DE19639808C1

DE19639808C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Gasen

Info

Publication number: DE19639808C1
Application number: DE1996139808
Authority: DE
Inventors: Thomas Waescher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: AU4704697A; BG103290A; CN1238710A; WO1998013127A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ent fernen von Gasen, wie unter anderem SO₂, NO_x, HCl und/oder HF aus einem Rohgas, das von einer Verbren nungsanlage einem Verdampfungskühler zugeführt wird.

Es ist bereits ein Verfahren zum Entfernen von Gasen wie unter anderem aus einem Rohgas aus der EP 0 294 658 A1 bekannt. Das Verfahren weist noch fol gende, insbesondere auch bei den genannten extremen Ab gaszuständen nachteilige Eigenschaften auf. Wird vor dem Eintritt in den Reaktor das Rauchgas mit einem Ver dampfungskühler von z. B. 150°C auf 70°C abgekühlt, ist zur vollständigen Verdampfung des eingespritzten Wassers eine lange Verweilzeit des Gases und damit ein großer Kühlturmapparat mit großem Platzbedarf, hohem Gewicht und hohen Kosten erforderlich; am Austritt des Kühlers verbleiben trotz langer Verweilzeit immer noch die nicht verdampfbaren Rauchgasbestandteile, insbeson dere H₂SO₄-Tröpfchen, die sich aus dem SO₃-Gehalt des Rauchgases bilden, sowie der Flugstaub. Insbesondere kommt es bei den tieferen Temperaturen im Kühler als 150°C zusätzlich zu einer ständigen Neubildung von SO₃-H₂SO₄-Tröpfchen, besonders an den noch vorhandenen Staubteilchen.

Wird das Rauchgas trocken mit einem Wärmetauscher von z. B. 150°C auf 70°C heruntergekühlt, so ist wegen der relativ niedrigen, absoluten Temperatur und der re lativ geringen Temperaturdifferenz zum Kühlmittel (ca. 20°C bis 40°C) eine relativ große Wärmetauscherfläche erforderlich, die einen großen und damit kostenintensi ven Apparat erfordert. Zusätzlich kommt es schnell zum Ansetzen von klebrigen SO₃-H₂SO₄-Tröpfchen, die sich mit Staub zu einer den Wärmeübergang behindernden Schicht verdichten.

Wird das Rauchgas trocken durch Zumischen von kalter Frischluft von z. B. 150°C auf 70°C heruntergekühlt, so ist hierzu etwa ein gleicher bzw. ein noch etwas größerer Frischluftvolumenstrom als der Rauchgasvolu menstrom erforderlich, so daß sich der Gesamtvolumen strom mindestens verdopppelt. Hierdurch würden alle An lagenkomponenten um etwa 50% bis 100% größer ausfal len, was aus Platz- und Kostengründen nicht vertretbar ist.

Wird das Reaktionsmittel Ammoniak NH₃ im Verbindungs kanal zwischen dem Kühler und dem Reaktor eingegeben, so kommt es mit den H₂SO₄-Tröpfchen spontan zu einer Bildung von Ammoniumsulfat. Beträgt dabei die Tempera tur etwa zwischen 60°C und 80°C, so kommt es teil weise auch zu einer Bildung von Ammoniumsulfit. Beide Verbindungen fallen in fester sowie pastöser und kleb riger Form an, was dazu führt, daß sich der Kanal in kurzer Zeit zusetzt und der Abgas-Reinigungsprozeß zum Entfernen der Ablagerungen unterbrochen werden muß. Außerdem ist das erzeugte Ammoniumsulfit thermisch in stabil und Ursache für erhöhte Reingasemissionen, falls es nicht zum Ammoniumsulfat aufoxidiert wird.

Ist die Feuchte des in den Kühler eintretenden Rauch gases, insbesondere bei den genannten Braunkohle-Rauch gasen, von vornherein schon hoch (beträgt die Taupunkt temperatur z. B. bereits 50°C), so wird diese durch das verdampfte Kühlwasser im Kühler sowie durch die verdampften Wässer im Reaktor noch weiter erhöht, so daß sie im dem Reaktor nachgeschalteten Filter schließ lich etwa 68°C beträgt. Eine solch hohe Taupunkttempe ratur verhindert jedoch den zum Erhalt eines trockenen Endprodukts unbedingt erforderlichen, völlig trockenen Filterbetrieb. Aus Gründen des hier beschriebenen, nachteiligen Verfahrens sollte die Filtertemperatur etwa 75°C nicht überschreiten. Hieraus resultiert ein Taupunktabstand von nur 75°C bis 68°C=7 Grad, der in der Praxis unvermeidbar zur Auskondensation von Feuchtigkeit führt. Hierdurch wird das Endprodukt kleb rig, läßt sich nur schwer vom Filter abreinigen, wirkt korrosiv auf die inneren Filterteile und muß vor der weiteren Behandlung getrocknet werden.

Im Einlaßkanal, im Reaktor und im Auslaßkanal bilden sich aufgrund der Reaktionscharakteristik unvermeidlich feste Ablagerungen aus Ammoniumsulfit und -sulfat an allen medienberührten Innenwänden. Es ist bekannt, diese mechanisch abzureinigen und aus dem Reaktor aus zuschleusen. Da dies bei einem Reaktor mit Elektronen bestrahlung über ein Kanal-Labyrinth erfolgen muß, ist es sehr aufwendig, und Reaktor- und Kanalinnenwände, die nicht eben sind (Vertiefungen, Abrundungen, Ein buchtungen), können auf diese Weise nur schlecht ab gereinigt werden. Das abgereinigte Produkt ist i.a. noch instabil und dampft noch Ammoniak und SO₂ ab und muß verworfen oder nachbehandelt werden, was im festen Zustand für diese Zwecke sehr aufwendig ist.

Das Endprodukt, wie es aus dem Staubsammler ausge schleust wird, ist noch nicht für eine Silo-Zwischen lagerung, für den Transport und für die Verwendung als Düngemittel geeignet. Es können im Produkt noch sulfi tische sowie noch feuchte und saure Anteile enthalten sein, die schädliche Dämpfe abgeben können und die bei der Lagerung zu Verbackungen des Produkts und zu Korro sion an den Bunker- oder Siloinnenwänden führen. Sulfi tische und saure Anteile sind für die Pflanzen schäd lich.

Demgemäß besteht die Erfindungsaufgabe darin, die vor genannten Nachteile, die insbesondere bei der Reinigung von Abgasen mit hohem Feuchte- und SO₂-Gehalt auftre ten, zu vermeiden und den Wirkungsgrad der Vorrichtung insgesamt zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 17.

Die Kombination einer Kühlluftzumischung zu heißem Rauchgas mit einer anschließenden weiteren Abkühlung in einem Verdampfungskühler hat für die vorgenannten er schwerten Rauchgasbedingungen (hohe Eingangsfeuchte, hoher SO₂-Gehalt) und für ein wirtschaftlich zu betrei bendes, trockenes Reinigungsverfahren folgende Vor teile, die an einem Beispiel aufgezeigt werden. Erfolgt die Kühlluftzumischung bei 15°C in einer Menge von 30 Vol.-% vom Rauchgasvolumenstrom mit einer Temperatur von 175°C und einem Wassergehalt von x=0,151 kg/kg, entsprechend einer Taupunkttemperatur von ca. 60°C, so ergibt sich ein Mischgas mit einer Temperatur von 140°C und einem Wassergehalt von x=0,115 kg/kg. Soll die Temperatur des Reaktionsgases auf 75°C im Verdamp fungskühler abgesenkt werden, so steigt der Wasser gehalt des Reaktionsgases lediglich auf x=0,145 kg/kg entsprechend einer Taupunkttemperatur von ca. 59°C; trotz der Wasserverdampfung ist sie also niedriger als die des eintretenden Rauchgases. Würde das Rauchgas di rekt ohne Kühlluftzumischung von 175°C auf 75°C mit Wasserverdampfung abgekühlt werden, betrüge der Wasser gehalt des Reaktionsgases bereits x=0,20 kg/kg ent sprechend einer Taupunkttemperatur von ca. 65°C, die unter Berücksichtigung der zusätzlich erforderlichen Wasserverdampfung in der Reaktionskammer für einen trockenen Filterbetrieb bereits zu hoch ist.

