DE1905510A1 - Appts for continuous measurement of the - sulphur trioxide - Google Patents

Appts for continuous measurement of the - sulphur trioxide

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Abstract

Apparatus for continuous measurement of the SO3 content of a gas the other components of which are insoluble in condensed water vapour, by the conversion of SO3 to sulphuric acid and measurement of its conductivity, characterised by containing a condensant refrigerant for water vapour arranged above a vertical heat separation column, at the lower extremity of which is means for a regulatable supply of superheated steam, and at the upper end of which is a continuous intake for the gas to be measured, the apparatus having a thermostatically controlled cell for the measurement of conductivity at the bottom of the separation column, and a flowmeter for measuring the flow of condensate. The apparatus is useful for measuring the SO3 content of gas produced by burning fuel oil, etc.

Description

Gerät zur kontinuierlichen Messung und Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd in einem Gasgemisch Zusatz zu Patentanmeldung P 17 73 763.2 (Anmeldetag: 3.7.1968). Device for continuous measurement and display of the concentration of sulfur trioxide in a gas mixture Addition to patent application P 17 73 763.2 (Filing date: July 3rd, 1968).

Bei der Verwendung von schwefelhaltigen Brennstoffen wie Kohle und Öl in Verbrennungsanlagen, insbesondere beim Beheizen von Dampfkesseln, ist es wesentlich, daß die Verbrennungsgase in den Kesselzügen den Taupunkt nicht unterschreiten, da sonst in den letzten Heizflächen starke Korrosionen auftreten. Durch die Kontrolle des S03-Anteiles im Rauchgas läßt sich jedoch die Verbrennung und die Einstellung der Brenner genau kontrolleeren, 80 daß dadurch auch die S03-Bildung stark reduziert wird. When using fuels containing sulfur such as coal and For oil in incinerators, especially when heating steam boilers, it is essential that the combustion gases in the boiler passes do not fall below the dew point, because otherwise severe corrosion will occur in the last heating surfaces. Through control of the SO3 proportion in the flue gas, however, the combustion and the setting precisely control the burner 80 that this also greatly reduces the formation of S03 will.

Zur kontinuierlichen Messung.und Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd in einem Gasgemisch dient nach dem Hauptpatent ein Gerät, bei dem oberhalb einer senkrecht angeordneten wärmeisolierten Trennsäule mit einer Zuführung am unteren Ende für aus einem Verdampfer in einstellbarer enge zuströmenden überhitzten Wasserdampf'und einer Zuführung am oberen Ende für die kontinuierliche Ansaugung des zu messenden Gasgemisches ein von dem Wasserdampf und dem Gasgemisch durchströmter Kondensationskühler angeordnet ist, wobei zur Messung des unten aus der Trennsäule abfließenden Kondensats eine thermostatisierte Leitfähigkeitsmeßzelle und ein Kondensatmengenmesser angeschlossen Ende. For continuous measurement and display of the concentration of sulfur trioxide According to the main patent, a device is used in a gas mixture in which above one vertically arranged thermally insulated separation column with a feed at the bottom End for superheated water vapor flowing in from an evaporator in adjustable close proximity a feed at the upper end for the continuous suction of the to be measured Gas mixture a condensation cooler through which the water vapor and the gas mixture flow is arranged, for measuring the condensate flowing out of the bottom of the separation column a thermostated conductivity measuring cell and a condensate flow meter connected End.

