DE19601332A1

DE19601332A1 - Waste heat recovery from flue gas

Info

Publication number: DE19601332A1
Application number: DE19601332A
Authority: DE
Original assignee: Apparatebau Rothemuehle Brandt and Kritzler GmbH
Current assignee: Apparatebau Rothemuehle Brandt and Kritzler GmbH
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-17

Abstract

In a process and apparatus for waste gas heat utilisation combined with dirty gas cleaning and clean gas reheating in a flue gas desulphurisation unit, the novelty is that: (a) the useful thermal energy, contained in the dirty gas, is completely transferred to the clean gas and the useful heat is removed at the clean gas side after desulphurisation (4); (b) dirty gas cooling and clean gas reheating are carried out by a gas/gas heat exchanger (3) which may be of preferably regenerative or even recuperative design; and (c) heat extraction is carried out by a separate utility heat exchanger (5). Also claimed is a process and apparatus for waste gas heat utilisation in combination with a dust-catcher and a downstream flue gas desulphurisation unit, the novelty being that heat extraction is carried out at the dirty gas side before desulphurisation (4) and the utility heat exchanger (5) is located within the exhaust hood of the dust-catcher (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung der restlichen Wärme im Abgasstrom beispielsweise hinter dem Dampferzeuger eines Wärmekraftwerkes. Das in diesem Bereich gegebene Temperaturniveau bietet besonders in Verbin dung mit dem Abkühlvorgang bei der Rauchgasentschwefelung die Möglichkeit, Wärme u. a. für Fernheizsysteme oder auch zur zu sätzlichen Verbrennungsluftvorwärmung auszukoppeln.The invention relates to a method and an apparatus for Use of the remaining heat in the exhaust gas flow, for example behind the steam generator of a thermal power plant. That in this Range given temperature level offers especially in verbin with the cooling process during flue gas desulfurization Possibility of heat u. a. for district heating systems or for decouple additional combustion air preheating.

Es ist bekannt, dem Abgas nutzbare Wärme auf der Rohgasseite vor der Rauchgasentschwefelung mit einem besonderen Wärme tauscher zu entnehmen, wobei derartige Wärmetauscher gewöhnlich anordnungs- und verfahrensbedingt mit einem Wärmeträgermedium arbeiten. Die europäische Patentanmeldung 0 562 278 zeigt bei spielsweise in der Fig. 2 die Abwärmenutzung zur zusätzlichen Verbrennungsluftvorwärmung. Die mit einem Wärmeträger arbei tenden Wärmetauscher, die als "Wärmeverschiebungssystem" oder auch "Kreislaufverbundsystem" bezeichnet werden, sind bei allen Vorteilen der Anordnung und Funktionsweise in der Herstellung und Betriebsweise teurer als ein mit direkter Übertragung arbei tender Gas/Gas-Wärmetauscher. Dies gilt besonders bei der An ordnung auf der Rohgasseite einer Rauchgasentschwefelung, wo bei Unterschreiten des Säuretaupunkts in Verbindung mit dem Reststaubgehalt Verschmutzungs- und Korrosionsprobleme gegeben sind und somit hohe Anforderungen an die Reinigungstechnik und Materialauswahl zu stellen sind. It is known to remove usable heat from the exhaust gas on the raw gas side before the flue gas desulfurization with a special heat exchanger, such heat exchangers usually working with a heat transfer medium due to the arrangement and process. European patent application 0 562 278 shows, for example in FIG. 2, the use of waste heat for additional combustion air preheating. The working with a heat carrier tend heat exchangers, which are referred to as "heat displacement system" or "closed loop system", are more expensive than a direct-working gas / gas heat exchanger with all advantages of the arrangement and functioning in the manufacture and operation. This applies particularly to the arrangement on the raw gas side of a flue gas desulphurization, where contamination and corrosion problems occur when the acid dew point is undershot in connection with the residual dust content and high demands are made on the cleaning technology and material selection.

Darüber hinaus gibt es Rauchgasreinigungsanlagen mit einer Ent staubungs- und nachgeschalteter Entschwefelungseinrichtung, die ohne Wiederaufwärmung arbeiten und das entschwefelte Abgas durch den Kühlturm ableiten. In diesen Fällen erfolgt die Wärme auskopplung hinter der Entstaubung vor der Rauchgasent schwefelung mit einem separat angeordneten Wärmetauscher, bei dem aus den oben genannten Gründen besonders auch das Gehäuse korrosionsbeständig und reinigungsfreundlich gestaltet und ausgeführt werden muß.There are also flue gas cleaning systems with an Ent dust and downstream desulfurization device, the work without reheating and the desulfurized exhaust gas through the cooling tower. In these cases, the heat occurs decoupling behind the dedusting before the flue gas sulfurization with a separately arranged heat exchanger, at for the reasons mentioned above, especially the housing corrosion-resistant and easy to clean must be carried out.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Technik der Abgas wärmenutzung bei der Rauchgasreinigung zu einem betriebs- und kostengünstigeren Konzept weiterzuentwickeln.The invention has for its object the technique of exhaust gas use of heat in flue gas cleaning to an operational and to develop a more cost-effective concept.

Diese Aufgabe wird bei einer Rauchgasentschwefelungsanlage mit Wiederaufwärmung des Reingases dadurch gelöst, daß die im Roh gas enthaltene, nutzbare Wärmeenergie vollständig auf das Rein gas übertragen und die Wärmeauskopplung nach der Rauchgasent schwefelung auf der Reingasseite vorgenommen wird, daß die Wärmeübertragung vom Roh- an das Reingas mit einem Gas/ Gas-Wärmetauscher, der vorzugsweise regenerativer oder auch re kuperativer Bauart ist, und die Auskopplung der Nutzwärme mit einem Wärmeträger-Wärmetauscher, der auch ggf. ein direkt über tragener Wärmetauscher sein kann, erfolgt.This task is performed with a flue gas desulfurization system Reheating of the clean gas solved in that the raw gas contained, usable heat energy completely on the pure transfer gas and heat extraction after the flue gas sulfurization is carried out on the clean gas side, that the heat transfer from the raw to the clean gas with a gas / Gas heat exchanger, which is preferably regenerative or also re is of a kuperative design, and the decoupling of the useful heat a heat transfer heat exchanger, which may also be a direct worn heat exchanger can be done.

Bei Anlagen mit einer Entstaubung und nachgeschalteter Rauchgas entschwefelung ohne Wiederaufwärmung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmeauskopplung auf der Rohgasseite vor der Rauchgasentschwefelung erfolgt und der Wärmetauscher innerhalb der Abstromhaube der Entstaubungsanlage angeordnet ist. Diese Lösung läßt sich auch auf Rauchgasreinigungsanlagen, die keine nennenswerten Korrosionsprobleme aufweisen, anwenden.In systems with dedusting and downstream flue gas This makes desulfurization without reheating the task solved that the heat extraction on the raw gas side before Flue gas desulfurization takes place and the heat exchanger inside the exhaust hood of the dedusting system is arranged. This Solution can also be found on flue gas cleaning systems that have no have significant corrosion problems.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Ausführungsform für Nutz-Wärmeauskopplung auf der Reingasseite einer Rauchgasentschwefelung. Fig. 1 shows an embodiment for useful heat extraction on the clean gas side of a flue gas desulfurization.

Fig. 2 eine Ausführungsform für die Nutz-Wärmeauskopplung am Austritt einer Entstaubungsanlage. Fig. 2 shows an embodiment for the useful heat extraction at the outlet of a dedusting system.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird das Abgas nach dem Dampferzeuger in dem Filter 1 entstaubt, nach dem Förderven tilator 2 im Gas/Gas-Wärmetauscher 3 von 130° auf 60°C abge kühlt, nach der Entschwefelung 4 im Wärmetauscher 3 wieder von 45° auf 115°C aufgewärmt, anschließend in dem Nutz-Wärme tauscher 5 auf 75°C abgekühlt und über den Kamin 6 abgeleitet. Mit dieser Ausführung lassen sich die Verschmutzungs- und Korro sionsprobleme auf den Gas/Gas-Wärmetauscher beschränken. Sowohl in regenerativer als auch in rekuperativer Ausführung sind diese Wärmetauscher für derartige Anwendungsfälle zum bewährten Stand der Technik zu zählen.According to the example shown in Fig. 1, the exhaust gas is dedusted after the steam generator in the filter 1 , after the Förderven tilator 2 in the gas / gas heat exchanger 3 cools from 130 ° to 60 ° C, after the desulfurization 4 in the heat exchanger 3 again warmed up from 45 ° to 115 ° C, then cooled in the useful heat exchanger 5 to 75 ° C and discharged through the chimney 6 . With this version, the contamination and corrosion problems can be limited to the gas / gas heat exchanger. Both in regenerative and recuperative versions, these heat exchangers are to be counted among the proven state of the art for such applications.

Die Heizflächen lassen sich in einfacher Form reinigungsfreund lich und korrosionsbeständig ausführen sowie ggf. ohne be sondere Schwierigkeiten austauschen. Darüber hinaus sind der artige Gas/Gas-Wärmetauscher für diese Anwendungsbereiche be sonders anordnungsgünstig und lassen sich beispielsweise direkt auf die Rauchgasentschwefelungsanlage aufsetzen. Der technisch aufwendigere Nutz-Wärmetauscher 5 ist auf der Reingasseite einem sauberen, nicht aggressiven Medium ausgesetzt und bedarf somit keiner besonderen Reinigungs- und Korrosionsschutzmaß nahmen.The heating surfaces can be carried out in a simple form, easy to clean and corrosion-resistant, and, if necessary, can be replaced without any particular difficulties. In addition, the gas / gas heat exchanger of this type is particularly advantageous for these areas of application and can, for example, be placed directly on the flue gas desulfurization system. The technically more complex useful heat exchanger 5 is exposed to a clean, non-aggressive medium on the clean gas side and therefore does not require any special cleaning and corrosion protection measures.

Im Vergleich mit einer über ein Wärmeverschiebungssystem ar beitenden Rohgasabkühlung und Reingaswiederaufwärmung, bei der gleichzeitig auf der Rohgasseite die nutzbare Wärme ausge koppelt wird, liegen bei dem erfindungsgemäßen Konzept die In vestitionskosten um ca. 40% niedriger.Compared to an ar using a heat transfer system processing raw gas cooling and clean gas reheating, at at the same time, the usable heat is released on the raw gas side is coupled, the In the inventive concept investment costs about 40% lower.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß nach der Rauchgas entschwefelung keine Wiederaufwärmung erfolgt. The second embodiment according to FIG. 2 differs from the first embodiment in that after the flue gas desulfurization no reheating takes place.

Das Abgas wird im Filter 1 entstaubt, im nachgeschalteten, innerhalb der Abstromhaube angeordneten Nutz-Wärmetauscher 5 von 130° auf 80°C abgekühlt und nach der Entschwefelung 4 als Reingas bei einer Temperatur von 50°C über den Kühlturm 7 abge leitet. Der innerhalb der Abstromhaube des Filters 1 ange ordnete Nutz-Wärmetauscher 5 vergleichmäßigt gleichzeitig den strömungszustand, der sich sonst infolge der bei einer Quer schnittsverjüngung von beispielsweise 1 : 14 gegebenen Be schleunigungsvorgängen auf den Filteraustritt nachteilig aus wirken würde. Üblicherweise wird hierfür an dieser Stelle ein besonderes gitterartiges Element eingebaut.The exhaust gas is dedusted in the filter 1 , in the downstream, arranged within the exhaust hood useful heat exchanger 5 cooled from 130 ° to 80 ° C and after desulfurization 4 as clean gas at a temperature of 50 ° C via the cooling tower 7 leads. The inside of the exhaust hood of the filter 1 arranged useful heat exchanger 5 at the same time equalizes the flow state, which would otherwise have an adverse effect on the filter outlet due to the acceleration processes given a cross-sectional tapering of 1:14, for example. A special lattice-like element is usually installed for this purpose.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 zeichnet sich dadurch aus, daß der Nutz-Wärmetauscher 5 kein eigenes Gehäuse benötigt und darüber hinaus eine Einrichtung zur Vergleichmäßigung des Strömungszustandes innerhalb der Filterabströmhaube ersetzt.The embodiment according to FIG. 2 is characterized in that the useful heat exchanger 5 does not require its own housing and furthermore replaces a device for making the flow state within the filter discharge hood more uniform.

Claims

1. The method and apparatus for exhaust gas heat use in connection with the raw gas cooling and the clean gas reheating a flue gas desulfurization system, characterized in that the usable thermal energy contained in the raw gas is completely transferred to the clean gas and the usable heat after the flue gas desulfurization ( 4 ) on the clean gas side it is decoupled that the raw gas cooling and the clean gas reheating with a gas / gas heat exchanger ( 3 ), which can preferably be regenerative or recuperative type, and the heat is extracted with a separate useful heat exchanger ( 5 ).

2. Method and device for the use of exhaust gas heat in connection with a dedusting and downstream smoke gas desulfurization system, characterized in that the heat is extracted on the raw gas side before the flue gas desulfurization ( 4 ), and the useful heat exchanger ( 5 ) within the exhaust hood of the dedusting system ( 1 ) is arranged.