Von Vorteil ist weiterhin, daß aufgrund der geringer benötigten Verdampfungs-Wassermenge der Gesamt-Volumen strom des Reaktionsgases nicht das 1,3fache der Rauch gasmenge, sondern nur das 1,27fache beträgt. Dieser Vorteil kommt noch stärker zur Geltung, wenn die Tempe ratur der Frischluft vor der Einspeisung in der kälte ren Jahreszeit kleiner als 15°C ist oder wenn die Frischluft in der wärmeren Jahreszeit unter 15°C ge kühlt wird.

Für das trockene Verfahren ist auch von Vorteil, daß durch die Kühlluftverdünnung die hohe SO₂-Eingangskon zentration abgesenkt wird und der Partialdruck des Sau erstoffs im Reaktionsgas für die Oxidationsreaktionen höher ist.

Von Vorteil ist es auch, daß durch die ständige Umwäl zung und Eindüsung von überschüssigem Kühlwasser im Verdampfungskühler die in das Reaktionsgas unvermeidbar mitgerissenen Lösungströpfchen nicht wie im Fall der trockenen Kühlerfahrweise aus feinen, hochkonzentrier ten, klebrigen und extrem korrosiven SO₃/H₂SO₄-Tröpf chen, sondern nur aus größeren Tröpfchen verdünnter H₂SO₄ bestehen, die ihrerseits noch Absorptionsfähig keit für die Halogenwasserstoffe aufweisen.

Von Vorteil ist es auch, daß die vorabsorbierten, sau ren Gase und eingefangenen Tröpfchen im Verdampfungs kühler als verdünnte Säure schon vor dem Eindüsen in die Reaktionskammer zusammen mit dem Ammoniak neutrali siert werden und keine strahlenchemische Behandlung mehr benötigen. Hierdurch kann der Energieverbrauch des Verfahrens reduziert werden.

Von Vorteil ist, daß der saure Kühlwasserstrom zur Tem peratur-Feinregulierung, der über den Düsenstock im mittleren Teil der Reaktionskammer eingedüst wird, restliche Ammoniak-Anteile, die noch nicht reagiert ha ben, im mittleren und hinteren Teil der Reaktionskammer abpuffern kann.

Da neben dem Ammoniak der Wasseranteil der über die Dü senstöcke eingedüsten Lösung bei der sofort einsetzen den exothermen Reaktion mit dem SO₂ des Reaktionsgases ebenfalls verdampft und so als Kühlmittel dient und da die Treibluft am Düsenaustritt eine hohe Relativ geschwindigkeit zwischen dem Reaktionsgas (langsam) und den Ammoniakwasser-Tröpfchen (schnell) bewirkt, wird vorteilhafterweise eine hohe Gasturbulenz zur Ver mischung in Strömungsrichtung und quer zur Strömungs richtung erzeugt. Da sich der Preßluftanteil der Zwei stoffdüsen über das Ventil separat einstellen läßt, kann eine hohe Eindringtiefe des Düsenstrahls in Längs richtung der Reaktionskammer eingestellt werden, so daß die Reaktionszone nicht nur auf den vorderen, eintritt seitigen Teil der Reaktionskammer beschränkt bleibt, sondern weitgehend über die gesamte Länge der Reak tionskammer gespreizt werden kann. Hierdurch steht das Ammoniak weitgehend im gesamten Reaktionskammer-Volumen zur Reaktion zur Verfügung.

Da das Sumpf-Kreislaufwasser im Kontakt mit dem Misch gas eine Gleichgewichtstemperatur zwischen etwa 50°C und 60°C annimmt, kann es mit Vorteil direkt als war mes Spülwasser zum Ablösen der Reaktionskammer-Ablage rungen genutzt werden. Einerseits ist die Lösefähigkeit von warmem Wasser vorteilhaft größer als die von kal tem, andererseits ist es von Vorteil, daß das über die Düsen eingedüste Warmwasser die Reaktionskammer-Wände nicht zu stark abkühlt und gleichzeitig während des Ab spülens eine zu starke Kondensation von Rauchgas-Ammo niak-Bestandteilen stattfindet. Außerdem ist es gegen über den mechanisch wirkenden Abreinigungsmethoden von Vorteil, daß mit den Düsenstöcken auch unebene und ver winkelte, ein- oder ausgebuchtete Stellen der Reak tionskammer von den Ablagerungen abgereinigt werden können. Da das Ammoniak erst in der Reaktionskammer eingedüst wird, entfällt auch die Reinigung der Ein laßkanäle für das Reaktionsgas vor und im Gasverteiler.

Der Sammelbehälter für die zwischenzeitliche Sammlung der Waschlösung hat den Vorteil, daß noch nicht ausrea gierte, sulfitische Anteile, wie sie an den Wänden der Reaktionskammer zu erwarten sind, hier mit Luft aufoxi diert werden und als stabile Sulfatlösung dann wieder zum Trocknen in die Reaktionskammer eingedüst werden können. Dieser Sulfatanteil benötigt keine Bestrahlung mehr und reduziert somit ebenfalls den für das Verfah ren benötigten Energieverbrauch.

Weiterhin bewirkt der Sammelbehälter zusammen mit der pH-Wert-Messung und -Regelung pHC vorteilhafterweise eine Prozeßkontrolle, da der pH-Wert der aus der Reak tionskammer austretenden Waschlösung Rückschlüsse dar über erlaubt, ob die Reaktion mit Über- oder Unterschuß von Ammoniak abläuft.

Durch das Eindüsen verdünnter, saurer Lösung zur Küh lung und Temperaturregelung über den Düsenstock sowie durch die Zugabe von Oxidationsmittel wird erreicht, daß restliches, nicht umgesetztes Ammoniak aus der strahlenchemischen Reaktion direkt zu Ammoniumsulfat und zu Ammoniumhalogeniden ausreagieren kann. Dies hat die Vorteile, daß einerseits die Emission von Restammo niak (Ammoniakschlupf) im Reingas vermindert wird und andererseits auch die Neubildung von thermisch instabi lem Sulfit am Ausgang der Reaktionskammer, in den Kanä len sowie im Produktfilter reduziert ist. Es ist von großem Vorteil, daß es hierdurch möglich wird, die hier herrschende Temperatur von z. B. 75°C auf 85°C oder 90°C anzuheben, da das praktisch vollständig vorlie gende Sulfat bei dieser Temperatur beständig ist. Be trägt nun die Taupunkttemperatur am Ausgang der Reak tionskammer etwa 60°C bis 62°C und wird der Elektro filter bei 85°C bis 90°C betrieben, kann ein Tau punktabstand von 25°C im Filter sichergestellt werden, der zu einem trockenen Betrieb erforderlich ist.

Das Endprodukt, so wie es aus dem Filter kommt, ist für eine direkte Lagerung, Verpackung, Transport und Ver wendung als Düngemittel noch nicht geeignet. Es kann hierfür noch zu feucht sein, und es kann noch zu viel Säure enthalten. Hierzu ist es von Vorteil, das Produkt noch im warmen Zustand in einen beheizten Mischer zu fördern und bedarfsweise eine Trocknung und Neutralisa tion mit erwärmtem, konzentriertem oder mit Luft ver dünntem, gasförmigem Ammoniak durchzuführen. Noch saure und sulfitische Anteile im Endprodukt, die für die Pflanze schädlich sind, können hierdurch neutralisiert und z. T. zu Sulfat aufoxidiert und stabilisiert wer den, und zum anderen Teil werden die nicht mehr oxi dierten Sulfite bei einer höheren Temperatur als etwa 60°C bis 70°C wieder verflüchtigt und können so als Reaktions-Vorprodukte mit dem Abluftstrom der Reak tionskammer wieder zugeführt werden.