Die mit dies-em Gerät ermittelten 003-Anteile weichen jedoch häufig von den theoretisch errechneten Werten mehr oder weniger stark ab. Diese Abweichung ergab sich daraus, daß sich bei zu schnellem Abkühlen des S03-Gases Schwefelsäurenebel bildet, der von den kondensierenden Wasserdämpfen nicht afllt ausgewaschen wird, sondern vielmehr nach oben mit den hestgasen abströmt. Da eine einwandfreie Umsetzung und Kondensation des SO3-Anteiles im Gas nur eintritt, wenn eine genügend lange Diffusionszeit für die einzelnen Gas teilchen von der Acr.se zur Innenwandung des Kühlers gegeben ist und die Partikel nicht schon vorher Nebel bilden, ist es erforderlich, die Aokühlgeschwindigkeit im Kondensationskühler zu verringern.~ Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß bei Verwendung des ablaufenden Kondensate als Speisewasser für den In den Kondensationskühler von unten einzuleitenden überhitzenden Wasserdampf nach einer gewissen Zeit durch eine Anreicherung von noch weiteren lösbaren Säuren in diesem Kondensat eine Verfälschung der Meßergebnisse möglich ist.However, the 003 components determined with this device often give way of the theoretically calculated values more or less strong. This deviation resulted from the fact that if the SO3 gas was cooled too quickly Forms sulfuric acid mist, which is not absorbed by the condensing water vapors is washed out, but rather flows upwards with the residue gases. There one Perfect conversion and condensation of the SO3 content in the gas only occurs if a sufficiently long diffusion time for the individual gas particles from the Acr.se is given to the inner wall of the cooler and the particles do not fog beforehand form, it is necessary to increase the cooling speed in the condensation cooler ~ In addition, it has been shown that when using the expiring Condensates as feed water for the condensation cooler to be introduced from below overheating water vapor after a certain time due to an accumulation of still further soluble acids in this condensate falsify the measurement results is possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Gerätes nach dem Hauptpatent die Meßeinrichtung so zu verbessern, daß eine vollständige Abscheidung des in dem Gasgemisch enthaltenen S03-Anteiles ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object in a further development of the Device according to the main patent to improve the measuring device so that a complete Separation of the S03 content contained in the gas mixture is made possible.

Die Erfindung besteht dabei darin, daß axial in den Kondensationskühler ein Heizatab eingebaut und zur Erzeugung des überhitzten Wasserdampfes ein unter Überdruck arbeitender und von einem gesonderten Deionatvorratsbehälter gespeister Dampf erzeuger vorgesehen ist, Durch die Anordnung eines derartigen Heizstabes im Kondensationgkühler wird die Abkiililgeschwindigkeit des zugeführten Gasgemisches so weit herabgesetzt, daß eine Nebelbildung weitgehend vermieden und mindestens eine 97 %ige Abscheidung der SchwefelsAure erreicht wird.The invention consists in that axially in the condensation cooler a Heizatab built in and an under to generate the superheated steam Overpressure working and fed from a separate deionized water tank Steam generator is provided by the arrangement of such a heating rod in the The condensation cooler is the cooling rate of the gas mixture supplied reduced to such an extent that fog formation is largely avoided and at least a 97% separation of the sulfuric acid is achieved.

Zur Erzeugung des Uberhitzten Wasserdampfes ist der unter Überdruck arbeitende Dampferzeuger über einen Einschleusbehälter und ein mit einem Dreiwegeventil gesteuerten Dosierrohr an den Deionatbehalter angeschlossen. Auf der anderen Seite ist der Dampferzeuger über eine Entspannungsdüse und über ein vom Kondensatmenge:uneseer hinter der Leitfähigkeitsmeßzelle geregeltem Ventil mit dem Überhitzer verbunden.To generate the superheated water vapor, it is under overpressure working steam generator via a transfer tank and one with a three-way valve controlled dosing tube connected to the deionized water tank. On the other hand is the steam generator via an expansion nozzle and via a condensate volume: uneseer connected to the superheater behind the conductivity measuring cell controlled valve.

Um ein sicheres Einschleusen des Deionats vom Einschleusbeiit'lter in den Dampferzeuger zu gewährleisten, sind Einschleusbehalter und Dampferzeuger mit einer Druckausgleichsleitung verbunden.To ensure that the deionized water is safely introduced from the introducer To ensure in the steam generator, lock-in holder and steam generator are required connected to a pressure equalization line.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise einee Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erlautet.A schematic drawing shows the structure and mode of operation an exemplary embodiment according to the invention is explained in more detail.

