DE1457091C - Vorrichtung zur Erhöhung des Abschei degrades von elektrostatischen Staubab scheidern - Google Patents
Vorrichtung zur Erhöhung des Abschei degrades von elektrostatischen Staubab scheidernInfo
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- DE1457091C DE1457091C DE1457091C DE 1457091 C DE1457091 C DE 1457091C DE 1457091 C DE1457091 C DE 1457091C
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Description
statischer Staubabscheider durch Einführung bestimm- io ist, um dieses Ziel zu erreichen.
ter Substanzen, beispielsweise in den Gasstrom, ist Es sind durchweg spezielle Dosiergeräte, Pumpen,
Stand der Technik. Vorratsbehälter u. dgl. erforderlich, die relativ hohe
Schon frühzeitig hat man versucht, z. B. aus Gicht- Investitionen erfordern. Die gleichmäßige Verteilung
gas elektrostatisch abzuscheidenden Staub dadurch der einzuführenden Substanzen ist außerordentlich
besser leitfähig zu machen, daß man den Staub 15 schwer. Dosierung und Einführung der entsprechenden
künstlich mit Wasser befeuchtete. Andere Methoden Verbindungen erfordern eine ständige Überwachung.
bsruhen darauf, die Abgase zu waschen, durch Die einzuführenden Verbindungen, wie z. B. Wasser,
Befeuchtungstürme zu leiten oder so weit abzukühlen, Metallchloride und Schwefelsäure erhöhen durch ihre
daß Wasser infolge Kondensation ausfällt. Aggressivität die Korrosionsgefahr der Zuleitungen
Nach der USA.-Patentschrift 1 883 372 ist es be- 20 und des Elektroabscheider. Dosiergeräte, Pumpen,
kannt, heiße, trockene Gase, beispielsweise Abgase aus Hochöfen, dadurch besser zu entstauben, daß in
den Gasstrom Kohlenwasserstoffe oder Substanzen, die Kohlenwasserstoffe abspalten, wie öl, Teer, Pech
u. dgl., eingeführt werden.
Die USA.-Patentschrift 2 382 565 beschreibt ein
Die USA.-Patentschrift 2 382 565 beschreibt ein
Verfahren, die Abscheideleistung von elektrostatischen Staubabscheidern bei Röstgasen dadurch zu verbes-
Vorratsbehälter, Leitungen und alle Teile, die mit den einzuführenden Stoffen in Berührung kommen, müssen
korrosionsfest ausgeführt sein.
Die Zugabe von beispielsweise Wasser erwies sich, besonders bei der Entstaubung von Rauchgasen, als
zudem wenig wirksam.
Es besteht außerdem die Gefahr, daß die Zugabe von Wasser, insbesondere bei der Entstaubung
sern, daß beispielsweise dem Röstgut kleine Mengen metalloxidhaltiger Stäube, zu Anbackungen und Ver-Metallchloride,
wie Natriumchlorid, Magnesium- 30 krustungen führt, die nicht nur sehr schwer zu entchlorid
und Eisenchlorid zugesetzt werden. Beim fernen sind, sondern durch ihr Isolationsvermögen den
Rösten von vorzugsweise zinksulfidhaltigen Erzen
verdampfen oder dissoziieren diese Chloride und be
verdampfen oder dissoziieren diese Chloride und be
wirken eine Verbesserung des Wirkungsgrades von
von alkalischen Aminverbindungen in den Gasweg durch Elektrofilter besser abgeschieden werden
kann.
