DE102017005545B4 - Method and device for removing harmful substances from an exhaust gas flow - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus einem Abgasstrom, bei dem Sorbentien mit Hilfe eines Trägermediums als ein oder mehrere Sorbentien-Strahlen in den Abgasstrom eingeblasen, infolge einer turbulenten Durchmischung mit dem Abgasstrom die schädlichen Inhaltsstoffe von den Sorbentien adsorbiert und danach in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzmedium als ein oder mehrere Strahlen mit Hilfe einer oder mehrerer Düsen in Strömungsrichtung des jeweiligen Sorbentien-Strahls schräg auf diesen aufgeblasen wird, so dass der Sorbentien-Strahl in einen oder mehrere Teilstrahlen aufgefächert wird.Process for removing harmful substances from a waste gas flow, in which sorbents are blown into the waste gas flow as one or more sorbent jets with the aid of a carrier medium, the harmful substances are adsorbed by the sorbents as a result of turbulent mixing with the waste gas flow and are then separated in a downstream filter , characterized in that an additional medium is inflated as one or more jets with the aid of one or more nozzles in the direction of flow of the respective sorbent jet obliquely onto this, so that the sorbent jet is fanned out into one or more partial jets.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen, bei dem Sorbentien mit Hilfe eines Trägermediums als ein oder mehrere Sorbentien-Strahlen insbesondere mit Hilfe einer bzw. mehrerer Lanzen in den Abgasstrom eingeblasen, infolge einer turbulenten Durchmischung mit den Abgasen die schädlichen Inhaltsstoffe von den Sorbentien adsorbiert und danach in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden werden.The invention relates to a method for removing harmful ingredients from exhaust gases, in which sorbents are blown into the exhaust gas flow with the aid of a carrier medium as one or more sorbent jets, in particular with the aid of one or more lances, as a result of turbulent mixing with the exhaust gases the harmful ingredients of adsorbed by the sorbents and then separated in a downstream filter.

Es ist üblich, vor allem aus relativ großen Abgasströmen, insbesondere von Sinteranlagen und Elektrostahlwerken, aber auch von Müllverbrennungsanlagen, Kohlekraftwerken und Drehrohröfen zur Klinkerherstellung mit Hilfe von Flugstromadsorbern vor allem Dioxine aber auch Schwermetalle, insbesondere Quecksilber, abzuscheiden, um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten.It is common practice to use entrained flow adsorbers to separate dioxins in particular, but also heavy metals, especially mercury, from relatively large exhaust gas streams, especially from sinter plants and electric steelworks, but also from waste incineration plants, coal-fired power plants and rotary kilns for clinker production, in order to comply with the legal limit values.

So wird in der DE 44 13 280 A1 ein Flugstromreaktor beschrieben, bei dem Zeolithe als Sorbentium in einen Flugstromreaktor eingeblasen werden, der insbesondere auch als Teil des Abgaskanals ausgeführt ist, also den Verfahrensschritt der Abgasbehandlung in die Abgasführung integriert. Dabei wird eine Reaktionszeit von 0,5 bis 10s angestrebt. Allerdings wird dabei nicht in Betracht gezogen, dass nicht die Zeit des gemeinsamen Aufenthalts des Abgases und des Sorbentiums, sondern die Intensität der Wechselwirkung zwischen den Teilchen des Sorbentiums und den zu adsorbierenden Komponenten des Abgases, im speziellen Dioxinen und Furanen, maßgeblich ist.So will in the DE 44 13 280 A1 an entrained flow reactor is described in which zeolites are blown as sorbents into an entrained flow reactor, which is also designed in particular as part of the exhaust gas duct, ie the process step of exhaust gas treatment is integrated into the exhaust gas duct. A reaction time of 0.5 to 10s is aimed for. However, it is not taken into account that it is not the time that the exhaust gas and the sorbent stay together that is decisive, but the intensity of the interaction between the sorbent particles and the components of the exhaust gas to be adsorbed, in particular dioxins and furans.

In der DE 196 23 981 A1 wird ein Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen von Sinteranlagen vorgeschlagen, bei dem Braunkohlenkoks als Sorbentium in einen Abgasstrom so eingeblasen wird, dass es zu einer turbulenten Durchmischung des Sorbentium mit dem Abgas kommt. Dabei wird eine Reaktionsstrecke aufgebaut, die als Flugstromreaktor beschrieben wird. Insbesondere wird auch die Verwendung mehrerer Einblasdüsen erläutert, die gegen den Abgasstrom gerichtet sind. Allerdings wird die turbulente Durchmischung hauptsächlich durch den Strahl des Sorbentiums erzeugt, so dass entweder eine erhebliche Zahl an Einblasdüsen erforderlich ist oder/und die Sorbentien mit einer großen Menge an Trägermedium und hoher Geschwindigkeit eingeblasen werden müssen, um einen hinreichend hohen Impuls für die gewünschte turbulente Durchmischung zu erreichen.In the DE 196 23 981 A1 a method for removing harmful substances from exhaust gases from sintering plants is proposed, in which lignite coke is blown into an exhaust gas flow as sorbent in such a way that turbulent mixing of the sorbent with the exhaust gas occurs. A reaction section is set up, which is described as an entrained flow reactor. In particular, the use of multiple injection nozzles directed against the flow of exhaust gas is also explained. However, the turbulent mixing is mainly generated by the sorbent jet, so that either a significant number of injection nozzles is required and/or the sorbents must be blown in with a large amount of carrier medium and high speed in order to generate a sufficiently high momentum for the desired turbulent achieve mixing.

Das sogenannte TOXECON™-Verfahren nach US 5505766 A beschreibt ein Verfahren zur Adsorption von in der Gasphase befindlichen toxischen Stoffen aus Abgasen, insbesondere von Quecksilber aus Kraftwerksabgasen. Dabei wird das Sorbentium in den Abgasstrom vor einem Tuchfilter eingeblasen, damit auf dem Tuchfilter eine adsorbierende Schicht ausgebildet wird. Eine wesentliche Voraussetzung für das Verfahren ist naturgemäß der Einsatz eines Tuchfilters. Auf die Wechselwirkung zwischen Abgasen und Sorbentien wird bezüglich der Effektivität der Abgasreinigung verzichtet. Nachteilig ist, dass die adsorbierende Schicht auf dem Tuchfilter infolge der periodischen Abreinigung des Filters Schwankungen ausgesetzt ist, was zwangsläufig zu Schwankungen in der Effektivität der Abgasreinigung führen muss, auch wenn im Zusammenhang mit der Abreinigung des Filters gemäß US 5505766 A die Zuführung des Sorbentiums verstärkt wird.The so-called TOXECON™ process US5505766A describes a process for the adsorption of toxic substances in the gas phase from waste gases, in particular mercury from power plant waste gases. The sorbent is blown into the exhaust gas stream before a cloth filter so that an adsorbing layer is formed on the cloth filter. An essential prerequisite for the process is, of course, the use of a cloth filter. The interaction between exhaust gases and sorbents is dispensed with with regard to the effectiveness of the exhaust gas cleaning. The disadvantage is that the adsorbing layer on the cloth filter is exposed to fluctuations as a result of the periodic cleaning of the filter, which inevitably leads to fluctuations in the effectiveness of the exhaust gas cleaning, even if in connection with the cleaning of the filter according to US5505766A the supply of the sorbent is increased.

Ein Reihe von Verfahren wie z.B. DE 199 36 930 A1 , DE 102 33 173 A1 , DE 10 2006 050 986 A1 , DE 10 2007 020 421 A1 , DE 10 2007 020 422 A1 und DE 10 2009 057 432 A1 beinhalten die Zuführung von Stoffen zur Bindung des in den Abgasen insbesondere auch in Form von Quecksilberchlorid enthaltenen Quecksilbers. Dabei werden Schwefel, mit Schwefel dotierte Aktivkohlen, Herdofenkokse, Bentonite, Zeolithe, Trass, Ziegelmehl, Natriumthiosulfat, Schwefelsäure, Salzsäure, Alkalichloride, Brom und bromhaltige Verbindungen sowie Kombinationen dieser Stoffe vorgeschlagen. Diese Stoffe werden in Pulverform zusätzlich zum Sorbentium oder gemeinsam mit diesem in den Abgasstrom eingeblasen bzw. in flüssiger Form durch Eindüsung eingebracht. Insgesamt entsteht dadurch sowohl in der Dosierung als auch beim Einbringen ein erheblicher anlagentechnischer Aufwand, der entsprechend wartungsintensiv und störungsanfällig ist.A number of procedures such as DE 199 36 930 A1 , DE 102 33 173 A1 , DE 10 2006 050 986 A1 , DE 10 2007 020 421 A1 , DE 10 2007 020 422 A1 and DE 10 2009 057 432 A1 include the supply of substances to bind the mercury contained in the exhaust gases, in particular in the form of mercury chloride. Sulfur, activated carbon doped with sulfur, hearth furnace cokes, bentonites, zeolites, trass, powdered brick, sodium thiosulphate, sulfuric acid, hydrochloric acid, alkali chlorides, bromine and bromine-containing compounds and combinations of these substances are proposed. These substances are blown into the exhaust gas stream in powder form in addition to the sorbent or together with it, or introduced in liquid form by injection. Overall, this results in a considerable outlay in terms of plant engineering, both in terms of metering and when introducing it, which is correspondingly maintenance-intensive and prone to failure.