Ammoniumsulfat in reiner Form reagiert zusammen mit Wasser säuerlich und ist daher nur für Böden mit aus reichender Pufferwirkung (kalkhaltige oder basische Bö den) geeignet. Auf einfache Weise (da vor Ort in aus reichender Menge vorhanden) kann nun die beim Kohle-Verbrennungsprozeß zurückbleibende Asche, insbesondere die aus der Braunkohlenverbrennung stammende, basisch reagierende Asche, Schlacke und Flugasche, zur Neutra lisierung des Ammoniumsulfats verwendet werden, indem sie mit dem Produkt bis zum neutralen pH-Wert im Mi scher oder im Bunker vermischt wird. Diese Vermischung des Endprodukts mit der vor Ort vorhandenen Asche hat zusätzlich den Vorteil, daß die Asche Feuchtigkeits reste, die z. T. noch vorhanden sind, aufnehmen kann (z. B. durch Bildung von Ca(OH)₂ aus dem Asche-CaO und dem Produkt-H₂O) und daß die Asche wichtige Spurenele mente enthält, die das Düngemittel Ammoniumsulfat auf werten können. Auch schon geringere Asche-Anteile als zur Neutralisation erforderlich sind für das Produkt vorteilhaft, da sie den sauren Charakter des Ammonium sulfats mindern und wichtige Spurenelemente liefern.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel merkmalen erfindungswesentlich sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen von Gasen wie unter anderem SO₂, NO_x, HCl und/oder HF aus einem Rohgas bzw. Rauchgas,

Fig. 2 einen Gasteiler mit zahlreichen Aus laßkanälen zur Beschickung einer Reak tionskammer mit einem Rauchgasgemisch und einem Düsenstock, wobei Teile der Erfindung, wie sie in Fig. 1 abgebildet sind, zum besseren Verständnis wegge lassen worden sind.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Eingangsleitung für Rohgas bezeichnet, das im wesentlichen aus CO₂, SO₂, NO_x, HCl, HF und Luft bestehen kann. Über die Leitung wird das Rohgas oder Rauchgas 1′ geleitet. In der Ein gangsleitung 1 befindet sich eine Drosselklappe 3, über die der Zufluß des Rauchgases 1′ reguliert werden kann.

Das Rohgas 1′ gelangt aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kessel über die Eingangsleitung 1 und eine Drosselklappe 3 in einen Verdampferkühler 8. Vor dem Eintritt in den Verdampferkühler 8 wird das Roh gas 1′ mit Frischluft 2′ im Anteil zwischen 5 und 50 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 40 Vol.-% vom Rohgas, auf den Normalzustand bezogen, vermischt.

Die Frischluft 2′ wird hierzu über eine Frischluftlei tung 2 und eine Drosselklappe 3′ in die Leitung 1 ein geführt, so daß das Mischgas 1′′ dann gemeinsam in den Innenraum des Verdampferkühlers 8 eingeleitet werden kann.

Die Frischluft 2′, die in den Winter- und Übergangs monaten eine ausreichend tiefe Temperatur besitzt, kann in vorteilhafter Weise in den Sommermonaten, wenn die Außentemperatur bei ca. 15°C liegt, zusätzlich durch Einspritzen von Kühlwasser 4′ gekühlt werden.

Das Mischgas 1′′ wird anschließend im Verdampfungsküh ler 8 mit Wasser und/oder mit einer wäßrigen Lösung des Sumpfwassers 5′ in Kontakt gebracht. Das über eine Leitung 4 eingeleitete Kühlwasser wird in einer etwas größeren Menge dem Verdampfungskühler 8 zugegeben, die notwendig ist, um das Luft-Rauchgas-Gemisch bzw. das Mischgas 1′′ durch die Wasserverdampfung so abzukühlen, daß das daraus resultierende Reaktionsgas 10′ die ge wünschte Temperatur zwischen 50°C und 100°C bzw. zwi schen 60°C und 90°C aufweist. Da über die Leitung 4 für Kühlwasser 4′ immer etwas mehr Kühlwasser in den Verdampfungskühler 8 eingespeist wird, als zur Verdamp fung erforderlich ist, kann über eine Umwälzpumpe 9 eine kontinuierliche Umwälzung des in einem Sumpf 6 des Verdampferkühlers 8 vorgesehenen Sumpfwassers 5′ vorge sehen werden. Der Sumpf 6 befindet sich, wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, im unteren Bereich des Verdampferküh lers 8. Die Umwälzpumpe 9 ist in einer Ausgangslei tung 5 für Sumpfwasser 5′ vorgesehen, die einenends am unteren Ende des Verdampferkühlers 8, anderenends über die Pumpe 9 und eine Leitung 15 sowie ein Steuerven til 55 für Sumpfwasser mit dem oberen Bereich des Ver dampferkühlers 8 verbunden ist. Die Leitung 15 er streckt sich in das Innere des Verdampferkühlers 8 und weist am Ausgangsende eine Düse 82 auf, über die das Sumpfwasser 5′ erneut dem Reaktionsgas 10′ bzw. dem Mischgas 1′′ zugegeben wird, so daß eine weitere Reak tion des Sumpfwassers 5′ mit dem Mischgas 1′′ eintritt.

Das Ventil 55 läßt sich über ein temperaturabhängiges Stellglied TC1 steuern, so daß in Abhängigkeit der Tem peratur mehr oder weniger Sumpfwasser 5′ dem Verdamp ferkühler 8 zugeführt wird.

Zum Temperaturschutz des Verdampfungskühlers 8 kann dieser aus einem korrosionsbeständigen, glasfaserver stärkten Kunststoff bestehen. Zum Temperaturschutz kön nen ferner die Innenwände ohne wesentliche Temperatur regelung mit einem Grundlast-Sumpfwasserstrom 151′ kon tinuierlich benetzt und somit gekühlt werden. Der Grundlast-Sumpfwasserstrom 151′ fließt über eine Lei tung 142, die einenends mit der Leitung 5 für Sumpfwas ser, anderenends über ein regelbares Ventil 57 mit dem oberen Ende des Verdampferkühlers 8 bzw. einem mehrere Düsen aufweisenden Düsenstock 58 verbunden ist. Auf diese Weise kann der Sumpfwasserstrom 151′ an die Sei tenwände bzw. Innenwände des Verdampferkühlers 8 gelei tet, und diese können gekühlt werden.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Ventil 57 nicht über ein Temperaturglied regelbar, obwohl dies ebenso mög lich ist. Es genügt jedoch, wenn lediglich das Ven til 55 und somit der Zufluß zum Düsenstock 82 über das Temperaturglied TC1 geregelt wird, so daß das über das Ventil 55 geleitete Medium so eingedüst wird, daß sich die gewünschte Solltemperatur zwischen 50°C und 100°C für das Reaktionsgas 10′ einstellt.

In Fig. 1 ist die Anlage als Gleichstromanlage ausge bildet. Es ist jedoch auch möglich, den Stoffaustausch mittels einer Gegenstromanlage zu betreiben, so daß das Mischgas 1′′ im unteren Teil einströmt und das gekühlte Reaktionsgas 10′ im oberen Teil des Verdampferkühlers 8 entnommen werden kann.

Das Reaktionsgas 10′ und die aus dem Verdampferkühler 8 mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen werden einem aus einem Behälter bestehenden Gasverteiler 11 zugeführt, der hierzu über eine Leitung 10 mit dem unteren Bereich des Verdampferkühlers 8 oberhalb des Sumpfwasserspie gels verbunden ist.

Der Gasverteiler 11 ist in Fig. 2 in perspektivischer Darstellung wiedergegeben, wobei die einzelnen Umriß linien des Gasverteilers 11 und einer sich daran an schließenden Reaktionskammer 13 in durchgezogenen Li nien wiedergegeben sind, obwohl diese, da sie unsicht bar sind, in einzelnen Fällen gestrichelt werden müß ten.

