DE19748091C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abgas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von AbgasInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Behandeln von Abgas.
In einer konventionellen Vorrichtung zur Behandlung von
Abgas ist ein Katalysator, der eine sich bewegende Schicht bil
det, zwischen zwei parallelen Jalousien angeordnet. Der Kataly
sator wird dazu gebracht, sich in eine vertikale Richtung nach
unten zu bewegen, während ein zu behandelndes Gas (im folgenden
als Objektgas bezeichnet) der sich bewegenden Schicht durch
eine Jalousie zugeführt wird, und das behandelte Gas durch die
andere Jalousie entsorgt wird.
Fig. 1 ist eine schematisch Ansicht einer konventionellen
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 31 einen Turm, in dem
ein Objektgaseinlaß 34 und ein Auslaß 35 des behandelten Gases
in entsprechend gegenüberstehende Seitenwände 32 und 33 ausge
bildet sind. Das Innere des Turms 31 ist durch eine Einlaßja
lousie 11 und eine Auslaßjalousie 12 unterteilt, die parallel
zueinander angeordnet sind. Ein nicht dargestellter
Katalysator ist zwischen der Einlaßjalousie 11 und der
Auslaßjalousie 12 untergebracht, um so eine sich bewegende
Schicht 10 zu bilden.
Ein Objektgas wird in die sich bewegenden Schicht 10 durch
den Objektgaseinlaß 34 und die Einlaßjalousie 11 eingeführt.
Das zugeführte Gas kontaktiert ausreichend einen Katalysator
in der sich bewegenden Schicht 10, so daß der Staub gesammelt
wird und das Gas desulfuriert und denitriert wird. Das so
behandelte Gas wird von dem Auslaß des behandelten Gases durch
die Auslaßjalousie 12 entsorgt.
In der Zwischenzeit wird der Katalysator der sich bewe
genden Schicht 10 durch eine Zuführöffnung 46 zugeführt, die
an dem oberen Ende des Turms 31 ausgebildet ist, und der
Katalysator bewegt sich in der sich bewegenden Schicht 10 nach
unten und wird durch eine Entsorgungsöffnung 16 entsorgt.
Eine Entsorgungswalze 18 ist an der Entsorgungsöffnung 16
angeordnet und wird in die Richtung des Pfeils mit einer
vorbestimmten
Geschwindigkeit gedreht, so daß der Katalysator sich
in der sich bewegenden Schicht 10 mit einer vorbestimmten Ge
schwindigkeit nach unten bewegt und durch die Entsorgungsöff
nung 16 entsorgt wird.
Der durch die Entsorgungsöffnung 16 entsorgte Katalysator
zirkuliert zu der Zuführöffnung 46 über eine Regenerationsvor
richtung 60 und eine Leitung 61 zurück. Bezugszeichen 13 und 14
bezeichnen untere Wände und Bezugszeichen 20 bezeichnet einen
flußausrichtenden Konus.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht von wesentlichen Ab
schnitten der konventionellen Vorrichtung zur Behandlung von
Abgas.
Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Katalysator 19
in einem Raum untergebracht, der durch die Einlaßjalousie 11
und die Auslaßjalousie 12 definiert wird, die parallel zueinan
der angeordnet sind, um so die sich bewegende Schicht 10 zu
bilden. Die unteren Wände 13 und 14 erstrecken sich in schräger
Richtung nach unten von den Bodenenden der entsprechenden Ein
laß- und Auslaßjalousien 11 und 12. Der Abstand zwischen den
unteren Wänden 13 und 14 wird allmählich in Richtung nach unten
enger, um so die Entsorgungsöffnung 16 an den Bodenenden der
unteren Wände 13 und 14 zu bilden. Die Entsorgungswalze 18 ist
an der Entsorgungsöffnung 16 angeordnet. Der flußausrichtende
Konus 20, der einen invertierten V-förmigen Querschnitt hat,
ist entlang der Entsorgungsöffnung 16 in dem unteren Bereich
der sich bewegenden Schicht 20 angeordnet, um so den Katalysa
tor 19 gleichmäßig nach unten zu bewegen.
Jedoch ändert sich in der oben erwähnten konventionellen
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas die Form des Katalysators
19 von einem Muster a zu einem Muster b, während er sich in der
sich bewegenden Schicht 10 nach unten bewegt.
In diesem Fall bewegt sich der Katalysator 19 nicht
gleichmäßig in der sich bewegenden Schicht 10 und bewegt sich
mit einer geringeren Geschwindigkeit in der Umgebung der Ein
laßjalousie 11. Daher wird der Katalysator 19 in der Umgebung
der Einlaßjalousie 11 mit Staub vollgesetzt, der in dem Objekt
gas vorhanden ist. Ebenfalls stagniert der Katalysator 19 in
einer Grenzschicht c zwischen der Einlaßjalousie 11 und der un
teren Wand 13, einer Grenzschicht d zwischen der Auslaßjalousie
12 und der unteren Wand 14 und einer oberen Oberfläche e des
flußausrichtenden Konus 20.
