DE19546152C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden RauchgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von den bei
der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen, bei denen die
Rauchgase so gereinigt werden, daß die in ihnen enthaltenen Substanzen ausgeschieden
und für eine weitere Nutzung zur Verfügung stehen.
Die Verbrennung von organischem Heizmaterial in heutigen Wärmekraftwerken und
Industriebetrieben führt zur Bildung von Rauchgasen, die solche schädlichen Stoffe
(Komponenten) wie zum Beispiel Asche, SO2, H2S, CO2, NO2 und andere enthalten.
Diese Stoffe werden in die Atmosphäre über Schornsteine ausgestoßen und
verschmutzen diese. Der jährliche Ausstoß dieser Stoffe in die Atmosphäre beträgt
weltweit viele Millionen Tonnen.
Gleichzeitig ist der Wert dieser Stoffe als Rohstoffe sehr hoch. Auf diese Weise führt der
Ausstoß von SO2, H2S, CO2 und NO2 in die Atmosphäre zu einen materiellen Verlust,
den man durch ihre Ausscheidung aus den Rauchgasen und ihre Verwertung verhindern
kann.
Es existiert eine große Anzahl bekannter Möglichkeiten und Anlagen zur Verringerung
des Ausstoßes schädlicher Stoffe mit den Rauchgasen. Sie weisen jedoch folgende
Mängel auf:
- - eine komplizierte, in der Regel chemische, Technologie und eine große Anzahl von Elementen zur Ausscheidung und Neutralisierung einzelner Komponenten (z. B. die Anlagen der Firmen Babcok-Wilkoks, Lurgi, LIDS, WSA-SNOX und anderer);
- - keine komplexe Reinigung der Rauchgase im gesamten Volumen;
- - Notwendigkeit von Umbau und Modernisierung der grundlegenden Produktionsausrüstung;
- - Vergrößerung des Eigenenergieverbrauchs zur Versorgung der zusätzlichen Ausrüstung;
- - unbedeutende Verwertung der Rauchgaskomponenten und weitere Verschmutzung der Umwelt durch Überführung der Schadstoffe in den festen oder flüssigen Zustand (Regeneration der Filter, Katalysatoren, Absorber usw.);
- - Notwendigkeit der Verwendung teurer Schornsteine zur Ableitung der Rauchgase in die Atmosphäre;
- - hohe Investitionskosten, Betriebskosten, Abschreibung usw.
Aus der Patentschrift DE 30 37 943 C2 ist ein Verbrennungsverfahren mit Reinigung der
hierbei erzeugten Abgase bekannt, mit welchem die Abgase sehr stark gereinigt werden
sollen, und zwar auch dann, wenn sehr geringwertige Brennstoffe verbrannt werden. Bei
der in dieser Patentschrift angegebenen Lösung führt man Luft und Brennstoffe einer
Brennstelle zu und die bei der Verbrennung entstehenden verunreinigten Abgase werden
über die Stationen Kühler 1 - Kompressor - Kühler 2 - Expansionseinrichtung -
Sammelbehälter geleitet. Im Kühler 2 erfolgt die Trennung von Kondensat, Ruß, Staub
und Schwefelsäure und die gewünschten Teile der verbleibenden Verunreinigungen und
die Eiskristalle werden in Sammelbehälter gesammelt. Aus diesem gelangen die
sauberen, trockenen und kalten Gase zu einem Kamin.
Mittels des Verfahrens nach der Patentschrift DE 30 37 943 C2 ist eine umfassende
Reinigung der Rauchgase im gesamten Volumen nicht möglich. Es werden lediglich
einige Komponenten der Rauchgasen teilweise abgefangen. Die meisten von ihnen (ca.
