verschmutzung eines gitterartigen Gebildes, welches insbesondere die Funktion einer Absorber-Tauscherfläche haben kann, entgegengewirkt wird.The The present invention has for its object an arrangement of the type mentioned at the beginning with that of pollution a lattice-like structure, which in particular the function an absorber exchange surface can be counteracted.

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This Task is achieved by the arrangement with the features of the claim 1 solved.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Schnittdarstellung einen Strömungskanal, und zwar einen Waschturm 1 einer Rauchgasentschwefelungsanlage. Der Waschturm 1 weist einen rechteckigen oder zylindrischen Querschnitt auf. Die Rauchgase treten über eine Rohrleitung 2 in den unteren Bereich des Waschturms 1 ein, wo sie zunächst durch Besprühen mit einem Kühlfluid auf etwa 50 bis 80°C abgekühlt werden. Die der Kühlzone zugeordnete Sprüheinrichtung ist mit 3 bezeichnet.The invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating an exemplary embodiment. The single figure shows a flow channel in a schematic sectional illustration, specifically a washing tower 1 a flue gas desulfurization plant. The wash tower 1 has a rectangular or cylindrical cross section. The flue gases pass through a pipe 2 in the lower part of the wash tower 1 a, where they are first cooled to about 50 to 80 ° C by spraying with a cooling fluid. The spray device assigned to the cooling zone is included 3 designated.

Das abgekühlte Rauchgas gelangt dann über einen Tropfenabscheider 4 in eine Absorptionszone 5, in der zwei gitterartige Absorberstrukturen (Gridlagen) 6,7 übereinander angeordnet sind. Oberhalb der oberen Gridlage 7 befindet sich eine Sprüheinrichtung 8 mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen für die Zuführung von Waschflüssigkeit, z.B. einer Suspension von feingemahlenem Kalkstein, gebranntem Kalk, Kalk-Magnesiumoxid-Gemischen oder anderen basisch reagierenden Substanzen. Die Wasch-Suspension wird in einem ein Rührwerk 9 aufweisenden Vorratsbehälter 10 zubereitet und über eine Pumpe 11 den Sprühdüsen der Sprüheinrichtung 8 zugeführt. Unterhalb der unteren Gridlage 6 ist eine Auffangeinrichtung 12 für die in die Absorptionszone 5 eingesprühte Wasch-Suspension vorgesehen. Die dort aufgefangene Wasch-Suspension fließt über eine Rohrleitung 13 zurück in den Vorratsbehälter 10.The cooled flue gas then arrives via a droplet separator 4 into an absorption zone 5 , in which two grid-like absorber structures (grid layers) 6 . 7 are arranged one above the other. Above the upper grid position 7 there is a spray device 8th with a plurality of spray nozzles for the supply of washing liquid, for example a suspension of finely ground limestone, burnt lime, lime-magnesium oxide mixtures or other basic reacting substances. The washing suspension is in a stirrer 9 having storage container 10 prepared and via a pump 11 the spray nozzles of the spray device 8th fed. Below the lower grid position 6 is a collecting device 12 for those in the absorption zone 5 sprayed washing suspension provided. The washing suspension collected there flows through a pipeline 13 back to the storage container 10 ,

Bei Zuführung einer Calciumcarbonat enthaltenden Wasch-Suspension reagiert das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid in der Absorptionszone 5 zu Calciumsulfit. Die im unteren Teil des Waschturms 1 gesammelte Calciumsulfatsuspension wird zur Entwässerung einer Zentrifugenstation zugeleitet. Das gereinigte Rauchgas verläßt den Waschturm 1 über einen Tropfenabscheider 14 in eine Rohrleitung 15, die zunächst zu einem Wärmetauscher (nicht gezeigt) führt. In dem Wärmetauscher wird das gereinigte Rauchgas erwärmt, um eine gute Ausbreitung über dem Kamin (nicht gezeigt) zu erreichen.When a washing suspension containing calcium carbonate is added, the sulfur dioxide contained in the flue gas reacts in the absorption zone 5 to calcium sulfite. The one in the lower part of the wash tower 1 Collected calcium sulfate suspension is fed to a centrifuge station for dewatering. The cleaned flue gas leaves the wash tower 1 via a droplet separator 14 into a pipeline 15 , which initially leads to a heat exchanger (not shown). The cleaned flue gas is heated in the heat exchanger in order to achieve good spreading over the chimney (not shown).

Im Gegensatz zu Gridlagen herkömmlicher Rauchgasentschwefelungsanlagen, welche je nach Querschnittsform des Waschturms einen im wesentlichen quader- bzw. zylinderförmigen Aufbau aufweisen, ist die unterste Gridlage 6 des in der Zeichnung dargestellten Waschturms 1 pyramidenstumpfförmig ausgebildet, wobei die Dicke (Höhe) der Gridlage 6 von der Mittelachse M des Waschturms 1 aus nach außen hin stufenweise abnimmt. Die Grundfläche 16 der Pyramide weist dabei nach unten. Die obere Gridlage 7 ist dagegen quaderförmig ausgebildet und hat eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke bzw. Höhe. Beide Absorberstrukturen 6, 7 sind im wesentlichen mittig innerhalb des Waschturms 1 angeordnet, so daß ihre Mittelachsen im wesentlichen mit der Mittelachse M des Waschturms 1 fluchten. Durch den pyramidenförmigen bzw. pyramidenstumpfförmigen Aufbau der untersten Gridlage 6 wird das stark gewölbte Geschwindigkeitsprofil des Rauchgasstroms in der Absorbtionszone 5 abgeflacht und dort somit eine Vergleichmäßigung der Geschwindigkeitsverteilung des Rauchgasstroms erzielt.In contrast to the grid layers of conventional flue gas desulfurization systems, which, depending on the cross-sectional shape of the washing tower, have an essentially cuboid or cylindrical structure, the lowest grid layer is 6 of the washing tower shown in the drawing 1 truncated pyramid-shaped, the thickness (height) of the grid layer 6 from the central axis M of the wash tower 1 gradually decreases towards the outside. The footprint 16 the pyramid points downwards. The top grid location 7 is, however, cuboid and has a substantially uniform thickness or height. Both absorber structures 6 . 7 are essentially in the middle of the wash tower 1 arranged so that their central axes substantially with the central axis M of the wash tower 1 aligned. Due to the pyramid or truncated pyramid structure of the lowest grid layer 6 becomes the strongly curved velocity profile of the flue gas flow in the absorption zone 5 flattened and thus achieved an equalization of the velocity distribution of the flue gas flow.

Claims

Use of an arrangement for equalizing the velocity distribution of a fluid flow in a flow channel ( 1 ), with a lattice-like structure ( 6 ) in the area of the central axis (M) of the flow channel ( 1 ) is thicker than in its outer area adjacent to the wall of the flow channel, the thickness of the structure ( 6 ) gradually or gradually decreases from the central axis of the flow channel to its outer region, and the lattice-like structure ( 6 ) has a pyramid, truncated pyramid, cone, truncated cone, spherical segment or spherical disk-shaped structure, the base area ( 16 ) points against the direction of flow of the fluid.

Use according to claim 1, characterized in that the central axis of the structure ( 6 ) with the central axis (M) of the flow channel ( 1 ) flees.