Um zu verhindern, daß der Katalysator 19 sich mit Staub
vollsetzt und stagniert, wird eine Vorrichtung zur Behandlung
von Abgas bereitgestellt (Bezug wird genommen auf die offenge
legte japanische Patentanmeldung (Kokai) No. 7-136445), in der
der Raum der sich bewegenden Schicht 10 in eine vordere Kammer
und eine hintere Kammer durch eine perforierte Platte unter
teilt wird, so daß der Katalysator 19 in der vorderen Kammer
sich mit einer ausreichend höheren Geschwindigkeit bewegt, wie
dies der Katalysator 19 in der hinteren Kammer tut.
Jedoch bewirkt in einer derartigen Vorrichtung zur Behand
lung eines Abgases eine erhöhte Bewegungsgeschwindigkeit des
Katalysators 19 in der vorderen Kammer, daß der Katalysator 19
ein Pulver aufgrund des Verschleißes bildet und bewirkt das
Zerstäuben des so geformten Pulvers. So erhöht sich die Staubkonzentration
in dem Auslaß 35 des behandelten Gases (Fig. 1)
entsprechend, was in einem Versagen resultiert, das Rauchgas,
das von einem nicht dargestellten Stapel entlassen wurde, auf
einen unsichtbaren Pegel zu reduzieren (5 bis 10 mg/Nm3).
Falls die Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators 19 in
der vorderen Kammer begrenzt wird, erniedrigen sich die Desul
furierungseffizienz und Denitrierungseffizienz des
Katalysators 19 entsprechend.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben
erwähnten Probleme in der konventionellen Vorrichtung zur Be
handlung von Abgas zu lösen und eine Vorrichtung zur
Behandlung eines Abgases zu schaffen, die das Vollsetzen des
Katalysators mit Staub oder das Stagnieren verhindert,
ausreichend die Staubkonzentration an einem Auslaß des
behandelten Gases reduziert und die Desulfurierungseffizienz
und Denitrierungseffizienz des Katalysators erhöht.
Zur Lösung der obigen Aufgabe schafft die vorliegende Er
findung eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Behandlung eines
Abgases, und ein Verfahren zur Behandlung eines Abgases gemäß
Anspruch 3. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den
Unteransprüchen dargestellt.
Die Flußsteuervorrichtungen werden so eingestellt, daß die
Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der Vorderkammer
höher ist als diejenige in der mittleren Kammer und die Bewe
gungsgeschwindigkeit des Katalysators in der mittleren Kammer
höher ist als diejenige in der hinteren Kammer.
Selbst wenn ein Objektgas mit einer hohen Staubkonzentra
tion in die vordere Kammer zugeführt wird, bewirkt daher die
hohe Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der vorderen
Kammer, daß das Objektgas gleichförmig durch die Katalysator
schicht fließt, um so den Druckverlust des Gasflusses zu redu
zieren.
So kann verhindert werden, daß der Katalysator in der vor
deren Kammer sich mit Staub vollsetzt oder stagniert. Die hohe
Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators bewirkt, daß das Ob
jektgas sich gleichförmig durch die sich bewegende Schicht
ausbreitet.
Ebenfalls bewirkt die hohe Bewegungsgeschwindigkeit des
Katalysators in der mittleren Kammer, daß das Objektgas
gleichförmig durch die Katalysatorschicht fließt, um so den
Druckverlust des Gasflusses zu reduzieren.
Entsprechend kann verhindert werden, daß der Katalysator
in der mittleren Kammer sich mit Staub vollsetzt oder sta
gniert.
Ferner kann die geringe Bewegungsgeschwindigkeit des Kata
lysators in der hinteren Kammer verhindern, daß der Katalystor
ein Pulver bildet, das sonst aufgrund des Verschleißes auftre
ten würde und das so ausgebildete Pulver kann am Zerstäuben
gehindert werden.
Daher bleibt die Staubkonzentration an dem Auslaß des be
handelten Gases niedrig.
In einer weiteren Vorrichtung zur Behandlung von Abgas ge
mäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Schichtdicke der
Vorderkammer 10% bis 20% der Gesamtdicke der sich bewegenden
Schicht, und die Schichtdicke der mittleren Kammer beträgt
20% bis 45% der Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht.
Da die Schichtdicke der Vorderkammer 10% bis 20% der Ge
samtdicke der sich bewegenden Schicht ist, wird der
Pulverdruck in der Vorderkammer relativ niedrig, so daß das
Objektgas sich gleichförmig durch die sich bewegende Schicht
ausbreitet. Da das Volumen der vorderen Kammer ausreichend
klein im Vergleich mit demjenigen der gesamten sich bewegenden
Schicht ist, ist der Verschleiß des Katalysators in der
vorderen Kammer gering.