Schließlich wird in der DE 10 2007 020 421 A1 ein Verfahren beschrieben, bei welchem Reaktanten wie Brom oder Alkalisulfide in flüssiger Form und ein kohlenstoffhaltiges, pulverförmiges Sorbentium getrennt dosiert dem Rauchgas zugegeben werden. Dieses an sich vorteilhafte Verfahren ermöglicht den Einsatz einer nachgeschalteten trockenen Rauchgasreinigung. Die Anlagentechnik zur Verwirklichung des Verfahrens ist jedoch kompliziert und erfordert insbesondere im Rauchgaskanal entweder eine große Zahl von Einblaslanzen oder aber zusätzliche Einrichtungen, um eine intensive turbulente Durchmischung des Abgases mit den Reaktanten und den Sorbentien und damit eine intensive Wechselwirkung der Reaktanten und der Sorbentien mit dem Abgasstrom zu erreichen.Finally, in the DE 10 2007 020 421 A1 describes a method in which reactants such as bromine or alkali metal sulphides in liquid form and a carbonaceous, powdered sorbent are added separately to the flue gas. This method, which is advantageous in itself, enables the use of downstream dry flue gas cleaning. However, the system technology for implementing the process is complicated and requires, especially in the flue gas duct, either a large number of injection lances or additional equipment in order to ensure intensive turbulent mixing of the exhaust gas with the reactants and the sorbents and thus intensive interaction of the reactants and the sorbents with the achieve exhaust gas flow.

WO 2017/037 454 A1 offenbart ein Sorbens-Injektionssystem und ein Verfahren zum Behandeln von Abgasen. Die Injektionsvorrichtung umfasst eine Düse zum Injizieren eines Sorbens/Luft Gemischs in eine Leitung. Dazu werden eine Hochgeschwindigkeitsluftzuführungsleitung und eine Sorbenszuführungsleitung unter einem schrägen Winkel zusammengeführt. WO 2017/037 454 A1 discloses a sorbent injection system and method for treating exhaust gases. The injection device comprises a nozzle for injecting a sorbent/air mixture into a line. To do this, a high-velocity air supply line and a sorbent supply line are brought together at an oblique angle.

US 2015/0283500 A1 beschreibt ein Quecksilberauffangsystem und ein Verfahren, bei dem eine Sorbensinjektionsvorrichtung mit einer Düse zum Einbringen von pulverförmigem Sorbens in einen Abgasstrom, eine Metalllösungsinjektionsvorrichtung mit einer Düse zum Einbringen von Tröpfchen in den Abgasstrom und eine Sulfurinjektionsvorrichtung mit einer Düse zum Einbringen von Tröpfchen in den Abgasstrom vorgesehen sind, wobei die Düse der Sorbensinjektionsvorrichtung quer zu den Düsen der Metalllösungsinjektionsvorrichtung und der Sulfurinjektionsvorrichtung ausgerichtet ist. U.S. 2015/0283500 A1 describes a mercury collection system and method in which a sorbent injector having a nozzle for introducing powdered sorbent into an exhaust stream, a metal solution injector having a nozzle for introducing droplets into the exhaust stream, and a sulfur injector having a nozzle for introducing droplets into the exhaust stream are provided wherein the nozzle of the sorbent injector is aligned transversely to the nozzles of the metal solution injector and the sulfur injector.

DE 298 13 915 U1 betrifft ein Zufuhrsystem für das dosierte Einbringen von pulvrigen Stoffen in einen Gasstrom, wobei der pulvrige Stoff durch einen Schneckenförderer in einem Zufuhrrohr zu einem Auslassende gefördert und dort von einer als ringförmiger Düsenstock um das Zufuhrror ausgebildeten Düse mittels Hilfsgas zerstäubt wird. DE 298 13 915 U1 relates to a feed system for the metered introduction of powdery substances into a gas flow, the powdery substance being conveyed by a screw conveyor in a feed tube to an outlet end and there being atomized by means of auxiliary gas from a nozzle designed as a ring-shaped nozzle stock around the feed tube.

WO 2016/004 092 A2 offenbart Systeme, Lanzen, Düsen und Methoden zur Injektion eines pulvrigen Stoffes mit einer verringerten Agglomeration. Dabei umfasst die Lanze ein röhrenförmiges äußeres Bauteil in dem ein inneres röhrenförmiges Bauteil verläuft, sodass sich zwischen äußerem und inneren Bauteil ein ringförmiger Strömungspfad und im Inneren des zweiten Bauteils ein innerer Strömungspfad ausbilden, wobei eine oder mehrere Öffnungen im inneren Bauteil einen Strömungspfad vom ringförmigen Strömungspfad zum inneren Strömungspfad ermöglichen. WO 2016/004 092 A2 discloses systems, lances, nozzles and methods for injecting a powdered material with reduced agglomeration. The lance comprises a tubular outer component in which an inner tubular component runs, so that an annular flow path is formed between the outer and inner component and an inner flow path is formed inside the second component, with one or more openings in the inner component forming a flow path from the annular flow path allow to the inner flow path.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus Abgasen bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und dabei insbesondere mit relativ einfachen technischen Mitteln und relativ geringem Energieaufwand eine intensive Wechselwirkung zwischen den Sorbentien und dem zu behandelnden Abgas gewährleistet.The object of the invention is therefore to provide a method for removing harmful components from exhaust gases that avoids the disadvantages of the prior art and, in particular, ensures an intensive interaction between the sorbents and the exhaust gas to be treated with relatively simple technical means and relatively little energy consumption .