Aus der deutschen Patentschrift 940 110 ist es bekannt,
durch geringe Zusätze von elektrisch relativ gut leitenden Gasen, wie beispielsweise Helium, Wasserstoff
und/oder durch Zusätze von Mineralöldämpfen
Wärmeübergang ungünstig beeinflussen, wodurch als weitere Folge durch Abkühlung von beispielsweise
Rohrwandungen eine erhebliche Korrosionsgefahr elektrostatischen Staubabscheidern. Aus Veröffent- 35 eintritt.
lichungen ist es ferner bekannt, daß Katalysatorstaub Auch die Einführung von Teer, Bitumen und ähn-
von Krackanlagen in der Ölindustrie durch Einblasen liehen Stoffen in die Abgase trägt infolge des apolaren
Charakters der zum allergrößten Teil aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Substanzen kaum zur
elektrischen Leitfähigkeit des abzuscheidenden Staubes und damit zur Erhöhung der Abscheideleistung von
Elektroabscheidern bei. Zudem besteht die Gefahr der erhöhten Verschmutzung durch diese Stoffe, weil, wie
Erfahrungen zeigten, Teer und ähnliche Substanzen
zum Gas, die Leistung elektrostatischer Staub- 45 auf beispielsweise Niederschlagsflächen von elektroabscheider
bezüglich der Abscheidung hoher iso- statischen Staubabscheidern feste, harte, lackartige,
lierend wirkender Stäube bei hoher Gastemperatur zu durchweg nur mit organischen Lösungsmitteln zu
verbessern. entfernende Überzüge bilden, die den Stromdurchgang
Die Erhöhung des Entstaubungsgrades von Metall- erschweren und die Abscheideleistung des Elektrohüttengasen,
z. B. Gasen, die Blei oder Kupfer ent- 50 abscheiders vermindern.
halten, durch Elektroabscheider, indem in das zu Die Einführung von beispielsweise Natriumchlorid,
entstaubende Gas Schwefelsäure eingesprüht wird, ist Magnesiumchlorid und anderen Chloriden hat neben
ebenfalls bekannt. dem Nachteil der erhöhten Korrosionsgefahr, z. B.
Ebenfalls ist es bekannt, die Abscheidung von Flug- erhöhter Gefahr des Lochfraßes der mit diesen Verasche
aus Rauchgasen mittels elektrostatischer Staub- 55 bindungen in Berührung kommenden Metallteile,
abscheider dadurch zu verbessern, daß in das Rauch- insbesondere den Nachteil der schlechten Abscheidgas
vor dem Abscheider Schwefeltrioxid eingeblasen barkeit im nachfolgenden elektrostatischen Staubwird,
abscheider. Es ist bekannt, daß beispielsweise Metall-Aus der britischen Patentschrift 932 895 ist bekannt, chloride, wie Zinkchlorid, nur sehr schwer auf
vorzugsweise öl mit hohem Schwefelgehalt mit einem 60 trockenem Weg abzuscheiden sind.
Sauerstoffüberschuß so zu verbrennen, daß eine Menge Bei der Zugabe von Aminen in den Gasstrom besteht
von 0,025 bis 0,05 Volumprozent Schwefeltrioxid entsteht und dieses Verbrennungsgas, gegebenenfalls
unter Zusatz von Wasser, dem zu reinigenden Abgas vor Eintritt in den elektrostatischen
zuzufügen.
Alle diese Methoden haben den Zweck, den elektrischen
Widerstand des abzuscheidenden Staubes
die Gefahr, daß sich, insbesondere bei Gegenwart von Chloriden, Aerosole bilden, die nicht nur sehr schwer
abscheidbar sind, sondern auch eine weithin sichtbare Abscheider 65 Rauchfahne bilden und erheblich zur Luftverschmutzung
beitragen.