95%), darunter Stickstoffoxyde, Kohlensäureanhydrid, Sauerstoff, Stickstoff u. a.
werden dabei durch den Kamin in die Umgebungsluft abgeführt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden
Rauchgasen so auszubilden, daß mit einfachen technischen und technologischen Mitteln
bei geringem Energieverbrauch der eingesetzten Ausrüstung eine komplexe Reinigung
der Rauchgase im gesamten Volumen erfolgt und die Rauchgaskomponenten im festen
oder flüssigen Zustand einer Verwertung zur Verfügung stehen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine
Vorrichtung nach Patentanspruch 3.
Als Ausgangspunkt wird eine gewöhnliche Energieanlage betrachtet, die aus einem
Dampfkessel oder Industrieofen usw. besteht, die organisches Heizmaterial verbrennen
und zur Reinigung der Rauchgase Elektrofilter, Gaswaschtürme, Absorber, katalytische
Rauchverzehrer usw. benutzen. Zur Zerstreuung der Rauchgase in der Atmosphäre wird
im Prototyp und in den analogen Anlagen ein Schornstein verwendet.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Anlage an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Schema der Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt den realen thermodynamischen Kreislauf der Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt den realen Kreislauf der Anlage im P-i Koordinatensystem.
Fig. 4 zeigt die Kennwerte der Expansionsturbinen.
Fig. 1 zeigt das Schema der Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird. Die
bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgase, die von der
Asche gereinigt sind, leitet man aus dem Verbrennungsraum eines Kessels oder
Industrieofens in einen Wärmetauscher 1, in dem sie bis zu einer Temperatur von 30-50°C
abkühlen. Sodann führt man die Rauchgase mit der Temperatur von 30-50°C einem
Rauchgasverdichter 2 zu, in dem man sie in einem politropen Prozeß, unter
Berücksichtigung der inneren Verluste, bis zu einem Druck von 0,25-0,3 MPa und einer
Temperatur von 135-145°C verdichtet. Vom Rauchgasverdichter 2 leitet man die
Rauchgase zu einem Wärmetauscher 3, in dem man sie bis zu einer Temperatur von
30-50°C abkühlt, wobei sich der Druck der Gase unter Berücksichtigung der
gasdynamischen Verluste auf 0,2-0,25 MPa ändert. Mit diesen Parametern werden die
Rauchgase in einen Rauchgasverdichter 4 geführt, in dem man sie auf einen Druck von
0,55-0,6 MPa verdichtet, wobei sich die Temperatur auf 150-160°C erhöht.
Anschließend werden die Rauchgase zur intensiven Abkühlung durch ein System,
bestehend aus den Wärmetauschern 5, 6, 7 und 8 geführt, wodurch die Temperatur der
Rauchgase unter 30°C sinkt und der Druck sich unter Berücksichtigung der Verluste bei
0,5-0,55 MPa einstellt. Mit diesen Parametern werden die Rauchgase, die die
Komponenten SO2, H2S, CO2 und NO2 enthalten, in einen Separator 9 und einen
Kondensator 10 geleitet, in dem man die SO2-Dämpfe aufspaltet und kondensiert und
die Gase gleichzeitig weiter bis zu einer Temperatur von 5°C und darunter abkühlt. Mit
dem Druck 0,5-0,55 MPa und der Temperatur von 5°C werden die Rauchgase in eine
Expansionsturbine 11 eingeleitet, in der sie sich bis zu einem Druck von 0,13-0,16 MPa
ausdehnen und ihre Temperatur auf -60°C sinkt. Von der Expansionsturbine 11 werden
die Rauchgase zu einem Kondensator 12 geleitet, in dem man die Gase zusätzlich
