DE102013016208A1 - Process for the purification of flue gas, in particular from waste or sewage sludge incineration plants with single-stage scrubber and saturator in the flue gas inlet. The liquid for the saturator is processed by means of hydrocyclones from the scrubber suspension. - Google Patents

Process for the purification of flue gas, in particular from waste or sewage sludge incineration plants with single-stage scrubber and saturator in the flue gas inlet. The liquid for the saturator is processed by means of hydrocyclones from the scrubber suspension. Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Reinigung von Rauchgas insbesondere aus Müll- oder Klärschlammverbrennungsanlagen, bei dem in einem einstufigen Wäscher saure Schadstoffe entfernt werden und bei dem im rauchgasseitigen Eintritt ein Sättiger angeordnet ist. Die im Sättiger eingesetzte Flüssigkeit wird aus der Wäschersuspension bereitet unter Verwendung eines Hydrozyklons oder einer Gruppe von Hydrozyklonen.Process for the purification of flue gas, in particular from waste or sewage sludge incineration plants, in which acidic pollutants are removed in a single-stage scrubber and in which a saturator is arranged in the flue gas inlet. The liquid used in the saturator is prepared from the scrubber slurry using a hydrocyclone or a group of hydrocyclones.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Rauchgas, insbesondere aus Müllverbrennungs- oder Klärschlammverbrennungsanlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for purifying flue gas, in particular from waste incineration or sewage sludge incineration plants having the features of the preamble of claim 1.

Rauchgase aus Müll- oder Klärschlammverbrennungsanlagen werden in einer Rauchgasreinigungsanlage von Schadstoffen befreit. Eine bekannte Variante derartiger Rauchgasreinigungsanlagen besteht aus einem Sprühtrockner, einer Entstaubung und zwei in Reihe geschalteten Wäschern, von denen der erste Halogenwasserstoffe und der zweite Schwefeloxide aus den Rauchgasen entfernt. In diesen Wäschern wird jeweils eine Waschflüssigkeit im Kreislauf geführt. Im Inneren eines Wäschers wird z. B. durch Zerstäubung der Waschflüssigkeit eine Kontaktfläche zwischen der Waschflüssigkeit und dem zu reinigenden Rauchgas aufgebaut. Durch diese Kontaktflächen (Phasengrenzflächen) treten die sauren Schadstoffkomponenten in die Flüssigkeit ein und vollziehen mit einem zuvor zugesetzten Neutralisationsmittel Neutralisationsreaktionen unter Bildung entsprechender Reaktionssalze wie z. B. Chloride, Sulfite oder Sulfate, die teilweise wasserlöslich sind, teilweise aber auch auskristallisieren.Flue gases from waste or sewage sludge incineration plants are freed of pollutants in a flue gas purification plant. A known variant of such flue gas cleaning systems consists of a spray dryer, dedusting and two series scrubbers, of which the first removes hydrogen halides and the second sulfur oxides from the flue gases. In each of these scrubbers a washing liquid is circulated. Inside a scrubber z. B. constructed by atomizing the washing liquid, a contact surface between the washing liquid and the flue gas to be cleaned. Through these contact surfaces (phase interfaces) enter the acidic pollutant components in the liquid and perform with a previously added neutralizing neutralization reactions to form corresponding reaction salts such. As chlorides, sulfites or sulfates, some of which are water-soluble, but partially crystallize.

Nach dem Durchtritt durch die Wäscher schließen sich weitere Verfahrensschritte an, z. B. die Entfernung von Stickoxiden und organischen Spurenstoffen.After passing through the scrubber, further process steps follow, for. As the removal of nitrogen oxides and organic trace substances.

