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Die
Erfindung bezieht sich auf einen als Vorabscheider einzusetzenden
Tropfenabscheider aus rohrförmigen
Prallkörpern,
der in Kombination mit konventionellen Lamellenabscheidern zur Abscheidung
von Tropfen aus Rauchgasströmen
in einer Rauchgasentschwefelung eingesetzt wird.
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Rauchgase
aus fossil befeuerten thermischen Kraftwerken werden vorwiegend
nach dem Nasswaschverfahren entschwefelt. Das schwefelhaltige Rauchgas
wird mit Kalksteinmilch lch (Suspensionslösung) besprüht und das im Rauchgas befindliche
SO2 in den Sprühtropfen
dieser Suspensionslösung
gebunden und dann in Calziumsulfitdihydrat (Gips) umgewandelt. Die
kleineren dieser Sprühtropfen
werden durch den Gasstrom mitgeführt.
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Es
ist die Aufgabe des Tropfenabscheidersystems, diese im Rauchgasstrom
mitgeführten Tropfen
abzufangen und in den Wäscherkreislauf
zurückzuführen. Andernfalls
kommt es in den nachgeschalteten Komponenten (Wärmetauscher, Rauchgaskanäle, Nassgebläse, Schornstein
usw.) zu Anbackungen und infolge zu Korrosion und Druckverlusterhöhung. Die
Folge sind Leistungsminderung des Kraftwerks (Druckverlusterhöhung verursacht
erhöhten Stromeigenverbrauch
und ggf. auch eine Reduzierung der Erzeugung) und Wartungskosten
(Sanierung von Korrosionsstellen und Reinigungskosten zur Entfernung
der Anbackungen).
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Das
Tropfenabscheidersystem trennt die Tropfen vom Gasstrom, indem es
den Rauchgasstrom umlenkt. Dabei werden die Tropfen Zentrifugalkräften ausgesetzt
und können
dem Rauchgas in seinem Weg nicht folgen, sondern prallen auf die
Strömungswiderstände, die
die Umlenkung des Rauchgasstroms verursachen. Die Tropfen werden
dadurch auf diesen „Prallkörpern" abgeschieden und
damit aus dem Rauchgasstrom entfernt. Sie werden dann durch die
Schwerkraft wieder nach unten in den Waschkreislauf zurückgeführt.
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Moderne
Tropfenabscheider werden dabei im Wäscherkopf oben – vor dem
Austritt in die Rauchgaskanäle – installiert.
Sie werden daher von einem vertikal nach oben strömenden Rauchgas
beaufschlagt.
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Die
Feststoffe in den Suspensionstropfen – Flugasche, Kalkstein und
Gips – lagern
sich dabei auch auf diesen Prallkörpern ab und bilden Anbackungen.
Deshalb werden die Tropfenabscheider mit Waschsystemen ausgerüstet, mit
denen während des
Betriebs die Anbackungen wieder entfernt werden können. Diese
Waschsysteme werden regelmäßig eingeschaltet.
Es kann sowohl anströmseitig
als auch abströmseitig
gewaschen werden – es
kann also ein Tropfenabscheider zwei Waschsysteme haben.
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Die
Tropfenabscheidersysteme sind üblicherweise
zweistufig bis dreistufig ausgelegt und jede Stufe ist mit ein bis
zwei Waschsystemen ausgerüstet.
Die Betriebserfahrung zeigt, dass ein einstufiges Abscheidersystem
grundsätzlich
nicht ausreichend ist, um die Tropfen sicher aus dem Rauchgas zu
entfernen. Auch zweistufige Tropfenabscheider (Grobabscheider und
Feinabscheider) entlassen noch eine erhebliche Menge an Tropfen
mit Feststoffen mit dem Rauchgas. Viele moderne Tropfenabscheidersysteme
sind deshalb dreistufig ausgelegt (Grobabscheider, Feinabscheider
und Feinstabscheider).
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Die
Tropfenabscheider sind dabei traditionell als plattenartige und
gebogene Umlenkkörper
konfiguriert. Diese plattenartigen, gebogenen und starr aufgehängten Umlenkkörper werden
so konfiguriert, dass Kanäle
gebildet werden, durch die das Rauchgas fließt. Das Ziel dieser Konfiguration
ist, einerseits eine starke Umlenkung des Rauchgases zu verursachen
und andererseits die „Versperrung" des Rauchgaswegs
durch Strömungswiderstände zu minimieren.
Die Prallkörper
oder Umlenkbleche werden allgemein Lamellen genannt – und die
Abscheider entsprechend Lamellenabscheider. Die gängigen Lamellenabscheider
der verschiedenen Hersteller unterscheiden sich nur aufgrund ihrer
Geometrie, der Lamellenabstände
und der Umlenkung.
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Die
Betriebserfahrung zeigt weiter, dass in vielen Anlagen die Waschsysteme
nicht in der Lage sind, den Tropfenabscheider im Betrieb völlig von
Anbackungen frei zu halten. Es setzt sich mit zunehmender Betriebsdauer
immer mehr Feststoff in den Kanälen
zwischen den Lamellen ab und die Durchtrittsbreite wird verengt.
Es kommt partiell zu Verstopfungen der Kanäle. Die Folge sind eine Erhöhung des Druckverlusts
(Minderung der Kraftwerksleistung) und zu einer Erhöhung der
Rauchgasgeschwindigkeit in den noch nicht verstopften Lamellenkanälen. Letzteres
führt zu
einer verstärkten
Ablagerungsneigung und einem beschleunigten Fortschreiten der Ablagerungen
bzw. Verstopfungen sowie irgendwann zu einem Versagen des Tropfenabscheiders.