abkühlt und aus den Gasen H2S kondensiert und abführt. Die von H2O, SO2 und H2S
gereinigten Reste der Rauchgase werden in eine Expansionsturbine 13 eingeleitet, in der
sie sich bis zum atmosphärischen Druck ausdehnen und die Temperatur der übrigen Gase
am Ausgang auf -80 bis -85°C absinkt. In einem Sublimator 14 werden bei dieser
Temperatur die Komponente CO2 aus dem Rauchgasen abgespalten. Die noch im
wesentlichen aus NO2 bestehenden Rauchgase werden danach durch den Wärmetauscher
8 geführt, wonach man das NO2 abscheidet. Die aus den Rauchgasen in den Wärmetauschern
1, 3, 5, 6 und 7 gewonnene Wärmeenergie wird zur Verdampfung und Überhitzung des
Wärmeträgerdampfes (Propan C3H8), der in der Dampfturbinenanlage zirkuliert,
eingesetzt. Den überhitzten Wärmeträgerdampf mit einem Druck von 4,0 MPa und einer
Temperatur von 100°C leitet man aus dem Wärmetauscher 5 in die Turbine 15, in der er
sich bis zu einem Druck 0,5 MPa ausdehnt und Nutzarbeit verrichtet, die man durch den
Generator 16 in Elektroenergie umwandelt. Die im Generator 16 gewonnene
Elektroenergie setzt man zum Antrieb der Rauchgasverdichter 2 und 4 ein. Der aus der
Turbine 15 austretende Wärmeträgerdampf kondensiert im Kondensator 17 bei einem
Druck von 0,5 MPa und einer Temperatur von 2°C und wird danach als Flüssigkeit mit
der Pumpe 18 zur Erhitzung, Verdampfung und Überhitzung in die Wärmetauscher 7, 6,
1, 3 und 5 und von da wieder in die Turbine 15 geleitet. Mit Hilfe der Ventile 20 erreicht
man die gleichmäßige Einstellung der Temperatur in den Kondensatoren 10 und 12.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus den Wärmetauschern 1, 3,
5, 6, 7 und 8, den Rauchgasverdichtern 2 und 4, dem Separator 9, den Kondensatoren 10,
12 und 17, den Expansionsturbinen 11 und 13, dem Sublimator 14, der Turbine 15, dem
Generator 16, den Antrieben 19, der Pumpe 18 sowie den Ventilen 20.
In Fig. 1 werden die folgenden grundlegenden Strömungen gezeigt:
I - Rauchgase, die die Komponenten SO2, H2S, CO2 und NO2 enthalten;
II - Propan;
III - Kondensatorkühlung;
IV - Wasserdampfkondensat aus den Rauchgasen;
V - Kondensat der Schwefelanhydritdämpfe (der SO2-Dämpfe);
VI - Kondensat der H2S-Dämpfe;
VII - Ausgang CO2;
VIII - Stickstoffdioxyd NO2.
I - Rauchgase, die die Komponenten SO2, H2S, CO2 und NO2 enthalten;
II - Propan;
III - Kondensatorkühlung;
IV - Wasserdampfkondensat aus den Rauchgasen;
V - Kondensat der Schwefelanhydritdämpfe (der SO2-Dämpfe);
VI - Kondensat der H2S-Dämpfe;
VII - Ausgang CO2;
VIII - Stickstoffdioxyd NO2.
Der Kreislauf ist in Fig. 2 dargestellt.
Der Kreislauf besteht aus folgenden Prozessen:
1-2 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 1 (Fig. 1),
2-3 - Verdichtung der Rauchgase im Rauchgasverdichter 2,
3-4 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 3,
4-5 - Verdichtung der Rauchgase im Rauchgasverdichter 4,
5-6 - Abkühlung der Rauchgase in den Wärmetauschern 5, 6, 7, 8 und Kondensator 10.
Entfernung von H2O, SO2 und H2SO3 aus den Rauchgasen im Kondensator 10;
6-7 - Ausdehnung der Gase im Turboexpander 11,
7-8 - Abkühlung der Gase im Kondensator 12, Entfernung von H2S aus den Gasen;
8-9 - Polytrope Ausdehnung der restlichen Rauchgase im Turboexpander 13,
Sublimation und Entfernung von CO2 aus den Rauchgasen;
9-10 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 8, Entfernung von NO2.