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 13 gelöst, indem in bekannter Weise Sorbentien mit Hilfe eines Trägermediums als ein oder mehrere Sorbentien-Strahlen insbesondere mit Hilfe einer bzw. mehrerer Lanzen in den Abgasstrom eingeblasen, infolge einer turbulenten Durchmischung mit den Abgasen die schädlichen Inhaltsstoffe von den Sorbentien adsorbiert und danach in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden werden. Dabei wird gemäß der Erfindung ein Zusatzmedium als ein oder mehrere Strahlen mit Hilfe einer oder mehrerer Düsen in Strömungsrichtung des jeweiligen Sorbentien-Strahls schräg auf diesen aufgeblasen, so dass der Sorbentien-Strahl in einen bzw. mehrere Teilstrahlen aufgefächert und damit die Wechselwirkung mit den Abgasen intensiviert wird.The object of the invention is achieved by the subject matter of claims 1 and 13 in that sorbents are blown into the exhaust gas flow in a known manner with the aid of a carrier medium as one or more sorbent jets, in particular with the aid of one or more lances, as a result of turbulent mixing with the Exhaust gases, the harmful ingredients are adsorbed by the sorbents and then separated in a downstream filter. According to the invention, an additional medium is inflated as one or more jets with the aid of one or more nozzles in the flow direction of the respective sorbent jet at an angle to the latter, so that the sorbent jet is fanned out into one or more partial jets and thus the interaction with the exhaust gases is intensified.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zusatzmedium mit hohem Impuls, insbesondere in Summe auch mit höherem Impuls als der Impuls des Sorbentien-Strahls, auf den Sorbentien-Strahl aufgeblasen wird. Dadurch wird die Wirkung der Teilstrahlen intensiviert. Ist der Impuls der Strahlen des Zusatzmediums in Summe höher als der Impuls des Sorbentien-Strahls, so entstehen bezüglich ihrer Wechselwirkung mit dem Abgas besonders effektive einzelne Gemisch- Strahlen, die aus einem Gemisch aus dem Trägermedium, den Sorbentien und dem Zusatzmedium bestehen.It is advantageous if the additional medium is blown onto the sorbent jet with a high impulse, in particular with a higher impulse overall than the impulse of the sorbent jet. This intensifies the effect of the partial beams. If the total momentum of the jets of the additional medium is higher than the momentum of the sorbent jet, individual mixed jets, which consist of a mixture of the carrier medium, the sorbents and the additional medium, are particularly effective with regard to their interaction with the exhaust gas.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Strahl oder die Strahlen des Zusatzmediums mit einem Winkel zwischen der Achsen einer Düse des Zusatzmediums und der durch den Austrittsquerschnitt des Sorbentien-Strahles gebildeten Ebene von höchstens 70° auf den Sorbentien-Strahl aufgeblasen werden. Bei Einhaltung dieser Begrenzung wird erreicht, dass der Strahl des Zusatzmediums hinreichend steil auf den Sorbentien-Strahl trifft und ihn wirkungsvoll auffächert. Bei einem größeren Winkel sind beide Strahlen durch Wechselwirkung mit dem Abgas abgebremst, und es kommt nur zu einer unerwünscht geringfügigen Auffächerung des Sorbentien-Strahles.Furthermore, it is advantageous if the jet or jets of the additional medium are blown onto the sorbent jet at an angle between the axis of a nozzle of the additional medium and the plane formed by the exit cross section of the sorbent jet of at most 70°. If this limitation is observed, the jet of the additional medium hits the sorbent jet at a sufficiently steep angle and effectively fans it out. At a larger angle, both jets are slowed down by interaction with the exhaust gas, and there is only an undesirably slight fanning out of the sorbent jet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der oder die Strahlen des Zusatzmediums auf den Sorbentien-Strahl außerhalb der Mitte des Sorbentien-Strahles treffen. Dabei sollte der kleinste Abstand der Achsen zwischen den Strahlen des Zusatzmediums und dem Sorbentien-Strahl das 0,2- bis 1,0fache des Durchmessers des Sorbentien-Strahles beim Austritt aus der Lanze betragen. Dadurch wird erreicht, dass die Strahlen des Zusatzmediums jeweils nur einen Teil des Sorbentien-Strahls auslenken und dabei nur begrenzt miteinander in eine Wechselwirkung treten, die die Ausbildung der Gemisch-Strahlen behindern würde.A further advantageous embodiment of the method according to the invention consists in the fact that the jet or jets of the additional medium impinge on the sorbent jet outside the center of the sorbent jet. The smallest distance between the axes between the jets of the additional medium and the sorbent jet should be 0.2 to 1.0 times the diameter of the sorbent jet when it exits the lance. This ensures that the jets of the additional medium only deflect part of the sorbent jet and only interact with one another to a limited extent, which would impede the formation of the mixed jets.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Zusatzmedium mit Hilfe von Laval-Düsen zugeführt wird. Besonders bei Verwendung von einem Gas oder Dampf als Zusatzmedium bei überkritischen Druckverhältnissen kann dadurch der maximal mögliche Impuls des austretenden Strahls und damit eine optimale Wirkung im Sinne der Erfindung erreicht werden.It is also advantageous if the additional medium is supplied using Laval nozzles. Especially when using a gas or steam as an additional medium at supercritical pressure conditions, the maximum possible momentum of the emerging jet and thus an optimal effect in the sense of the invention can be achieved.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn die Düsen in die Lanze, vorzugsweise neben dem Austritt des Sorbentien-Strahles aus der Lanze, integriert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren schließt die Anordnung der Düsen unabhängig von der Lanze ein. Es ist jedoch aus betrieblicher Sicht einfacher, wenn die Düsen in die Lanze integriert sind und damit die Anzahl zu installierender und zu wartender Objekte im Abgaskanal so klein wie möglich ist. Außerdem wird durch die räumliche Nähe erleichtert, dass die erwünschte Wechselwirkung zwischen dem jeweiligen Sorbentien-Strahl und dem oder den Strahlen des Zusatzmediums möglichst nah am Austritt des Sorbentien-Strahls aus der Lanze vollzogen wird und damit besonders effektiv im Sinne der Erfindung verläuft.It is also in accordance with the invention if the nozzles are integrated into the lance, preferably next to where the sorbent jet exits the lance. The method of the present invention includes locating the nozzles independently of the lance. However, it is easier from an operational point of view if the nozzles are integrated into the lance and thus the number of objects to be installed and serviced in the flue gas duct is as small as possible. The spatial proximity also makes it easier for the desired interaction between the respective sorbent jet and the jet or jets of the additional medium to take place as close as possible to the outlet of the sorbent jet from the lance and thus runs particularly effectively in accordance with the invention.

Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, dass das Zusatzmedium den Düsen der Lanze mit Hilfe eines in die Lanze integrierten Kanales, der vorzugsweise als die Zuführung der Sorbentien umschließenden Ringkanal ausgeführt wird, zugeführt wird. Auch durch diese Lehre wird der Umgang mit der Lanze aus betrieblicher Sicht vereinfacht, da das Zusatzmedium in diesem Falle innerhalb des Lanzenrohres geführt wird und damit geschützt ist. Außerdem wird dabei die Einführung der Lanze in den Abgaskanal erleichtert. Eine Zuführung des Zusatzmediums im Ringkanal ist dabei besonders günstig, da dadurch letztlich die Konstruktion der Lanze vereinfacht wird.It is also advantageous in this connection that the additional medium is supplied to the nozzles of the lance with the aid of a channel integrated into the lance, which is preferably designed as an annular channel surrounding the supply of the sorbents. This teaching also simplifies the handling of the lance from an operational point of view, since in this case the additional medium is guided inside the lance tube and is therefore protected. In addition, the introduction of the lance into the exhaust gas duct is made easier. A supply of the additional medium in the ring channel is particularly favorable since this ultimately simplifies the construction of the lance.

Als Zusatzmedium wird vorzugsweise ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, verwendet. Der Einsatz eines gasförmigen Zusatzmediums hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäßen Effekte erreicht werden, ohne Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, in das Abgas einzubringen und damit den Taupunkt zu erhöhen. Dabei ist Luft, die über Gebläse bereitgestellt werden kann, oder insbesondere auch Druckluft aus einem meist vorhandenen Druckluftnetz besonders geeignet.A gaseous medium, in particular air, is preferably used as the additional medium. The use of a gaseous additional medium has the advantage that the effects according to the invention are achieved without introducing liquids, in particular water, into the exhaust gas and thus increasing the dew point. In this case, air that can be provided by a blower or, in particular, compressed air from a compressed air network that is usually available is particularly suitable.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn als Zusatzmedium Wasserdampf verwendet wird. Dies ist dann der Fall, wenn die schädlichen Inhaltsstoffe oder ein Teil der schädlichen Inhaltsstoffe zusätzlich durch Wasserdampf gebunden werden und Wasserdampf kostengünstig zur Verfügung steht.Furthermore, it can be advantageous if steam is used as the additional medium. This is the case when the harmful ingredients or some of the harmful ingredients are additionally bound by water vapor and water vapor is available at low cost.