In anderen Varianten wird das aus dem Kessel stammende Rauchgas zunächst entstaubt und anschließend die Abscheidung von Halogenwasserstoffen und Schwefeloxiden in einem einzelnen Rauchgaswäscher vorgenommen. Hierbei treten regelmäßig verschiedene Probleme auf. Zum Einen tritt in einstufigen Wäschern auf, dass die Rauchgase nach dem Austritt aus dem Entstauber noch über eine hohe Temperatur (z. B. 170°C) verfügen. Die Rauchgase sind bei dem in den Apparaten herrschenden Druck von etwa 1 bar noch nicht mit Wasserdampf gesättigt. An der Stelle des ersten Kontakts der noch heißen Rauchgase mit der Wäscherflüssigkeit kommt es zu einer spontanen Verdampfung von Wäscherflüssigkeit. Da diese Flüssigkeiten aber mit Reaktionssalzen gesättigt sind, kommt es zu einer lokalen Übersättigung mit Salzen und infolge dessen zu einer Bildung von Salzniederschlägen, die speziell im Bereich des Eintritts der Rauchgase in den Wäscher längerfristig zu massiven Krustenbildungen führen, die im weiteren Betrieb zu einer ungünstigen Veränderung der Rauchgasströmung führen, die die Wirkungsweise des Wäschers einschränken. Zur Vermeidung dieser Krustenbildungen wird in einigen Anlagen dem Wäscher ein sog. Sättiger vorgeschaltet. Es handelt sich dabei um einen Apparat oder um Einbauten in den Eintrittskanal, in dem Wasser zerstäubt wird in der Absicht, durch die Verdunstung/Verdampfung von Wasser eine Abkühlung der Rauchgase bis auf die Betriebstemperatur des Wäschers zu erreichen und hierdurch eine Wasserdampfsättigung des Rauchgasstroms zu erreichen. Zum Anderen besteht bei dieser Technik ein auftretendes Problem darin, dass durch eine inhomogene Zerstäubung der Waschflüssigkeit im Inneren des Wäschers eine sog. Strähnenbildung auftritt. Es handelt sich dabei um Bahnen der Rauchgasströmung, die nur unzureichend intensiven Kontakt des Rauchgases mit der Wäscherflüssigkeit aufweisen. Infolgedessen tritt in diesen Teilvolumenströmen des Rauchgases nur eine unzureichende Abscheidung der sauren Schadstoffe auf, die den Gesamtabscheidegrad des Wäschers limitiert. Dieser prinzipielle Effekt führte in der Vergangenheit häufig dazu, dass zweistufige Rauchgaswäscher gebaut wurden, die gegenüber den einstufigen Wäschern zwar einen besseren Abscheidegrad aufweisen können, gleichzeitig aber in Herstellung und Betrieb teurer sind.In other variants, the flue gas originating from the boiler is first dedusted and then the separation of hydrogen halides and sulfur oxides is carried out in a single flue gas scrubber. Here are regularly different problems. On the one hand occurs in single-stage scrubbers that the flue gases after exiting the dust extractor still have a high temperature (eg 170 ° C). The flue gases are not yet saturated with water vapor at the pressure prevailing in the apparatus of about 1 bar. At the point of the first contact of the still hot flue gases with the scrubber liquid it comes to a spontaneous evaporation of scrubber liquid. Since these liquids are saturated with reaction salts, however, there is a local supersaturation with salts and as a result to a formation of salt precipitates, especially in the area of the entry of the flue gases into the scrubber lead in the longer term to massive crusting, which in subsequent operation to an unfavorable Change the flue gas flow lead, which limit the operation of the scrubber. To avoid this crust formation, the scrubber is preceded by a so-called saturator in some plants. It is an apparatus or installations in the inlet channel in which water is atomized with the intention to achieve by the evaporation / evaporation of water, a cooling of the flue gases to the operating temperature of the scrubber and thereby achieve a water vapor saturation of the flue gas stream , On the other hand, there is a problem with this technique in that a so-called stratification occurs by inhomogeneous atomization of the washing liquid inside the scrubber. These are trajectories of the flue gas flow, which have insufficiently intensive contact of the flue gas with the scrubber liquid. As a result, occurs in these sub-volume flows of the flue gas only an insufficient separation of the acidic pollutants, which limits the Gesamtabscheidegrad the scrubber. In the past, this principle effect frequently led to the construction of two-stage flue gas scrubbers, which, while having a better degree of separation than the single-stage scrubbers, are more expensive at the same time in production and operation.