1-2 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 1 (Fig. 1),
2-3 - Verdichtung der Rauchgase im Rauchgasverdichter 2,
3-4 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 3,
4-5 - Verdichtung der Rauchgase im Rauchgasverdichter 4,
5-6 - Abkühlung der Rauchgase in den Wärmetauschern 5, 6, 7, 8 und Kondensator 10.
Entfernung von H2O, SO2 und H2SO3 aus den Rauchgasen im Kondensator 10;
6-7 - Ausdehnung der Gase im Turboexpander 11,
7-8 - Abkühlung der Gase im Kondensator 12, Entfernung von H2S aus den Gasen;
8-9 - Polytrope Ausdehnung der restlichen Rauchgase im Turboexpander 13,
Sublimation und Entfernung von CO2 aus den Rauchgasen;
9-10 - Abkühlung der Rauchgase im Wärmetauscher 8, Entfernung von NO2.
Die Berechnung der Parameter erfolgt unter der Bedingung der Verbrennung von Kohle
bei einer Leistung von 1 MW und einem elektrischen Wirkungsgrad von 33% mit der
folgenden Zusammensetzung in %:
Brennstoffverbrauch B für die festgesetzte Leistung von 1 MW liegt bei 495,8 kg/h
(0,138 kg/s).
Volumen V der Rauchgase V = 4478 m3/h (1,244 m3/s)
Koeffizient des polytropen Verdichtungs- und Ausdehnungsprozesses m = 1,3-1,4 (in den Berechnungen gilt m = 1,35).
Volumen V der Rauchgase V = 4478 m3/h (1,244 m3/s)
Koeffizient des polytropen Verdichtungs- und Ausdehnungsprozesses m = 1,3-1,4 (in den Berechnungen gilt m = 1,35).
Der Wirkungsgrad (WG) des Verdichtungs- und Ausdehnungsprozesses wird mit 0,8
angenommen.
Die Wärmeaustauschprozesse sind unter der Bedingung P = const. berechnet.
Die hydrodynamischen Verluste in den Wärmetauschern betragen 5-10%.
Zum Ausgleich des Energieverbrauchs zur Verdichtung der Rauchgase wird eine
Dampfturbinenanlage mit Propan als Wärmeträger verwendet. Der reale Kreislauf
der Anlage ist in Fig. 3 im P-i Koordinatensystem dargestellt.
Der Kreislauf besteht aus folgenden Prozessen:
1-2 - Ausdehnung in der Turbine 15 (Fig. 1);
2-3 - Dampfkondensation des Propan im Kondensator 17;
3-3* - Umpumpen der Propanflüssigkeit mittels Pumpe 18;
3*-4 - Erwärmung des Propans bis zum Sieden in den Wärmetauschern 7, 6, 1;
4-5 - Verdampfung des Propans im Wärmetauscher 3;
5-1 - Überhitzung der Dämpfe im Wärmetauscher 5.
1-2 - Ausdehnung in der Turbine 15 (Fig. 1);
2-3 - Dampfkondensation des Propan im Kondensator 17;
3-3* - Umpumpen der Propanflüssigkeit mittels Pumpe 18;
3*-4 - Erwärmung des Propans bis zum Sieden in den Wärmetauschern 7, 6, 1;
4-5 - Verdampfung des Propans im Wärmetauscher 3;
5-1 - Überhitzung der Dämpfe im Wärmetauscher 5.
Die Kennwerte des Propans in den Punkten des Kreislaufs sind in Tabelle 3
dargestellt. Beim Entwurf des Kreislaufs wurden die inneren und mechanischen
Verluste in der Turbine und der Pumpe, sowie die hydrodynamischen Verluste in
den Rohren und Wärmetauschern berücksichtigt.
Grundlage ist eine elektrische Leistung N = 1 MW.