Der Gasverteiler 11 besteht aus einem länglichen Behäl ter und weist zahlreiche nebeneinander angeordnete Aus laßkanäle 12 auf, die über Ventile bzw. Klappen 65 ge öffnet oder geschlossen werden können.

In Fig. 2 ist der Gasverteiler 11 als rohrförmiges Ge häuse ausgebildet an das sich die Kanäle 12 anschließen und trapezförmig erweitern.

Die einzelnen Kanäle 12 bestehen aus im Querschnitt rechteckförmigen Gehäuseanordnungen, wobei sich die Einlaßöffnungen 43 der Kanäle 12 über die gesamte Breite der Reaktionskammer 13 erstrecken. Der Zustrom des Reaktionsgases 10′ über die Kanäle 12 zur Reak tionskammer kann ebenfalls gesteuert werden, wobei die Einlaßöffnungen 43 mit einstellbaren Drosselklappen verbunden sein können.

Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, weist der Gasvertei ler 11 eine Sumpfleitung 7 auf, so daß sich ein Teil der aus dem Verdampferkühler 8 mitgerissenen Flüssig keitströpfchen bzw. Wassertropfen im Sumpf des Gasver teilers sammelt und dann über die Umwälzpumpe 9, die in der Leitung 5 vorgesehen ist, wieder dem Sumpfkreislauf zugeführt wird, d. h. das Sumpfwasser aus dem Gasver teiler 11 gelangt über die Leitung 7 in die Leitung 5 und wird dort mit dem Sumpfwasser 5′ vermischt. Über die Leitungen 5, 15, 141, 142, 151 gelangt das Sumpf wasser 5′ über die Düsenstöcke 18, 19 in die Reaktions kammer 13 und die Düsen 82, 58 in das Innere des Ver dampferkühlers 8.

Der Sumpf 6 des Verdampferkühlers 8 steht mit dem Sumpf des Gasverteilers 11 in Verbindung, so daß der Sumpf 6 des Verdampferkühlers 8 in etwa die gleiche Füllhöhe aufweisen kann wie der Sumpf im Gasverteiler 11. Hierzu wird der Sumpf-Füllstand im Sumpf des Gasverteilers 11 über ein Flüssigkeitsregelglied LC1 gemessen und der Kühlwasserstrom 4′ über das Ventil 64 in der Leitung 4 so geregelt, daß die Füllstände gleich bzw. konstant gehalten werden können.

Aus der Ausgangsleitung 5 des Sumpfes des Verdampfer kühlers 8 gelangt über die Leitungen 15 und 151 säure haltiges Sumpfwasser, dem saure Gase wie SO₃, HCl und HF beigemischt sind, zur Kühlung in die Reaktionskam mer 13 über Düsenstöcke 18 und 19, die in der Reak tionskammer angeordnet sind. Das Sumpfwasser wird über die Düsenstöcke 18 und 19 und die zugehörigen Düsen 50, die an den Düsenstöcken angeordnet sind, eingedüst. Die einzelnen Düsen können als Einstoff- oder auch als Mehrstoff-Düsen ausgebildet sein.

In der Leitung 15 ist ein Ventil 56 angeordnet, das den Sumpfwasserstrom in Abhängigkeit eines Regelglieds FC1 für Sumpfwasser und einer weiteren Meßstelle F1 für Am moniak regelt. Das Regelglied FC1 ist über eine Meßlei tung bzw. Geberleitung 66 mit einer Leitung 16 für den Durchfluß von NH₃ und H₂O (Salmiakgeist) wirkungsmäßig verbunden. Die Leitung 16 ist über ein Ventil 67 mit der Reaktionskammer und dem Düsenstock 18 verbunden. Über das Ventil 56 wird der Durchfluß in der Lei tung 15, die in die Leitung 16 mündet, in etwa auf ein Drittel bis zwei Drittel des Sumpfwasserbedarfs einge stellt, während ein Ventil 59 den Durchfluß des Sumpf wassers in der Leitung 151 in Abhängigkeit von der ge wünschten Filtertemperatur TC2 reguliert.

Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, ist, wie bereits er wähnt, der über die Leitung 10 mit dem Verdampfungsküh ler 8 verbundene Gasverteiler 11 über zahlreiche Aus gangskanäle 12 mit der Reaktionskammer 13 wirkungsmäßig verbunden. Die einzelnen Auslaßkanäle 12 können sich trapezförmig in Richtung der Reaktionskammer erweitern und mit ihrem Auslaßende in etwa der Gesamtbreite der Reaktionskammer 13 entsprechen. Die Einlaßöffnungen 43 der Auslaßkanäle 12 können über Klappenventile 65 je nach Bedarf ganz oder teilweise verschlossen bzw. ge öffnet werden. Unmittelbar hinter den einzelnen Einlaß öffnungen 43 der Auslaßkanäle 12 befinden sich die mit Abstand zueinander angeordneten Düsenstöcke 18, an denen zahlreiche Düsen- bzw. Mehrstoffdüsen 50 angeord net sein können, die bewirken, daß sich das Reaktions gas 10′ aus dem Gasverteiler 11 mit dem Sumpfwasser 5′ in der Reaktionskammer vermischt. Der Düsenstock 18 ist hierzu über die Leitung 16 und über das Ventil 67 mit Ammoniak NH₃-H₂O beschickbar. Das Ammoniak kann mit den Ein- bzw. Zweistoffdüsen 50 als wäßrige Lösung oder in flüssigem bzw. gasförmigem Zustand eingedüst werden. Vorteilhaft ist die Eindüsung von handelsüblicher 10 bis 35%iger Ammoniaklösung 16′ (NH₃-H₂O), so daß die ses Gemisch über die Zweistoffdüsen 50 des Düsen stocks 18 in das Innere der Reaktionskammer 13 gelangt. Für einen isothermen Reaktionsablauf ist es besonders vorteilhaft, eine 10 bis 15%ige wäßrige Ammoniak lösung über den Düsenstock 18 einzudüsen, so daß keine weiteren Sumpfwässer über die Düsenstöcke 18 und 19 eingesprüht werden müssen.

Die Strahlweite des Tröpfchen-Luft-Strahls aus den Zweistoffdüsen 50 beträgt in etwa das 0,3- bis 1fache der Länge L der Reaktionskammer in Strömungsrichtung gesehen. Sie kann in vorteilhafter Weise auch das 0,5- bis 0,8fache betragen. Die Menge der hierzu erforder lichen Preßluft 17′, die über eine Leitung 17 in die Reaktionskammer gelangt, wird über Ventile 68 und 69 gesteuert, die hierzu über die Leitungen 17 mit dem Dü senstock 18 und dem Düsenstock 19 wirkungsmäßig verbun den sind. Als Pressluft kann auch reiner Sauerstoff O₂ oder mit Sauerstoff angereicherte Luft in Frage kommen.

Der sich über die gesamte Breite der Reaktionskammer 13 und die rechteckige Einlaßöffnung 43 des Auslaß kanals 12 erstreckende Düsenstock 18 weist entsprechend der Flüssigkeit und dem Gasdurchsatz einstellbare bzw. regelbare Düsen 50 auf, so daß die über die gesamte Breite und Höhe der Reaktionskammer 13 eingedüste Ammo niakmenge in etwa proportional zur örtlichen Strah lungsdosis der UV- oder Elektronenstrahler eingestellt werden kann.

Teilweise innerhalb oder auch außerhalb der Reaktions kammer 13 sind die Elektronenstrahler bzw. Elektronen strahlbeschleuniger 20 vorgesehen.