In diesem Sinne kann es auch vorteilhaft sein, wenn statt des Wasserdampfes eine Flüssigkeit, insbesondere auch Wasser als Zusatzmedium zum Einsatz kommt. Dies ist vor allem dann eine Alternative zum Wasserdampf, wenn dieser nicht kostengünstig zur Verfügung steht und wenn die kühlende Wirkung der Flüssigkeit, insbesondere des Wassers im Vergleich zum Wasserdampf unkritisch aus der Sicht des Abstandes zwischen Abgastemperatur und Taupunkttemperatur ist.In this sense, it can also be advantageous if, instead of water vapor, a liquid, in particular water, is used as the additional medium. Above all, this is an alternative to water vapor if this is not available cheaply and if the cooling effect of the liquid, especially water, is not critical compared to water vapor in terms of the difference between exhaust gas temperature and dew point temperature.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn als Flüssigkeit eine wässrige Lösung von Reaktanten verwendet wird. Damit wird bei schädlichen Inhaltsstoffen wie z.B. in Form von Salzen vorliegendem Quecksilber die Adsorption verbessert, da diese Reaktanten infolge der erfindungsgemäßen Lösung besonders effektiv mit dem Abgas in Wechselwirkung treten.Furthermore, it is advantageous if an aqueous solution of reactants is used as the liquid. This improves the adsorption of harmful ingredients such as mercury present in the form of salts, since these reactants interact particularly effectively with the exhaust gas as a result of the solution according to the invention.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass als Zusatzmedium ein Gemisch aus einem gasförmigen Medium und einer Flüssigkeit verwendet wird. Diese Lösung verbessert das Verfahren dann, wenn einerseits vorteilhaft eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Lösung von Reaktanten, zum Einsatz kommen soll, andererseits aber ein hoher Impuls dargestellt werden soll, ohne dem Abgas größere Mengen Wasser zuzuführen. Besonders sinnvoll erscheint es dabei, die wässrige Lösung von Reaktanten am Eintritt in die Lanze oder unmittelbar vor den Düsen mit Druckluft zu vermischen. Dabei ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit fein versprüht dem gasförmigen Medium zugeführt wird, womit das Gemisch in den Düsen optimal beschleunigt und die Strahlen des Zusatzmediums mit maximalem Impuls und gleichmäßig verteilten Tropfen der versprühten Flüssigkeit ausgebildet werden.A further advantageous embodiment of the method according to the invention is that a mixture of a gaseous medium and a liquid is used as the additional medium. This solution improves the process when, on the one hand, a liquid, in particular water or an aqueous solution of reactants, is to be used advantageously, but, on the other hand, a high pulse is to be produced without supplying larger amounts of water to the exhaust gas. It seems particularly useful to mix the aqueous solution of reactants with compressed air at the entrance to the lance or immediately before the nozzles. It is also advantageous if the liquid is fed to the gaseous medium in a finely sprayed form, with which the mixture in the nozzles is optimally accelerated and the jets of the additional medium are formed with maximum momentum and evenly distributed droplets of the sprayed liquid.

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert:The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment:

1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Abgasbehandlung eines Kohlekraftwerkes, die insbesondere auch die Quecksilberkonzentration im Abgas senken soll. In einem Abgaskanal 1 strömen 500.000 m3 Abgas mit einer Quecksilberbeladung von 20 µg/m3. Diese Fracht soll auf 5 µg/m3 gesenkt werden. 1 shows an example of an arrangement according to the invention for the exhaust gas treatment of a coal-fired power plant, which is intended in particular to reduce the mercury concentration in the exhaust gas. 500,000 m 3 of exhaust gas with a mercury load of 20 µg/m 3 flow in an exhaust gas duct 1 . This load is to be reduced to 5 µg/m 3 .

In den Abgaskanal 1 sind Lanzen 2 eingebaut, deren Austrittsöffnungen gegen den Abgasstrom gerichtet sind. Die Funktionsweise der Lanzen 2 wird mittels 2 und 3 dargestellt. 2 zeigt dabei separat eine der drei Lanzen 2 im Abgaskanal 1. Jeder Lanze werden folgende Medien zugeführt:

  1. I - als ein Sorbentium 25 kg/h Aktivkokspulver mit 250 Nm3/h Luft pneumatisch gefördert
  2. II - als Teil eines Zusatzmediums 100 Nm3/h Druckluft bei 6 bar(Ü)
  3. III - als Reaktant und weiterer Teil des Zusatzmediums 15 l/h einer 30 Vol.-%igen Natriumbromidlösung verdünnt in 100 l/h Wasser
Lances 2 are installed in the exhaust gas duct 1, the outlet openings of which are directed against the exhaust gas flow. The functioning of the lances 2 is by means 2 and 3 shown. 2 shows separately one of the three lances 2 in the exhaust gas duct 1. The following media are supplied to each lance:
  1. I - conveyed pneumatically as a sorbent 25 kg/h of activated coke powder with 250 Nm 3 /h of air
  2. II - as part of an additional medium 100 Nm 3 /h compressed air at 6 bar (overpressure)
  3. III - as a reactant and further part of the additional medium, 15 l/h of a 30% by volume sodium bromide solution diluted in 100 l/h of water

Medium III wird unmittelbar vor Eintritt in die Lanze 2 außerhalb des Abgaskanals 1 über eine Sprühdüse 3 in das Medium II eingeleitet. Das so entstandene Gemisch wird in einem Ringkanal 4 einem Lanzenkopf 5 zugeführt, welchen im Detail 3 zeigt. Hier mündet der Ringkanal 4 in drei Laval-Düsen 6, in denen das Gemisch beschleunigt und schräg auf den aus einer Hauptdüse 7 austretenden Strahl des Mediums 1 gelenkt wird. Dabei sind die Laval-Düsen 6 so gerichtet, dass die aus ihnen austretenden Strahlen außermittig auf den Strahl des Mediums 1 treffen und sich dabei nicht wesentlich gegenseitig beeinflussen. Dadurch werden drei Strahlen erzeugt, die aus den Medien I, II und II bestehen und mit großem Impuls in Wechselwirkung mit dem Abgas treten.Medium III is introduced into the medium II via a spray nozzle 3 immediately before it enters the lance 2 outside the exhaust gas duct 1 . The resulting mixture is in a ring channel 4 a Lance head 5 supplied, which in detail 3 indicates. Here the ring channel 4 opens into three Laval nozzles 6, in which the mixture is accelerated and directed obliquely onto the jet of medium 1 emerging from a main nozzle 7. The Laval nozzles 6 are directed in such a way that the jets emerging from them hit the jet of the medium 1 off-centre and do not significantly influence one another. This creates three jets, consisting of media I, II and II, which interact with the exhaust gas with great momentum.

1 zeigt weiterhin, dass Aktivkoks aus einem Vorratssilo 8 mit Hilfe eines Dosiergefäßes 9 über eine drehzahlgeregelte Dosierschnecke 10 in einen mit einem Gebläse 11 erzeugten Luftstrom eingespeist wird, der mittels einer pneumatischen Förderleitung 12 den drei Lanzen 2 als Medium I zugeführt wird. Als Medium II wird Druckluft in einem Verdichter 13 erzeugt und den Lanzen 2 zugeführt. Medium III wird mit Hilfe der Dosierpumpen 14 und 15 aus der Natrium-Bromid-Lösung und Wasser hergestellt, die Vorratsgefäßen 16 für die Natrium-Bromid-Lösung und 17 für Wasser entnommen werden, und den Sprühdüsen 3 am Lanzeneintritt zugeleitet. 1 also shows that activated coke is fed from a storage silo 8 with the aid of a dosing vessel 9 via a speed-controlled dosing screw 10 into an air flow generated by a blower 11, which is fed to the three lances 2 as medium I by means of a pneumatic conveying line 12. Compressed air is generated in a compressor 13 as medium II and fed to the lances 2 . Medium III is produced using the metering pumps 14 and 15 from the sodium bromide solution and water, which are taken from storage vessels 16 for the sodium bromide solution and 17 for water, and fed to the spray nozzles 3 at the lance inlet.

BezugszeichenlisteReference List

II
Sorbentium in Luft pneumatisch gefördertPneumatically conveyed sorbent in air
IIII
Druckluftcompressed air
IIIIII
Natriumbromidlösung verdünnt in WasserSodium bromide solution diluted in water
11
Abgaskanalexhaust duct
22
Lanzelance
33
Sprühdüsespray nozzle
44
Ringkanalring canal
55
Lanzenkopflancehead
66
Laval-DüseLaval nozzle
77
Hauptdüsemain jet
88th
Vorratssilostorage silo
99
Dosiergefäßdosing vessel
1010
Dosierschneckedosing screw
1111
Gebläsefan
1212
pneumatische Förderleitungpneumatic conveying line
1313
Verdichtercompressor
1414
Dosierpumpe für NatriumbromidlösungDosing pump for sodium bromide solution
1515
Dosierpumpe für WasserDosing pump for water
1616
Vorratsgefäß für NatriumbromidlösungStorage vessel for sodium bromide solution
1717
Vorratsgefäß für Wasserstorage vessel for water

Claims (13)