Die Einführung von Schwefelsäure in das Abgas hat sich nach dem Stand der Technik am besten
3 4
bewährt, jedoch, besitzt diese Methode die Schwierig- Staubbestandteile teilweise katalytische Fähigkeiten
keit, daß bei ungenügender Dosierung kein Effekt, haben und eine gewisse Menge des vorhandenen
bei zu hoher Dosierung aber durch Korrosions- Schwefeldioxids in Schwefeltrioxid umwandeln kön-
erscheinungen mehr Schaden als Nutzen verursacht nen, doch ist aus Messungen bekannt, daß der da-
wird. Die Schwefelsäure muß, um wirksam werden zu 5 durch entstandene Anteil von Schwefeltrioxid nur
können, in sehr feiner Form eingesprüht werden, was gering ist und in der Größenordnung von etwa 2 bis
sehr schwer ist. Das Einführen verdünnter Schwefel- 6°/0 der in den Abgasen vorhandenen SchwefMdioxid-
säure erfordert wiederum korrosionsbeständige Aus- menge liegt. Besonders bei mit Kohle gefeuerten
führung aller mit dieser besonders aggressiven Säure Kesseln ist der Betrag meist wesentlich geringer,
in Berührung kommenden Metallteile. io Diese SO3-Menge ist zu gering, um einen Einfluß auf
Auch das Einblasen des Anhydrids der Schwefel- den Staubwiderstand auszuüben,
säure, nämlich Schwefeltrioxid, ist umständlich und Im Gegensatz dazu bewirkt die erfindungsgemäße teuer. Zwar dürfte die Korrosionsgefahr bei nicht zu Vorrichtung eine gezielte Heraufsetzung des Schwefelgroßem Anteil an Wasser in dem zu reinigenden Gas trioxidgehaltes der zu reinigenden Abgase,
nicht so groß sein als bei Einführung von Schwefel- 15 Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung säure, aber es sind zur Einführung des Schwefeltri- liegen darin, daß keine fremden Substanzen, wie oxides spezielle Apparate und Dosierungsvorrichtun- Chloride, eingeführt zu werden brauchen. Die Korrogen, eventuell indifferente Trägergase erforderlich, sionsgefahr wird dadurch verringert,
was das Verfahren sehr verteuert. Durch einen im Rohgas stattfindenden katalytischen
säure, nämlich Schwefeltrioxid, ist umständlich und Im Gegensatz dazu bewirkt die erfindungsgemäße teuer. Zwar dürfte die Korrosionsgefahr bei nicht zu Vorrichtung eine gezielte Heraufsetzung des Schwefelgroßem Anteil an Wasser in dem zu reinigenden Gas trioxidgehaltes der zu reinigenden Abgase,
nicht so groß sein als bei Einführung von Schwefel- 15 Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung säure, aber es sind zur Einführung des Schwefeltri- liegen darin, daß keine fremden Substanzen, wie oxides spezielle Apparate und Dosierungsvorrichtun- Chloride, eingeführt zu werden brauchen. Die Korrogen, eventuell indifferente Trägergase erforderlich, sionsgefahr wird dadurch verringert,
was das Verfahren sehr verteuert. Durch einen im Rohgas stattfindenden katalytischen
Alle Verfahren und Vorrichtungen haben den 20 Prozeß wird das im Abgas enthaltene Schwefeldioxid
Nachteil, daß sie erheblichen Aufwand an Chemika- zum Teil in Schwefeltrioxid übergeführt. Besondere
lien erfordern, wodurch beträchtliche Kosten ver- Apparaturen zur Dosierung, zum Einsprühen und zur
ursacht werden, wobei die Wirkung nicht immer gleichmäßigen Verteilung der zur Anwendung kom-
gesichert ist. menden Verbindungen sind nicht notwendig. Eine
Aus der VDI-Zeitschrift, Bd. 100 (1958), Nr. 12, ist 25 Abkühlung des zu reinigenden Gases ist unnötig und
es bekannt, daß der verbrennliche Schwefel in der die Korrosionsgefahr durch Einwirkung konden-
Kohle vorwiegend zu SO2 verbrennt und nur zu einem sierender Bestandteile vermindert. Die den Katalysator
geringen Teil zu SO3 oxydiert. Tritt diese Oxydation, tragenden Träger, wie z. B. Metallgeflechte, können
die von verschiedenen Umständen abhängt (z. B. Kata- an jeder beliebigen Stelle der Anlage vor dem elektro-
lysatoren, Verweilzeit des Gases in einem für die Oxy- 30 statischen Staubabscheider eingehängt werden. Die
dation günstigen Temperaturbereich), nicht ein, so Träger erfordern fast keine Wartung. Das Verfahren
muß mit einem hohen Staubwiderstand gerechnet ist sehr billig. Weil die Kontaktfläche in Abhängigkeit
werden. vom Entstaubungsgrad des Elektroabscheiders ver-
Weiterhin ist es aus Air Repair, November 1953, kleinert oder vergrößert werden kann, kann sie
S. 83, bekannt, daß die mögliche Gegenwart von 35 jeweils dem natürlich vorhandenen Schwefeltrioxid-Katalysatoren,
wie Eisenoxyden, die Oxydation von gehalt des Abgases angepaßt werden.