Da die Schichtdicke der mittleren Kammer 20% bis 45% der
Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht beträgt, ist ebenfalls
die Staubsammeleffizienz in der mittleren Kammer relativ hoch.
In einem weiteren Verfahren zur Behandlung von Abgas gemäß
der vorliegenden Erfindung wird die Bewegungsgeschwindigkeit
v2 des Katalysators in der mittleren Kammer auf (2/3) bis
(1/5) der Bewegungsgeschwindigkeit v1 des Katalysators in der
vorderen Kammer eingestellt, und die Bewegungsgeschwindigkeit
v3 des Katalysators in der hinteren Kammer wird auf (2/3) bis
(1/5) der Bewegungsgeschwindigkeit v2 des Katalysators in der
mittleren Kammer eingestellt.
Die Struktur und Merkmale der Vorrichtung zur Behandlung
des Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung werden sofort ge
würdigt werden, wenn sie besser durch Bezug auf die
Zeichnungen verstanden werden, in denen:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer konventionellen
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht von wesentlichen Ab
schnitten der konventionellen Vorrichtung zur Behandlung von
Abgas;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur
Behandlung von Abgas gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Verteilungsdiagramm der Bewegungsgeschwin
digkeiten von Aktivkohle in der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 ist ein Verteilungsdiagramm von Druckverlusten ei
nes Gasflusses in der sich bewegenden Schicht der ersten Aus
führungsform unter normalen Bedingungen;
Fig. 6 ist ein Verteilungsdiagramm von Druckverlusten ei
nes Gasflusses in der sich bewegenden Schicht der ersten Aus
führungsform unter ungewöhnlichen Bedingungen;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Staubsammelcharakteri
stik der Aktivkohle zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Bewegungsgeschwindigkeit der Aktivkohle und einem Druckverlust
in einer mittleren Kammer in der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der
Bewegungsgeschwindigkeit der Aktivkohle in einer hinteren Kam
mer und der Staubkonzentration in der ersten Ausführungsform
zeigt; und
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur
Behandlung von Abgas gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
nachfolgenden im Detail unter Verweis auf die Zeichnungen be
schrieben werden.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur
Behandlung von Abgas gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 31 einen Turm, dessen
gegenüberstehende Seitenwände 32 und 33 einen Objektgaseinlaß
34 und einen entsprechenden Auslaß 35 des behandelten Gases
aufweisen. Das Innere des Turms 31 ist durch eine Einlaßjalou
sie 37, die als Einlaßglied dient, eine erste perforierte
Platte 61, eine zweite perforierte Platte 62 und eine perfo
rierte Auslaßplatte 39, die als Auslaßglied dient, unterteilt.
Nicht dargestellte Aktivkohle (A.C.), die als Katalysator
dient, ist in dem Raum zwischen der Einlaßjalousie 37 und der
perforierten Auslaßplatte 39 angeordnet, um so eine sich bewe
gende Schicht 60 zu bilden. Die vorliegende Ausführungsform
verwendet eine Einlaßjalousie 37 mit einer geringeren Oberflä
che, um so zu verhindern, daß Staub an deren Oberfläche haftet.
Eine Auslaßjalousie kann anstelle der perforierten Auslaßplatte
39 verwendet werden.
Eine vordere Kammer 64 ist zwischen der Einlaßjalousie 37
und der ersten perforierten Platte 61 definiert, eine mittlere
Kammer 65 ist zwischen der ersten perforierten Platte 61 und
der zweiten perforierten Platte 62 definiert, und eine hintere
Kammer 66 ist zwischen der zweiten perforierten Platte 62 und
der perforierten Auslaßplatte 39 definiert.
Ein Objektgas wird der vorderen Kammer 64 durch den Ob
jektgaseinlaß 34 und dann der Einlaßjalousie 37 zugeführt.
Während dieser Zufuhr ist die Flußrate des Objektgases extrem
niedrig, insbesondere 1/10 bis 1/20 derjenigen in einem nicht
dargestellten Kanal. Daher wird bewirkt, daß der in dem
Objektgas enthaltene Staub sich durch Gravitation in der
vorderen Kammer 64 absetzt. Danach wird das Objektgas der
mittleren Kammer 65 durch die erste perforierte Platte 61
zugeführt und dann der hinteren Kammer 66 durch die zweite
perforierte Platte 62 zugeführt. Das behandelte Gas wird von
dem Auslaß 35 des behandelten Gases durch die perforierte
Auslaßplatte 39 entsorgt.
In der Zwischenzeit wird die Aktivkohle der vorderen
Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer 66
durch eine Zuführöffnung 46 zugeführt, die an dem oberen Ende
des Turms 31 ausgebildet ist. Die zugeführte Aktivkohle bewegt
sich in der vorderen Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und
der hinteren Kammer 66 nach unten und wird dann von
entsprechenden Entsorgungstrichtern entsorgt. In der vorderen
Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer 66
trifft das Objektgas auf die Aktivkohle und breitet sich aus,
so daß der Staub durch die Aktivkohle gesammelt und eine
Desulfurierung und Denitrierung durchgeführt wird.