Bei den Berechnungen wurden ein mittlerer Preis des Brennmaterials von 300 DM/Tonne und ein
Rentabilitätszeitraum von 8 Jahren (oder AfA 0,12) berücksichtigt.
4.1 Effektive Leistung der Elektromotoren 19 (Fig. 1), in kW berechnet:
Ne k1 = P2V2 . 10-3 m/(m - 1) . [(P3/P2)(m-1/m) - 1] . 1/(WGm1 . WGe1) (1)
Ne k2 = P4V4 . 10-3m/(m - 1) . [(P5/P4)(m-1/m) - 1] . 1/(WGm2 . WGe2) (2)
Ne k = Ne k1 + Ne k2 (3)
4.2 Gesamtwärmemenge Qj, die von den Rauchgasen während der Prozesse 1-2, 3-4, 5-6
(Fig. 2) abgeführt wird, in kW berechnet:
Qj = Vj . ΔIj (4)
Vj - mittlerer Verbrauch an Rauchgasvolumen, m3/s;
ΔIj - Änderung der Enthalpie der Gase, kJ/m3 in den Prozessen 1-2, 3-4, 5-6.
ΔIj - Änderung der Enthalpie der Gase, kJ/m3 in den Prozessen 1-2, 3-4, 5-6.
Qrg = Q1-2 + Q3-4 + Q5-6 (5)
4.3 Die Leistung der Expansionsturbinen wurde entsprechend der Daten in Tabelle 1 in
kW berechnet:
Ne et1 = P6V6 . 10-3 . m/(m - 1) . [1 - (P7/P6)(m-1)/m] . 1/(WGm1 . WGg1) (6)
Ne et2 = P8V8 . 10-3 . m/(m - 1) . [1 - (P9/P8)(m-1)/m] . 1/(WGm2 . WGg2) (7)
Ne et = Ne et1 + Ne et2 (8)
Unter den realen Bedingungen der Arbeit der Expansionsturbinen im gebremsten
Regime ist die Wirkleistung der elektrischen Generatoren Ne* et niedriger, als die
berechnete Leistung Ne et. Deshalb wird die Leistung der Expansionsturbinen nach der
Grafik in Fig. 4 berechnet, welche für eine serienmäßig hergestellte Ausrüstung, die im
Druckbereich 0,6-0,1 MPa arbeitet, erstellt wurde.
4.4 Die Berechnung der Leistung der zusätzlichen Turboanlage mit Wärmeträger
(Propan) wurde nach den in Tabelle 3 dargestellten Daten durchgeführt. Hierbei wurden
die Gesamtwärmeverluste in den Wärmetauschern 1, 3, 5, 6, 7 mit 10% der
Gesamtwärmemenge angenommen (WGwt = 0,9).
Die von der zusätzlichen Energieanlage gewonnene Wärmemenge ist gleich Q, kW:
Qpr = Qrg . WGwt (9)
Die gleiche Wärmemenge, die in den Wärmetauschern in dem Prozeß 3*-4-5-1
(Fig. 3) mit einem kg Propan (pr) gewonnen wurde ist gleich:
qpr = i1 - i3* (10)
Der Propanverbrauch durch die Anlage, kg/s:
Gpr = Qpr/qpr (11)
Die Effektivleistung der Anlage unter Berücksichtigung der Verluste, kW:
Ne pr = Gpr . (i1 - i2) . WGm . WGg (12)
Die Ergebnisse der Berechnungen der Anlagenkennwerte mit Propan als Wärmeträger
sind in Tabelle 4** dargestellt.
