DE2160400C3 - Adsorptionsvorrichtung zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen - Google Patents

Adsorptionsvorrichtung zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Adsorptionsvorrichtung zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen mit einer Adsorptionskammer, in der sich eine Aktivkohleschicht von oben nach u-Uen bewegt, und die eine jeweils mit Öffnungen versehene Gaseintrittsseitenwand und Gasaustrittsseitenwand aufweist, an die sich ein unterer trichterförmiger Teil anschließt, der in seinem Boden mit einer Aktivkohleabgabeöffnung und mit einem sich übi.- die Länge der Aktivkohleabgabeöffnung erstreckenden Gleicbrichtkc-per mit dreieckförmigem Querschnitt versehen ist.
Bei einer bekannten Adsorplionr-'orrichtung dieser Art (Chemie-Ing.-Techn. 42 (1970) Nr. 2, Seiten 77, 78) ist der Abstand zwischen der Gaseintrittsseitenwand und der Gasaustrittsseitenwand über die Länge der Kammer immer gleich. Hierbei besteht die Gefahr, daß Aktivkohle in der Kammer in krustenartiger Konfiguration, hervorgerufen durch seitliche Kompressionskräfte, hängenbleibt. Außerdem können sich Verstopfungen in der Aktivkohleschicht durch Staub ergeben, der noch ir. dem die Aktivkohleschicht durchströmenden Abgas enthalten ist. Beide Erscheinungen bewirken einzeln und zusammengenommen, das gleichmäßiges Abwärtswandern der Aktivkohleschicht nicht gewährleistet werden kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß im unteren Teil der Kammer die Adsorption geringer als im oberen Teil ist, weil natürlich die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschicht mit zunehmender Abwärtsbewegung in der Kammer abnimmt. Hierdurch wird der Gesamtwirkungsgrad der Adsorption verschlechtert. Schließlich besteht bei der bekannten Vorrichtung zufolge des einfachen dreieckförmigen Querschnitts des Gleichrichtkörpers die Gefahr, daß die beiden Kohleströme, die durch das Vorhandensein des Gleichrichtkörpers gebildet werden, sich stromab des Gleichrichtkörpers gegenseitig beeinflussen, wodurch sich Störungen beim Abwärtswandern der Aktiykohieschicht ergeben können, wodurch ebenfalls die Gleichmäßigkeit des Wanderns der Aktivkohleschicht beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so äüszuführen( daß gleichmä^ ßiges Wandern der Aktivkohleschidht in der Adsorptionskammer gewährleistet ist. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Abstand zwischen der Gaseintrittsseitenwand und der Gasaustrittsseitenwand sich gegen das untere Ende der Adsorptionskammer vergrößert und daß der Gleichrichtkörper eine von der geraden Kante an seinem oberen Ende sich senkrecht nach unten erstreckende Gleichrichtplatte aufweist
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Adsorptionskammer ist die Dicke der Aktivkohleschicht im unteren Teil der Kammer größer als in deren oberem Teil. Hierbei liefert der zwischen den Einzelschichten der Aktivkohle wirkende laminare Druck eine die Aktivkohle nach unten bewegende Kraft derart, daß die Abwärtsbewegung der Aktivkohle gleichmäßig erfolgt, wobei außerdem die Gefahr des Hängenbleibens und die Gefahr der Bildung von Verstopfungen durch Staub ausgeschaltet sind.
Ein weiterer Vorteil, der durch die Erfindung erhalten wird, besteht darin, daß die sich beim Wandern der Aktivkohle nach unten ergebende zunehmend geringere Adsorptionsfähigkeit durch zunehmend größere Dicke der Aktivkohleschicht ausgeglichen wird, so daß über die Länge der Kammer im wesentlichen überall gleiche Adsorption erhalten wird.
Schließlich wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Gleichrichtkörpers verhindert, daß die sich auf beiden Seiten des Gleichrichtkörpers abwärts bewegenden Kohleströme gegenseitig beeinflussen, so daß auch ein störungsfreier und gleichmäßiger Gesamtfluß der Kohle erhalten wird, wobei die einzelnen Lagen der Aktivkohle beim Abwärtswandern insgesamt in paralleler Lage zueinander verbleiben, und zwar auch bei unterschiedlichen Wandergeschwindigkeiten. Wegen des gleichmäßigen konstanten Umlaufs der Aktivkohle kann der Verbrauch an Kohle wesentlich herabgesetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Fließschema, welches die Ausbildung einer Entschwefelungsanlage veranschaulicht, in welcher eine Adsorptionsvorrichtung ge^näß der Erfindung Verwendung findet.
Fig. 2 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene schematische Seitenansicht einer Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung.
F i g. 3 ist eine vergrößerte schaubildliche Ansicht der Adsorptionskammer der Vorrichtung gemäß F i g. 2.
F i g. 4 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Erscheinung des zentralen Absinkens der Kohleschichten.
F i g. 5 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Erscheinung des Hängenbleibens der Kohleschichten.
F i g. 6 ist eine schaubildliche Ansicht einer abgewande'ten Ausführungsform der Gleichrichteinrichtung.
