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Die
Erfindung bezieht sich auf einen als Grobabscheider einzusetzenden
Tropfenabscheider aus rohrförmigen
Prallkörpern,
der 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 (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 Rauchgasstrommitgeführten 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 intolerabel 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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Die
vorliegende Erfindung schlägt
eine Bauform des Grobabscheiders vor, die als Austausch von bestehenden
Grobabscheidern oder Alternative zu den bekannten auf Lamellen basierenden
Grobabscheidern ein gesetzt werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Abscheider
wird aus Rohrsegmenten gebaut und hat die selbe Geometrie der Prallkörper wie
der konventionelle Rollenabscheider der vor den Grobabscheider eingebaut
wurde. Die Abstände
zwischen den Rohrsegmenten hängt
von der verfahrenstechnischen Auslegung ab. Die Rohre koennen flexibel
gelagert werden oder auch fest eingebaut sein. Die Rohre können auch
geschrägt
eingebaut werden, um bei einer Richtungsumleitung des Gases gegenüber dem
Gas den besten Anströmwinkel
zu haben. Oder die Rohre können in
zwei zueinander dachförmig
oder „V"-förmig augestellte
Segmente geteilt werden. Die bevorzugte Bauform ist jedoch die horizontale
Lagerung.
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Der
erfindungsgemäße Abscheider
hat im Normalfall mindestens drei Lagen von Rohren. Es können auch
vier Lagen Rohre eingesetzt werden. Drei Lagen geben dem Abscheider
die notwendige Anzahl von Umlenkungen des Rauchgasstroms, um die
gewünschte
Abscheidung zu erreichen. Der Druckverlust steigt – bei richtiger
Konfiguration nur geringfügig
an im Vergleich zu der bekannten zweilagigen Rolle.
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Der
Abscheider hat damit die entscheidenden Vorteile des Rollenabscheiders – insbesondere den
großen
Spalt zwischen zwei Rohrsegmenten und die anbackungsabgeneigte runde
Form der Rohre.
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Ein
entscheidender Vorteil dieses erfindungsgemäßen Abscheiderkonzeptes ist,
dass er kein anströmseitiges
Waschsystem benötigt.
Die Erfahrungen mit den rohrförmigen
Abscheidern hat gezeigt, dass keine eigene Waschbedüsung notwendig ist,
um die Rohrabscheider sauber und frei von Anbackungen zu halten.
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Ein
zweiter Vorteil dieses erfindungsgemäßen Abscheiderkonzeptes ist,
dass das abströmseitige
Waschsystem nur mit einer deutlich geringeren Frequenz eingesetzt
werden muss, als ein Waschsystem bei einem Lamellenabscheider.
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Diese
beiden Vorteile reduzieren nicht nur die Investitionskosten sondern
auch die Betriebskosten. Es wird weniger Wasser für das Waschen
benötigt
und damit weniger Stromeigenbedarf – also Betriebskosten. Die
Investitionskosten fallen, weil das anströmseitige Wachsysteme entfällt – sowohl
die Verrohrung im Wäscher
(Waschsystem) als auch außerhalb
des Wäschers
(Zuleitung, Pumpe und Steuerung).
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Dieser
erfindungsgemäß gebaute
Grobabscheider kann dann mit einem Feinabscheider der konventionellen
Lamellenbauform kombiniert – oder in
einer dreistufigen Variante sogar mit zwei konventionellen Lamellenbauformen.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen 1 und 2 weiter erläutert.
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- 1
- Tragbalken
- 2
- Rohr
eines Modules-Rolle = Rohr
- 3
- Rollenmodul
- 4
- Waschbedüsung
- 5
- Abstandshalterblech
- 6
- Ausfraesung
für Rohr
- 7
- Lamellenmodul