Ein weiteres Problem beim Betrieb einstufiger Wäscher mit vorgeschaltetem Sättiger besteht darin, das im Sättiger eingesetzte Wasser zur Verfügung zu stellen: die Verwendung von frischem Prozesswasser verbietet sich aus thermophysikalischen Gründen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass die erforderliche Menge an zu zerstäubendem Wasser größer ist als die im Sättiger verdampfende Menge an Wasser. Es verbleibt also ein Überschuss, der im praktischen Betrieb größer ist als die über die Abflutung des Hauptwäschers auszuschleusende Wassermenge. Dies bedeutet, dass bei Verwendung von frischem Prozesswasser der Wäscher überlaufen würde. Durch diesen Effekt ist die einzusetzende Menge an frischem Prozesswasser regelmäßig begrenzt.Another problem with the operation of single-stage scrubber with upstream saturator is to provide the water used in the saturator: the use of fresh process water prohibits for thermophysical reasons. The reason for this is that the required amount of water to be atomized is greater than the amount of water evaporating in the saturator. So there remains an excess, which is greater in practical operation than the auszuschleusende on the discharge of the main washer amount of water. This means that using fresh process water would overflow the scrubber. This effect regularly limits the amount of fresh process water to be used.

Im praktischen Betrieb wird durch dieses Phänomen die maximale Feststoffkonzentration des Neutralisationsmittels und seiner Reaktionsprodukte im Wäscher begrenzt. Im Sinne einer guten Ausnutzung des Reaktionsmittels würden aber hohe Feststoffkonzentrationen im Wäscher wünschenswert sein, da mit steigender Feststoffkonzentration die durchschnittliche Verweilzeit des Neutralisationsmittels und seiner Reaktionssalze ansteigt.In practical operation, this phenomenon limits the maximum solids concentration of the neutralizing agent and its reaction products in the scrubber. In the interests of good utilization of the reaction agent, however, high solids concentrations in the scrubber would be desirable since the average residence time of the neutralization agent and its reaction salts increases with increasing solids concentration.

Bei direkter Verwendung von Wäscherumlaufflüssigkeit zur Versorgung des Sättigers tritt das Problem auf, dass bei hohen Feststoffgehalten die Zerstäubung der Flüssigkeit im Sättiger unzufriedenstellend ist. Hohe Feststoffgehalte in der Wäscherflüssigkeit erhöhen nämlich die Viskosität der Flüssigkeit. In Folge dessen lassen sich bei der Zerstäubung im Sättiger nur vergleichsweise große Tropfen erzeugen, die eine kleinere spezifische Oberfläche besitzen. Aus Gründen eines verbesserten Stoffübergangs (Verdampfung von Wasser, Vorabscheidung saurer Schadstoffe im Bereich des Sättigers) sind aber möglichst kleine Tropfen mit entsprechend hoher spezifischer Oberfläche erwünscht.When using scrubber circulation fluid directly to supply the saturator, the problem arises that at high solids contents, the atomization of the liquid in the saturator is unsatisfactory. High solids contents in the scrubber liquid increase the viscosity of the liquid. As a result, can be produced in the atomizer in the saturator only comparatively large drops, which have a smaller specific surface area. For reasons of improved mass transfer (evaporation of water, pre-separation of acidic pollutants in the saturator) are but smallest possible drops with a correspondingly high specific surface desired.

Die Wünsche, im Wäscher hohe Feststoffgehalte fahren zu können und im Sättiger bereits einen hohen Stoffübergang zu erzielen schließen sich somit wegen der Physik der Flüssigkeitszerstäubung bei den bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik indirekt gegenseitig aus.The desires to be able to drive high solids contents in the scrubber and to achieve a high mass transfer already in the saturator are thus mutually exclusive because of the physics of liquid atomization in the known processes according to the prior art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart zu gestalten, dass im Sättiger eine Flüssigkeit eingesetzt wird, deren Feststoffgehalt deutlich geringer ist als der Feststoffgehalt der im Wäscher umlaufenden Wäscherflüssigkeit. Hierdurch soll die Zerstäubung im Sättiger verbessert werden, was zu einer besseren Sättigung der Rauchgase mit Wasserdampf, eine bessere Vorabscheidung saurer Schadstoffe und eine verminderte Bildung von Salzablagerungen und Krusten im Eintrittsbereich des Wäschers führt.The invention has for its object to make the generic method such that a liquid is used in the saturator, the solids content is significantly lower than the solids content of the circulating in the scrubber scrubber liquid. As a result, the atomization in the saturator is to be improved, resulting in a better saturation of the flue gases with water vapor, a better pre-separation of acidic pollutants and a reduced formation of salt deposits and crusts in the inlet region of the scrubber.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention in a generic method by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Waschflüssigkeit, Neutralisationsmittel und Reaktionssalze bilden eine Suspension. Speziell bei einstufigen Wäschern unter Verwendung träger Neutralisationsmittel wie z. B. Kalksteinmehl ist es aus Gründen der geringen Reaktionsgeschwindigkeit erforderlich, vergleichsweise hohe Feststoffkonzentrationen in der im Wäscher umlaufenden Suspension einzustellen, da mit steigendem Feststoffanteil des Neutralisationsmittels die an der Neutralisationsreaktion beteiligte Oberfläche ansteigt. Diese Suspension wird nach dem Stand der Technik durch eine Umwälzpumpe Sprühdüsen zugeführt. Die Suspension wird zu Tropfen zerstäubt, die infolge der Schwerkraftwirkung nach unten fallen und sich im Sumpf des Wäschers sammeln, um über eine Pumpe erneut den Düsen zugeführt zu werden. Eine Beschreibung hierzu ist z. B. in DE 197 13 773 aufgeführt.Washing liquid, neutralizing agent and reaction salts form a suspension. Especially in single-stage scrubbers using inert neutralizing agents such. B. limestone powder, it is necessary for reasons of low reaction rate to adjust relatively high solids concentrations in the circulating in the scrubber suspension, since with increasing solids content of the neutralizing agent, the surface involved in the neutralization reaction increases. This suspension is supplied to the prior art by a circulation pump spray nozzles. The suspension is atomized to droplets which, due to gravity, fall down and collect in the bottom of the scrubber to be re-supplied to the nozzles via a pump. A description of this is z. In DE 197 13 773 listed.

Erfindungsgemäß wird dem Sumpf des Wäschers über eine Pumpe Suspension entnommen und einem Hydrozyklon zugeführt. Dieser Hydrozyklon teilt den zulaufenden Suspensionsstrom in einen feststoffarmen Oberlauf und einen feststoffreichen Unterlauf auf. Der Unterlauf wird dem Sumpf des Wäschers erneut zugeführt. Der Oberlauf des Hydrozyklons enthält wenig Feststoffe und verfügt damit über eine signifikant niedrigere Viskosität als die im Umlauf des Wäschers befindliche Suspension. Der Oberlauf des Hydrozyklons wird erfindungsgemäß einem Sättiger zugeführt, der im Rauchgasweg installiert ist, der dem Wäscher vorgeschaltet ist. In diesem Sättiger befindet sich eine Zerstäubungseinrichtung. Die hier erzeugten Tropfen der feststoffarmen Flüssigkeit kommen mit dem Rauchgas in Kontakt. Hierdurch kommt es sowohl zu einer Verdampfung von Wasser einhergehend mit einer Abkühlung der Rauchgase als auch zu einer ersten Abscheidung von sauren Schadstoffanteilen wie z. B. Chlorwasserstoff (HCl) oder Schwefeldioxid (SO2). Die Menge des Zulaufs an Hydrozyklon-Oberlauf zum Sättiger beträgt hierbei ein Vielfaches der im Sättiger verdampfenden Flüssigkeit. Die überschüssige Flüssigkeit gelangt gemeinsam mit den Rauchgasen über den Rauchgasweg in den Wäscher.According to the invention, the sump of the scrubber is removed via a pump suspension and fed to a hydrocyclone. This hydrocyclone divides the incoming suspension stream into a low-solids overflow and a solids-rich underflow. The underflow is fed back to the bottom of the scrubber. The upper run of the hydrocyclone contains little solids and thus has a significantly lower viscosity than the suspension in circulation of the scrubber. The upper reaches of the hydrocyclone according to the invention fed to a saturator, which is installed in the flue gas path, which is connected upstream of the scrubber. In this saturator is a sputtering device. The drops of solid-liquid produced here come into contact with the flue gas. This leads both to evaporation of water associated with a cooling of the flue gases and to a first separation of acidic pollutant levels such. As hydrogen chloride (HCl) or sulfur dioxide (SO 2 ). The amount of feed to the hydrocyclone upper run to the saturator is in this case a multiple of the liquid evaporating in the saturator. The excess liquid passes together with the flue gases via the flue gas path in the scrubber.

