DE2148902C2

DE2148902C2 - Vorrichtung zur elektrischen Reinigung von verunreinigten Heißgasen

Info

Publication number: DE2148902C2
Application number: DE19712148902
Authority: DE
Inventors: Senichi Prof. Tokyo Masuda
Original assignee: ONODA CEMENT CO Ltd ONODA YAMAGUCHI JP
Current assignee: ONODA CEMENT CO Ltd ONODA YAMAGUCHI JP
Priority date: 1970-11-28
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1983-09-15
Also published as: GB1341490A; JPS506675B1; DE2148902A1; FR2115410A1; FR2115410B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Reinigung von verunreinigten HelBgasen enthaltend mehrere hintereinander geschaltete, mit Elektroden versehene Staubsammelkarnmem, In wenigstens einer dieser Staubsammelkammern eine Wassersprühelnrichtung. einen unter der Wassersprüheinrichtung angeordneten Schlammsammelbehälter sowie eine den Staubsammelkammern in Gasströmungsrichtung vorgeschaltete Schlammtrocknungskammer, die über eine Schlammleitung mit dem Schlammsammelbehälter verbunden Ist.

Eine Vorrichtung dveser f-.Λ ist aus der US-PS 34 44 668 bekannt.

Heiße Abgase von Bergwerks-«. 'er anderen Industrieanlagen enthalten in der Regel stets teilchenartige Verunreinigungssubstanzen, wie z. B. Staub, Rauch, Dunst usw., und gasförmige Verunreinigungssubstanzen, wie z. B. SO₃, SOj, HiS, NO₂ usw. Für die Abscheidung von feinen Teilchen, die kleiner sind als wenige Mikron, sind elektrische Staubsammelvorrlchtungen besonders geeignet, wofür bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen worden sind. Hierzu gehört auch ein System zum Waschen von Abgasen mit einer wäßrigen Lösung eines absorbierenden Materials, das eine Verunreinigungssubstanz absorbiert, so daß das feste absorbierende Material (z. B. Aktivkohle) die gasförmigen Verunreinigungssubstanzen absorbieren kann oder daß bei schwierigerer Anwendung die flüssigen oder festen Absorptlonsmaterlallen die gasförmigen Verunreinigungssubstanzen ers: dann absorbieren können, wenn diese - z. B. durch entsprechende Katalyse - umgewandelt worden sind.

Eine elektrische Staubsammelvorrichtung zum Abscheiden von teilchenartigen Verunreinigungssubstanzen ist jedoch durch zwei Eigenschaften in ihrer Leistung begrenzt: Bei Feststoffteilchen ergibt sich das Problem einer erneuten Verteilung des bereits gesammelten Staubes oder Rauches, und wenn der elektrische Widerstand des Staubes extrem hoch ist, tritt ein weiteres Problem durch eine umgekehrte Ionisierung auf, die durch die positive Koronaentladung einer Staubsammelelektrode erzeugt wird.

Es ist kaum möglich, diese Probleme grundsätzlich zu lösen, ohne sich der sog. elektrischen Naßtyp-Relnigungsvorrlchtung zu bedienen, In der ein Wasserfilm an der Siaubsammelelektrode gebildet wird, wobei der daran gesammelte Staub oder Rauch mit Wasser abgewaschen wird. Hierbei wird auf der einen Seite jedoch eine große Menge Schlamm aus Wasser und gesammeltem Staub erzeugt, wobei sich jedoch beträchtliche Schwierigkeiten bei der Anordnung der Vorrichtung ergeben, so daß Ihre Anwendung begrenzt ist. Auf der anderen Seite besitzt jede Eigenschaft der oben beschriebenen Vorrichtung Ihre besonderen Vor- und Nachteile, so daß aus technischer Sicht noch kein System existiert, das wirtschaftlich und betriebssicher arbeitet.

to Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe ζκ gründe, bei zuverlässiger Behebung der erwähnten Schwierigkeiten eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich sowohl durch eine äußerst hohe StaubsammeUeistung als auch durch eine sehr wirtschaftliche und is leistungsfähige Abscheidung von gasförmigen Verunreinigungssubstanzen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Wassersprüheinrichtung und an die Schlammleitung bzw. den Schlammsammelbehälter je eine Zuführung für ein die in den Heißgasen enthaltenen Verunreinigungen absorbierendes Material angeschlossen Ist.

Aus der DE-PS S 28 266 ist es zwar auch bereits bekannt, zur Beseitigung von Schwefelwasserstoff aus Abgasen beispielsweise von Elektro- oder Schachtöfen der Waschflüssigkeit Materialien, wie z. B. Eisenhydroxid, zuzusetzen. In diesem Falle wird jedoch für die Gasreinigung eine nasse Waschung der Gase etwa in Rieseloder Schleuderwjhchern vorgeschlagen. Ähnlich verhält es sich mit einem anderen allgemein bekannten Vorschlag, nach dem für die Gasreinigung Absorptionsmaterialien verwendet werden sollen (vgl. DE-Z »Staub«. 23, 1963, Nr. 3, S. 173/174). Diese bekannten Vorschläge stehen somit grundsätzlich nicht im Zusammenhang mit der Verwendung elektrischer Reinigungsvorrichtungen. Erst durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung ist eine sinnvolle Verwendung des genannten absorbierenden Materials Im Zusammenhang mit einer elektrischen Reinigungsvorrichtung für Heißgase praktisch sinnvoll geworden. Durch die zweckmäßig angeordneten Zuführungen für das absorbierende Material wird In der nassen Staubsammeikammer oine Flüssigkeit verwendet, in der das die Verunreinigungen absorbierende Material aufgelöst und verteilt Ist, so daß bereits dort sehr wirkungvoll gleichzeitig SO₂, NO₂, H₂S und andere ⁴S gasförmige Verunreinigungssubstanzen absorbiert und In dem Flüssigkeitsfilm an den entsprechenden Staubsammelelektroden abgeschieden werden können. Unterstützt wird dieses wirksame Reinigen noch dadurch, daß auch der Schlammleliung bzw. dem Schlammsammelbehälter das erwähnte absorbierende Material zugeführt werden kann.

Bei dieser Vorrichtung wird der die Staubfeinteilchen enthaltende Schlamm In der sog. nassen Staubsammeikammer erzeugt, wobei die gasförmigen Verunrelnlgungssubstanzen absorbiert werden. Der hierbei abgeschiedene und Im Schlammsammelbehälter angesammelte Schlamm aus der erwähnten Flüssigkeit und den abgeschiedenen Verunreinigungen kann dann In der den Staubsammelkammern In Gasströmungsrichtung vorgeschalteten Schlammtrocknungskammer getrocknet werden. Somit kann bei zuverlässiger und wirtschaftlicher Abscheidung der Verunreinigungen aus den Heißgasen eine äußerst hohe Staubsammellelstung erzielt werden.

Als absorbierende Materialien für die gasförmigen Verunreinigungen können beispielsweise folgende Materialien verwendet werden: Kaustisches Soda (NaOH), wasserfreies Soda (NajCO)), Natriumsulfid (NajSOj), Kalziumhydroxyd [Ca(OH)₁], Ammoniak (NHj), Ammoniak-

wasser (ΝΜ,ΟΗ), Ammoniumsutfld [(NH₄)ZSO,], Magnesiumoxyd (MgO) und Magnesia (MnO₂) sowie absorbierende Materialien der Magnesia-Mangan-Gruppen-Absorber [Mg₁(MnO)₁].

Zum Trocknen in der Schlammtrocfcnungskammer können verschiedene Trocknungssysteme angewendet werden, wie z. B.:

- Sprühtrocknung, wobei Schlamm mittels Düsen oder einer rotierenden Scheibe in ein heißes Gas eingespriJht, dort ,arteilt und augenblicklich getrocknet ta wird;

- Kammtyp-Trocknung, wobei der Schlamm oder Schlammkuchen in heißem Gas mechanisch durchgekämmt wird und sich bewegende Flügel vorgesehen sind, die um eine horizontale Welle in einer horizonta- t5 len Trocknungskammer drehen;

- Rotationstrocknung zum 1 rockaen von Schlamm oder Schlammkuchen durch erhitztes Gas, indem dieses durch eine von einem rotierenden, leicht geneigten Zylinder gebildeten Trocknungskammer geführt wird;

- Kettenrost-Trocknung, bei der der Schlamm oder Schiammkuchen auf den Kettenrost in einer Trocknungskammer gelegt und dort mittels Heißgü getrocknet wird;

- oder jedes andere geeignete Trocknungssystem. In diesen Fällen wird gewöhnlich ein Teil des Staubes

oder Rauches im Abgas durch Berühren mit dem Schlamm und den Schlammwänden innerhalb der Trocknungskammer entfernt. Hierbei wird dem zu trocknenden Schlamm oder Schlammkuchen ein absorbierendes Material für gasverunreinigende Substanzen hinzugefügt. Durch Berührung mit dem Abgas innerhalb der Trocknungskammer wird vorweg ein Teil der Gasverunreinigungssubstanzen absorbiert und abgeschieden. Auf diese Weise kann ein erhöhter kombinierter Abscheideeffekt erzielt werden.

Für die Konzentration des Schlammes kann jedes geeignete System angewendet werden, wie z. B. natürliche Ablagerung, Sammelablagerung durch Zusatz eines geeigneten Ablagerungsbeschleunigers, ein Zentrifugal- « abscheider, ein Filter der Rotationsscheibentype und andere künstliche Konzentrationseinrichtungen unter Verwendung anderer passender Konzentrationsmittel sowie eine Beschleunigung der künstlichen Konzentration durch Zusatz von geeigneten Ansammlungsmitteln. Hler kann das abgeschiedene Wasser für die Zufuhr von Zirkulationswasser in der nassen Staubsammelkammer verwendet werden.

Wird die vorliegende Erfindung in der Praxis eingesetzt, kann können alle Staubsammelkammern der Vor- so richtung eine Wassersprünelnrichtung besitzen; Im allgemeinen Ist die Vorrichtung zweckmäßig jedoch so aufgebaut, daß lediglich am Auslaß eine sog. Naßtyp-Staubsammelkammer vorgesehen Ist. Der Grund liegt darin, daß. nachdem der größte Teil des eingeführten Staubes oder Rauches In wenigstens einer sog. Trockentyp-Staubsammelkammer am Einlaßende entfernt wird und so lediglich ein kleiner Anteil (einige Prozent) der gesamten Verunreinigungen In die Naßtyp-Staubsammelkammer am Auslaßende gelangen und dort gesammelt werden. die erzeugte Schlammenge relativ niedrig Ist. Auf diese Weise führt eine starke Verringerung im Schlammkonzentrator und im Trockner, die Ersparnis der absorbierenden Malerlallen für gasförmige Verunreinigungssubstanzen und die Absorption der gasförmigen Verunreini- ^6:> gungssubstanzen in c'er nassen Staubsammelkammer zu einer erhöhten Reinigungswirkung, wie z. B. zu einer Erhöhung der Absorptioi.sleistung usw.

Durch die erwähnte Schlammtrocknungsicammer am Einlaßende kann die erfindungsgemäße Vorrichtung den in der Trocknungskammer verteilten Staub vollkommen sammeln; das eintretende Heißgas erhält hier über den eingestreuten Schlamm FeBchtlgkeit In großer Menge und wird außerdem gekühlt Selbst wenn lediglich am Auslaßende eine Naßtyp-Staubsammelkammer vorgesehen ist, wird der elektrische Widerstand stark herabgesetzt, wodurch die umgekehrte Ionisierung in wenigstens einer Trockentyp-Staubsammelkammer nahezu vollständig verschwindet, so daß dadurch, eine merkliche Erhöhung der elektrischen Reinigungsleistung erzielt wird. Die in der Trocknungskammer ausgestreuten Verunreinigungen sind Feinstaub oder Rauch, der schwer zu sammeln ist. Wenn in diesem Falle das Heißgas mit hoher Feuchtigkeit rasch abgekühlt wird und wenn es in die Naßtyp-Staubsammelkammer am Auslaßende kommt, dann kondensiert das aufgenommene Wasser auf den Feinteilchen als Kristallisatlonskeme, und es wird zu einem Nebel großer Teilchengröße (etwa 200 Mikron). So fein die Staubteilchen auch sein mi^en, so wirkt sich dies in der Weise aus, daß die TeÜcheE in dieser Naßtyn-Siaubsammefkammer nahezu vollkommen aufgefangen und abgeschieden werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die elektrische Naßtyp-Staubsammelkammer auch zweistufig aufgebaut sein, wobei Ladungsteil und Staubsammelteil getrennt sind und der Staubsammelteil mit planparallelen Elektroden ausgebildet ist, und zwar im Gegensatz zu bekannten einstufigen Systemen, bei denen in geerdeten, planparallelen Elektroden oder vertikalen zylindrischen Elektroden Entladungselektroden parallel dazu angeordnet sind. Im vorhergehenden Falle kann ferner als Staubsammelelektrode noch ein flexibles Metallstück mit einer Dicke von 0,1 bis 0.8 mm (insbesondere rostfreier Stahl) unter einer bestimmten Spannung verwendet werden. Außerdem ist es zum Entladen der Staubbeladung des elektrischen Staubsammlers möglich, eine zusätzliche mechanische Staubsammeleinrichtung an der Einlaßseite - in Kombination - vorzusehen, z. B. einen Multizyklon, einen Zyklon, einen Jalousie-Staubsammler oder dergleiche- _ Wenn ferner die Befürchtung besteht, daß das ausströmende Gas in der nassen Staubsammelkammer aufgrund zu niedriger Temperatur seinen Auftrieb verliert und es nach seinem Ausströmen aus einem kamin wieder auf die Erde zurückfällt, dann kan.i dafüi gesorgt werden, daß die Temperatur am Auslaßende innerhalb des zur Erhaltung eines ausreichenden Auftriebes liegenden Wertes (z. B. gut oberhalb 80% C) liegt oder daß das Gas - ggf. durch Verbrennung von Auslaßgas mittels eines Brenners oder durch Wärmeaustausch mit dem Einlaßgas - erneut entsprechend erhitzt wird.

Die Erfindung sei Im folgenden anhand zweier in uer Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schrmatlsche Seltenansicht einer ersten Ausführungsform der elektrischen Re'nigungsvorrlchtung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines zweiten AusführungsbelsplJes der Vorrichtung.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist lediglich die am Ausläßende der elektrischen Reinigungsvorrichtung vorgesehene Staubsammelkammer eine sog. Naßtyp-Staubsammelkammer, deren Arbeltswasser geeignete Materlallen (flüssige oder feste Feinteilchen) zum Absorbieren der In den Hcßgase.i enthaltenen Verunreinigungen zugefügt werden.

Die zur elektrischen Reinigung von verunreinigten

llelUgüsen bestimmte Vorrichtung 1 enthält - in Richtung der Gasströmung betrachtet - drei hintereinander geschaltete Staubsammelkammern, nämlich als erste und zweite Stufe die trockenen (Trockentyp-)Staubsammelkammern 2 und 3 sowie als dritte Stufe eine nasse (Naßtyp-)Staubsammelkammer 4. In jeder Kammer sind Staubsammelelektroden 5 und Entladungselektroden 6 vorgesehen. Innerhalb der nassen Staubsamnielkammer 4 ist eine Gruppe von Düsen 7 zum Hinsprühen von Wasser angeordnet. In dem das erwähnte. Verunreinigungen absorbierende Material aufgelöst und verteilt ist. Dabei wird auf der Staubsammelelektrode 5 ein Wasserfilm gebildet, und durch die elektrische Staubsamnielwirkung daran angesammelter Staub oder Rauch sowie absorbierte und gesammelte gasförmige Verunreinigungen laufen als Schlamm in einen Sammeltrichter 8 ab, aus dem der Schlamm durch eine Leitung 9 in einen Schlammsammelbehälter 10 geführt wird. Über eine Schlammleitung 13 mit Pumpe 14 ist der Abscheider 11 (und somit der Schlammsammelbehälter 10 über die Leitung 12) mit einer den Schlammsammeikammern In Gasströmungsrichtung vorgeschalteten Schlammtrocknungskammer verbunden, die In Form eines Trocknungslurms 15 ausgeführt ist; In den oberen Teil des Trocknungsturmes 15 wird der konzentrierte Schlamm mittels Düsen In das hier eintretende fleißgas eingesprüht.

Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist an die Schlammleitung 13 eine Zuführung In Form eines Zuführrohres 17 angeschlossen, durch das die oben erwähnten, gasförmige Verunreinigungen absorbierenden Materialien - im Zustand flüssiger oder fester Feinteilchen - zugeführt werden.

Außerdem wird das Im Abscheider 11 abgeschiedene Wasser durch eine Leitung 18 in einen Tank 19 eingeführt und mit durch eine Leitung 20 zugeführtem frischem Wasser vermischt, an die ebenfalls ein Zuführrohr 21 als Zuführung für die erwähnten absorbierenden Materialien angeschlossen ist. Die sich dabei ergebende Mischung wird mit Hilfe einer Pumpe 22 unter Druck über eine Leitung 23 den Düsen 7 zugeführt und damit innerhalb der Naßtyp-Staubsammelkammer 4 versprüht. Während im Beispiel der Fig. 1 zwei Flüssigkeitsdüsen bzw. zwei Flüssigkeitsdüsengruppen veranschaulicht sind, wobei die Düsen 16 den Schlamm mittels Druckluft oder Hochdruck-Wasserdampf (über Leitung 24 zügeführt) in den Trocknungsturm 15 einsprühen, kann jedoch auch jede andere geeignete Düsenausführung verwendet werden.

Die verunreinigten Heißgase werden durch einen Gaseinlaß 25 in den Trocknungsturm 15 und dann durch einen Gaseinlaß 26 in die erste Trockentyp-Staubsammelkammer 2 eingeleitet. Die mit dem zugemischten absorbierenden Material versetzten Schlamm-Feintellchen 27 werden Ober die Düsen 16 im Trocknungsturm 15 in die einströmenden Heißgase eingesprOht und dabei getrocknet, wobei sie aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche rasch einen Teil der mit den Heißgasen einströmenden Verunreinigungen absorbieren und in einen unten angeordneten Staubsammeltrichier 28 hinabfallen, während ein weiterer Teil durch den Gaseinlaß 26 in die Trockentyp-Staubsammelkammer 2 gelangt. Klopfmechanismen 29, 30 verhindern Staubanbackungen an den Innenwänden des Trocknungsturmes 15 bzw. an den Außenseiten der Düsen 16. In den Trockentyp-Staubsammelkammern 2, 3 sind Staubsammeltrichter 31 bzw. vorgesehen. Eine Fördereinrichtung 33 transportiert den in den Trichtern 28, 31 und 32 angesammelten Staub nach außen. Die Reinigungsvorrichtung I besitzt ferner einen Auslaßkanal oder luchs 34, der an einen Kamin 35 angeschlossen ist, durch den die gereinigten Gase in die Atmosphäre abströmen können.

Auch im Ausführungsbeisplcl gemäß Fig. 2 ist lediglich die am Auslaßende der elektrischen Reinigungsvorrichtung 1 vorhandene Staubsammelkammer 4 eine sog. Naßiyp-Staubsamnielkammer, in der Wasser mit darin autgelösten und fein verteilten Materialien verwendet werden, um - wie erläutert - gasförmige Verunreinigungen zu absorbieren.

Aus dem hler erzeugten Schlamm wird eine grobe Zusammenballung unter Verwendung bcstlmmenter MIttel sowie absorbierender Materialien der erwähnten Art hergestellt. Diese Zusammenballung wird in einem Scheibenfilter gefiltert und zu Kuchen umgeformt. Diese Kuchen werden in einem die Schlamnilrocknungskammer bildenden Kammtrockner getrocknet, der bewegliche Flügel auf einer horizontalen Welle besitzt und den Staubsammelkammern 2. 3. 4 In Gasströmunesrichtung vorgeschaltet Ist. Bei diesem Trocknen wird ein Teil der In den Heißgasen enthaltenden gasförmigen Verunreinigungen so aufbereitet, daß er von den genannten Kuchen absorbiert wird.

Im einzelnen wird im Zusammenhang mit diesem zweiten Ausführungsbeispiel darauf hingewiesen, daß die mit I bis 10, 12 und 31 bis 35 bezeichneten Vorrichtungsteile genau die gleichen sind wie Im Beispiel der Fig. I. Im F-«lle der Fig. 2 Ist jedoch ein Scheibenfilter 36 vorgesehen, durch den der über Leitungen 12 und 38 (mit Pumpe 37) herangeführte Schlamm gefiltert und in Wasser und Kuchen getrennt wird. An den Schlammsammelbehälter 10 ist in diesem Fall«; ein Einspritzrohr 39 als Zuführung für gerinnende und absorbierende Materlallen für die gasförmigen Verunreinigungen im Schlammsammelbehälter 10 vorgesehen. Der vom Scheibenfilter 36 kommende Kuchen wird mittels einer Schurre 40 dem Kammtrockner 41 am Gaseinlaß der Vorrichtung 1 zugeführt. Dieser Kammtrockner 41 enthält eine Rühreinrichtung, beispielsweise, wie erwähnt. In Form von Flügeln 42 auf einer frei drehbaren horizontalen Welle 43. Mit dieser Rühreinrichtung wird der das erwähnte absorbierende Material enthaltende Kuchen aufgeteilt, so daß er ständig mit dort einströmenden Heißgasen in Berührung kommt und dadurch rasch getrocknet wird. Wie bereits erwähnt worden ist, kann der Kuchen auf diese Weise gleichzeitig während des Trocknens einen Teil der gasförmigen Verunreinigungen aus den einströmenden Heißgasen absorbieren und ansammeln. Der getrocknete Kuchen fällt durch den Auslaß 44 in den Sammeltrichter 31 der ersten Trockentyp-Staubsammelkammer 2.

Das beim Filtern abgeschiedene Wasser who durch Leitungen 45, 46 und eine Pumpe 47 einem Tank 48 zugeführt, in den außerdem Wasser über eine Leitung 49 sowie neues bestimmtes Material zum Absorbieren der gasförmigen Verunreinigungen über ein Zuführungsrohr 50 zugeführt wird. Mit Hilfe einer Pumpe 51 wird das so aufbereitete Wasser über eine Leitung 52 unter Druck der Gruppe mit Düsen 7 in der Staubsammelkammer 4 zugeführt und in deren Innerem versprüht. Wenn hierbei gegebenenfalls ein oberflächenaktives Mittel zugefügt wird (für eine weitere Einstellung der Oberflächenspannung des Wassers und für eine Verbesserung der Befeuchtung des zu sammelnden Staubes oder Rauches), dann kann noch eine weitergehende Verbesserung in der Staub- bzw. Rauchsammeileistung in der Naßtyp-Staubsammelkammer erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur elektrischen Reinigung von verunreinigten Heißgasen enthaltend mehrere !hintereinander geschaltete, mit Elektroden versehene Staubsammelkammern, in wenigstens einer dieser Staubsammelkammern eine Wassersprüheinrichtung, einen unter der Wassersprüheäadchtung angeordneten Schlammsammelbehälter sowie eine den Staubsammelkammem in Gasströmungsrichtung vorgeschaltete Schlammtrocknungskammer, die über eine Schlammleitung mit dem Schlanrmsammelbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Wassersprüheinrichtung (Düse 7) und an die Schlammleitung (13) bzw. den ScbJammsaininelbehälter (10) je eine Zuführung (50, 17 bzw. 39) für ein die In den Heißgasen enthaltenen Verunreinigungen absorbierendes Material angeschlossen ist.