DE19733247A1 - Cooling of hot, dust-laden, gases - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adiabatischen Kühlung heißer, insbesondere staubhaltiger Gase mit einer Waschflüssigkeit in Gleich- oder Gegenstromwäschern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for adiabatic cooling of hot, in particular gases containing dust with a washing liquid in cocurrent or countercurrent scrubbers and an apparatus for performing the method.
Zum Kühlen und gleichzeitigen Waschen heißer Gase sind zahlreiche Typen von Gleichstromwäschern und Gegenstromwäschern bekannt.There are numerous types of for cooling and washing hot gases at the same time Co-current washers and counter-current washers are known.
Für staubhaltige Gase sind Füllkörpertürme allerdings wegen der Verstopfungsgefahr weniger geeignet. In diesem Fall eignen sich als Gleichstromwäscher besonders gut Venturi- und Strahlwäscher oder als Gegenstromwäscher ein Wäscher gemäß US 3 803 805. Letzterer hat sich für die effektive Abscheidung von Staub aus heißen Gasen als besonders geeignet erwiesen (British Suphur Mag., Sept./Okt. 1991, S. 41-48).For dust-containing gases, however, there are packed towers because of the risk of clogging less suitable. In this case, DC scrubbers are particularly suitable Venturi and jet scrubber or as a countercurrent scrubber according to US 3 803 805. The latter has been called for the effective separation of dust from Gases proven to be particularly suitable (British Suphur Mag., Sept./Oct. 1991, p. 41-48).
Um Schäden durch Thermoschock und Korrosion sowie Betriebsunterbrechungen durch Krustenbildung im Bereich des Heißgaseintritts zu vermeiden, wird die Wä scherwand im oberen Bereich vorteilhaft durch einen Flüssigkeitsfilm kühl und sauber gehalten. Dieser kann erzeugt werden, indem ein Teil der Waschflüssigkeit über eine Überlaufwehr in den Wäscher eingespeist wird (EP-A 476 172). Dadurch wird vor allem bei Waschflüssigkeiten mit hohem Salzgehalt vermieden, daß im oberen Wä scherbereich Tropfen der eingedüsten salzhaltigen Waschflüssigkeit auf die heiße trockene Wäscherwand auftreffen und zur Trockne eindampfen. Ohne diese genannte Maßnahme bilden sich Salzablagerungen, die den Gasdurchfluß durch den Wäscher blockieren oder nach dem Abfallen den Flüssigkeitskreislauf behindern.Damage caused by thermal shock and corrosion as well as business interruptions to avoid crusting in the area of the hot gas inlet, the wash Scherwand advantageously cool and clean in the upper area due to a liquid film held. This can be generated by a part of the washing liquid over a Overflow weir is fed into the washer (EP-A 476 172). Doing so will especially with washing liquids with a high salt content avoided that in the upper wash shear area Drops of the injected saline washing liquid onto the hot, dry one Hit the scrubber wall and evaporate to dryness. Without this mentioned Measure build up salt deposits, the gas flow through the scrubber block or obstruct the fluid circulation after falling off.
Die Aufteilung der Waschflüssigkeit in zwei Teilströme zur Ausbildung eines Flüs sigkeitsfilms über ein Überlaufwehr und zur eigentlichen Gaskühlung und -wäsche über eine oder mehrere Waschdüsen hat sich prinzipiell als vorteilhaft erwiesen. Pro blematisch ist dabei aber die technische Gestaltung im Bereich des Überlaufwehrs und der sich darüber anschließenden Heißgasleitung. Gaswirbel im Bereich des Über laufwehrs können die Ausbildung eines gleichmäßigen Flüssigkeitsfilmes verhindern oder zur Benetzung der Heißgasleitung mit Flüssigkeit führen.The division of the washing liquid into two partial flows to form a river liquid film about an overflow weir and for the actual gas cooling and scrubbing In principle, using one or more washing nozzles has proven to be advantageous. Per The technical design in the area of the overflow weir and is blemish the subsequent hot gas line. Gas vortex in the area of the over weirs can prevent the formation of a uniform liquid film or lead to wetting of the hot gas line with liquid.
Als äußerst problematisch hat sich auch das Quenchen staubhaltiger Gase erwiesen, besonders wenn diese Stäube zum Kleben neigen und mit der Waschflüssigkeit reagie ren, wie dies beispielsweise bei den Oxidstäuben in den Röstgasen aus der Abröstung sulfidischer Erze der Fall ist. Ablagerungen von Stäuben in der Heißgasleitung im Bereich des Überlaufwehrs können einerseits als sogenannter Docht wirken, über den korrosive Waschflüssigkeit zur Heißgasleitung aufsteigt und andererseits die Aus bildung eines gleichmäßigen Flüssigkeitsfilms im oberen Wäscherbereich verhindern.Quenching gases containing dust has also proven to be extremely problematic, especially if these dusts tend to stick and react with the washing liquid ren, such as in the case of oxide dusts in the roasting gases from roasting sulfidic ore is the case. Deposits of dust in the hot gas line in the The area of the overflow weir can act as a so-called wick on the one hand corrosive washing liquid to the hot gas line rises and on the other hand the off Prevent formation of a uniform liquid film in the upper scrubber area.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem die Einleitung der heißen Gase in Gleich- oder Gegenstromwäscher in einer solchen Weise erfolgt, daß Korrosionsschäden und Verstopfungen durch die Ab scheidung von Salzen aus der Waschflüssigkeit oder von Stäuben aus den heißen Ga sen sicher vermieden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens.The object of the present invention was therefore to provide a method place where the introduction of hot gases into cocurrent or countercurrent scrubbers in such a way that corrosion damage and blockages by the Ab separation of salts from the washing liquid or dusts from the hot Ga sen safely avoided, and a device for performing the Ver driving.
Diese Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, daß die heißen Gase durch ein Einleit rohr in den Wäscher eingeleitet werden, so daß das Überlaufwehr abgedeckt und von den heißen Gasen getrennt wird.This task could be solved in that the hot gases through an introduction pipe into the scrubber, so that the overflow weir is covered and covered by the hot gases is separated.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur adiabatischen Kühlung heißer, insbe sondere staubhaltiger Gase mit einer im Kreislauf geführten Waschflüssigkeit in Gleich- oder Gegenstromwäschern, wobei die Waschflüssigkeit in einen ersten Teil strom, der über Düsen in den Heißgasstrom eingebracht und verteilt wird, und in einen zweiten Teilstrom, der über ein Überlaufwehr oben in den Wäscher eingeleitet wird und als Rieselfilm über die Wäscherwand abfließt, aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Heißgasstromes in den Wäscher durch ein Einleitrohr erfolgt, das 300 bis 1000 mm unterhalb des Überlaufwehrs endet.The invention relates to a method for adiabatic cooling hot, esp special dusty gases with a circulating washing liquid in Co-current or counter-current washers, with the washing liquid in a first part stream which is introduced and distributed into the hot gas stream via nozzles, and in a second partial flow which is introduced into the scrubber at the top via an overflow weir and flows as a falling film over the scrubber wall, is divided, thereby characterized in that the introduction of the hot gas flow into the scrubber through a Inlet pipe takes place, which ends 300 to 1000 mm below the overflow weir.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung (siehe z. B. Fig. 2) zur adiabatischen Kühlung heißer, insbesondere staubhaltiger Gase (7) in Form eines Gleichstromwäschers (3) (z. B.: Venturiwäscher oder Strahlwäscher) mit einer oberen Heißgaszuleitung (1) und einer unteren Gasaustrittsöffnung (11), in dessen oberem Bereich ein Überlaufwehr (4) mit einer äußeren Zuleitung für eine Waschflüssigkeit (8) zum Berieseln der Wand des Gleichstromwäschers angeordnet ist und eine oder mehrere radial, schräg oder senkrecht nach unten gerichtete Düsen (5) zum Ver sprühen von Waschflüssigkeit (9) unterhalb des Überlaufwehres eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Gases vor dem Überlaufwehr ein Gaseinleitungsrohr (2) angeordnet ist, dessen Länge so bemessen ist, daß es 300 bis 1000 mm unterhalb des Überlaufwehres (4) endet, daß der radiale Abstand dieses Gaseinleitungsrohres zur Wand des Gleichstromwäschers am unteren Ende des Roh res 20 bis 200 mm beträgt und daß die Düsen (5) zum Versprühen von Waschflüssig keit mindestens 500 mm unterhalb des unteren Ende des Gaseinleitungsrohres (2) angeordnet sind.Another object of the invention is a device (see, for example, FIG. 2) for the adiabatic cooling of hot, in particular dust-containing gases ( 7 ) in the form of a direct current scrubber ( 3 ) (e.g. venturi scrubber or jet scrubber) with an upper hot gas supply line ( 1 ) and a lower gas outlet opening ( 11 ), in the upper area of which an overflow weir ( 4 ) with an external feed line for a washing liquid ( 8 ) for sprinkling the wall of the DC scrubber is arranged and one or more radially, obliquely or vertically directed downwards Nozzles ( 5 ) for spraying washing liquid ( 9 ) are installed below the overflow weir, characterized in that a gas inlet pipe ( 2 ) is arranged in the direction of flow of the gas upstream of the overflow weir, the length of which is such that it is 300 to 1000 mm below the overflow weir ( 4 ) ends that the radial distance of this gas inlet pipe to the wall of the DC washer on u lower end of the tube res is 20 to 200 mm and that the nozzles ( 5 ) for spraying washing liquid speed are arranged at least 500 mm below the lower end of the gas inlet tube ( 2 ).
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung (siehe z. B. Fig. 1) zur adiabatischen Kühlung heißer, insbesondere staubhaltiger Gase (7) in Form eines Gegenstromwäschers (3) mit einer oberen Heißgaszuleitung (1) und einer unteren Gasaustrittsöffnung (11), in dessen unterem Bereich eine oder mehrere schräg oder senkrecht nach oben gerichtete Düsen (5) zum Versprühen einer Waschflüssigkeit (9) eingebaut sind und in dessen oberem Bereich ein Überlaufwehr (4) mit einer äußeren Zuleitung für Waschflüssigkeit (8) zum Berieseln der Wand des Gegenstromwäschers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Gases vor dem Überlaufwehr ein Gaseinleitungsrohr (2) angeordnet ist, dessen Länge so bemessen ist, daß es 300-1000 mm unterhalb des Überlaufwehres (4) endet und daß der radiale Abstand dieses Gaseinleitungsrohres zur Wand des Gegenstromwäschers am unteren Ende des Rohres 20-200 mm beträgt.The invention further relates to a device (see, for example, FIG. 1) for the adiabatic cooling of hot, in particular dust-containing gases ( 7 ) in the form of a countercurrent scrubber ( 3 ) with an upper hot gas supply line ( 1 ) and a lower gas outlet opening ( 11 ). , in the lower area of which one or more diagonally or vertically upwardly directed nozzles ( 5 ) for spraying a washing liquid ( 9 ) are installed and in the upper area an overflow weir ( 4 ) with an external supply line for washing liquid ( 8 ) for sprinkling the wall of the counterflow washer, characterized in that a gas inlet pipe ( 2 ) is arranged in the flow direction of the gas upstream of the overflow weir, the length of which is dimensioned such that it ends 300-1000 mm below the overflow weir ( 4 ) and that the radial distance of this gas inlet pipe to the wall of the counterflow washer at the lower end of the pipe is 20-200 mm.
Bevorzugt wird das Einleitrohr (2) als Verlängerung der Heißgaszuleitung (1) in den Wäscher geführt, so daß es 300 bis 1000 mm unterhalb des Überlaufwehrs endet.The inlet pipe ( 2 ) is preferably guided into the scrubber as an extension of the hot gas feed line ( 1 ) so that it ends 300 to 1000 mm below the overflow weir.
Der bevorzugte Durchmesser des Einleitrohres wird so gewählt, daß am unteren Ende des Einleitrohres zwischen Einleitrohr und der vom Flüssigkeitsfilm benetzten Wä scherwand ein Abstand von 20 bis 200 mm, vorzugsweise 50 bis 150 mm besteht. The preferred diameter of the inlet tube is chosen so that at the lower end of the inlet pipe between the inlet pipe and the liquid wetted by the liquid film there is a distance of 20 to 200 mm, preferably 50 to 150 mm.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die besonders vorteilhaft bei staubhaltigen Gasen angewendet wird, besteht darin, daß staubfreie Gase (Spülgas) (10) durch einen oder mehrere Stutzen (6) mit einer gegenüber den heißen Gasen geringeren Temperatur in den Zwischenraum zwischen Einleitrohr und Wäscherwand oberhalb des Überlaufwehres eingeleitet werden. Dadurch wird die Abscheidung von Staub infolge Verwirbelung auf der Außenseite des Einleitrohres vermieden.A preferred embodiment of the method according to the invention, which is used particularly advantageously with dust-containing gases, consists in that dust-free gases (purge gas) ( 10 ) through one or more nozzles ( 6 ) with a lower temperature than the hot gases into the space between the inlet pipe and Washer wall above the overflow weir. This avoids the separation of dust due to turbulence on the outside of the inlet pipe.
Bevorzugt werden als Spülgas Luft oder ein Teilstrom der heißen Gase eingeleitet, nachdem letztere gekühlt, staubfrei gewaschen und gegebenenfalls getrocknet worden sind.Air or a partial flow of the hot gases is preferably introduced as the purge gas, after the latter has been cooled, washed dust-free and optionally dried are.
Der Volumenstrom des zwischen Einleitrohr und Wäscherwand eingeleiteten Spülga ses wird vorzugsweise so gewählt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen Einleitrohr und Wäscherwand 0,05 bis 20%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5%, der Geschwindigkeit der heißen Gase beim Durchströmen des Einleitrohres beträgt.The volume flow of the flushing gas introduced between the inlet pipe and the scrubber wall It is preferably chosen so that the flow rate of the purge gas 0.05 to in the annular space between the inlet pipe and scrubber wall 20%, particularly preferably 0.1 to 5%, of the speed of the hot gases at Flows through the inlet pipe.
Überraschend hat sich gezeigt, daß schon ein relativ kleiner Volumenstrom ausreicht, um Staubablagerungen an der Außenfläche des Einleitrohres zu vermeiden. Besonders bevorzugt wird deshalb eine Strömungsgeschwindigkeit im Ringraum von 0,5 bis 3% der Heißgasgeschwindigkeit. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sollen anhand der Fig. 1 und der Fig. 2 näher erläutert werden.Surprisingly, it has been shown that a relatively small volume flow is sufficient to avoid dust deposits on the outer surface of the inlet pipe. A flow velocity in the annular space of 0.5 to 3% of the hot gas velocity is therefore particularly preferred. Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIG. 1 and FIG. 2.
Durch das Heißgaszuleitungsrohr (1), an das das Einleitrohr (2) angeschweißt oder angeflanscht sein kann, wird Heißgas (7) in den Wäscher (3), bestehend aus einem zylindrischen oder konischen Rohr, eingeleitet. Die Wäscherwand wird mit einem Teilstrom (8) der Waschflüssigkeit berieselt, die über das Überlaufwehr (4) fließt. Ein Teilstrom (9) der Waschflüssigkeit wird mit der Düse (5) gegen den Gasstrom (Fig. 1) oder mit den Düsen (5) in Richtung des Gasstromes (Fig. 2) versprüht. Durch einen oder mehrere Stutzen (6) wird Spülgas (10) in den Zwischenraum zwischen Einleitrohr (2) und der oberen Wäscherwand (3) eingeleitet. Hot gas ( 7 ) is introduced into the scrubber ( 3 ), consisting of a cylindrical or conical tube, through the hot gas supply pipe ( 1 ), to which the inlet pipe ( 2 ) can be welded or flanged. The scrubber wall is sprinkled with a partial flow ( 8 ) of the washing liquid, which flows over the overflow weir ( 4 ). A partial flow ( 9 ) of the washing liquid is sprayed with the nozzle ( 5 ) against the gas flow ( Fig. 1) or with the nozzles ( 5 ) in the direction of the gas flow ( Fig. 2). By one or more connections (6) purge gas is introduced into the space between inlet conduit (2) and the upper scrubber wall (3) (10).
In einem Fließbettreaktor fallen bei der thermischen Spaltung von Metallsulfaten 52 000 m3/h (im Normalzustand, feucht) SO2-haltige Reaktionsgase mit einer Tempe ratur von 1030°C an. Die Gase, die 420 g/m3 oxidischen Staub enthalten, werden in einem Abhitzekessel auf 310°C gekühlt und danach durch eine Heiß-EGR (elektro statische Gasreinigung) geleitet. Danach enthalten die ca. 300°C heißen Gase noch ca. 100 mg/m3 Feinststaub.52,000 m 3 / h (in the normal state, moist) SO 2 -containing reaction gases with a temperature of 1030 ° C. are obtained in a fluidized bed reactor during the thermal cracking of metal sulfates. The gases, which contain 420 g / m 3 oxidic dust, are cooled to 310 ° C in a waste heat boiler and then passed through a hot EGR (electrostatic gas cleaning). The gases, which are approx. 300 ° C, then contain approx. 100 mg / m 3 fine dust.
Dieser staubhaltige Heißgasstrom wird mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s in einen Gegenstromwäscher (Dynawave®-Wäscher der Firma Monsanto) von oben eingelei tet. Als Waschflüssigkeit wird eine 28%ige Schwefelsäure (gemäß DE-A 4 403 840) verwendet, die 14 Gew.-% Metallsulfate, vorwiegend Eisensulfat, enthält. 90% der im Kreislauf gepumpten Waschflüssigkeit werden durch eine Düse von unten gegen den Heißgasstrom versprüht. Die restlichen 10% werden über ein Überlaufwehr als Rieselfilm von oben über die Wand des rohrförmigen Wäschers gegeben. Am unteren Ende der Heißgasleitung lagerte sich oberhalb des Überlaufwehrs Staub ab. Sobald der abgelagerte Staub von der Waschflüssigkeit benetzt wurde, bilden sich sehr rasch große Salzklumpen, die die Ausbildung des Flüssigkeitsfilms auf der Wäscherwand beeinträchtigen und nach dem Abbrechen den Flüssigkeitskreislauf blockierten.This dusty hot gas flow is at a speed of 20 m / s in one Counterflow washer (Dynawave® washer from Monsanto) introduced from above tet. A 28% sulfuric acid is used as the washing liquid (according to DE-A 4 403 840) used, which contains 14 wt .-% metal sulfates, mainly iron sulfate. 90% of Washer fluid pumped in the circuit is countered by a nozzle from below sprayed the hot gas stream. The remaining 10% are used as an overflow weir Trickling film is given from above over the wall of the tubular washer. At the bottom At the end of the hot gas line, dust was deposited above the overflow weir. As soon as the deposited dust has been wetted by the washing liquid, form very quickly large lumps of salt that form the liquid film on the scrubber wall affect and blocked the fluid circuit after canceling.
Die oben genannten Probleme traten nicht auf, als die Heißgasleitung durch ein Ein leitrohr verlängert wurde, das 550 mm unterhalb des Überlaufwehrs endete. Der Ab stand zwischen Wäscherwand und Einleitrohr betrug 150 mm. Salzkrustenbildung am unteren Ende des Einleitrohres trat nur vereinzelt auf und verursachte keine größeren Probleme.The above problems did not occur when the hot gas line through an on guide tube was extended, which ended 550 mm below the overflow weir. The Ab between the washer wall and the inlet pipe was 150 mm. Salt crust formation on the lower end of the inlet pipe occurred only sporadically and did not cause any larger ones Problems.
Durch zusätzliche Einleitung von Luft in den Zwischenraum zwischen Wäscherwand und Einleitrohr konnte die Krustenbildung sogar vollständig vermieden werden. Es wurden 300 m3/h Luft aus der Umgebung eingesaugt. Unter der Annahme, daß sich diese Luft im Ringraum auf 150°C erwärmte, betrug die Strömungsgeschwindigkeit der Spülluft am unteren Ende des Ringraumes 0,17 m/s, entsprechend 0,8% der Ge schwindigkeit des Heißgases im Einleitrohr.By additionally introducing air into the space between the scrubber wall and the inlet pipe, the crust formation could even be completely avoided. 300 m 3 / h of air were sucked in from the environment. Assuming that this air in the annulus heated to 150 ° C, the flow rate of the purge air at the lower end of the annulus was 0.17 m / s, corresponding to 0.8% of the Ge speed of the hot gas in the inlet pipe.
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