AL=L<Elemente der Anlage | |
1. Antriebsleistung des Rauchgasverdichters 2 (Fig. 1) | Ne v1 = -114,0 kW |
2. Antriebsleistung des Rauchgasverdichters 4 | Ne v2= -134,0 kW |
3. Gesamtleistung des Antriebs des Rauchgasverdichters | Ne v = -248 kW |
4. Von den Rauchgasen abgeführte Wärme | Qrg = -1691,5 kW |
5. Wirkleistung der Expansionsturbine 11 (berechnet) | Ne et1 = 85,0 kW |
6. Wirkleistung der Expansionsturbine 13 (berechnet) | Ne et2 = 23,0 kW |
7. Gesamtleistung der Expansionsturbinen (berechnet) | Ne et = 108,0 kW |
8. Gesamtleistung der Expansionsturbinen (real, aus der Grafik in Fig. 4) | Ne* et = 50,0 kW |
9. Von den Wärmeträgern aufgenommene Wärme (für Propan) | Qpr = 1522,3 kW |
10. Von 1 kg Propan im Prozeß 3*-4-5-1 aufgenommene Wärme (Fig. 3) | qpr = 377,7 kJ/kg |
11. Propanverbrauch durch die Anlage | Gpr = 4,0 kg/s |
12. Leistung der Propananlage | Ne pr = 272,0 kW |
AL=L<13. Gesamtleistungsbilanz der vorgestellten Anlage: | |
a) berechnet: Ne = Ne pr + Ne et - Ne v | Ne = 132,0 kW |
b) real: Ne* = Ne pr + Ne* et - Ne v | Ne* = 74,0 kW |
Die Bewertung der Effektivität der Anlage nach dem vorgeschlagenen Verfahren
wurde unter Nutzung üblicher Methoden nach gerundeten Kennwerten für 1 MW
festgelegte Leistung durchgeführt.
Hierbei wurden folgende Kennwerte berücksichtigt:
Kosten der Elektroenergie: 0,15 DM/kWh,
Grad der Ausnutzung der festgelegten Leistung: 7000 h/j,
Investitionsaufwand zum Bau der vorgeschlagenen Anlage: 5 Millionen DM, Kosten für den Bau eines Schornsteins der Höhe 250 m: 6 Millionen DM,
Normativkoeffizient E der Wirtschaftlichkeit der Investition zur Rekonstruktion der energetischen Ausrüstung: 0,15.
Kosten der Elektroenergie: 0,15 DM/kWh,
Grad der Ausnutzung der festgelegten Leistung: 7000 h/j,
Investitionsaufwand zum Bau der vorgeschlagenen Anlage: 5 Millionen DM, Kosten für den Bau eines Schornsteins der Höhe 250 m: 6 Millionen DM,
Normativkoeffizient E der Wirtschaftlichkeit der Investition zur Rekonstruktion der energetischen Ausrüstung: 0,15.
Die Ergebnisse der Berechnungen sind in Tabelle 5 dargestellt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Behandlung von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials
entstehenden Rauchgasen, wobei Wasserdampf und unerwünschte
Verunreinigungen, die im Rauchgas enthalten sind, zusammen mit partikelförmigen
Stoffen dadurch ausgeschieden werden, daß die Rauchgase durch Druck, Kühlung
und Expansion kondensiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man
- 1. die von der Asche gereinigten Rauchgase aus dem Verbrennungsraum in einen Wärmetauscher (1) leitet, in dem sie sich bis zu einer Temperatur von 30-50°C abkühlen,
- 2. die Rauchgase mit einer Temperatur von 30-50°C einem Rauchgasverdichter (2) zuführt, in dem man sie in einem politropen Prozeß, unter Berücksichtigung der inneren Verluste, bis zu einem Druck von 0,25-0,3 MPa und einer Temperatur von 135-145°C verdichtet,
- 3. die Rauchgase vom Rauchgasverdichter (2) zu einem Wärmetauscher (3) leitet, in dem man sie bis zu einer Temperatur von 30-50°C abkühlt, wobei sich der Druck der Gase unter Berücksichtigung der gasdynamischen Verluste auf 0,2-0,25 MPa ändert,
- 4. die Rauchgase mit diesen Parametern in einen Rauchgasverdichter (4) führt, in dem man sie auf einen Druck von 0,55-0,6 MPa verdichtet, wobei sich die Temperatur auf 150-160°C erhöht,
