DE19601193C2 - Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung und Vorrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung in einem Wäscher mit Sprüh­ vorrichtung für das Absorptionsmittel und einem Behälter für das Absorptionsmittel auf Basis von Suspensionen ent­ haltend Calciumverbindungen, wobei das zunächst entstehende Calciumsulfit zumindest auch teilweise durch Luftsauerstoff oder Restsauerstoff des Rauchgases zu Calciumsulfat oxi­ diert werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

DE-C-35 25 665, DE-C-35 07 370 und DE-C-36 03 366 beschrei­ ben Verfahren und Vorrichtungen zur Entschwefelung von Abgasen.

Bei Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung dieser Ver­ fahren ist es bisher üblich, den Behälter für das Absorp­ tionsmittel neben dem Wäscher anzuordnen und von diesem Be­ hälter aus die Sprühvorrichtungen zu versorgen.

Dieser Behälter ist bei Einkreis-Rauchgasentschwefelungs­ anlagen ein reiner Vorratsbehälter, in dem ggf. auch das Absorptionsmittel angerührt bzw. angemaischt wird. In Zwei­ kreis-Rauchgasentschwefelungsanlagen wird im allgemeinen ein Teil der verbrauchten Absorptionsmittel des oberen Kreislaufes in diesen Behälter zurückgeführt, so daß dort die Reaktion zwischen Schwefeloxidverbindungen und Calcium­ verbindungen fortgesetzt wird.

Diese Verfahren und Vorrichtungen haben sich im Prinzip be­ währt, jedoch besteht das Bedürfnis, den Energieverbrauch und die Investitionskosten weiter zu senken. Weiterhin be­ steht das Bedürfnis, die Betriebssicherheit zu erhöhen, insbesondere unter wechselnden bzw. klimatischen Bedingun­ gen, sowie wechselndem Anfall an Rauchgasmenge und Schwe­ felbelastung. Weiterhin besteht das Bedürfnis, den Platz­ bedarf derartiger Vorrichtungen so klein wie möglich zu halten.

Diese Aufgaben können überraschend einfach dadurch gelöst werden, daß das Absorptionsmittel im Inneren des Wäschers in einem oben offenen Behälter vorgehalten und nach dem Waschvorgang dann zumindest teilweise wieder in ihm aufge­ fangen wird, wobei der Flüssigkeitspegel im Behälter höher liegt als der Flüssigkeitspegel im Sumpf des Wäschers.

Vorzugsweise wird das Absorptionsmittel dicht oberhalb des Bodens des Vorratsbehälters entnommen und erst außerhalb des Wäschers auf die Sprühvorrichtungen verteilt. Dies hat den Vorteil, daß am Boden des Behälters Absetzungen ver­ mieden werden können und die Sprühvorrichtungen separat ge­ wartet und gereinigt werden können, insbesondere die Siebe vor den Sprühdüsen.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, das zu reini­ gende Rauchgas tangential oberhalb des Flüssigkeitspegels des Sumpfes in den Wäscher einzuleiten. Dies führt zu einer Verlängerung des Rauchgasweges im unteren Teil des Wäschers und erhöht damit die Effizienz des Waschvorgangs. Bei die­ ser Verfahrensvariante ist es vorteilhaft, das Rauchgas schon vor dem Eintritt in den eigentlichen Wäscher zu quen­ chen oder ggf. sogar vorzuwaschen. Hierzu wird der Rauch­ gasstrom vor Eintritt in den eigentlichen Wäscher schon be­ sprüht, und zwar entweder mit Wasser oder mit Absorptions­ mittel. Durch diese Vorquenchung kurz vor Eintritt in den Wäscher wird wiederum Raum eingespart und dadurch auch die Investkosten gesenkt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Gleichstrom gesprüht wird, weil dadurch der Druckabfall vermindert wird und der Impuls der Sprühdü­ sen der Geschwindigkeit des Rauchgases aufaddiert wird.

Gleichzeitig führt dies zu einer besseren Verteilung des Absorptionsmittels im Rauchgasstrom.

Bei den weiteren Sprühvorrichtungen im unteren Teil des Wäschers ist es ebenfalls vorteilhaft, die Sprührichtung so anzuordnen, daß die Rotationsströmung des Rauchgases in eine Aufwärtsströmung umgelenkt wird. Im oberen Teil des Wäschers weist der Rauchgasstrom überwiegend nur noch eine Aufwärtsströmung auf.

Wenn gewünscht wird, das Calciumsulfit möglichst vollstän­ dig in Calciumsulfat zu überführen, wird die Suspension im Sumpf des Wäschers belüftet. Dies erfolgt vorzugsweise mit Belüftungslanzen. Insbesondere in Zweikreis-Wäschern wird die Suspension im Sumpf, ggf. nach Abtrennung der gröberen Calciumsulfatteilchen abgepumpt und über Sprühvorrichtungen im unteren Teil des Wäschers in den Rauchgasstrom gesprüht, während der obere Teil des Wäschers mit dem Absorptions­ mittel aus dem Vorratsbehälter besprüht wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht demnach aus einem Wäscher, Sprühvorrichtung für das Absorp­ tionsmittel, einem Behälter für das Absorptionsmittel sowie Zu- und Ableitungen und Pumpen für das Absorptionsmittel und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem nach oben offenen Gefäß besteht und so im Inneren des Wäschers angeordnet ist, daß das über die Sprühvorrichtun­ gen eingedüste Absorptionsmittel in ihm zumindest teilweise aufgefangen werden kann. Vorzugsweise weist das Gefäß einen konischen Boden auf mit einem zentral angeordneten Absaug­ stutzen. Dies führt dazu, etwaige Absetzungen abzufangen und zu vermeiden. Ggf. kann auch im Kreislauf gepumpt wer­ den, um das Absetzen von Suspensionen zu vermeiden.

Der Einlaßstutzen für das Rauchgas ist vorzugsweise tangen­ tial am eigentlichen Wäscher angebracht. Der Sumpf des Wä­ schers weist vorzugsweise Belüftungslanzen auf. Um die Ka­ pazität des Wäschers besser zu nutzen und Anbackungen durch Überhitzung an der Wendung des Vorratsbehälters zu vermei­ den, weist der Einlaßstutzen schon Sprühvorrichtungen auf, die noch außerhalb des eigentlichen Wäschers angeordnet sind.

Diese Sprühvorrichtungen werden vorzugsweise im Gleichstrom geschaltet und sorgen dadurch für eine bessere Verteilung des Absorptionsmittels im Rauchgasstrom.

Eine typische Vorrichtung für einen Zweikreis-Wäscher fin­ det sich in der anliegenden Fig. 1. Der Wäscher 1 weist einen oben offenen Behälter 2 auf. Das Rauchgas tritt durch den Einlaßstutzen 3 in den Wäscher ein und durch den Auslaß 4 wieder aus. Der Wäscher weist weiterhin einen Absaug­ stutzen 6 und Sprühvorrichtungen 7 für das Absorptionsmittel auf. Querschnitte durch den Kopf eines solchen Wäschers sowie durch den unte­ ren Teil des Wäschers finden sich in den Fig. 2 und 3.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Behälters für das Absorptionsmittel im Inneren des Wäschers werden eine Reihe von Vorteilen erzielt, die von erheblicher Bedeutung sein können. Zunächst einmal entfällt das Fundament und der Platz für den sonst neben dem Wäscher aufgestellten Vor­ ratsbehälter. Weiterhin kann auf ein Rührwerk in dem Be­ hälter verzichtet werden. Der Behälter hat auch kein Dach. Die Sedimentbildung wird durch Umpumpen und konische Ausge­ staltung des Behälters vollständig vermieden. Das Material des Behälters kann aus preiswerterem Material ausgewählt werden. Aufgrund der geringeren mechanischen Beanspruchung und Anforderungen an die Sicherheit können sogar faserver­ stärkter Kunststoff oder Beton verwendet werden. Dadurch entfällt auch in einigen Fällen eine entsprechende Bühne auf dem Fundament.

Von entscheidender Bedeutung ist eine Verminderung des Energieverbrauchs für die Absorberversorgungspumpen (Sprüh­ vorrichtung), da der Flüssigkeitspegel im Behälter höher gewählt werden kann als bei herkömmlichen Anlagen. Es ist daher eine geringere Höhendifferenz zu den oberen Sprühdü­ sen zu überwinden. Dies führt zu einer Engergieeinsparung von 10-15%.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Saugsiebe der Absorber­ versorgungspumpen während des Betriebs ohne Entleerung des Behälters gereinigt werden können. Auch ist es möglich, den Absorberversorgungsbehälter ohne Entfernung von Restsedi­ ment zu entleeren. Etwaige Entleerungszeiten verkürzen sich erheblich. Auch im Inneren des Wäschers entfällt die Ver­ steifungskonstruktion für die Sammelschüssel und das Ab­ laufrohr, dies gilt insbesondere für Zweikreis-Wäscher.

Die Eindosierung des Absorptionsmittels, beispielsweise Kalkstein in den Behälter, kann erfolgen über einen Stutzen oberhalb des Randes des Behälters. Die Kalksteinsuspension gelangt so mit der ablaufenden Absorbersuspension in den Absorberversorgungsbehälter. Es ist auch möglich, den Kalk­ stein trocken einzudosieren oder außerhalb des Wäschers anzumaischen und dann in diesen Behälter einzupumpen, bei­ spielsweise durch einen abgetauchten Gummischlauch.

Insbesondere in Zweikreis-Wäschern entfallen erfindungsge­ mäß die Auffangtrichter und Ablaufleitungen zurück in den Vorratsbehälter des Absorptionsmittels. Es ist weiterhin kein Brüdenabzugsgebläse mehr notwendig.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren verläuft auch die zusätz­ liche, erzwungene Oxidation zum Calciumsulfat einfacher, weil die austretende Oxidationsluft noch einmal intensiv mit der in den Behälter eintretenden, angesäuerten Absor­ bersuspension gemischt wird. Bei Anlagen ohne erzwungene Calciumsulfitoxidation ist ebenfalls eine Beschleunigung der natürlichen Oxidation zu beobachten, und zwar aufgrund des besseren Rauchgaseintrages in die obere Schicht des Ab­ sorptionsmittels, da dort tiefere pH-Werte beobachtet wer­ den, die die Oxidation beschleunigen.

Eine weitere Energieeinsparung erfolgt durch die teilweise Quenchung des Rauchgases vor Eintritt des Rauchgases in den eigentlichen Wäscher, da durch die Quenchung auch das Volumen des Gasstroms vermindert wird. Rührenergie im Quencher wird eingespart durch Ausnutzung des Impulses der Rauchgas­ strömung und der Sprühmittel. Die bessere Vermischung von Flüssigkeit und Gas im Quencher führt zu einem besseren Stoffübergang vom Gas zur Flüssigkeit.

Claims (15)

1. Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung in einem Wä­ scher mit Sprühvorrichtungen für das Absorptionsmittel und einem Behälter für das Absorptionsmittel auf Basis von Suspensionen enthaltend Calciumverbindungen, wobei das zu­ nächst entstehende Calciumsulfit zumindestens auch teil­ weise durch Luftsauerstoff oder Restsauerstoff des Rauchga­ ses zu Calciumsulfat oxidiert werden kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absorptionsmittel im Inneren des Wäschers in einem oben offenen Behälter vorgehalten und nach dem Waschvorgang zumindest teilweise wieder in ihm aufgefangen wird, wobei der Flüssigkeitspegel im Behälter höher liegt als der Flüssigkeitspegel im Sumpf des Wäschers.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel dicht oberhalb des Bodens des Vor­ ratsbehälters entnommen und erst außerhalb des Wäschers auf die Sprühvorrichtungen verteilt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Rauchgas tangential, oberhalb des Flüssigkeitspegels des Sumpfes in den Wäscher eingeleitet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgasstrom vor Eintritt in den eigentlichen Wäscher mit Wasser oder Absorptionsmittel besprüht wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstrom besprüht wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindestens einige der Sprühvorrichtun­ gen so angeordnet sind, daß die Rotationsströmung des Rauchgases in eine Aufwärtsströmung umgelenkt wird.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Suspension im Sumpf des Wäschers zwecks Oxidation des Calciumsulfits zum Calciumsulfat be­ lüftet wird.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Teil der Suspension bereits vor Ein­ tritt des Rauchgases in den eigentlichen Wäscher einge­ sprüht wird.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Suspension im Sumpf, ggf. nach Ab­ trennung der gröberen Calciumsulfatteilchen, abgepumpt und über Sprühvorrichtungen im unteren Teil des Wäschers in den Rauchgasstrom gesprüht wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 bestehend aus einem Wäscher (1), Sprüh­ vorrichtungen (7) für das Absorptionsmittel, einem Behälter für das Absorptionsmittel (2) sowie Zu- und Ableitungen und Pumpen für das Absorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem nach oben offenen Gefäß besteht und so im Inneren des Wäschers angeordnet ist, daß das über die Sprühvorrichtungen (7) eingedüste Absorptionsmittel in ihm zumindest teilweise aufgefangen werden kann.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (2) einen konischen Boden aufweist und einen zentral angeordneten Absaugstutzen (6).

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einlaßstutzen (3) für das Rauchgas tangential am Wäscher (1) angebracht ist.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (3) Sprühvorrichtungen enthält, die außerhalb des eigentlichen Wäschers (1) angeordnet sind.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtungen im Einlaßstutzen so angeordnet sind, daß der Rauchgasstrom im Gleichstrom besprüht wird.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf des Wäschers (1) Belüftungs­ lanzen aufweist.