Das zu analysierende Gasgemisch wird im konstanten Strom zunächst durch die von dem Mengenmesser 1 geregelte Membranpumpe 2 über den Gaseintrittsututzen 3 in aen-Kondensationskühler 4 eingeleitet. Senkrecht unterhalb des Kondensationskühlers 4 ist eine Trennsäule 5 angeordnet, in die über eine-Zuleitung 6 überhitzter Wasserdampf aus einem Überhitzer 7 zuströmt.The gas mixture to be analyzed is initially in a constant current by the diaphragm pump 2 controlled by the flow meter 1 via the gas inlet nozzle 3 introduced into aen condensation cooler 4. Vertically below the condensation cooler 4, a separation column 5 is arranged, into which via a feed line 6 superheated steam flows in from a superheater 7.

Zur Herabsetzung der AbkUhlungageacnwindigkeit des über den Stutzen 3 zugeführten Gasgemisches ist axial in den Kondensationskühler 4 ein Heizstab 8 eingebaut. Dadurch wird eine langsame Abkühlgeschwindigkeit der Gase und damit eine -mindestens 97 %ige Abscheidung der Schwefelsäure erreicht. Der von unten zugeführte überhitzte Dampf wird zusammen mit der Schwefelsäure kondensiert und bewirkt dadurch deren Auswaschen.To reduce the cooling rate of the via the nozzle 3 supplied gas mixture is a heating rod 8 axially in the condensation cooler 4 built-in. This results in a slow cooling rate of the gases and thus a - At least 97% separation of sulfuric acid is achieved. The one fed in from below Superheated steam is condensed together with the sulfuric acid and thereby causes washing them out.

Die den Kühler 4 verlassende Schwefelsäure enthält jedoch noch gelöstes SO2 und, etwas CO2. Diese Komponenten werden in der Trennsäule 6, deren Innenwandung mit oberflächenvergrößernden Elementen versehen ist, wieder abgetrennt. Diese Abtrennung wird im wesentlichen durch das Einleiten von überhitztem Wasserdampf erreicht, wobei das S02 und CO2 zusammen mit der oben erwähnten Wasserdampfdosierung wieder- in den Rauchgasstrom gelangt. Noch im Rauchgas enthaltene Feuchtigkeit wird in einem Peltierkühler 28 ausgeschieden und dem Ablaufsystem 15 zugeführt.However, the sulfuric acid leaving the cooler 4 still contains dissolved SO2 and, some CO2. These components are in the separation column 6, the inner wall is provided with surface-enlarging elements, separated again. This separation will achieved essentially by the introduction of superheated steam, whereby the S02 and CO2 together with the above-mentioned water vapor metering back in the flue gas flow arrives. Moisture still contained in the flue gas is in a Peltier cooler 28 separated and fed to the drainage system 15.

Von SO2 und C02 befreit, gelangt das schwefelsaure Kondensat in einen Luftkühler 9, in dem es zunächst abgekühlt und dann auf eine konstante Temperatur thermostatisiert wird. Die elektrische Leitfähigkeit wird dann in einer Leitfahigkei-tsmeßzelle 10 ermittelt. Diese Leitfähigkeitsmeßzelle ist in einem wärmeisolierten und mit einer Heizung versehenen korrosionsfesten Metallblock 11 eingebettet. Dadurch wird das zugeführte Kondensat stets auf gleichbleibender Temperatur gehalten.Freed from SO2 and C02, the sulfuric acid condensate enters a Air cooler 9 in which it is first cooled and then kept at a constant temperature is thermostated. The electrical conductivity is then measured in a conductivity measuring cell 10 determined. This conductivity cell is in a thermally insulated and with a heater provided corrosion-resistant metal block 11 embedded. This will the supplied condensate is always kept at a constant temperature.

Das Kondensat fließt anschließend aus der Leitfähigkeitsmeßzelle 10 in einen Kondensatmengenmesser 12 und wird dann über ein Ablaufsystem 15 abgeleitet. Im Ablaufsyetem 15 wird durch zwei Magnetventile 13 und 14 ein periodisches Füllen und Entleeren des Ablaufbehälters 15 und damit ein Ausschleusen des Kondeneata ohne Lufteinbruch erreicht.The condensate then flows out of the conductivity measuring cell 10 into a condensate flow meter 12 and is then discharged via a drainage system 15. Periodic filling is carried out in the drainage system 15 by means of two solenoid valves 13 and 14 and emptying the drainage container 15 and thus discharging the condensate without Air ingress reached.