Verfahren zum Entfernen schädlicher Inhaltsstoffe aus einem Abgasstrom, bei dem Sorbentien mit Hilfe eines Trägermediums als ein oder mehrere Sorbentien-Strahlen in den Abgasstrom eingeblasen, infolge einer turbulenten Durchmischung mit dem Abgasstrom die schädlichen Inhaltsstoffe von den Sorbentien adsorbiert und danach in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzmedium als ein oder mehrere Strahlen mit Hilfe einer oder mehrerer Düsen in Strömungsrichtung des jeweiligen Sorbentien-Strahls schräg auf diesen aufgeblasen wird, so dass der Sorbentien-Strahl in einen oder mehrere Teilstrahlen aufgefächert wird.Process for removing harmful substances from a waste gas flow, in which sorbents are blown into the waste gas flow as one or more sorbent jets with the aid of a carrier medium, the harmful substances are adsorbed by the sorbents as a result of turbulent mixing with the waste gas flow and are then separated in a downstream filter , characterized in that an additional medium is inflated as one or more jets with the aid of one or more nozzles in the flow direction of the respective sorbent jet at an angle to this, so that the sorbent jet is fanned out into one or more partial jets. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium mit in Summe höherem Impuls als dem Impuls des Sorbentien-Strahls auf den Sorbentien-Strahl aufgeblasen wird.procedure after claim 1 , characterized in that the additional medium is blown onto the sorbent jet with a total momentum higher than the momentum of the sorbent jet. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl oder die Strahlen des Zusatzmediums mit einem Winkel zwischen der Achse der Düse des Zusatzmediums und der durch den Austrittsquerschnitt des Sorbentien-Strahles gebildeten Ebene von höchstens 70° auf den Sorbentien-Strahl aufgeblasen werden.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the jet or jets of the additional medium are blown onto the sorbent jet at an angle between the axis of the nozzle of the additional medium and the plane formed by the exit cross section of the sorbent jet of at most 70°. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strahlen des Zusatzmediums auf den Sorbentien-Strahl außerhalb der Mitte des Sorbentien-Strahles treffen.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the beam or beams of the additional medium impinge on the sorbent beam outside the center of the sorbent beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse des Zusatzmediums eine Laval-Düse ist.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the nozzle of the additional medium is a Laval nozzle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorbentien-Strahl mit Hilfe einer Lanze in den Abgasstrom eingeblasen wird und die Düse in die Lanze, vorzugsweise neben einem Austritt des Sorbentien-Strahles aus der Lanze, integriert wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the sorbent jet is blown into the exhaust gas flow with the aid of a lance and the nozzle is integrated into the lance, preferably next to an exit of the sorbent jet from the lance. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium der Düse der Lanze mit Hilfe eines in die Lanze integrierten Kanales, der vorzugsweise als die Zuführung der Sorbentien umschließender Ringkanal ausgeführt ist, zugeführt wird.procedure after claim 6 , characterized in that the additional medium is fed to the nozzle of the lance with the aid of a channel which is integrated into the lance and is preferably designed as an annular channel enclosing the feed of the sorbents. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmedium ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a gaseous medium, in particular air, is used as the additional medium. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmedium Wasserdampf verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that steam is used as the additional medium. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmedium eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Lösung von Reaktanten, verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a liquid, in particular water or an aqueous solution of reactants, is used as the additional medium. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmedium ein Gemisch aus einem gasförmigen Medium und einer Flüssigkeit verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a mixture of a gaseous medium and a liquid is used as the additional medium. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit fein versprüht dem gasförmigen Medium zugeführt wird.procedure after claim 11 , characterized in that the liquid is fed to the gaseous medium in a finely sprayed form. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Abgaskanal (1) zum Führen eines Abgasstroms, eine Lanze (2) zum Einblasen eines Sorbentien-Strahls in den Abgasstrom und einen Filter zum Abscheiden schädlicher Inhaltsstoffe, die von den Sorbentien adsorbiert wurden, stromab der Lanze (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine oder mehrere Düsen (6) zum Aufblasen eines Zusatzmediums aufweist, wobei die Düse oder Düsen (6) dazu ausgebildet ist oder sind, das Zusatzmedium als einen oder mehrere schräg zur Strömungsrichtung des jeweiligen Sorbentien-Strahls gerichteten Strahl oder Strahlen auf den Sorbentien-Strahl aufzublasen, so dass der Sorbentien-Strahl in einen oder mehrere Teilstrahlen aufgefächert wird.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising an exhaust gas duct (1) for guiding an exhaust gas flow, a lance (2) for blowing a sorbent jet into the exhaust gas flow and a filter for separating harmful substances which have been adsorbed by the sorbents , downstream of the lance (2), characterized in that the device also has one or more nozzles (6) for inflating an additional medium, wherein the nozzle or nozzles (6) is or are designed to inject the additional medium as one or more obliquely to the Flow direction of the respective sorbent jet directed jet or jets to inflate the sorbent jet so that the sorbent jet is fanned out into one or more partial jets.
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