DE19640075C1 - Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Waschturm für Rauchgasent­ schwefelungsanlagen, mit einem Waschflüssigkeitssumpf und mit einer Absorptionszone mit unterem Rauchgaseintritt, oberem Rauchgasaustritt und einer Mehrzahl von Sprühdüsen, wobei die Sprühdüsen nach oben sprühend an eine Verteiler­ einrichtung für die Zuführung von Waschflüssigkeit ange­ schlossen sind.

Bei dem aus DE-C 43 42 162 bekannten Waschturm, von dem die Erfindung ausgeht, sind die Sprühdüsen in mehreren Düsenebenen im oberen Bereich der Absorptionszone ange­ ordnet. Die Sprühdüsen sprühen nach oben und erzeugen in Strömungsrichtung des Rauchgases gerichtete Sprühstrahlen aus Flüssigkeitstropfen, die vor Erreichen eines Tropfen­ abscheiders ihre Bewegungsrichtung umkehren, im Gegenstrom zu dem Rauchgas durch die Absorptionszone nach unten wandern und in den Waschflüssigkeitssumpf gelangen. Die mit hoher Geschwindigkeit aus den Sprühdüsen austretenden Sprühstrahlen haben eine Treibmittelwirkung auf das Rauch­ gas und leisten einen Beitrag zur Reduzierung des zwischen Rauchgaseintritt und Rauchgasaustritt gemessenen Druck­ verlustes. Die Verteilereinrichtung ist im oberen Bereich der Absorptionszone angeordnet und besteht aus neben­ einander sowie übereinander angeordneten Verteilerrohren. Die Anordnung ist nicht frei von Nachteil. So ist die Umströmung der Verteilerrohre druckverlustbehaftet. Aus der von der Verteilereinrichtung abtropfenden Wasch­ flüssigkeit bleiben ferner Inhaltsstoffe zurück, die An­ backungen an den Verteilerrohren bilden. Von Zeit zu Zeit brechen Brocken von den Anbackungen ab, gelangen in den Waschflüssigkeitskreislauf und beeinträchtigen, zum Bei­ spiel durch Verstopfung der Sprühdüsen, den Betrieb des Waschturms. Schließlich ergeben sich weitere Nachteile aus der Anordnung der Sprühdüsen in mehreren Düsenebenen. Sprühstrahlen, die mit hoher kinetischer Energie auf Ver­ teilerrohre der nächst höheren Düsenebene treffen, ver­ ursachen dort einen nicht unerheblichen Werkstoffver­ schleiß, wenn nicht verschleißfeste Werkstoffe eingesetzt oder die Rohre mit verschleißfesten Beschichtungen aus­ gerüstet werden. Dies ist aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs beschriebenen Waschturm eine einbautenfreie Absorptions­ zone zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Verteilereinrichtung innerhalb des Waschflüssigkeits­ sumpfes angeordnet ist und daß die Sprühdüsen unterhalb des Rauchgaseintritts positioniert sowie jeweils durch ein in den Waschflüssigkeitssumpf eintauchendes Rohrstück mit der Verteilereinrichtung verbunden sind. Die Sprühdüsen sind mit kleinem Abstand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Waschflüssigkeitssumpfes angeordnet und erzeugen in Strömungsrichtung des Rauchgases gerichtete Sprühstrahlen aus Flüssigkeitstropfen. Die mit hoher Strömungsgeschwin­ digkeit aus den Sprühdüsen austretende Flüssigkeitstropfen werden im Rauchgasstrom abgebremst und kehren vor Er­ reichen des Rauchgasaustrittes oder eines dem Rauchgas­ austritt vorgeschalteten Tropfenabscheiders ihre Bewe­ gungsrichtung um. Im Gegenstrom zu dem Rauchgas wandern die Flüssigkeitstropfen durch die Absorptionszone und gelangen in den Waschflüssigkeitssumpf. Die Sprühstrahlen, die mit hoher kinetischer Energie unterhalb der Rauch­ gaseintrittsebene aus den Sprühdüsen austreten, haben eine Treibmittelwirkung auf den Rauchgasstrom und begünstigen die Umlenkung des in den Waschturm eintretenden Rauch­ gases. Die beschriebenen Effekte wirken sich druckverlust­ mindernd aus.

Der rauchgasdurchströmte Teil der Absorptionszone ist ohne Einbauten ausführbar. Die rückseitig an die Sprühdüsen anschließenden Rohrstücke tauchen vorzugsweise vertikal in den Waschflüssigkeitssumpf ein und bilden oberhalb des Flüssigkeitsspiegels keine Angriffsfläche für Anbackungen. Die Flüssigkeit des Waschflüssigkeitssumpfes ist in ständiger Bewegung. Die Flüssigkeitsbewegung verhindert, daß sich an der unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ange­ ordneten Verteilereinrichtung Anbackungen bilden. Die nach der erfindungsgemäßen Lehre ausgebildete, einbautenfreie Absorptionszone des Waschturmes ermöglicht eine Gasdurch­ strömung mit geringem Druckverlust, wobei außerdem die Anbackungsneigung signifikant reduziert ist. Lediglich am Waschturmmantel können sich noch Anbackungen ausbilden.

Der erfindungsgemäße Waschturm eignet sich für einen Betrieb mit Meerwasser als Absorptionsflüssigkeit, wie in DE-U 295 17 698.9 beschrieben. Bei einem Betrieb mit Meerwasser als Absorptionsflüssigkeit erfolgt in dem Waschflüssigkeitssumpf lediglich eine Belüftung, wodurch Bisulfite in Bisulfate umgewandelt werden. Oxidationsluft wird durch in den Waschflüssigkeitssumpf eintauchende Luftlanzen zugeführt. Durch die Begasung erfolgt auch eine ausreichende Flüssigkeitsbewegung im Waschflüssigkeits­ sumpf, welche störende Anbackungen an der Verteiler­ einrichtung verhindert.

Der erfindungsgemäße Waschturm eignet sich ebenso gut auch für einen Betrieb mit einem Waschflüssigkeitskreislauf, dem Additive in Form von Kalk, Kalkhydrat, Kalkstein, Dolormit, Kreide oder dergleichen zugegeben wird. Ein für diese Betriebsweise besonders geeigneter Waschturm weist einen Waschflüssigkeitssumpf mit einem horizontalen Rost aus Strömungseinbauten auf, der eine Oxidationszone ober­ halb des Rostes von einer mit erhöhtem pH-Wert betriebenen Reaktionszone unterhalb des Rostes trennt. Die Strömungs­ einbauten bestehen aus rohrförmigen Verdrängungskörpern und zwischen den Verdrängungskörpern im Bereich des engsten Spaltes angeordneten Begasungseinrichtungen für die Oxidationszone (DE-A 43 29 427). In weiterer Aus­ gestaltung der bekannten Ausführung lehrt die Erfindung, daß die zu den Sprühdüsen führenden Rohrstücke an die Verdrängungskörper angeschlossen sind, welche zusätzlich als Verteilereinrichtung für die Zuführung der Wasch­ flüssigkeit benutzt werden. Erfindungsgemäß erfüllt der innerhalb des Waschflüssigkeitssumpfes vorgesehene Rost eine doppelte Funktion. Er stellt einerseits die Trennung her zwischen Oxidationszone und Reaktionszone und dient gleichzeitig als Verteilereinrichtung für die Zuführung der Waschflüssigkeit zu den Sprühdüsen.

Die erfindungsgemäße Lehre leistet schließlich einen Beitrag, um die Höhe eines Waschturms bei vorgegebener Durchsatzleistung und vorgebenem Auswaschgrad zu redu­ zieren. Eine besonders niedrige Bauhöhe ergibt sich, wenn erfindungsgemäß der Waschflüssigkeitssumpf einen flachen, im wesentlichen horizontalen Boden aufweist und der Rauchgaseintritt einen Gasführungsstutzen aufweist, der mit kleinem Abstand zur Flüssigkeitsoberfläche des Wasch­ flüssigkeitssumpfes horizontal an den Mantel des Wasch­ turms anschließt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Waschturm für eine Rauchgasentschwefelungsanlage,

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung des in Fig. 1 darge­ stellten Waschturms, ebenfalls im Längsschnitt,

Fig. 3 ausschnittsweise den Schnitt A-A in Fig. 2.

Der in den Figuren dargestellte Waschturm ist für Rauch­ gasentschwefelungsanlagen bestimmt und weist in an sich bekannter Weise einen Waschflüssigkeitssumpf 1, eine Ab­ sorptionszone 2 mit unterem Rauchgaseintritt 3, oberem Rauchgasaustritt 4 und einer Mehrzahl von Sprühdüsen 5 sowie eine Tropfenabscheider 6 vor dem Rauchgasaustritt 4 auf. Die Sprühdüsen 5 sind nach oben sprühend an eine Verteilereinrichtung 7 für die Zuführung von Wasch­ flüssigkeit angeschlossen. Die Sprühdüsen 5 erzeugen in Strömungsrichtung des Rauchgases 8 gerichtete Sprüh­ strahlen 9 aus Flüssigkeitstropfen. Die mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus den Sprühdüsen 5 austretenden Flüssigkeitstropfen werden im Rauchgasstrom abgebremst und kehren vor Erreichen des Tropfenabscheiders 6 ihre Bewegungsrichtung um. Im Gegenstrom zu dem Rauchgas wandern die Flüssigkeitstropfen durch die Absorptionszone 2 und gelangen in den Waschflüssigkeitssumpf 1.

Die Verteilereinrichtung 7 ist unterhalb des Flüssigkeits­ spiegels 10 innerhalb des Waschflüssigkeitssumpfes 1 ange­ ordnet. Die Sprühdüsen 5 sind unterhalb des Rauchgas­ eintritts 3 positioniert sowie jeweils durch ein in den Waschflüssigkeitssumpf eintauchendes Rohrstück 11 mit der Verteilereinrichtung 7 verbunden.

Den Figuren entnimmt man, daß der Waschflüssigkeitssumpf 1 einen flachen, im wesentlichen horizontalen Boden aufweist und daß der Rauchgaseintritt 3 einen Gasführungsstutzen aufweist, der mit möglichst kleinem Abstand zur Flüssig­ keitsoberfläche 10 des Waschflüssigkeitssumpfes 1 horizontal an den Mantel des Waschturms anschließt. Die Anordnung der Sprühdüsen 5 begünstigt die Umlenkung des in den Waschturm eintretenden Rauchgases 8 und trägt so, verbunden mit einer Impulsübertragung auf das nach oben strömende Rauchgas, dazu bei, daß der Druckverlust des den Waschturm durchströmenden Rauchgases 8 sehr klein ist. Die Absorptionszone 2 des Waschturms ist frei von Einbauten.

Der in Fig. 1 dargestellt Waschturm ist insbesondere für einen Betrieb mit Mehrwasser als Absorptionsflüssigkeit geeignet. Das Meerwasser wird der Verteilereinrichtung zugeführt und durch die nach oben sprühenden Düsen 5 der Absorptionszone 2 aufgegeben. Aus dem Waschflüssigkeits­ sumpf wird mit Schwefelverbindungen beladenes Meerwasser abgezogen sowie in einem nicht dargestellten Nach­ reaktionsbecken mit frischem Meerwasser beaufschlagt. Innerhalb des Waschflüssigkeitssumpfes 1 sind Luftlanzen 12 zur Begasung der Flüssigkeit angeordnet. Durch Luft­ zufuhr werden Bisulfite in Bisulfate umgewandelt.

Der in Fig. 2 und 3 dargestellte Waschturm eignet sich für einen Betrieb mit einer Waschflüssigkeit, der Kalk oder Brandkalk als Absorbens zugegeben wird. Der Wasch­ flüssigkeitssumpf 1 enthält einen horizontalen Rost 13 aus Strömungseinbauten, der eine Oxidationszone 14 oberhalb des Rostes von einer mit erhöhtem pH-Wert betriebenen Reaktionszone 15 unterhalb des Rostes trennt. Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß der Rost 13 aus rohrförmigen Verdrängungskörpern 16 und zwischen den Verdrängungskörpern 16 im Bereich des engsten Spaltes angeordneten Begasungseinrichtungen 17 für die Oxidationszone bestehen. Die zu den Sprühdüsen 5 führenden Rohrstücke 11 sind an die Verdrängungskörper 16 angeschlossen, welche zusätzlich als Verteilereinrichtung für die Zuführung der Waschflüssigkeit genutzt werden.

An den Waschflüssigkeitssumpf 1 ist eine Einrichtung 18 für einen Waschflüssigkeitskreislauf angeschlossen. Sie ver­ sorgt die Verteilereinrichtung mit Waschflüssigkeit, die aus der Reaktionszone 15 entnommen wird. An die Reaktionszone 15 ist ferner eine Zuführeinrichtung 19 für Absorptionsmittel sowie eine Einrichtung 20 zum Auf­ schleusen von Calciumsulfatdihydrat angeschlossen. Der Oxidationszone 14 des Waschturms wird mittels der Begasungseinrichtungen 17 Sauerstoff in Form von Luft zugeführt. Bei einem in der Oxidationszone 14 einge­ stellten pH-Wert unterhalb von 7 erfolgt eine Oxidation von gelöstem Sulfit zu Sulfat. Vorzugsweise wird in einem pH-Bereich zwischen 4 und 6,5 gearbeitet. In der Reaktionszone 15 erfolgen Additivzugabe und eine Aus­ fällung von Gips (CaSO₄·2H₂O) durch Erhöhung des pH-Wertes. Infolge der Anordnung des horizontalen Rostes 13 sind die beiden Zonen 14, 15 funktionell voneinander getrennt, so daß die Oxidation und die anschließende Reaktion sehr definiert erfolgen und im Ergebnis ein Rauchgasentschwefelungsprodukt mit hohem Gehalt an Calciumsulfat entsteht. Der Abstand zwischen den rohr­ förmigen Verdrängungskörpern 16 ist so gewählt, daß eine Rückströmung von der Reaktionszone 15 zur Oxidationszone 14 hin nicht stattfindet. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre erfüllen die rohrförmigen Verdrängungskörper 16 als Verteilereinrichtung, welche den Sprühdüsen 5 Wasch­ flüssigkeit zuführt, eine zweite Funktion.

Claims (3)

1. Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen, mit
einem Waschflüssigkeitssumpf (1) sowie
einer Absorptionszone (2) mit unterem Rauchgas­ eintritt (3), oberem Rauchgasaustritt (4) und einer Mehrzahl von Sprühdüsen (5),
wobei die Sprühdrüsen (5) nach oben sprühend an eine Ver­ teilereinrichtung (7) für die Zuführung von Waschflüssig­ keit angeschlossen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verteilereinrichtung (7) innerhalb des Waschflüssigkeitssumpfes (1) angeordnet ist und daß die Sprühdüsen (5) unterhalb des Rauchgaseintritts (3) positioniert sowie jeweils durch ein in den Wasch­ flüssigkeitssumpf (1) eintauchendes Rohrstück (11) mit der Verteilereinrichtung (7) verbunden sind.

2. Waschturm nach Anspruch 1, wobei der Waschflüssigkeits­ sumpf (1) einen horizontalen Rost (13) aus Strömungs­ einbauten enthält, der eine Oxidationszone (14) oberhalb des Rostes (13) von einer mit erhöhtem pH-Wert betriebenen Reaktionszone (15) unterhalb des Rostes (13) trennt, wobei die Strömungseinbauten aus rohrförmigen Verdrängungs­ körpern (16) und zwischen den Verdrängungskörpern (16) im Bereich des engsten Spaltes angeordneten Begasungs­ einrichtungen (17) für die Oxidationszone (14) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Sprühdüsen (5) füh­ renden Rohrstücke (11) an die Verdrängungskörper (16) angeschlossen sind, welche zusätzlich als Verteiler­ einrichtung (7) für die Zuführung der Waschflüssigkeit genutzt werden.

3. Waschturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Waschflüssigkeitssumpf (1) einen flachen, im wesentlichen horizontalen Boden aufweist und daß der Rauchgaseintritt (3) einen Gasführungsstutzen auf­ weist, der mit kleinem Abstand zur Flüssigkeitsoberfläche (10) des Waschflüssigkeitssumpfes (1) horizontal an den Mantel des Waschturms anschließt.