Der einerseits zum Austreiben von SO2 und CO2 und zum anderen für die Dosierung in das Rauchgas erforderliche Wasserdampf wird in einem gesonderten Verdampfersystem gewonnen, Von einem Deionatvorratsbehälter 16 fließt periodisch Deionat über-ein Dreiwegemagnetventil 17 in ein Dosierrohr 18. Dabei ist der -Deionatvorratsbehälter auch am Deckel dicht verschlossen, lediglich ein Luftausgleichsröhrchen 29 reicht von oben bis dicht über den Boden des Behälters. Wird das Dosierrohr 18 nun etwa@ unterhalb des Vorratsbehälters 16 angeordnet, so füllt sich das Dosierrohr 18 etets lediglich bis zur Höhe der Unterkante des Röhrchens 29. Dadurch wird im Dosierrohr auf einfache Weise stets die gleiche Menge Wasser abgemesaen. Von hier gelangt das Wasser nach Umstellung des Ventils 17 in den Einschleusbehälter 19, der über eine absperrbare Druckausgleichsleitung 20 mit dem eigentlichen Dampferzeuger 21 in Verbindung steht. D§s Deionat fließt vom Einschleusbehälter 19 über ein weiteres Magnetventil 22 in den Dampferzeuger 21 und wird hier unter einem geringen Überdruck verdampft.On the one hand to expel SO2 and CO2 and on the other hand for the water vapor required to be dosed into the flue gas is carried out in a separate Vaporizer system won, from a deionized water reservoir 16 flows periodically Deionized water via a three-way solenoid valve 17 into a metering tube 18. The deionized water storage container is here also tightly closed on the cover, only one air compensation tube 29 is sufficient from the top to just above the bottom of the container. If the metering tube 18 is now about @ arranged below the reservoir 16, the metering tube 18 fills up every time only up to the level of the lower edge of the tube 29. This is in the metering tube Always measure the same amount of water in a simple way. This is from here Water after switching valve 17 into the transfer container 19 via a lockable pressure equalization line 20 with the actual steam generator 21 communicates. D§s deionized water flows from the inlet container 19 via another Solenoid valve 22 in the steam generator 21 and is here under a slight overpressure evaporates.

Das durch das Dosierrohr 18 bestimmte Volumen und die durch einen Zeitgeber 23 gesteuerten Offnungezeiten der Magnetventile 17 und 22 bestimmen den Deionatzufluß pro Zeiteinheit zum Dampferzeuger. Im Dampferzeuger 21 wird durch eine elektrische Beheizung 24 das Deionat unter einem konstanten, über ein Kontaktmanometer 25 geregelten geringen Überdruck von etwa 0,5 atü verdampft. Dieser Überdruck wird größtenteils durch eine dem Dampferzeuger 21 nachgeschaltete Düse 26 abgebaut.The volume determined by the metering tube 18 and by a Timer 23 controlled opening times of the solenoid valves 17 and 22 determine the Deionate flow per unit of time to the steam generator. In the steam generator 21 is through an electrical heater 24 the deionized water under a constant, via a contact manometer 25 regulated low overpressure of about 0.5 atü evaporates. This overpressure will largely dismantled by a nozzle 26 connected downstream of the steam generator 21.

Der reatliche Abbau des Druckes und damit eine Feinregulierung der Dampfmenge erfolgt über ein Regelventil 27, das in Wirksbhängigkeit vom -Kondensatmengenmesser 12 steht. Mit dieser Regelung wird somit eine konstante Kondensatmenge erreicht.The real reduction of the pressure and thus a fine adjustment of the The amount of steam takes place via a control valve 27, which depends on the action of the condensate flow meter 12 stands. With this control a constant amount of condensate is achieved.

Hinter dem Regelventil 27 wird der Dampf in dem Überhitzer 7 überhitzt und anschließend in die Trennsäule 6 eingeleitet.After the control valve 27, the steam is superheated in the superheater 7 and then introduced into the separation column 6.