Ab einer bestimmten Rauchgasgeschwindigkeit, werden die zunächst abgeschiedenen
Tropfen nicht zurück
in den Wäscher
geführt
sondern wieder in den Rauchgasstrom zurückgeführt (Mitriss).
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Diese
Anbackungen treten insbesondere im sogenannten Grobabscheider zuerst
auf. Die Ursache ist, dass dieser Grobabscheider die Masse der mit
Feststoffen belasteten Tropfen abscheidet (> 90%) und entsprechenden Belastungen ausgesetzt ist.
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Infolge
der Anbackungen versagt der Grobabscheider im Verlauf der Reisezeit
und der Feinabscheider übernimmt
zunehmend die Funktion des Grobabscheiders, bis auch er durch zu
viele Anbackungen versagt, bzw. der Druckverlust zu hoch wird.
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Der
Schwerpunkt des Interesses ist daher immer weniger die Abscheideleistung
der Tropfenabscheider sondern zunehmend die Vermeidung von Verschmutzungen
und Anbackungen im Tropfenabscheidersystem. Das Ziel ist das Erreichen
einer langen Reisezeit bei möglichst
geringer Leistungsminderung.
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Das
Konzept des Rollenabscheiders hat sich in den letzten Jahren als
eine besonders geeignete Bauform des Prallkörperabscheiders in Bezug auf
die Vermeidung von störenden
Anbackungen erwiesen. Die Geometrie der Rollen und Abstände der
Rollen führen
dazu, dass der Rollenabscheider eine deutlich geringere Neigung
zur Bildung von Anbackungen hat.
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Deshalb
wurde in einer Anzahl von Anlagen inzwischen Rollenabscheider als
Ersatz von Lamellengrobabscheidern eingebaut. Noch häufiger wurde der
Rollenabscheider als Vorabscheider unterhalb des Lamellenabscheiders
und auf der selben Stützkonstruktion
(Tragbalken) vorgebaut. Der Lamellenabscheider ist dabei üblicherweise
als Dachabscheider kann aber auch als Flachabscheider gebaut sein. Die
anströmseitige
Waschbedüsung
des Lamellenabscheiders liegt dabei üblicherweise zwischen dem Vorgebauten
Rollenabscheider und dem Lamellenabscheider. In vielen Fällen – insbesondere
bei Neubauten – wird
diese Waschbedüsung
so erweitert, dass sie auch nach unten auf den Rollenabscheider sprüht und damit
diesen wascht.
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Ein
Nachteil dieser Konstruktion ist es, dass das Kraftwerkspersonal
während
Inspektionen oder zu Reparaturen nicht sofort an die zwischen den
beiden Abscheidern gelegene Waschrohre gelangen kann und auch die
Lamellenabscheider nicht von unten bzw. die Rollenabscheider nicht
von oben manuell waschen kann.
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Es
kommt immer wieder vor, dass Düsen
in den Waschrohren abbrechen oder sich herauslösen. Auch besteht auch nach
Einbau des Rollenabscheiders noch eine Restgefahr, dass der Lamellenabscheider
Anbackungen entwickelt, die manuell abgereinigt werden müssen.
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Zu
dieser Inspektion muss dann der Lamellengrobabscheider ganz oder
teilweise abgebaut werden. Das gestaltete sich aus drei Gründen sehr schwierig:
- 1. Wenn dieser Anbackungen hat, dann ist der
Lamellenabscheider sehr schwer.
- 2. Der Lamellenabscheider ist im ausgebauten Zustand nur schwer
zu renigen.
- 3. Der Platz zwischen dem Grobabscheider und Feinabscheider
ist häufig
nur ein Kriechraum, der effizientes Arbeiten nicht erlaubt
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Die
vorliegende Erfindung bietet nur ein Lösung für dieses praktische Problem.
Es wird eine Konstruktion vorgeschlagen, mit der der vorgebaute Rollenabscheider
von unten einfach demontiert werden kann.
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Damit
kann das Kraftwerk bei Inspektionen und Wartungen mit relativ geringem
Aufwand den Rollenabscheider von einem Gerüst auf der obersten Sprühebene aushängen und
sowohl das Waschsystem inspizieren als auch den Lamellenabscheider von
unten manuell abreinigen.
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Dieser
erfindungsgemäß konstruierte
und gebaute Rollenabscheider auf einer Tragkonstruktion gelagert,
die von der Hauptstützkonstruktion
(Tragbalken) abgehängt
ist. Erfindungsgemäß wird der Rollenabscheider
nun nicht fest mit dieser Tragkonstruktion verbunden, sondern flexibel
auf dieser gelagert.
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Der
Rollenabscheider wird weiter erfindungsgemäß mit einer einfachen Sicherung
verbunden, die im Falle der Inspektion oder Wartung von unten einfach
und schnell gelöst
werden kann. Diese Sicherung kann eine Schraube sein.
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Allerdings
wird eine „Klick-in" Lösung bevorzugt,
die einfach lösbar
ist. Dabei wird ein vorgeformtes Stück durch eine Öffnung geschoben
und dann um 180° gedreht.
Nach der Drehung um 180° kann die
Sicherung nicht mehr herausrutschen.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnung 1 erläutert.
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- 1
- Lamellenabscheider
- 2
- Tragbalken
Waschbedüsung
- 3
- Auflagekonstruktion
des Rollenabscheiders
- 4
- Tragbalken
- 5
- Vorgebauter
Rollenabscheider
- 6
- Abhängung Rollenabscheider
- 7
- Verbindung
Rollenabscheider zu Aufhängung – lösbar
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Bild
1 zeigt den vertikal angeströmten
Lamellenabscheider mit vorgebautem Rollenabscheider – Frontalansicht