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Wärmeaustauscher für Einrichtungen zum Absorbieren von absorbierbaren
Gasbestandteilen aus heißen Abgasen von Industrieanlagen Die Erfindung betrifft
einen Wärmeaustauscher für Einrichtungen zum Absorbieren von absorbierbaren Gasbestandteilen
aus den heißen Abgasen von Industrieanlagen, beispielsweise von Röst- oder Feuerungsanlagen.
Die zum chemischen Binden, Auswaschen und/oder Absorbieren der abzuscheidenden Bestandteile
verfügbalren-Mittel sind in der Regel niedrigsiedende Flüssigkeiten oder wässerige
Lösungen, die nur bei niedrigen Temperaturen ein zum Binden von Gasbestafidteilen
ausreichendes Absorptionsvermögen besitzen. In vielen Fällen stehen nicht die sehr
großen Kühlrnittel-, insbesondere Kühlwassermengen zur Verfügurìt, die zur Aufnahme
der in industriellen Großanlgen, z. B. - in Olschiefer-Röstanlagen, mit den heißen-Abgasen
anfallenden großen Wärmemengen ausreichen würden. Eine beispielsweise zur Krafterzeugung
odaer Wärmeverwertung dienende technische Ausnutzurzglder.bei verhältnismäßig geringer
Temperatur vn- etwa 2000 C bis höchstens 35Q? C anfallenden Abgaswärme ist ebenfalls
nicht immer.angängig, da :die hierzu benötigten Anlagen sehr große Aufw.endùngen
erfordern und.da für die erzeugte Energie ríichl in allen Fällen ausreichende Absatzmöglichkeiten
vorhanden.sind.
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Schon aus diesen Gründen warmes meist nicht möglich, die in den Abgasen
großer Anlagen meist in starker Verdünnung enthaltenen und nur durch Wasch- und
Absorptionsvorrichtungen aus dieser Abgasen zu entfernenden Gasbestandteile abzuscheiden
oder gar die. ihnen enthaltenen nutzbaren Stoffe, z. B.
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Schwefelverbindungen, zu gewinnen. Selbst wenn aber unter besonders
günstigen örtlichen.Verhältnissen Anlagen der genannten Art vegen ausreichender
Kühlwasserzufuhr hätten verwirklicht werden können, scheiterte ihre Ausführung daran,
daß die weitgehend herabgekühlten Abgase keine Auftriebsenergie mehr besitzen und
infolgedessen durch Ausbildung sauerstoffarmer, am Erdboden stagnierender Gasschichten
besonders bei ungünstigen atmosphärischen Bedingungen (z. B. bei Windstille) die
Belegschaft der Anlage und unter Umständen noch die Bewohner benachbarter Gebiete
aufs Schwerste gefährden. Außerdem würden sich die den Absorptionsvorrichtungen
vorzuschaltenden Kühleinrichtungen nur als Rieselkühler preiswert genug ausführen
lassen. Hierbei würde jedoch die Aufsäuerung des Wassers infolge der sauren Gasbestandteile
z. B. S O3 nachteilig sein. Diese Bestandteile machen das Kühlwasser für weitere
Zwecke oft unverwendbar oder führen zu Steinablagerungen (z. B. Gipsbildung). Außerdem
geht ein Teil dieser sauren Gasbestandteile dabei verloren, welche sonst in den
folgenden Absorptionsanlagen (z. B. durch Binden von SO3 an NH3) nutzbar gemacht
werden könnte.
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Durch den Erfindungsgegenstand werden diese
Nachteile vermieden, und
damit wird die Möglichkeit geschaffen, auch die in den heißen Feuerungs- und Röstgasen
enthaltenen und nur durch Wasch- -oder Absorptionsvorrichtungen bei niedriger Temperatur
zu entfernenden Gasbestandteile ohne zuzulässig hohe Aufwendungen an Kühlmitteln
und an Anlagekosten zu entfernen oder sogar in ihnen enthaltene wertvolle Rohstoffe
nutzbringend zu erschließen. Die Erfindung besteht in der Verwendung von Wärmeaustauschmitteln,
welche geeignet sind, mindestens einen überliegenden Teil des Wärmeinhaltes- der
zur Abscheidevorrichtung strömenden heißen Gase dem die Abscheidevorrichtung verlassenden
Gasstrom zuzuführen.
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Bei Anwendung eines derartigen Wärmeaustauschers dient das aus der
Abscheidevorrichtung, d. h. beispielsweise aus dem Absorber austretende Gas selbst
als Kühlmittel, das dem Heißgasstrom Wärme entzieht und damit die Durchführung von
Wasch- und Absorptionsvorgängen ermöglicht. Da das ausgewaschene kalte Restgas einen
wesentlichen Teil der dem Heißgas entzogenen Wärme aufnimmt, steht eine hinreichend
große Auftriebsenergie zur Verfügung, um auch die Abgasmengen sehr großer Anlagen
durch einen ausreichend hoch bemessenen Schornstein abführen zu können.