An die beiden Düsenstöcke 18 und 19 ist die sich in zwei Leitungsstränge aufteilende Zuführleitung 17 ange schlossen, wobei die Durchflußmenge in dieser Leitung durch die Ventile 68 und 69 gesteuert wird. Über die Leitungen 17 kann Pressluft, reiner Sauerstoff O₂ oder auch Gemische hiervon den Düsenstöcken 18 und 19 zuge führt werden, wodurch die Oxidation innerhalb der Reak tionskammer 13 verbessert wird.

Der sich über die gesamte Breite der Reaktionskammer 13 erstreckende Düsenstock 18, der im Bereich der Einlaß öffnungen 43 der Kanäle 12 vorgesehen ist, weist ein stellbare Düsen oder Mehrstoffdüsen auf, so daß über die gesamte Breite und Höhe der Reaktionskammer die eingedüste Ammoniakmenge in etwa proportional zur ört lichen Strahlungsdosis der UV- bzw. Elektronenstrah ler 20 eingestellt werden kann. Die Elektronenstrah ler 20 können hierzu einerseits innerhalb oder außer halb der Reaktionskammer 13 vorgesehen sein. Die inner halb der Reaktionskammer angeordneten Elektronenstrah ler 20 erstrecken sich ebenfalls über die gesamte Breite der Reaktionskammer 13 oder weisen in etwa die gleiche Breite wie der Düsenstock 18 auf. Es können beispielsweise mehrere Elektronenstrahler 20 mit paral lelem Abstand gleichmäßig auf die gesamte Reaktionskam mer verteilt sein. Ferner ist es möglich, daß die Elek tronenstrahler 20, gemäß Fig. 2, jeweils an einer Sei tenwand 51 und 52 vorgesehen sind. Die in Fig. 2 darge stellten Elektronenstrahler 20 können auch auf der Außenseite der Seiten 51 und 52 mit parallelem Abstand zueinander angeordnet sein und somit insgesamt die ge samte Oberfläche der Seitenwände 51 und 52 abdecken. Ebenso ist es möglich, daß an einer Oberseite 70 der Reaktionskammer 13 ein oder mehrere Elektronenstrah ler 20 vorgesehen sind.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Durchflußmenge in der Leitung 16 über das Ventil 67 steuerbar und über die Meßstelle F1 meßbar, die über die Geberleitung 66 mit der Leitung 15 über das Ventil 56 wirkungsmäßig verbunden ist.

Wird beispielsweise handelsübliche 25%ige Ammoniak lösung (NH₃ und H₂O) 16′ über die Leitung 16 und das Steuerventil 67 zum Düsenstock 18 geleitet, so kann der Massenstrom aus der Leitung 16 mittels der Meßstelle F1 gemessen und der hierdurch erfaßte elektrische Meßwert als Sollwert-Vorgabe dem Regelkreis FC1 eingegeben wer den. Der Regelkreis FC1 verarbeitet die Sollwert-Vor gabe über einen Rechenalgorithmus so, daß proportional zur Durchflußmenge des Ammoniaks 16′ mittels des Ven tils 56 eine bestimmte Sumpfwassermenge über die Lei tung 5 und 15 in einer Größenordnung von 100% der Durchflußmenge 16′ dem Düsenstock 18 zugeführt wird. Hierdurch erhält man eine 50%ig verdünnte Ammoniak lösung, so daß sich jetzt ein Zufluß aus 12,5%igem Am moniak (NH₃) zum Düsenstock 18 ergibt.

Die im Sumpfwasser 5′ des Sumpfes 6 aufgenommenen, vor absorbierten, sauren Rauchgasbestandteile SO₃ und NO_x, Halogenwasserstoffe sowie Staub, die das Sumpfwasser 5′ insgesamt bilden, werden mit der Ammoniaklösung 16′ aus der Leitung 16 vermischt. Wird das Sumpfwasser 5′, wie erwähnt, mit der Ammoniaklösung 16′ vermischt, werden diese absorbierten Rauchgasbestandteile SO₃ und NO_x be reits in der Flüssigkeit zu den entsprechenden Ammo niaksalzen neutralisiert und ebenfalls über den Düsen stock 18 eingedüst, verdampft und im Gasstrom innerhalb der Reaktionskammer 13 getrocknet.

Bei der isothermen Gasphasenreaktion kann eine Tempera turabweichung von ca. ±10°C zwischen der Einlaßöff nung 43 und der Auslaßöffnung 62 auftreten, wenn das Sumpfwasser 5′ über die Leitung 16 und den Düsen stock 18 eingedüst wird. Die Leitung 15 ist hierzu, wie bereits erwähnt, mit der Leitung 16 über das Ventil 56 verbunden, das über das Flüssigkeitsregelteil FC1 steuer- bzw. regelbar ist.

Das Kühlwasser 4′ kann über die Kühlwasserleitung 4 dem Verdampfungskühler 8 zugeführt werden, so daß ein Teil der absorbierten Säure über das Kühlwasser aus dem Rauchgas aufgenommen wird. Dann wird das Kühlwasser wieder in den Sumpfwasserkreislauf eingeschleust und über die Leitung 5, wie bereits erwähnt, zur Verdünnung der eindosierten Ammoniaklösung über die Leitung 15 dem Düsenstock 18 in der Reaktionskammer 13 zugeführt. Mit tels der Stellglieder (TC1, TC2) ist eine Feintempera turregelung mittels der Steuerventile 55, 59 und somit der Zufluß zur Reaktionskammer 13 und/oder zum Verdamp fungskühler 8 regel- bzw. steuerbar.

Beim Prozeßablauf ist es unvermeidlich, daß sich an den Innenwänden der Reaktionskammer 13 Ablagerungen aus Am moniumsulfat und/oder -sulfit bilden. Diese Ablagerun gen können über die an Düsenstöcken 22 vorgesehenen Einstoffdüsen abgewaschen werden. Die Düsenstöcke 22 erstrecken sich hierzu hauptsächlich an der Unterseite und an den Seitenwänden 51, 53 und an der Oberseite 70 der Reaktionskammer 13. Hierzu fließt ein Teilstrom des Sumpfwassers 5′ über die Leitung 5, die Pumpe 9 und eine Leitung 24 zu den Düsenstöcken 22. Die relativ stark konzentrierte Waschlösung 21′ fließt von den ge neigt oder senkrecht stehenden Seitenwänden 51 und 54 ab und gelangt über die geneigt verlaufende Seiten wand 51 zu einem in der Reaktionskammer 13 vorgesehenen Sumpf 47 und über eine Leitung 21 zu einem Sammelbehäl ter 39, der die Lösung bzw. das Ammoniaksalz aufnimmt.

Der Behälter 39 steht mit einem Regelkreis LC2 in Ver bindung, zu dem eine Füllstandsmessung, eine Förder pumpe 91 und das über eine Steuerleitung 48 regelbare Ventil 66 gehören. Somit kann im Behälter 39 ein an nähernd konstanter Füllstand aufrechterhalten werden. Befinden sich in der Waschlösung 21′ noch sulfitische Salze, werden diese während der Verweilzeit der Lösung im Sammelbehälter 39 durch eine feinperlige Lufteinbla sung über die Leitung 17 und das Steuerventil 80 weit gehend aufoxidiert, so daß sich (NH₄)₂SO₄ bilden kann. Die Abluft des Behälters 39 gelangt über eine Entlüf tungsleitung 38 in die Reaktionskammer 13. Die behan delte Waschlösung 23′ wird über die Pumpe 91 und eine Leitung 23 zum Düsenstock 19 zurückbefördert und, ohne dabei an der strahlenchemischen Reaktion teilzunehmen, mit zur Feintemperaturregelung eingedüst.

Über den pH-Meßwertgeber pHC kann eine optimale Oxida tion erreicht werden, wobei hierzu der pH-Wert erfaßt und das säurehaltige Sumpfwasser 5′ über ein Regelven til 65 und eine ammoniakalische Lösung 16′ über die Leitung 16 dem Behälter 39 dosiert zugeführt wird. Die genaue Dosierung erfolgt über die Ventile 64 und 65 in den Leitungen 5, 16 und 61 in Verbindung mit einer Füllstandsregelung LC2. Auf diese Weise wird sicher gestellt, daß nur im Bedarfsfall zusätzliches Kühlwas ser 4′ über die Leitung 4 und das Ventil 66 sowie eine Leitung 75 dem Behälter 39 zugegeben wird.