- 5. die Rauchgase zur intensiven Abkühlung durch ein System, bestehend aus den Wärmetauschern (5), (6), (7) und (8) führt, wodurch die Temperatur der Rauchgase unter 30°C sinkt und der Druck sich unter Berücksichtigung der Verluste bei 0,5-0,55 MPa einstellt,
- 6. die Rauchgase, die die Komponenten SO2, H2S, CO2 und NO2 enthalten, mit diesen Parametern in einen Separator (9) und einen Kondensator (10) leitet, in dem man die SO2-Dämpfe aufspaltet und kondensiert und die Gase gleichzeitig weiter bis zu einer Temperatur von 5°C und darunter abkühlt,
- 7. die Rauchgase mit dem Druck 0,5-0,55 MPa und der Temperatur von 5°C in eine Expansionsturbine (11) einleitet, in der sie sich bis zu einem Druck von 0,13-0,16 MPa ausdehnen und ihre Temperatur auf -60°C sinkt,
- 8. die Rauchgase von der Expansionsturbine (11) zu einem Kondensator (12) leitet, in dem man die Gase zusätzlich abkühlt und aus den Gasen H2S kondensiert und abführt,
- 9. die von H2O, SO2 und H2S gereinigten Reste der Rauchgase in eine Expansionsturbine (13) einleitet, in der sie sich bis zum atmosphärischen Druck ausdehnen und die Temperatur der übrigen Gase am Ausgang auf -80 bis -85°C absinkt,
- 10. bei dieser Temperatur in einem Sublimator (14) die Komponente CO2 aus dem Rauchgasen abspaltet,
- 11. die im wesentlichen noch aus NO2 bestehenden Rauchgase danach durch den Wärmetauscher (8) führt, wonach man es abscheidet,
- 12. die aus den Rauchgasen in den Wärmetauschern (1), (3), (5), (6) und (7) gewonnene Wärmeenergie zur Verdampfung und Überhitzung des Wärmeträgerdampfes (Propan C3H8), der in der Dampfturbinenanlage zirkuliert, einsetzt,
- 13. den überhitzten Wärmeträgerdampf mit einem Druck von 4,0 MPa und einer Temperatur von 100°C aus dem Wärmetauscher (5) in die Turbine (15) leitet, in der er sich bis zu einem Druck 0,5 MPa ausdehnt und Nutzarbeit verrichtet, die man durch den Generator (16) in Elektroenergie umwandelt,
- 14. die im Generator (16) gewonnene Elektroenergie zum Antrieb der Rauchgasverdichter (2) und (4) einsetzt,
- 15. den aus der Turbine (15) austretenden Wärmeträgerdampf im Kondensator (17) bei einem Druck von 0,5 MPa und einer Temperatur von 2°C kondensiert und danach als Flüssigkeit mit der Pumpe (18) zur Erhitzung, Verdampfung und Überhitzung in die Wärmetauscher (7), (6), (1), (3) und (5) und von da wieder in die Turbine (15) leitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gleichmäßige
Einstellung der Temperatur in den Kondensatoren (10) und (12) mit Hilfe der
Ventile (20) erreicht.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2
bestehend aus den Wärmetauschern (1), (3), (5), (6), (7) und (8), den
Rauchgasverdichtern (2) und (4), dem Separator (9), den Kondensatoren (10), (12)
und (17), den Expansionsturbinen (11) und (13), dem Sublimator (14), der Turbine
(15), dem Generator (16), den Antrieben (19), der Pumpe (18) sowie den Ventilen
(20).
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DE19546152A DE19546152C2 (de) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen |
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- 1995-11-29 DE DE19546152A patent/DE19546152C2/de not_active Expired - Fee Related
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