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Bei großen Anlagen kann allerdings die Bereitstellung und Unterbringung
der für einen unmittelbaren Wärmeaustausch erforderlichen großen Wärmeaustauschflächen
Schwierigkeiten bereiten. Diese Schwierigkeiten werden beseitigt, wenn eine zum
Wärmeaustausch dienende Masse auf einer Fördervorrichtung angeordnet ist und durch
diese Vorrichtung wechselweise zur Wärmeaufnahme in den Heißgaskanal und zur Wärmeabgabe
in den Kaltgaskanal gefördert wird. Als wärmeaustauschende Mittel
können
in derartigen rekuperativ arbeitenden Wärmeaustauschern auch körnige keramische
Stoffe oder sogenannte Wärmesteinchen verwendet werden, die mittels pneumatischer
Förderung zwischen den abzukühlenden und aufzuheizenden Gasen gefördert werden.
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Wenn gemäß der Erfindung die fühlbare Wärme der Rauchgase ohne änderung
des Wassergehaltes zum größten Teil an das behandelte Gas abgegeben ist, kann oft
auf eine weitere Kühlung vor den Absorptionsanlagen verzichtet werden. Dadurch werden
die sich durch die sauren Gasbestandteile durch Aufsäuerung oder Abscheidungen ergebenden
Mängel vermieden.
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Zur weiteren Temperatursenkung kann hinter dem Wärmeaustauscher Wasser
bis zum Aufsättigen des Gases eingebracht werden. Dieses Wasser verdampft unter
Abkühlung des Gases. Ein kleiner Wasserüberschuß empfiehlt sich zum Abtransport
der im Wasser enthaltenen Salze.
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Eine Einrichtung mit dem Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung ist
als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Aus einer Röstanlage wird Schwefeldioxyd enthaltendes Gas, das eine
Temperatur von zunächst etwa 2500 C besitzt, durch eine Leitung 1, 2 abgeführt.
Der Leitungsteil 2 mündet in einen Waschkühler 3 ein, dem durch eine Berieselungsleitung
4 kaltes Wasser zugeführt wird. Dieses Wasser verteilt sich über Rieselkörper 5,
die beispielsweise aus sogenannten Raschigringen bestehen können, und wird über
einen oberhalb des Kühlerbodens angeordneten Siphonverschluß 6 abgeleitet. Die aus
dem Gas ausgewaschenen festen Bestandteile (Staub und Asche) können einem unmittelbar
über dem Kühlerboden angeordneten Schlammablaß 7 entnommen werden.
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Das im Waschkühler 3 gereinigte und mit geringem Kühiwasseraufwand
von der Restwärme befreite Gas gelangt durch eine Leitung 8 in einen Absorber 9,
dem durch eine Berieselungsvorrichtung 10 eine Absorptionsmittellösung, z. B. wäßrige
Ammoniaklösung, zugeführt wird. An diesen Absorber ist eine Gasleitung 11, 12 angeschlossen,
deren Leitungsteil 12 in einen Schornstein 13 eimnündet.
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Die am Boden des Absorbers 9 sich ansammelnde »reiche« Lösung wird
durch eine Umlaufpumpe 14 in einen Austreiber 15 übergeführt, in dem die absorhierten
Gasbestandteile, z. B. Schwefeldioxyd, ausgetrieben werden. Das so gewonnene Reingas
wird der Leitung 16 entnommen, während die Absorptions-
mittellösung über einen Kühler
17 wieder der Berieselungsvorrichtung 10 zugeführt wird, so daß sie im Absorber
9 erneut Gasbestandteile aufnehmen kann, die im Austreiber 15 als Reingas gewonnen
werden können.
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Zwischen den Leitungsteilen 1, 2 und 11, 12 befindet sich eine Wärmeaustauschvorrichtung,
durch die erfindungsgemäß dem heißen Gas entnommene Wärme dem aus dem Absorber 9
in den Schornstein entweichenden kalten Restgas zugeführt wird. Diese Vorrichtung
besteht bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel aus einem um eine Welle a-a absatzweise
jeweils um 1800 drehbaren Rotor 20. Dieser Rotor enthält Teile 21 und 22, die mit
wärmespeicherndem Stoff so angefüllt sind, daß noch ein genügend großer Gesamtdurchgangsquerschnitt
für das Gas gewährleistet ist. Nachdem der Stoff in der Kammer22 die vorher in ihm
aufgespeicherte Wärme an das aus der Leitung 11 abströmende kalte Restgas abgegeben
hat, dreht sich der Rotor 20 weiter, bis der Speicherwerkstoff in dieser Kammer
nunmehr von dem aus der Leitung 1 zugeführten Heißgas neue Wärme aufnehmen kann,
während die vorher vom Speicherstoff in dem Teil 21 aufgenommene Wärme zum Wiederaufheizen
des aus der Leitung 11 zuströmenden Restgases dient.
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Selbstverständlich kann die als Träger des Regenerator -Wärmeaustauschers
dienende Fördervorrichtung, beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Rotor 20,
im Bedarfsfalle auch stetig bewegt werden.
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PATENTSPRCCHE: 1. Wärmeaustauscher für Einrichtungen zum Absorbieren
von Gasbestandteilen aus heißen Abgasen, beispielsweise von Röst- oder Feuerungsanlagen,
unter Verwendung einer mit flüssigen Absorptions- oder Waschmitteln zu betreibenden
Abscheidevorrichtung, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wärmeaustauschmitteln,
welche geeignet sind, mindestens einen überwiegenden Teil des Wärmeinhaltes der
zur Abscheidevorrichtung strömenden heißen Gase dem die Abscheidevorrichtung verlassenden
Gasstrom zuzuführen.