Nach der strahlenchemischen Reaktion in der Reaktions kammer 13 mittels der Strahler 20 kann eine weitere Oxidation vorgenommen werden. Hierzu ist hinter den Strahlern 20 im oberen Bereich der Reaktionskammer 13 ein weiterer Düsenstock 40 vorgesehen, der zur Ein dosierung von flüssigem H₂O₂ oder gasförmigem O₃ (Ozon) verwendet wird, das über die Leitung 31, ein Ventil 71 und den Düsenstock 40 in die Reaktionskammer 13 ge langt. Die Eingabe des Oxidationsmittels findet, in Strömungsrichtung des Gases gesehen, etwa in der zwei ten Hälfte der Reaktionskammer 13 statt. Hierdurch kön nen noch restsulfitische Anteile bis zur Abgabe in einen Produktfilter 27 oxidiert werden. Der Produktfil ter 27 ist in Fig. 1 schematisch angedeutet und besteht aus einem Behälter 63 mit dem zugehörigen Filter 27, der über eine Fördereinrichtung 26 mit einer Auslaßöff nung 62 der Reaktionskammer 13 verbunden ist.

Um eine restliche Trocknung der noch nicht verdampften Tröpfchen des in der Reaktionskammer 13 befindlichen Gemisches zu erreichen, können die Innenwände oder zu mindest ein Teil der Innenwände im Ausgangsbereich der Reaktionskammer 13 sowie des Ausgangskanals 62 von außen her elektrisch oder mittels Warmwasser beheizt werden. Ferner ist eine Erwärmung bzw. Verdampfung restlicher Wasseranteile im Gas und/oder an den Innen wänden auch möglich, wenn hierzu Mikrowellengeneratoren mit der Reaktionskammer 13 und/oder dem Kanal 62 wir kungsmäßig verbunden sind. Im rechten Teil bzw. im Be reich der Auslaßöffnung der Reaktionskammer 13 wird das mit Ammoniumsulfat-Aerosolen und mit Staubpartikeln be ladene Gas über eine eine oder mehrere Förder schnecken 25 aufweisende Fördereinrichtung 26, die im Ausgangskanal 62 integriert ist, dem Produktfilter 27 zugeleitet, der im Behälter 63 vorgesehen ist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befinden sich in den Kanä len 62 der Fördereinrichtung im Querschnitt kreisför mige, in Axialrichtung angeordnete Hohlschnecken 25, deren Achsen am jeweiligen Kanalendstutzen mit einem Drehantrieb bzw. einem Motor 30 wirkungsmäßig verbunden sind. Die Drehrichtung ist so gewählt, daß der Schneckenlauf in Strömungsrichtung erfolgt. Das äußere Schneckenband der Förderschnecken 25 ist leicht federnd ausgebildet, aber trotzdem so stabil, daß die Schneckenbänder über mit Abstand angeordnete Stege mit der Achse verbunden werden können. Die Schneckenband breite beträgt ungefähr das 0,01- bis 0,04fache, in vorteilhafter Weise das 0,02- bis 0,2fache des Kanal durchmessers der Fördereinrichtung 26. Am Außenumfang des Schneckenbands können beispielsweise Zahnelemente oder ein Zahnband vorgesehen sein, das z. B. aus einem härteren Material besteht als das Schneckenband.

Aufgrund der hohen Beladung des Gases mit Fremdstoffen bilden sich besonders an den Kanalinnenwänden der För dereinrichtung Ablagerungen, insbesondere dann, wenn noch nicht verdampfte Tröpfchen im Gas enthalten sind.

Durch die Drehung des Schneckenbands und des zugehöri gen Zahnbands streicht dieses an der Innenwand des Schneckenkanals entlang und kratzt dabei sich ständig neu bildende Ablagerungen kontinuierlich von der Innen wand des Förderkanals ab. Die staubförmigen Abtragungen werden durch die Strömung des Gases in Richtung des Produktfilters 27 getragen, wobei größere abgetragene Partikel über die Fördereinrichtung 26 ebenfalls dem Produktfilter 27 zugeführt werden, so daß sie anschlie ßend in einem Staubsammelbunker 72 gesammelt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kanal rohre 62 der Fördereinrichtung 26 etwas geneigt verlau fen und dabei einen Winkel zwischen der vertikalen und der Schneckenlängsachse von 20° aufweisen. Im Bereich der Übergangsstelle zweier zusammenwirkender Schnecken wendeln können weitere Schnecken mit gleicher Drehzahl synchron derart angetrieben werden, daß ein einwand freier Übergang des Förderguts zwischen den sich kreu zenden Schnecken möglich ist. Das im Sammelbunker auf genommene Filtergut wird über eine Leitung 37 und über einen beheizbaren Mischer 32 einer Pelletiereinrich tung 33 zugeleitet. Hierdurch wird das gefilterte Pro dukt vollständig getrocknet. Noch vorhandene Säurereste können durch Eingabe von Ammoniak 73 über eine Lei tung 34 neutralisiert werden. Um die Feuchtigkeit voll ständig aufzunehmen, sollte das konzentrierte oder ver dünnte Ammoniak aus der Leitung 34 in etwa die Tempera tur des gefilterten Produkts aufweisen. Die Temperatur des gefilterten Produkts 37′ liegt im Mischer 32 zwi schen 40°C und 100°C, insbesondere in einem Tempera turbereich zwischen 60°C und 90°C. Die mittlere Ver weilzeit des Endprodukts 37′ im Mischer 32 sollte zwi schen 0,5 und 20 Stunden liegen, insbesondere zwischen einer und acht Stunden. Die Abluft aus dem Mischer wird über eine Leitung 41 wieder in den vorderen Teil der Reaktionskammer 13 geleitet oder über die Entlüftungs leitung 38 der Reaktionskammer 13 zugegeben. Falls Am moniak benötigt wird (NH₃), kann dieser über die Lei tung 34 der erwärmten Luft zugegeben werden.

Der Mischer 32 kann auch am unteren Teil des Filters 27 vorgesehen werden, der sich hierzu nach unten konisch verjüngt und einen Sammelbunker 72 bildet. Eine oder mehrere der konvergierend verlaufenden Innenwände des Bunkers 72 kann über Förderschnecken beaufschlagt wer den, so daß das an den Innenwänden haftende Mischgut in Richtung eines Austragtrogs 74 geleitet wird.

Das über den Filter 27 abgegebene Produkt besteht hauptsächlich aus Ammoniumsulfat und kann somit als Düngemittel eingesetzt werden. Ammoniumsulfat reagiert im Wasser, insbesondere im sauren pH-Bereich, sehr leicht, was für Böden unvorteilhaft ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, über eine Leitung 35 dem ge filterten Produkt 37′ Flugasche zuzugeben. Im Mi scher 32 bzw. im Sammelbunker 72 kann nur so viel Flugasche 35′ zugegeben werden, bis sich die wäßrige Aufschlämmung der Mischung in etwa im neutralen pH-Be reich einstellt. Da die Flugasche wertvolle, für das Pflanzenwachstum wichtige Spurenelemente wie Ca, K, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, P und andere Stoffe enthält und die Flugasche aus der Braunkohlenverbrennung einen sehr ge ringen Anteil schädlicher Substanzen aufweist, wie zum Beispiel Pb, As, Cd, Hg und andere Substanzen, kann Braunkohleflugasche und gemahlene Schlacke mit einem Gewichtsanteil von 0,1% bis 20%, insbesondere zwi schen 1% und 10%, zugemischt werden. Hierdurch kann evtl. der neutrale pH-Bereich des gemischten Pro dukts 42′ noch nicht ganz erreicht werden. In jedem Fall wird aber der saure Charakter des so gewonnenen Düngemittels wesentlich verringert bzw. vollständig aufgehoben.

