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 Rauchgasen

Info

Publication number
DE19546152C2
DE19546152C2 DE19546152A DE19546152A DE19546152C2 DE 19546152 C2 DE19546152 C2 DE 19546152C2 DE 19546152 A DE19546152 A DE 19546152A DE 19546152 A DE19546152 A DE 19546152A DE 19546152 C2 DE19546152 C2 DE 19546152C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flue gases
temperature
gases
pressure
mpa
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19546152A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19546152A1 (de
Inventor
Paul-Dieter Kluge
Walerij Kornev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLUGE PAUL DIETER
Original Assignee
KLUGE PAUL DIETER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLUGE PAUL DIETER filed Critical KLUGE PAUL DIETER
Priority to DE19546152A priority Critical patent/DE19546152C2/de
Publication of DE19546152A1 publication Critical patent/DE19546152A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19546152C2 publication Critical patent/DE19546152C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033Other features
    • B01D5/0039Recuperation of heat, e.g. use of heat pump(s), compression
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033Other features
    • B01D5/0036Multiple-effect condensation; Fractional condensation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/10Nitrogen; Compounds thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/20Sulfur; Compounds thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/50Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/70Condensing contaminants with coolers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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.
1. Realer thermodynamischer Kreislauf der Anlage
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.
2. Parameter der Rauchgase und Prozeßeigenschaften
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).
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%.
2.1 Parameter der Rauchgase (Tab. 1)
2.2 Kennwerte der Prozesse (Tab. 2)
3. Realer thermodynamischer Kreislauf der zusätzlichen Energieanlage mit Wärmeträgerdampf (Propan)
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.
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.
3.1 Parameter des Propans in den Punkten des Kreislaufs (Tab. 3)
4. Wärme- und Leistungsbilanz für die vorgeschlagenen Anlage
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.
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.
Kennwerte der Expansionsturbinen sind für die Punkte aus Fig. 4 (Tab. 4*)
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.
Leistungsbilanz der Elemente der Anlage für 1 MW (Tab.4**)
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
5. Die Bewertung der Effektivität der vorgeschlagenen Anlage (Tab. 5)
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.
Die Ergebnisse der Berechnungen sind in Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 5

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).
DE19546152A 1995-11-29 1995-11-29 Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen Expired - Fee Related DE19546152C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19546152A DE19546152C2 (de) 1995-11-29 1995-11-29 Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19546152A DE19546152C2 (de) 1995-11-29 1995-11-29 Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19546152A1 DE19546152A1 (de) 1997-07-10
DE19546152C2 true DE19546152C2 (de) 2000-02-24

Family

ID=7779777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19546152A Expired - Fee Related DE19546152C2 (de) 1995-11-29 1995-11-29 Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19546152C2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106512638A (zh) * 2017-01-04 2017-03-22 刘民凯 基于深冷液化分离的烟气脱硫脱硝方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3037943C2 (de) * 1979-10-16 1989-12-28 Goeran Almloef

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3037943C2 (de) * 1979-10-16 1989-12-28 Goeran Almloef

Also Published As

Publication number Publication date
DE19546152A1 (de) 1997-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2901722C2 (de)
EP0211335B1 (de) Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk
DE3037943C2 (de)
DD293335A5 (de) Verfahren zur verwertung von klaerschlamm
WO2009118229A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von kohlendioxid aus rauchgas einer fossilbefeuerten kraftwerksanlage
DE2931427A1 (de) Anlage zur energiegewinnung aus festen fossilen brennstoffen, insbesondere steinkohle
DE2738442B2 (de) Verfahren bzw. Anlage zur Nutzung der fühlbaren Kokswärme in einer Verkokungsanlage
EP0139626A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Wärme aus wasserdampfhältigen Gasen durch Absorption oder Adsorption
DE4303174A1 (de) Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie
DE19546152C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von den bei der Verbrennung organischen Heizmaterials entstehenden Rauchgasen
EP0785246A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kohlekraftwerks
DE2656868C3 (de) Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von Rauchgasen
DE69005381T2 (de) Zusammengesetztes Kohlenvergasungskraftwerk.
DE4225858C2 (de) Dampf-Gasturbinen-Anlage
DE2648576C2 (de) Gas-Dampfturbinenanlage
DE2556454C2 (de)
DE1240338B (de) Gasturbinenanlage mit einer Druckbrennkammer fuer festen Brennstoff
DE3518512A1 (de) Verfahren zur strom- und waermeerzeugung mittels einer druckbetriebenen wirbelbettfeuerung
DE3900831C2 (de)
DE102004050465B3 (de) Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids
DE2719189A1 (de) Verfahren zum betrieb einer kohlevortrocknungs- bzw. -erhitzungsanlage in verbindung mit einer kokerei
DE4401193C2 (de) Verfahren und Anlage zur energiesparenden und abgasarmen Erdölverarbeitung
DE2709900C2 (de)
DE3835428A1 (de) Verfahren zur erzeugung elektrischer energie und/oder heiz- und prozesswaerme
DE19601332A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgaswärmenutzung bei der Rauchgasreinigung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee