DE19708858A1

DE19708858A1 - Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19708858A1
Application number: DE1997108858
Authority: DE
Inventors: Ingwalt Dr Ing Friedemann; Edgar Dr Brandauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindampfen von Lösungen, Suspensionen und sonstigen Flüssigkeiten und kommt beim Eindampfen von Waschflüssigkeiten aus Rauchgas reinigungsanlagen zur Anwendung.

Für die Rauchgasreinigung werden trockene-, halbtrockene-, oder naßarbeitende Verfahren eingesetzt. Das Ziel derartiger Rauchgasreinigungsprozesse ist in der Regel eine chemische Bindung von gasförmigen Luftschadstoffen, z. B. SO₂, mit einem Reaktionspartner, z. B. Kalksubstanzen, sowie die Abscheidung von Feststoffpartikeln. Beim trockenen oder halbtrockenen Verfahren lassen sich niedrige Schadstoffkonzentrationen im Reingas erreichen, wenn ein relativ hoher Kalkverbrauch in Kauf genommen wird. Bei naßarbeitenden Verfahren werden große Mengen insbesondere kalkhaltige Waschsuspensionen umgewälzt, um eine große Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit und somit eine hohe Ausnutzung der Kalksubstanzen zu erzielen.

Die bei der nassen Rauchgasreinigung anfallenden Lösungen, Suspensionen bzw. Abwässer müssen zur Entsorgung aufbereitet werden. Beispielsweise wird bei der Rauchgasentschwefelung nach dem Kalk-Gips-Verfahren in vielen Fällen das Filtrat aus der Gipsentwässerung einem Verdampfungstrockner zugeführt.

Eindampfungsverfahren gehören zu den verfahrenstechnischen Grundoperationen. Ein Hauptanwendungsgebiet betrifft salzhaltige Abwässer. Dazu gehören u. a. auch Abwässer aus Reinigungsanlagen. Es fallen Salze an, häufig mit aggressiven und korrosiven Eigenschaften, für die es keine oder nur geringe Absatzchancen gibt. Ein Vorteil hinsichtlich des Umweltschutzes besteht bei der Eindampfung von Abwässern aus Rauchgasentschwefelungsanlagen darin, daß eine Belastung der Gewässer durch das Einleiten von Salzmengen vermieden wird.

Es soll kurz auf zwei Möglichkeiten eingegangen werden, die für die Trocknung der salzhaltigen Abwässer nach der Rauchgaswäsche und des Filtrates nach der Gipsentwässerung zum Stande der Technik gehören. Dabei handelt es sich um die Sprühtrocknung und die Dampftrocknung.

Bei der Sprühtrocknung wird eine Lösung in einen Heißgasstrom eingedüst und zerstäubt. Die entstehende große Oberfläche unterstützt die Trocknung. Bei der Rauchgasreinigung wird das heiße Rauchgas zur Wasserverdampfung im Sprühtrockner verwendet, indem das Rauchgas unmittelbar in den Sprühtrockner geleitet wird. Aus dem Sprühtrockner werden die Salze ausgetragen. Da diese - wie schon erwähnt - oft nicht wirtschaftlich genutzt werden können, wird der Staub aus einem Partikelabscheider, der dem Sprühtrockner nachgeschaltet ist, zusammen mit den Salzen gesammelt, in Behältnisse gefüllt und zur Entsorgung abtransportiert.

Die Dampftrocknung kann ein- oder mehrstufig ausgeführt sein. In der ersten Stufe kann bei ca. 100 mbar die Hälfte des Wassers abgedampft werden, wobei in den Kondensatoren ein reines Destillat entsteht. Das vorkonzentrierte Abwasser wird dann einer zweiten Verdampferstufe zugeführt und bei 300 mbar erfolgt ein weiteres Eindampfen. Die Dampftrocknung ist ebenfalls eine wirksame Methode zur Entsorgung von Abwässern, die mit einer Vielzahl von unterschied lichen Salzen und Verunreinigungen belastet sind.