SO2 zu SO3 fördert. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelang es
SO2 zu SO3 fördert. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelang es
Inwieweit die Flugasche dabei ausreichend kondi- beispielsweise, durch Heraufsetzung der in einem
tioniert wird, ist völlig von den Zufälligkeiten des Rauchgas enthaltenen Schwefeltrioxidmenge von 5°/0
Verbrennungsprozesses sowie der Temperaturverhält- 40 der vorhandenen Schwefeldioxidmenge durch katalynisse
und Verweilzeit des Gases innerhalb des Ofens tische Oxydation eines Teils des im Rauchgas entabhängig,
so daß niemals sicher vorausgesagt werden haltenen Schwefeldioxids auf etwa 10°/0 der urkann,
ob die Flugasche den für eine gute Staub- sprünglich vorhandenen Schwefeltrioxidmenge, die
abscheidung in einem elektrostatischen Staubabschei- Wanderungsgeschwindigkeit von 9,0 cm/s auf über
der günstigen Staubwiderstand aufweist. 45 den doppelten Wert zu erhöhen. Der spezifische
Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor für die Widerstand des abzuscheidenden Staubes wurde von
elektrostatische Entstaubung von schwefeldioxidhal- beispielsweise 1013 Ohm cm auf unter 1010 Ohm cm
tigen Rauchgasen und Abgasen aus Metallhütten- herabgesetzt. Durch die Erhöhung der Wanderungsprozessen durch Anreicherung des Rohgases mit geschwindigkeit kann bekanntlich bei gleicher AbSchwefeltrioxid,
wobei das im Abgas vorhandene 50 scheideleistung und konstanter Gasmenge die wirk-Schwefeltrioxid
durch teilweise katalytische Oxydation same Niederschlagsfläche des Elektroabscheiders verdes
im Rohgas vorhandenen Schwefeldioxids im Gas- mindert werden, wodurch ein wesentlicher wirtschaftkanal
vor dem Staubabscheider gebildet wird, wobei licher Vorteil erreicht wird, weil der elektrostatische
der Katalysator auf im Rohgas angebrachten Trägern Staubabscheider in seiner Dimension verkleinert
aufgetragen ist, deren Kontaktflächen in Abhängigkeit 55 werden kann.
einer den Entstaubungsgrad bestimmenden Größe, Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen
wie beispielsweise die Staubkonzentration im Reingas, ruhigen und konstanten Betrieb des Elektroabscheiders
steuerbar sind. bei gleichbleibenden optimalen elektrischen Werten
Eine Weitergestaltung der Erfindung besteht darin, und hoher Abscheideleistung.
daß die Katalysatorkontaktfläche in Abhängigkeit 60 Die erfindungsgemäße Vorrichtung sei an folgendem
vom Entstaubungsgrad vergrößert oder verkleinert Ausführungsbeispiel näher erläutert,
werden kann und daß die Katalysatorträger über In einem Babcock-Kessel wurde eine Normalkohle
mechanische Antriebe im Rohgas bewegt oder teil- mit einem Gehalt von 1,3 °/0 Schwefel und einem
weise daraus entfernt werden können. unteren Heizwert von 6800 kcal/kg Kohle verbrannt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß als 65 Der Luftüberschuß, bezogen auf den Zustand vor
Katalysator Eisenoxid oder Vanadiumpentoxid ver- dem Abscheider, betrug etwa 1,2. Die erhaltene
wendet wird. Rauchgasmenge betrug 9,2 m3/kg Kohle. Gemessen
Es ist zwar bekannt, daß die in Abgasen enthaltenen wurden 2,68 g SO2/Nm3 und 0,18 g SO3/Nm3. Ausge-
drückt in Volumanteilen ergibt sich für die gemessenen Werte
0,9371 = 937 cm3 SO2/Nm3 = 937 ppm SO2 und
0,05041 = 50,4 cm3 = 50,4 ppm SO3.
Der Anteil an SO3, bezogen auf die ursprünglich
vorhandene Menge SO2, beträgt unter der Annahme, daß der verbrennbare Schwefel völlig zu SOa verbrannt
wurde, 5,1 °/0.
An einer Stelle 1 im Rohgas, beispielsweise im j ο
Kessel oder im Rohgaskanal 2 vor dem elektrostatischen Staubabscheider 3, wo das Rohgas eine für
die Katalyse optimale Temperatur hat, wird ein aus gewöhnlichem Flußstahl bestehendes, mit Katalysator
beschichtetes Metallgeflecht bzw. beschichtete Ketten 4, die über eine oder mehrere mechanische Vorrichtungen
in das Rohgas bewegt oder daraus entfernt werden können, eingefügt. Die Vorrichtung unterscheidet sich
von der gemäß der deutschen Patentschrift 364 970 zur trockenen und feuchten Reinigung von Gasen
benutzten Vorrichtung durch ihre andersartige und einfache Konstruktion. Im Gegensatz zu der in der
deutschen Patentschrift 364 970 beschriebenen Anordnung brauchen die Abstände der einzelnen, beispielsweise
ein Geflecht bildenden Metalldrähte, Metallstäbe oder Bänder nicht so eng angeordnet zu
sein oder durch einen Mechanismus so eng eingestellt werden, um beispielsweise große Mengen Flüssigkeit
längere Zeit geschützt gegen den Gasstrom aufzunehmen. Ein zu enges Geflecht würde eine Gefahr des
Absetzens von Flugstaub bewirken, wodurch unter Umständen die wirksame Kontaktfläche zur Oxydation
des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids zu Schwefeltrioxids vermindert werden würde.
Die vor Eintritt des Rauchgases in den Elektroabscheider gemessenen Werte betrugen 2,41 g SO2/
Nm3 = 842 ppm SO2 und 0,29 SO3/Nm3 = 81,2 ppm
SO3.
Durch die Erhöhung des SO3-Wertes infolge der
gemäß der Erfindung bewirkten katalytischen Oxyda-
tion eines Teils des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids zu Schwefeltrioxid, nämlich rund 30 ppm,
wird dis Wanderungsgeschwindigkeit, bezogen auf einen konstanten Abscheidegrad von 95 °/0, verdoppelt.
Das bedeutet, daß der Abscheider zur elektrostatischen Entstaubung von beispeilsweise Rauchgasen nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise nur halb so groß gebaut zu werden braucht wie bisher, weil bei
konstanter Abscheideleistung die wirksame Niederschlagsfläche, gemäß der Formel Wanderungsgeschwindigkeit
(w) · Niederschlagsfläche (N) = konstanter Abscheidegrad, um die Hälfte herabgesetzt
weiden kann.
Claims (4)
1. Vorrichtung für die elektrostatische Entstaubung von schwefeldioxidhaltigen Rauchgasen
und Abgasen aus Metallhüttenprozessen durch Anreicherung des Rohgases mit Schwefeltrioxid,
wobei das im Abgas vorhandene Schwefeltrioxid durch teilweise katalytische Oxydation des im
Rohgas vorhandenen Schwefeldioxids im Gaskanal vor dem Staubabscheider gebildet wird, d adurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator auf im Rohgas angebrachten Trägern aufgetragen
ist, deren Kontaktflächen in Abhängigkeit einer den Entstaubungsgrad bestimmenden Größe,
wie beispielsweise die Staubkonzentration im Reingas, steuerbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorträger über
mechanische Antriebe in das Rohgas bewegt oder teilweise daraus entfernt werden.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Eisenoxid
oder Vanadiumpentoxid verwendet wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorkontaktflächen
in Abhängigkeit des Entstaubungsgrades vergrößert oder verkleinert werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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