Die Entsorgungstrichter 47, 48 und 49 haben eine asymme
trische Form und umfassen entsprechend einen Seitenwandab
schnitt 47a, der sich in vertikaler Richtung von dem Bodenende
der Einlaßjalousie 37 nach unten erstreckt, einen Seitenwandab
schnitt 48a, der sich in vertikaler Richtung von dem Bodenende
der ersten perforierten Platte 61 nach unten erstreckt, und ei
nen Seitenwandabschnitt 49a, der sich in vertikaler Richtung
von dem Bodenende der perforierten Auslaßplatte 39 nach unten
erstreckt. Nachdem die Aktivkohle entlang der Einlaßjalousie 37
der ersten perforierten Platte 61 und der perforierten Auslaß
platte 39 nach unten bewegt worden ist, bewegt sie sich daher
gleichförmig entlang der entsprechenden Seitenwände 47a, 48a
und 49a ohne Stagnation nach unten.
Ferner haben die Entladungstrichter 47, 48 und 49 an ihren
Bodenenden entsprechende erste Entsorgungsöffnungen 47b, 48b
und 49b, an denen entsprechende Entsorgungswalzen 47c, 48c und
49c, die als Flußsteuervorrichtungen dienen, angeordnet sind.
Durch die Einstellung der Drehgeschwindigkeiten der Entsor
gungswalzen 47c, 48c und 49c werden die Bewegungsgeschwindig
keiten v1, v2 und v3 der Aktivkohle entsprechend in der vorde
ren Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer
66 eingestellt. In diesem Fall wird, da die erste perforierte
Platte 61 zwischen der vorderen Kammer 64 und der mittleren
Kammer 65 angeordnet ist, und die zweite perforierte Platte
zwischen der mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer 66 an
geordnet ist, die Aktivkohle daran gehindert, daß sie sich
durch die erste perforierte Platte 61 und die zweite perfo
rierte Platte 62 bewegt. Daher kann die Bewegungsgeschwindig
keit der Aktivkohle unterschiedlich in v1, v2 und v3 für die
vordere Kammer 64, die mittlere Kammer 65 und die entsprechende
hintere Kammer 66 eingestellt werden.
Nachdem die Aktivkohle in der vorderen Kammer 64, der
mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer 66 sich nach unten
bewegt hat, wird sie von den entsprechenden ersten
Entsorgungsöffnungen 47b, 48b und 49b entsorgt und wird dann
von einer zweiten Entsorgungsöffnung 59 über einen
Sammeltrichter 52 entsorgt. Ein Zuführventil 46a ist an der
Zuführöffnung 46 angeordnet und ein Entsorgungsventil 49a ist
an der zweiten Entsorgungsöffnung 49 angeordnet.
Die Bewegungsgeschwindigkeit v1 der Aktivkohle in der vor
deren Kammer 64 wird am höchsten eingestellt (2 bis 5 mal der
jenigen einer konventionellen Vorrichtung zur Behandlung von
Abgas).
In diesem Fall, selbst wenn ein Objektgas mit einer Staub
konzentration von nicht weniger als 200 mg/Nm3, beispielsweise
350 bis 500 mg/Nm3, der vorderen Kammer 64 zugeführt wird, und
daher die Menge des pro Korn der Aktivkohle gesammelten
Staubes relativ groß ist, durchläuft das Objektgas die Aktiv
kohleschicht gleichförmig, so daß sein Druckverlust relativ
klein gehalten wird.
Daher kann verhindert werden, daß die Aktivkohle sich mit
Staub vollsetzt oder stagniert. Aufgrund der hohen
Bewegungsgeschwindigkeit v1 der Aktivkohle kann sich das
Objektgas gleichförmig durch die gesamte sich bewegende
Schicht 60 ausbreiten.
Entsprechend den experimentellen Befunden beträgt die
Schichtdicke d1 der vorderen Kammer 64 ungefähr 10% bis 20%
der Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht 60. Als Ergebnis
wird die Reibung der Aktivkohle an der Eingangsjalousie 37
reduziert, wobei die erste perforierte Platte 61, etc.
signifikant zu einer Reduktion eines Pulverdruckes in der
Vorderkammer 64 beiträgt. Daher kann das durch die
Eingangsjalousie 37 zugeführte Objektgas sich gleichförmig
durch die gesamte sich bewegende Schicht 60 ausbreiten. Da das
Volumen der vorderen Kammer ausreichend klein ist im Vergleich
mit derjenigen der gesamten, sich bewegenden Schicht 60, d. h.
einen entsprechenden SV-Wert aufweist, ist daher der Ver
schleiß der Aktivkohle gering.
In der vorderen Kammer 64 können nicht dargestellte Unter
teilungen senkrecht zur ersten perforierten Platte 61 angeord
net werden (angeordnet in 1-Meter-Intervallen für eine
Abgasbehandlungsvorrichtung mit einer Höhe von nicht weniger
als 20 m), um so weiter den Pulverdruck zu reduzieren.
Da die Menge des pro Korn der Aktivkohle gesammelten Stau
bes relativ groß in der Vorderkammer 64 ist, wird in der mitt
leren Kammer 65 die Bewegungsgeschwindigkeit v2 der Aktivkohle
auf (2/3).v1 bis (1/5).v1, vorzugsweise (1/2).v1 bis (1/3).v1
eingestellt.
Daher passiert das Objektgas die Aktivkohle gleichförmig,
so daß sein Druckverlust relativ klein gehalten werden kann,
wodurch verhindert wird, daß die Aktivkohle sich mit Staub
vollsetzt oder stagniert.
Eine Schichtdicke d2 der mittlern Kammer 65 wird basierend
auf der Staubkonzentration an dem Objektgaseinlaß 34 und eine
Staubsammeleffizienz eingestellt, insbesondere auf 20 bis 45%
der Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht 66 in der vorlie
genden Ausführungsform. Die Staubsammeleffizienz hängt von der
Korngrößenverteilung des in einem Objektgas enthaltenen Staubes
ab, der Korngröße der Aktivkohle, der Flußrate des Objektgases
oder dergleichen. Daher wird die Schichtdicke d2 der mittleren
Kammer 65 in Übereinstimmung mit der Korngrößenverteilung des
in dem Objektgas enthaltenen Staubs, der Korngröße der Aktiv
kohle, der Flußrate des Objektgases oder dergleichen einge
stellt.
In der hinteren Kammer 66 wird die Bewegungsgeschwindig
keit v3 der Aktivkohle in Übereinstimmung mit der Staubkonzen
tration des behandelten Gasauslasses 35 eingestellt, insbeson
dere auf (2/3).v2 bis (1/5).v2, vorzugsweise (1/2).v2 bis
(1/3).v2. In diesem Fall ist die Bewegungsgeschwindigkeit v3
der Aktivkohle relativ gering, wodurch verhindert wird, daß die
Aktivkohle ein Pulver formt, was sonst aufgrund des Verschlei
ßes geschehen würde und verhindert wird, daß das so geformte
Pulver zerstäubt wird. Daher ist die Staubkonzentration an dem
Auslaß 35 des behandelten Gases niedrig geblieben.
Eine Schichtdicke d3 der hinteren Kammer 66 wird durch
Subtraktion der Summe der Schichtdicke d1 der vorderen Kammer
64 und der Schichtdicke d2 der mittleren Kammer 65 von der Ge
samtdicke der sich bewegenden Schicht 60 erzielt.
Der zuvor erwähnte SV-Wert wird basierend auf der Desulfu
rierungseffizienz und der Denitrierungseffizienz berechnet, die
zum Behandeln eines Objektgases benötigt wird. Basierend auf
dem so berechneten SV-Wert wird die Gesamtdicke der sich bewe
genden Schicht 60 berechnet.
Eine gewünschte Desulfurierungseffizienz kann relativ ein
fach durch eine geeignete Auswahl einer Räumgeschwindigkeit
(der Flußrate eines Objektgases) in der sich bewegenden
Schicht 60 und der Aufenthaltszeit der Aktivkohle
(entsprechend einem mittleren Wert der
Bewegungsgeschwindigkeiten v1, v2 und v3 der Aktivkohle in der
vorderen Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und der hinteren
Kammer 66) erzielt werden. Ferner wird die De
nitrierungseffizienz stark durch die SO2-Konzentration, NOx-
Konzentration, die Objektgastemperatur oder dgl. an dem
Objektgaseinlaß 34 beeinflußt. Daher werden die Dimensionen
des Turms 31 und die Aufenthaltszeit der Aktivkohle in
Übereinstimmung mit der Denitrierungseffizienz eingestellt.
Wenn die Aktivkohle, die durch die Zuführöffnung 46 zuge
führt wurde, in die sich bewegende Schicht 60 durch das
Zuführventil 46a fällt, werden basierend auf dem Schüttwinkel
der Körner, Grobkörner zur vorderen Kammer 64 und in einen
Bereich der hinteren Kammer 66 nahe der perforierten
Auslaßplatte 39 verteilt, während feine Körner in die mittlere
Kammer 65 und in einen Bereich der hinteren Kammer 66 nahe der
zweiten perforierten Platte 62 verteilt werden.
Selbst wenn ein Objektgas mit einer hohen Staubkonzentra
tion der vorderen Kammer 64 zugeführt wird, wird daher die
Aktivkohle sich nicht mit Staub vollsetzen oder stagnieren, da
die groben Körner der Aktivkohle in die vordere Kammer 64 be
wegt werden. Da die groben Körner der Aktivkohle in den
Bereich der hinteren Kammer 66 nahe der perforierten
Auslaßplatte 39 bewegt werden, bildet die Aktivkohle kein
zerstäubendes Pulver.
Da die feinen Körner der Aktivkohle sich durch die mitt
lere Kammer 65 und den Bereich der hinteren Kammer 66 nahe der
zweiten perforierten Platte 62 bewegen, wird das Objektgas in
der mittleren Kammer 65 und dem Bereich der hinteren Kammer 66
nahe der zweiten perforierten Platte 62 desulfuriert und deni
triert.
Als nächstes werden die Verteilungen der Bewegungsge
schwindigkeiten v1, v2 und v3 der Aktivkohle in der entspre
chenden vorderen Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und der
hinteren Kammer 66 beschrieben.
Fig. 4 ist ein Verteilungsdiagramm der Bewegungsgeschwin
digkeiten der Aktivkohle in der ersten Ausführungsform. In Fig.
4 wird eine Position in der sich bewegenden Schicht 60 (Fig. 3)
in Richtung der Schichtdicke entlang der Abszissenachse aufge
tragen, während der Fallabstand pro Einheitszeit der Aktivkohle
entlang der Ordinatenachse dargestellt ist.
In diesem Fall werden die Bewegungsgeschwindigkeiten v1,
v2 und v3 der Aktivkohle in der entsprechenden vorderen Kammer
64, der mittleren Kammer 65 und der hinteren Kammer 66 wie
folgt angenommen:
v1 : v2 : v3 = 4 : 2 : 1
Wenn die Staubkonzentration an dem Objektgaseinlaß 34 zu
nimmt, werden die entsprechenden Schichtdicken d1 und d2 der
vorderen Kammer 64 und der mittleren Kammer 65 derart einge
stellt, daß d1 und d2 zu einem größeren Teil der Gesamtdicke
der sich bewegenden Schicht 60 beitragen und die Bewegungsge
schwindigkeiten v1 und v2 werden erhöht.
Wenn eine höhere Staubsammeleffizienz benötigt wird, wird
die Schichtdicke d2 der mittleren Kammer 65 erhöht und die Be
wegungsgeschwindigkeit v2 wird ebenfalls erhöht.
Ferner, wenn die Staubkonzentration an dem Auslaß 35 des
behandelten Gases erniedrigt werden soll, wird die Schichtdicke
d3 der hinteren Kammer 66 erhöht und die Bewegungsgeschwindig
keit v3 wird ebenfalls erhöht.
Als nächstes wird eine Druckverlustverteilung beschrieben
werden.
Fig. 5 ist ein Verteilungsdiagramm der Druckverluste in
der sich bewegenden Schicht der ersten Ausführungsform unter
normalen Bedingungen. Fig. 6 ist ein Verteilungsdiagramm der
Druckverluste in der sich bewegenden Schicht der ersten Ausfüh
rungsform unter ungewöhnlichen Bedingungen. In den Fig. 5
und 6 ist ein Druckverlust entlang der Abszissenachse aufgetra
gen, während eine vertikale Position in der sich bewegenden
Schicht entlang der Ordinatenachse aufgetragen ist.
In den Fig. 5 und 6 bezeichnet ein Symbol L1 einen
Druckverlust in der vorderen Kammer 64 (Fig. 3), L2 bezeichnet
einen Druckverlust in der mittleren Kammer 65, und L3 bezeich
net einen Druckverlust in der hinteren Kammer 66.
Wenn die sich bewegende Schicht 60 normal funktioniert,
ist der Druckverlust in jeder der vorderen, mittleren und hinteren
Kammern 64, 65 und 66 so, wie es in der Fig. 5 darge
stellt ist.
Insbesondere erhöht sich der Druckverlust leicht an den
oberen Abschnitten der vorderen und hinteren Kammern 64 und 66
und an dem unteren Abschnitt der mittleren Kammer 65. Wenn die
Druckverlustverteilung sich kaum entlang einer vertikalen
Richtung ändert, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, zeigt
dies an, daß die Aktivkohle sich mit geeigneten
Geschwindigkeiten v1, v2 und v3 bewegt und die Aktivkohle wird
sich nicht mit Staub vollsetzen oder stagnieren. In diesem
Fall bleibt die auftretende Dichte und die Dichteporosität der
Aktivkohle entlang einer vertikalen Richtung unverändert.
Da die Schichtdicke d2 der mittleren Kammer 65 geeignet
eingestellt ist, und die Schichtdicke d3 der hinteren Kammer
66 relativ groß eingestellt ist, wird ein Druckverlust in der
hinteren Kammer 66 größer als derjenige in der mittleren
Kammer 65. Wenn ein proportionales Verhältnis zwischen einem
Druckverlust und der Schichtdicken d1, d2 und d3 etabliert
wird, zeigt dies daher an, daß die Aktivkohle sich mit
geeigneten Geschwindigkeiten v1, v2 und v3 bewegt, und die
Aktivkohle wird nicht mit Staub vollgesetzt oder stagniert.
Im Gegensatz dazu, wenn die sich bewegende Schicht 60
nicht richtig funktioniert, entsteht ein Druckverlust in jeder
der vorderen, mittleren und hinteren Kammern 64, 65 und 66,
wie beispielsweise in der Fig. 6 dargestellt.
Wenn ein Druckverlust an dem unteren Abschnitt der mittle
ren Kammer 65 exzessiv groß wird, fließt daher ein Objektgas
gestört in Richtung des oberen Abschnitts des Turms 31. Daher
zerstäubt Staub wieder in den oberen Abschnitten der hinteren
Kammer 66 und die Aktivkohle wird sich mit Staub in dem unteren
Abschnitt der mittleren Kammer 65 vollsetzen oder stagnieren.
Als nächstes werden die Schichtdicken d1, d2 und d3 der
entsprechenden vorderen Kammer 64, der mittleren Kammer 65 und
der hinteren Kammer 66 beschrieben werden.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Staubsammelcharakteri
stik der Aktivkohle zeigt. In Fig. 7 ist die Schichtdicke der
Aktivkohle entlang der Abszissenachse aufgetragen, und die
Staubsammeleffizienz der Aktivkohle ist entlang der Ordina
tenachse aufgetragen.
Wenn säulenartige Aktivkohle mit einem mittleren Durchmes
ser von 7 bis 9 mm zur Filtration und Sammeln des feinen Staubs
mit einer mittleren Korngröße von 30 µm verwendet wird, muß die
Dicke der Aktivkohleschicht nicht erhöht werden, wie dies sein
müßte, um die Effizienzen des Desulfurierens und Denitrierens
zu erhöhen. In Abhängigkeit von der Temperatur eines Objektga
ses genügen die Schichtdicken dD, dS und dN, die entsprechend
zur zunehmenden Staubsammeleffizienz, Desulfurierungseffizienz
und Denitrierungseffizienz benötigt werden, der folgenden Glei
chung:
dN < dS < dD
Es kann der Fig. 7 entnommen werden, daß eine Staubsam
meleffizienz von 85% bis 90% durch den Gebrauch einer
Schichtdicke von 30% der Gesamtdicke der Aktivkohleschicht
erzielt werden kann.
Daher kann die Schichtdicke d2 der mittleren Kammer 65
entsprechend der Staubkonzentration, der Staubsammelschwierig
keit usw. variiert werden.
Als nächstes wird die Bewegungsgeschwindigkeit v2 der Ak
tivkohle in der mittleren Kammer 65 beschrieben werden.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der
Bewegungsgeschwindigkeit der Aktivkohle und einem Druckverlust
in der mittleren Kammer in der ersten Ausführungsform dar
stellt. In der Fig. 8 ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Ak
tivkohle in der mittleren Kammer 65 (Fig. 3) entlang der Abs
zissenachse aufgetragen, während ein Druckverlust in der mitt
leren Kammer 65 entlang der Ordinatenachse aufgetragen ist.
Wie im vorangegangenen erwähnt wurde, trägt eine Schicht
dicke, wie sie für das Sammeln von Staub benötigt wird, nicht
zu einem großen Teil der Gesamtdicke der sich bewegenden
Schicht 60 bei, d. h. der meiste Staub kann durch die
Verwendung eines relativ dünnen Abschnitts der sich bewegenden
Schicht 60 gesammelt werden. Daher ist in einem derartigen
Abschnitt der sich bewegenden Schicht 60 die Staublast pro
Korn der Aktivkohle relativ groß.
In der mittleren Kammer 65 erfüllen die Bewegungsgeschwin
digkeit v2 der Aktivkohle und ein Druckverlust die Gleichung,
wie sie in der Fig. 8 dargestellt ist. In der vorliegenden
Ausführungsform existiert ein Wendepunkt bei ungefähr 0,1
bis 0,15 m/h der Bewegungsgeschwindigkeit v2. Daher beträgt in
der mittleren Kammer die Grenze der Bewegungsgeschwindigkeit
v2 aus Sicherheitsgründen vorzugsweise 0,15 bis 0,2 m/h.
Als nächstes wird die Staubkonzentration an dem Auslaß 35
des behandelten Gases beschrieben werden.
Fig. 9 ist eine Diagramm, das den Zusammenhang zwischen
der Bewegungsgeschwindigkeit der Aktivkohle in der hinteren
Kammer und der Staubkonzentration in der ersten
Ausführungsform darstellt. In der Fig. 9 ist die
Bewegungsgeschwindigkeit der Aktivkohle in der hinteren Kammer
66 (Fig. 3) entlang der Abszissenachse dargestellt, während
die Staubkonzentration an dem Auslaß 35 des behandelten Gases
35 entlang der Ordinatenachse aufgetragen ist.
Um die Staubkonzentration an dem Auslaß 35 des behandelten
Gases 35 auf beispielsweise 10 bis 20 mg/Nm3 zu reduzieren, muß
die Bewegungsgeschwindigkeit v3 der Aktivkohle in der hinteren
Kammer 66 soweit wie möglich erniedrigt werden, um so zu ver
hindern, daß die Aktivkohle ein zerstäubendes Pulver bildet.
Die Staubkonzentration an dem Auslaß 35 des behandelten
Gases 35 hängt von der mittleren Korngröße des Staubs und der
Flußrate eines Objektgases ab, kann aber reduziert werden,
wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v3 der Aktivkohle in der
hinteren Kammer 66 auf nicht größer als 0,15 m/h eingestellt
wird, vorzugsweise nicht größer als 0,1 m/h.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung beschrieben werden.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur
Behandlung von Abgas gemäß der zweiten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Die gleichen Merkmale wie diejenigen der
ersten Ausführungsform werden durch gemeinsame Bezugszeichen
bezeichnet und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
In der zweiten Ausführungsform ist ein konischer Kanal 342
zwischen einem Objektgaseinlaß 341 und einer Einlaßjalousie 37
ausgebildet, und ein konischer Kanal 352 ist zwischen einem
Auslaß 351 des behandelten Gases 351 und einer perforierten
Auslaßplatte 39 ausgebildet. Entsprechend hat ein in den koni
schen Kanal 342 durch den Objektgaseinlaß 341 eingeführtes Ob
jektgas eine Flußrate so niedrig wie 1/10 bis 1/20 derjenigen
in einem nicht dargestellten Kanal, der an dem Auslaß 351 des
behandelten Gases angeordnet ist, so daß ein nicht dargestell
ter Staub sich in dem konischen Kanal 342 absetzt. Als Ergebnis
breitet sich das von dem konischen Kanal 342 in eine vordere
Kammer 64 zugeführte Objektgas weiter aus.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschrie
benen Ausführungsformen begrenzt. Zahlreiche Modifikationen und
Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Rahmen der vor
liegenden Erfindung möglich, und sie werden nicht von dem Rah
men der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Behandlung eines Abgases, die aufweist:
- a) ein Einlaßglied (34, 341)
- b) ein Auslaßglied (35, 351) zur Definition einer sich bewegenden Katalysator-Schicht (60) in Zusammenhang mit dem Einlaßglied;
- c) eine erste perforierte Platte (61), die zwischen dem Einlaßglied und dem Auslaßglied zur Definition einer vorderen Kammer (64) in Kombination mit dem Einlaßglied angeordnet ist;
- d) eine zweite perforierte Platte (62), die zwischen dem Einlaßglied und dem Auslaßglied zur Definition einer mittleren Kammer (65) in Kombination mit der ersten perforierten Platte und zur Definition einer hinteren Kammer (66) in Kombination mit dem Auslaßglied angeordnet ist; und
- e) Flußkontrollvorrichtungen, die an den Bodenenden der vorderen, mittleren und hinteren Kammern zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der vorderen, mittleren und hinteren Kammer angeordnet sind.
2. Vorrichtung zur Behandlung eines Abgases nach Anspruch 1,
bei der die Schichtdicke der vorderen Kammer (64) 10% bis
20% der Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht (60) beträgt,
und die Schichtdicke der mittleren Kammer (65) 20% bis 45%
der Gesamtdicke der sich bewegenden Schicht (60) beträgt.
3. Verfahren zur Behandlung eines Abgases in einer Vorrichtung
gemäß Anspruch 1 oder 2,
bei dem das Abgas durch den Objektgaseinlaß in die Vorrichtung eingeführt wird, dann nacheinander die vordere, mittlere und hintere Kammer durchströmt, und über dem Obkjektgasauslaß aus der Vorrichtung abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flußkontrollvorrichtungen am Bodenende der vorderen, mittleren und hinteren Kammer so eingestellt sind, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der vorderen Kammer höher ist als diejenige in der mittleren Kammer, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der mittleren Kammer höher ist als diejenige in der hinteren Kammer.
bei dem das Abgas durch den Objektgaseinlaß in die Vorrichtung eingeführt wird, dann nacheinander die vordere, mittlere und hintere Kammer durchströmt, und über dem Obkjektgasauslaß aus der Vorrichtung abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flußkontrollvorrichtungen am Bodenende der vorderen, mittleren und hinteren Kammer so eingestellt sind, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der vorderen Kammer höher ist als diejenige in der mittleren Kammer, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Katalysators in der mittleren Kammer höher ist als diejenige in der hinteren Kammer.
4. Verfahren zur Behandlung eines Abgases nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit v2
des Katalysators in der mittleren Kammer auf (2/3) bis (1/5)
der Bewegungsgeschwindigkeit v1 des Katalysators in der
vorderen Kammer eingestellt wird, und die
Bewegungsgeschwindigkeit v3 des Katalysators in der hinteren
Kammer auf (2/3) bis (1/5) der Bewegungsgeschwindigkeit v2 des
Katalysators in der mittleren Kammer eingestellt wird.
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