Mit der Anordnung eines Heizstabes nach der Erfindung im Kondensationskühler und der Erzeugung des überhitzten Wasserdampfes aus Deionat ist einerseits eine weitgehende Abscheidung der zugeführten SO3-Anteile und außerdem eine unverfälschte Messung der Leitfähigkeit des Kondensats gewährleistet, 80 daß daraus primär der Anteil des SO3 im Rauchgas gemessen und sekundär die Feuerung des zu überwachenden Kessels optimal eingestellt werden kann.With the arrangement of a heating rod according to the invention in the condensation cooler and the generation of the superheated steam from deionized water is on the one hand one extensive separation of the supplied SO3 components and also an unadulterated one Measurement of the conductivity of the condensate ensures that it is primarily the The proportion of SO3 in the flue gas is measured and, secondarily, the firing of the one to be monitored Boiler can be optimally adjusted.

4 Patentansprüche 1 Figur < #4 claims 1 figure <#

Claims (4)

Patent ansprüche 1. Gerät zur kontinuierlichen Messung und Anzeige der Konzentration von Schwefeltrioxyd in einem-Gasgemisch, beruhend auf der Umsetzung von Schwefeltrioxyd zu Schwefelsäure und Messung der Leitfähigkeit, wobei oberhalb einer senkrecht angeordneten, wärmeisolierten Trennsäule mit einer Zuführung am unteren Ende für aus einem Verdampfer in einstellbarer Menge zuströmenden überhitzten, Wasserdampf und einer Zuführung am oberen Ende für die kontinuierliche Ansaugung des zu messenden Gasgemisehes ein von dem Wasserdampf und dem Gasgemisch durchströmter Kondensationskühler angeordnet ist und zur Messung des unten aus der Trennsäule abfließenden Kondensats eine thermostatisierte Leitfähigkeitsmeßzelle und ein Kondensatmengenmesser angeschlossen sind, nach Patent .......... (Aktz. @ P 17 73 763a2), dadurch gekennzeichnet, daß axial in den Kondensationskühler (4) ein Heizstab (8) eingebaut und zur Erzeugung des überhitzten Wasserdampfes ein unter Überdruck arbeitender und von einem gesonderten Deionatvorratsbehälter (16) gespeister Dampferzeuger (21) vorgesehen ist. Claims 1. Device for continuous measurement and display the concentration of sulfur trioxide in a gas mixture, based on the conversion from sulfur trioxide to sulfuric acid and measurement of conductivity, being above a vertically arranged, thermally insulated separation column with a feed on the lower end for superheated inflowing from an evaporator in an adjustable amount, Water vapor and a feed at the top for continuous suction of the gas mixture to be measured is one through which the water vapor and the gas mixture flow Condensation cooler is arranged and for measuring the bottom from the separation column draining condensate a thermostated conductivity measuring cell and a condensate flow meter are connected, according to patent .......... (file @ P 17 73 763a2), characterized that axially in the condensation cooler (4) a heating rod (8) is installed and for generating of the superheated steam is one that works under overpressure and one that is separate from it Deionized water reservoir (16) fed steam generator (21) is provided. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Überdruck arbeitende Dampferzeuger (2X) über einen Einschleusbehälter (19) und ein mit einem Dreiwegeventil (17) gesteuertes Dosierrohr (18) an den Deionatbehälter (-16) angeschlossen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the under pressure working steam generator (2X) via a transfer container (19) and one with a Three-way valve (17) controlled metering pipe (18) connected to the deionized water tank (-16) is. 3. Gerät nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß ar Dampferzeuger (21) über eine Entspannungsdüse (26) und über ein vom Kondensatmengenmesser (12) hinter der Leitfähigkeitemeßzelle (io) geregeltes ventil (27) mit dem Überhitzer (7) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that ar steam generator (21) via an expansion nozzle (26) and via a condensate flow meter (12) downstream of the conductivity measuring cell (io) regulated valve (27) with the superheater (7) is connected. 4. Gerät nach Anepruch 2, gekennzeichnet durch eine Druckausgleichsleitung (20) zwischen Dampferzeuger (21) und Einschleusbehälter (19).4. Device according to claim 2, characterized by a pressure equalization line (20) between the steam generator (21) and the transfer container (19). L e e r s e i t eL e r s e i t e
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