Eine spezielle Ausführung stellt der Dünnschichtverdampfer dar. Das zu trocknende Produkt wird in dünner Schicht auf relativ große Flächen im Verdampfer übertragen. Der schnelle Wärmeübergang und das einfache Entfernen der getrockneten Schichten mit mechanischen Hilfsmitteln sprechen gegebenenfalls für den Einsatz der Dünnschichtverdampfer. Die anfallenden Feststoffe werden gesammelt und in Transportbehälter abgefüllt.

Die hier angesprochenen Verfahren und Anlagen bzw. Vorrichtungen erfüllen unter Bezugnahme auf die jeweilige Aufgabenstellung mehr oder weniger ihren Zweck.

Beim Betrieb der Anlagen zur Trocknung salzhaltiger Abwässer ergeben sich jedoch Probleme, die nicht übersehen werden dürfen. Es handelt sich dabei um Korrosionen, Inkrustierungen, Ausgasungen. Aufgrund häufig auftretender korrosiver Substanzen - beispielsweise Chloriden - in den Lösungen, bei gleichzeitig hohen Temperaturen und hohen Konzentrationen dieser Sub stanzen, müssen extrem teure Werkstoffe für flüssigkeitsberührte Apparateteile eingesetzt werden, um Korrosionen - beispielsweise Chloridfraß - an Edelstählen zu vermeiden und eine ausreichende Betriebsdauer zu erzielen. Aus Korrosionsgründen ist es mitunter in der Praxis notwendig, Pumpen und Regelventile aus Keramik auszuführen.

Um Gipsinkrustierungen entgegenzuwirken, ist es beispielsweise erforderlich, niedrige Heizflächenbelastungen und hohe Geschwindigkeiten in den Verdampferrohren vorzusehen bei gleichzeitiger Einspeisung geringer Spuren eines geeigneten Inhibitors. Durch das Eindampfen konzentrieren sich auch Abwasserkomponenten auf, denen man wegen ihrer geringen Menge sonst wenig Beachtung schenkt, d. h. es kann zu Brom- und Jodausgasungen kommen.

Um sicherzustellen, daß nur trockener Rückstand und keine unverdampfte Lösung in den Austragbereich für die Feststoffe gelangt und um die vorher angesprochenen Probleme, die auf Betriebserfahrungen basieren, zu verhindern, sind die genannten Anlagen und Vorrichtungen mit dem Nachteil eines hohen apparatetechnischen und regelungstechnischen Aufwandes behaftet.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die als Bestandteil einer Anlage zur Rauchgasreinigung den Verdampfungsprozeß einfacher und betriebssicherer macht. Der Aufwand für die Apparatetechnik, für den einzusetzenden Werkstoff sowie für die Regelungstechnik soll gesenkt und die oben erläuterten Probleme beim Betrieb der Anlage sollen weitgehend beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst, wobei bezüglich der grundlegenden Gedanken auf dem Patentanspruch 1 verwiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Es wird somit vorgeschlagen, daß der Verdampfungsprozeß in den für den Abtransport der Verdampfungsrückstände vorgesehenen Behältnissen erfolgt, die als Einwegbehälter ausgeführt sind. Die Einwegbehälter sind in Kammern eingebracht, wobei die Kammern sich in einem von Rauchgas durchströmten kanalartigen Wärmeübertrager belinden. Es ist wichtig, daß zwischen dem heißen Rauchgas als Wärmeträger und den Kammern ein großflächiger Wärmeaustausch stattfindet. Dementsprechend sind die Kammern anzuordnen. Mit der Plazierung der Kammern im Wärmeübertrager werden dem Rauchgas bestimmte Strömungsrichtungen aufgeprägt. Durch Leiteinrichtungen können die Strömungsrichtungen im Wärmeübertrager zusätzlich beeinflußt werden.

Es ist eine Frage der Bemessung der Größe und Anzahl der Behälter, unter Berücksichtigung der Rauchgaseintrittstemperatur, daß die Flüssigkeit in den Behältern soweit verdampft, daß die Rückstände den gewünschten Trocknungsgrad aufweisen. Dabei ist es möglich, durch hermetisch festes Verschließen der Kammern die Verdampfung im Über- oder Unterdruckbereich durchzuführen.