Das Fördergut 37′ und das neutralisierte, mit Asche an gereicherte, gemischte Produkt 42′ wird der Pelletier einrichtung 33 zugeführt, so daß sich ein lager- bzw. schütt- oder streufähiges Gut ergibt, bei einer Korn größe zwischen 1 mm und 6 mm bzw. 2 mm und 4 mm. Die Granulierung erfolgt insbesondere ohne weitere Befeuch tung in einer Granulierpresse mit einem nachgeschalte ten Pelletierkühler, der in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist.

Da in der gesamten Anlage wegen der Zumischung von kal ter Frischluft 2′ keine Temperaturen über 140°C bzw. 160°C im Gas und 50°C bis 60°C in den Flüssigkeiten auftreten sollen, können die Teile 13, 12, der Verdamp ferkühler 8, die Leitungen 5, 7, 14, 15, 16, 17, 23, 24, 31, 151, der Behälter 39 und die Pumpe 9 aus kor rosionsbeständigem Kunststoff, z. B. aus GFK oder PE oder PP, bestehen.

Die Innenverkleidung der Reaktionskammer 13 wird in vorteilhafter Weise mit strahlungs- und korrosions festen, keramischen oder basaltischen Kacheln oder Formteilen ausgekleidet. Die Rohrleitungen innerhalb der Reaktionskammer 13 sowie die Düsenstöcke 18, 19, 22, 40 können vorzugsweise auch aus strahlungs- und korrosionsfestem Graphit bestehen, die Düsen selbst aus strahlungs- und korrosionsfester Keramik.

Die Innenwände des Sammelbunkers 72 dienen ebenfalls dazu, das Gut zu vermischen, ähnlich wie in der Mi schereinrichtung 32.

Bezugszeichenliste

1 Eingangsleitung für Rohgas
1′ Rohgas
1′′ Rauchgas = Mischgas
2 Frischluftleitung
2′ Frischluft
3 Drosselklappe
3′ Drosselklappe
4 Leitung für Kühlwasser
4′ Kühlwasser
5 Leitung für Sumpfwasser 5′
5′ Sumpfwasser
6 Sumpf des Verdampfungskühlers 8
7 Sumpfleitung aus Gasverteiler 11
8 Verdampfungskühler
9 Umwälzpumpe
10 Leitung für Reaktionsgas 10′, Eingangsleitung
10′ Reaktionsgas
11 Gasverteiler
12 Auslaßkanal
13 Reaktionskammer
14 Leitung
15 Leitung für Sumpfwasser
16 Leitung für NH₃ und H₂O (Salmiakgeist)
16′ Ammoniaklösung = NH₃-H₂O
17 Leitung
17′ Preßluft
18 Düsenstock für Ammoniak
19 Düsenstock für Kühlmittel bzw. Kühlwasser
20 Elektronenstrahlbeschleuniger
21 Leitung
21′ konzentrierte Waschlösung
22 Düsenstock für Einstoffdüsen
23 Ausgangsleitung des Behälters 39
23′ Waschlösung, behandelt
24 Leitung
25 Förderschnecke
26 Fördereinrichtung
27 Produktfilter
28 Abgasleitung für Restgase
29 Abgasleitung
29′ Reingas
30 Motor
31 Leitung
32 Mischer
33 Pelletierer
34 Leitung
35 Leitung
35′ Flugasche
37 Leitung
37′ Produkt, Endprodukt
38 Entlüftungsleitung
39 Behälter zur Aufnahme von Ammoniaksalz
40 Düsenstock
41 Zuführleitung
42 Leitung
42′ Produkt
43 Einlaßöffnung
44 Düsen für 18
47 Sumpf
48 Stromteiler
49 Stromteiler
50 Auslaßdüse, Mehrstoffdüse
51 Seitenwand, Innenwand, Unterseite
52 Seitenwand, Innenwand
53 Seitenwand, Innenwand
54 Seitenwand, Innenwand
55 Steuerventil für Sumpfwasser
56 Steuerventil
57 Steuerventil
58 Düsenstock
59 Steuerventil
60 Steuerventil für Waschlösung 23′
61 zweite Eingangsleitung
62 Ausgangsöffnung, Ausgangskanal
63 Behälter
64 Ventil
65 Ventil
66 Ventil, Geberleitung
67 Ventil, Steuerventil
68 Ventil
69 Ventil
70 Oberseite
71 Ventil
72 Staubsammelbunker, Sammelbunker
72′ Endprodukt
73 Ammoniak
74 Austragtrog
75 Leitung
77 dritte Eingangsleitung
78 Düsenöffnung
79 Gas-Staub-Gemisch
80 Ventil
82 Düse
91 Förderpumpe
141 Leitung
142 Leitung
151 Leitung für Sumpfwasser
151′ Grundlast-Sumpfwasserstrom

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Gasen, wie unter an derem SO₂, NO_x, HCl und/oder HF aus einem Rohgas, das von einer Verbrennungsanlage einem Verdamp fungskühler zugeführt wird, bei dem das Rohgas zusammen mit Frischluft, die dem Rohgas vor oder innerhalb des Verdampfungskühlers zugeführt wird und zusammen mit diesem das Mischgas bildet, an einer Stelle in den Verdampfungskühler eingeleitet, in diesem un ter Besprühung mit im Kreislauf gefahrenem Kühl wasser (Sumpfwasser) auf eine Temperatur zwischen 50°C und 100°C abgekühlt und das aus dem Ver dampfungskühler abgeführte Reaktionsgas dann mit tel- oder unmittelbar einer Reaktionskammer zuge führt wird, in der es mit einem Teilstrom des aus dem Sumpf des Verdampfungskühlers abgeführten und in die Reaktionskammer eingedüsten Sumpfwassers sowie mit eingedüstem Ammoniak unter Verdampfung des Ammoniaks und des Wasseranteils der eingedüsten Flüssigkeit kontaktiert wird, und dann die ses Reaktionsgas zusammen mit aerosol- und staub förmigem Reaktionsprodukt aus der Reaktionskammer abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Mischgas innerhalb des Verdampfer kühlers auf eine Temperatur zwischen 70°C und 90°C abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß direkt nach Eintritt des Reaktions gases in die Reaktionskammer das Reaktionsmittel Ammoniak als flüssige Salmiaklösung mit einer Am moniakkonzentration zwischen 10% und 50% bzw. zwischen 10% und 20% über einen Düsenstock ein gedüst und mit dem Mischgas vermischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das mit dem Ammoniak angereicherte Reaktionsgas in der Reaktionskammer mit einem oder mehreren Elektronenstrahlbeschleu nigern einer Elektronenstrahlbestrahlung ausge setzt wird, wobei die Bestrahlungsdosis zwischen 1 und 20 kGy oder zwischen 2 und 10 kGy beträgt und die Eindringtiefe der Elektronen in das Mischgas bis in etwa 100% der theoretischen Ein dringtiefe entspricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Reaktion des Reak tionsgases mit dem Ammoniak in einem Temperatur bereich zwischen 50°C und 100°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Ammoniakeindüsung weitgehend proportional der örtlichen Dosis des Elektronenstrahlbeschleunigers ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die im Sumpf der Reak tionskammer gesammelte Waschlösung erneut der Re aktionskammer über mindestens einen für die Zu fuhr von Sumpfwasser aus dem Verdampfungskühler verwendeten Düsenstock zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Durchfluß für das Sumpfwasser und/oder die Ammoniaklösung in die Reaktionskammer in Abhängigkeit der Füllmenge des Sumpfwassers im Verdampfungskühler und/oder in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgas der Mehrstoffdüsen der Düsenstöcke Luft und/oder mit Sauerstoff angerei cherte Luft verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß am Austritt der Reak tionskammer bzw. nach der vorgenommenen Bestrah lung ein Oxidationsmittel bzw. wäßriges H₂O₂ oder gasförmiges O₃ eingedüst wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das mit aerosol- und staubförmigem Reaktionsprodukt beladene Reaktionsgas über eine Fördereinrichtung aus der Reaktionskam mer in einen Filter geleitet wird, wobei die Fil terkammer zur restlichen Trocknung des Reaktions produkts auf 50°C bis 100°C aufgeheizt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß das aus dem Filter ausgetragene, staub förmige Endprodukt vor der Pelletierung einer Mischanlage zugeführt wird, in der bis zur Neu tralisation gasförmiges NH₃ zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß im Mischer das Endprodukt mit Braunkoh lenflugasche im Verhältnis von 1 bis 20 M% oder 2 bis 8 M% gemischt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß in die Fördereinrichtung ein Gas-Staub-Gemisch eingedüst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der Staub des eingedüsten Gas-Staub-Ge mischs aus Flugasche, insbesondere aus gemahlener Flugasche, und/oder Schlacke besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge kennzeichnet, daß der eingedüste Staub-Massen strom das 0,01- bis 0,1fache des aus der Reak tionskammer (13) austretenden Staubgemischs be trägt.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16,