Ein Ausführungseispiel der Erfindung sei anhand der Zeichnung 1 näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Verfahrensschema zur erfindungsgemäßen Reinigung von Rauchgas.An embodiment of the invention is based on the drawing 1 explained in more detail. The drawing shows a process scheme for the purification of flue gas according to the invention.

Rauchgas aus einer Feuerungsanlage z. B. einer Klärschlammverbrennungsanlage wird in einem nicht eingezeichneten Entstauber entstaubt und tritt als entstaubtes Rauchgas 1 über einen Rauchgaskanal in einen Sättiger 2 ein. Diesem Sättiger wird ein Flüssigkeitsstrom 3 zugeführt und mittels Zerstäuberdüsen, die sich im Sättiger 2 befinden zerstäubt. Das abgekühlte Rauchgas tritt über einen Rauchgaskanal 4 in einen Wäscher 5 ein. Im Sumpf 6 des Wäschers 5 befindet sich eine Suspension, die aus Wasser, Kalk (oder einem anderen Neutralisationsmittel) und Reaktionsprodukten besteht. Ein Teil dieser Reaktionsprodukte liegt in Form gelöster Salze (z. B. Calciumchlorid CaCl2) vor, ein anderer Teil als Feststoff (Calciumsulfat CaSO4). Diese Suspension wird über eine Pumpe 7 und eine Rohrleitung 8 einem Zerstäubersystem 9 zugeführt, das sich im Inneren des Wäschers 5 befindet. Ein Teilstrom des von der Pumpe 7 angesaugten Flüssigkeitsstromes wird als Nebenstrom 10 mittels einer weiteren Pumpe 11 (Boosterpumpe) einem Hydrozyklon 12 zugeführt. Dieser trennt den eintretenden Flüssigkeitsstrom in einen Oberlauf 3 und einen Unterlauf 13. Der Feststoffgehalt des Oberlaufs 3 ist geringer als der des Zulaufs 10, der Feststoffgehalt des Stroms 13 ist höher als der des Zulaufs 10.Flue gas from a furnace z. B. a sewage sludge incineration plant is dedusted in a not shown deduster and enters as dedusted flue gas 1 via a flue gas channel into a saturator 2 one. This saturator becomes a liquid flow 3 fed and by means of atomizing nozzles, which are in the saturator 2 are atomized. The cooled flue gas passes through a flue gas channel 4 in a scrubber 5 one. In the swamp 6 the scrubber 5 There is a suspension consisting of water, lime (or other neutralizing agent) and reaction products. Some of these reaction products are in the form of dissolved salts (eg calcium chloride CaCl 2 ), some as solid (calcium sulphate CaSO 4 ). This suspension is via a pump 7 and a pipeline 8th a nebulizer system 9 fed, located inside the scrubber 5 located. A partial flow of the pump 7 sucked liquid flow is as a side stream 10 by means of another pump 11 (Booster pump) a hydrocyclone 12 fed. This separates the entering liquid flow in an upper course 3 and an underflow 13 , The solids content of the upper reaches 3 is lower than that of the feed 10 , the solids content of the stream 13 is higher than that of the feed 10 ,

Zur Vervollständigung des Verfahrens sind noch weitere Stoffströme eingezeichnet. Es handelt sich dabei um die Zufuhr eines Neutralistionsmittels 14 z. B. Kalkstein oder einer Kalksuspension. Das Neutralisationsmittel wird geregelt zugeführt nach Maßgabe des pH-Wertes im Wäscher. Ferner ist die Zufuhr von Prozesswasser 15 dargestellt, das nach Maßgabe des Füllstandes im Wäscher zugeführt wird. Schließlich ist die Abflutung 16 dargestellt. Über diesen Stoffstrom wird Suspension aus dem Wäscher nach Maßgabe der Dichte bzw. des Feststoffgehaltes der Flüssigkeit im Sumpf 6 oder in der Rohrleitung 8 aus dem Prozess ausgeschleust. Die gereinigten Rauchgase verlassen den Wäscher über einen Rauchgaskanal 17, der am Kopf des Wäschers 3 angebracht ist.To complete the process, additional streams are shown. It is the supply of a neutralizing agent 14 z. As limestone or a lime suspension. The neutralizing agent is fed regulated according to the pH in the scrubber. Furthermore, the supply of process water 15 shown, which is supplied in accordance with the level in the scrubber. Finally, the flooding 16 shown. About this stream is suspension from the scrubber in accordance with the density or the solids content of the liquid in the sump 6 or in the pipeline 8th removed from the process. The cleaned flue gases leave the scrubber a flue gas duct 17 standing at the head of the washer 3 is appropriate.

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  • DE 19713773 [0011] DE 19713773 [0011]

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Verfahren zum Reinigen von Rauchgas, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen oder Klärschlammverbrennungsanlagen, bei dem das Rauchgas in einem einstufigen Wäscher von Halogenwasserstoffen und Schwefeloxiden befreit wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintritt der Rauchgase in den Wäscher ein Sättiger durchströmt wird, der sich im rauchgasseitigen Zulauf des Wäschers befindet und in dem eine Flüssigkeit zerstäubt wird, die aus der Wäschersuspension bereitet wird unter Verwendung eines Hydrozyklons und diese im Sättiger zu zerstäubende Flüssigkeit dem Oberlauf eines Hydrozyklons entnommen wird.A method for purifying flue gas, in particular from waste incineration plants or sewage sludge incineration plants, wherein the flue gas is freed of hydrogen halides and sulfur oxides in a single-stage scrubber, characterized in that before entering the flue gases in the scrubber, a saturator is flowed through, located in the flue gas inlet of the scrubber and in which a liquid is sprayed, which is prepared from the scrubber suspension using a hydrocyclone and this liquid to be atomized in the saturator is removed from the upper run of a hydrocyclone. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Sättiger zu zerstäubende Flüssigkeit den Oberläufen einer Gruppe parallel geschalteter Hydrozyklone entnommen wird.A method according to claim 1, characterized in that the liquid to be atomized in the saturator is taken from the upper reaches of a group of parallel connected hydrocyclones. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Prozess zugeführte Prozesswasser dem Sättiger zugeführt wird und in diesem mittels ein oder mehrerer Düsen zerstäubt wird.Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the process water supplied to the process is supplied to the saturator and is atomized therein by means of one or more nozzles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Prozess zugeführte Prozesswasser mit dem Oberlauf des Hydrozyklons oder den Oberläufen der Hydrozyklongruppe vermischt wird und gemeinsam im Sättiger zerstäubt wird.Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the process water fed to the process with the upper reaches of the hydrocyclone or the upper reaches of the hydrocyclone group is mixed and atomized together in the saturator.
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CN111647444A (en) * 2019-03-19 2020-09-11 孝义市鹏飞实业有限公司 Heavy metal treatment device for desulfurization solution

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DE19713773A1 (en) 1997-04-03 1998-10-08 Babcock Anlagen Gmbh absorber

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