Der Dampf kann in die freie Atmosphäre abgeleitet oder über Förderaggregate abgezogen und erforderlichenfalls kondensiert werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nunmehr die Erfindung erläutert werden. Die Figuren zeigen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 Längsschnitt der Vorrichtung

Fig. 2 Draufsicht, ohne Abzugshaube

Fig. 3 Schnitt A-A gemäß Fig. 1.

Bezugszeichenliste

1

Wärmeübertrager

2

Kammern

3

Einwegbehälter

4

Klappen

5

Freiräume

6

Leitung zum Zuführen der Flüssigkeit

7

Dampfabzugshaube

8

Brudenleitung

9

Anschluß für Rauchgaseinspeisung

10

Anschluß für Rauchgasabzug

11

Schauglas

In einem kanalartigen Wärmeübertrager 1 sind Kammern 2 mit Einwegbehältern 3 angeordnet. In die Einwegbehälter 3 wird über die Leitung 6 solange Flüssigkeit nachgefüllt und verdampft, bis diese Behälter im gewünschten Maße mit Verdampfungsrückstand gefüllt sind. Zur Kontrolle sind Schaugläser 11 hilfreich. Die gefüllten Einwegbehälter 3 werden zur weiteren Verwendung oder Entsorgung aus den Kammern 2 entnommen und abtransportiert. Die Klappen 4, die im Sinne von Türen ausgeführt sind, ermöglichen ein einfaches Entnehmen und Einbringen der Einwegbehälter 3. Damit das Verdampfen auch im Über- und Unterdruckbereich erfolgen kann, sind die Klappen 4 hermetisch dicht verschließbar.

Das heiße Rauchgas wird über den Anschluß 9 in den Wärmeübertrager 1 eingespeist und über Anschluß 10 abgezogen. Dabei ist ein großflächiger Wärmeaustausch möglich, weswegen die Kammern (2) auch mit einem gewissen Abstand zum Boden des Wärmeübertragers plaziert sind.

Zwischen den Flächen der Einwegbehälter 3 und den Flächen der Kammern 2 befinden sich Freiräume 5, die für das Einbringen der leeren Einwegbehälter zwecksmäßig sein können. Andererseits ist es sinnvoll, die Freiräume mit Material hoher Wärmeleitfähigkeit auszufüllen. Die verdampfte Flüssigkeit sammelt sich unter der Dampfabzugshaube 7 und wird über die Brüdenleitung 8 abgezogen.

Claims

1. Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten, insbesondere auch als Bestandteil einer Anlage zur Rauchgasreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von heißem Rauchgas oder einem anderen Wärmeträger durchströmten kanalartigen Wärmeübertrager (1) Kammern (2) angeordnet sind, in denen sich Einwegbehälter (3) befinden, die Kammern (2) im Wärmeübertrager (1) so plaziert sind, daß ein möglichst großflächiger Kontakt zwischen Kammern (2) und Wärmeträger möglich ist und die Einwegbehälter (3) über Zuleitungen (6) mit Flüssigkeit befüllbar und nach entsprechender Füllung mit Flüssigkeitsrückständen und nach deren Trocknung einfach entnehmbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (2) zur Aufnahme der Behältnisse (3) durch Klappen (4) zugänglich bzw. hermetisch dicht verschließbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (1) so konzipiert ist, daß eine Verdampfung im Überdruck- bzw. Unterdruckbereich erfolgen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiräume (5) zwischen Kammern (2) und Einwegbehältern (3) durch wärmeübertragungsförderndes Material ausgefüllt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kammern (2) mit Leiteinrichtungen für den Wärmeträger derart versehen werden, daß dem Wärmeträger geeignete Strömungen aufgeprägt werden können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegbehälter (3) den Deponieanforderungen entsprechend gestaltet und verschließbar sind.