- mit einem Verdampfungskühler (8), an den
- mindestens eine Eingangsleitung (1, 2) für Rohgas (1′) und Frischluft (2′),
- mindestens eine Zuführleitung (4) für Kühl wasser (4′) und
- mindestens eine Ausgangsleitung (5) und eine über eine Pumpe (9) mit dieser verbundenen Rückführleitung (141, 142) für Sumpfwas ser (5′) angeschlossen ist, und
- mit einer dem Verdampfungskühler nachgeschalte ten Reaktionskammer (13),
- an die eine Ammoniakzuführleitung (16) ange schlossen ist, und
- die über mindestens eine Leitung (151) bzw. eine in die Ammoniakleitung (16) mündende Leitung (15) mit der Sumpfleitung (5) und über eine Leitung (10) für das Reaktions gas (10′) mit dem Verdampfungskühler ober halb des Sumpfwassers verbunden ist, und
- die mindestens einen Ausgangskanal (62) für aerosol- und staubförmiges Reaktionsprodukt enthaltendes Reaktionsgas aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die mit dem Verdampfungskühler (8) verbundene Leitung (10) für Reaktionsgas (10′) mit einem Gasverteiler (11) in Strömungsverbin dung steht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß der Gasverteiler (11) über eine oder mehrere Ausgangsleitungen bzw. -kanäle (12) mit der Reaktionskammer (13) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Gasvertei ler (11) gehörenden Auslaßkanäle (12) Schieber, Klappen oder Ventile (65) zur Steuerung enthal ten.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils am in der Re aktionskammer (13) vorgesehenen Auslaßende der Zuführleitung (151) und/oder der Zuführlei tung (16) je ein Düsenstock (18, 19) mit zahlrei chen Auslaßöffnungen vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Sumpf (6) des Verdampfungskühlers (8) angeschlossene Aus gangsleitung (5) für Sumpfwasser (5′) bzw. mit einem in der Reaktionskammer (13) auf die Wände der Reaktionskammer ausgerichteten Düsen stock (22) verbunden ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Reaktions kammer (13) vorgesehene Düsenstock (22) oder die Düsenstöcke (18, 19, 22) zahlreiche im Bereich einer oder mehrerer Seitenwände (51 bis 54) vor gesehene Auslaßdüsen (50) aufweist, die zumindest teilweise als Mehrstoffdüsen ausgebildet sein können.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionskam mer (13) mehrere Düsenstöcke (18) vorgesehen sind, die in einer oder mehreren Ebenen mit Ab stand zueinander angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die in der Reaktionskammer (13) vorgesehenen Düsenstöcke (18) in Strömungsrich tung des Gases gesehen in etwa mit gleichmäßigem Abstand und parallel zueinander angeordnet sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslei tung (5) für Sumpfwasser (5′) an den unteren Be reich des Verdampfungskühlers (8) angeschlossen ist und über ein Steuerventil (55) für Sumpfwas ser mit dem oberen Bereich des Verdampfungsküh lers (8) und über ein weiteres Steuerventil (56) mit mindestens einem im Reaktionsbehälter (13) vorgesehenen Düsenstock (18) verbunden ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausgangsleitung (5) über ein zweites Steuerventil (57) für Sumpfwasser mit dem im oberen Bereich des Verdampfungskühlers (8) vorgesehenen Düsenstock (58) und über ein wei teres Steuerventil (59) mit mindestens einem im Reaktionsbehälter (13) vorgesehenen Düsen stock (19) verbunden ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Düsen stock (18, 19 oder 22) sich über die gesamte Breite und/oder über die gesamte Länge der Reak tionskammer (13) erstreckt.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftlei tung (2) im oberen und/oder unteren, oberhalb des Sumpfspiegels vorgesehenen Bereich und die Lei tung (4) für Kühlwasser (4′) im unteren Bereich an den Verdampfungskühler (8) angeschlossen ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftlei tung (2) und die Leitung (1) für Rohgas (1′) oberhalb des Spiegels für Sumpfwasser (5′) an den Verdampfungskühler (8) und die Leitung (10) für Reaktionsgas (10′) im oberen Bereich an den Ver dampfungskühler (8) angeschlossen ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb und/oder außerhalb der Reaktionskammer (13) ein oder meh rere Elektronenstrahler bzw. Elektronenbeschleu niger (20) vorgesehen sind.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Reaktions behälter (13) zugeordnete Gasverteiler (11) neben einer Leitung bzw. Eingangsleitung (10) für Reak tionsgas (10′) eine Sumpfleitung (7) aufweist, die an die Sumpfwasserleitung (5) bzw. direkt an den Verdampfungskühler (8) angeschlossen ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskam mer (13) mit einem Behälter (39) für die zwi schenzeitliche Sammlung von Waschlösung (21′) aus dem Reaktionsbehälter (13) über eine Leitung (21) für Waschlösung (21′) verbunden ist, wobei die Ausgangsleitung (23) des Behälters (39) über min destens ein Steuerventil (60) für die behandelte Waschlösung (23′) mit dem in der Reaktionskam mer (13) vorgesehenen Düsenstock (19) verbunden ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekenn zeichnet, daß der Behälter (39) über eine Entlüf tungsleitung (38) mit dem Reaktionsbehälter (13) verbunden ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für Sumpfwasser (5) des Verdampfungskühlers (8) über eine eine Umwälzpumpe (9) aufweisende Leitung (5) mit dem Behälter (39) verbunden ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß an den Behälter (39) eine Eingangsleitung (16) für NH₃-H₂O-Lösung, eine zweite Leitung (75) für Kühlwasser (4′) und eine dritte Leitung (77) für Luft und/oder O₂ und/oder ein Oxidationsmittel angeschlossen ist und daß in mindestens einer oder mehreren Leitun gen des Behälters (39) ein oder mehrere Ven tile (64 bis 66, 80) zur Steuerung des Durchflus ses angeordnet sind.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß Innenwände (51 bis 54) der Reaktionskammer (13) mit wenig adhäsivem, jedoch korrosionsfestem Material wie PTFE-Folie und/oder Basaltkacheln oder Keramikkacheln ausge kleidet sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs kanal (62) der Reaktionskammer (13) über eine Fördereinrichtung (26) mit einem einen Fil ter (27) aufweisenden Behälter (63) verbunden ist, an den eine Abgasleitung (29) für Rein gase (29′) angeschlossen ist und dem an seinem Austragstrog (74) ein Mischer (32) zur Bei mischung von Asche und/oder ein Pelletierer (33) zugeordnet sind.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekenn zeichnet, daß sich im Wirkungsbereich der Förder einrichtung (26) eine Düsenöffnung (78) für die Eindüsung eines Gas-Staub-Gemischs (79) befindet.