Das in F ι g. 1 wiedergegebene Schema zeigt die Ausbildung einer Entschwefelungsanlage, in welcher eine Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet ist. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird das Verbrennungsgas, das von einer Quelle 1. z. B. einem Kessel, kommt, durch einen Wärmeaustauscher 2 hindurchgefiihrt, in welchem die Temperatur des Abgases auf einen Wert eingestellt wird, der sigh für die Adsorption von SÖ2'Gas eignet (etwa 120°C). Das Abgas geht danach durch eitlen Staubsammler 3
fi5 hindurch und wird dann in ein Aktivkohle enthaltendes Adsorptionsgefäß 4 eingeführt. Die mit 502^GaS gesättigte Aktivkohle wird einem Austreibbehälter 5 zugeführt, um das von ihr adsorbierte SO2-GaS
auszutreiben, und dann in einen Kühlbehälter S geleitet. In dem Austreibbehälter 5 wird ein inertes Gas umlaufen gelassen, das aus einer Einrichtung 7 zum Erzeugen von inertem Gas erhalten und auf eine Temperatur erhitzt ist, die zum Austreiben des SO2-Gases aus der Aktivkohle geeignet ist, und in dem Bereich von 350° bis 400" C liegt. Aus dem Behälter 5 wird das aus der Aktivkohle ausgetriebene SO2-GaS zusammen mit dem inerten Gas in eine SO2-GaS-RuCkgewinnungseinrichtung 6 geleitet, die in dzr nachfolgenden Stufe vorgt.sehen ist Die vorgenannte Einrichtung 7 zum Erzeugen von inertem Gas umfaßt einen inertes Gas erzeugenden Ofen, einen Temperaturregler und ein Zufuhrgebläse.
Die Aktivkohle, aus der das von ihr adsorbierte SO2-GaS in der vorstehend beschriebenen Weise ausgetrieben worden ist, wird in den Kühlbehälter 8 geführt, der dem das SO2-GaS austreibenden Behälter 5 nachgeschaltet ist. Mit 9 ist ein Hebeförderer bezeichnet, welcher beispielsweise aus einer Kombination eines Förderbandes und eines Becherelevators bestehen kann und welcher die so regenerierte Aktivkohle aus dem Kühlbehälter 8 in das AdsorptionsgefäB 4 zurückführt.
In F i g. 2 und 3 ist eine Ausführung des Adsorptionsgefäßes 4 wiedergegeben. In dem zentralen Teil des :r> Adsorptionsgefäßes 4 ist eine mit Aktivkohle gefüllte Adsorptionskammer K vorgesehen, deren beiden Seitenwände 10 Gaseintrittsseitenwand und 11 Gasauitrittsseitenwand die Form von Jalousieschlitze aufweisenden Platten haben. Das aus dem Verbrennungsraum so kommende Abgas wird in die von den Seitenwänden 10 und 11 begrenzte und mit Aktivkohle gefüllte Adsorptionskammer K eingeführt und aus dieser abgegeben, wie dies in F i g. 2 durch Pfeile angedeutet ist. Es sei hier bemerkt, daß die die Jalousieschlitze » aufweisende Wand 10 auf der Einlaßseite der Adsorptionskammer K in solcher Weise geneigt ist, daß der Abstand zwischen dieser Wand 10 und der Wand 11 auf der Auslaßseite der Kammer sich gegen das untere Ende der Kammer vergrößert, und aus diesem Grund w werden die Schichten der das Innere der Kammer füllende Aktivkohle gegen das untere Ende der Kammer dicker, wenn die Dicken in Richtung des Gasflusses gemessen werden.
Die Seitenwände 10 und 15 der mit Aktivkohle gefüllten Adsorptionskammer K sind jeweils mit einer Anzahl von Jalousieelementen 10' bzw. IV versehen, deren Kanten nach außen gebogen sind, um den Strom des Gases zu glätten und die Jalousieelemente zu verstärken. Obwohl in Fig. 2 und 3 die auf der -,0 Einlaßseite liegende Wand 10 der Adsorptionskammer K als etwas geneigt dargestellt ist und die Wand 11 auf der Auslaßseite der Adsorptionskammer als sich senkrecht erstreckend dargestellt ist, kann auch ihre Beziehung umgekehrt sein. d. h. die Wand 10 auf der v, Einlaßseite kann sich senkrecht erstrecken, während die Wand 11 auf der Auslaßseite etwas geneigt sein kann. Ebenso können auch die beiden Wände 10 und 11 etwas geneigt sein, derart, daß der Abstmd zwischen ihnen sich nach unten vergrößert. M)
Der untere Teil der mit Aktivkohle gefüllten Adborptionskammer K vermindert sich YQn den unteren Enden der Seitenwände 10 und 11 in seiner Breite zu einem trichterförmigen Teil T, der eine längliche Auslaßöffnung 12 aufweist, deren Längsachse sich in 1,-, rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufender Richtung über die ganze Länge der Adsorptionskammer K erstreckt (siehe auch F i g. 3). An dieser Auslaßöffnung 12 ist eine Kohleabzugseinrichtung 13 beispielsweise von der Drehförderart vorgesehen.
Obwohl in Fig.2 und 3 die Auslaßöffnung 12 so dargestellt ist, daß ihre Längsachse rechtwinklig zlt Flußrichtung des Gases verläuft, kann die Längsachse der Auslaßöffnung 12 sich auch in Richtung des Gasflusses erstrecken, wenn eine solche Ausführung für die Konfiguration der mit Aktivkohle gefüllten Kammer zweckmäßig ist Obgleich die mit Aktivkohle gefüllte Adsorptionskammer für den Fall erläutert worden ist, in welchem ihr Querschnitt in Richtung des Gasflusses rechteckig ist, kann dieser Querschnitt auch von quadratischer, ovaler oder irgendeiner anderen Konfiguration sein, falls eine solche Ausführung den geforderten Bedingungen entspricht Für eine industrielle Anwendung ist der rechteckige Querschnitt gemäß Fig.2 und 3 vorzuziehen. Ferner kann die auslaßseitige Wand 11 der mit Aktivkohle gefüllten Adsorptionskammer K, obwohl sie in der Zeichnung als mit Jalousieschlitzen versehen dargestellt ist, auch als eine mit maschenartigen Löchern versehene Wand oder als poröse Platte oder in irgendeiner anderen zweckentsprechenden Konfiguration ausgebildet sein.
Innerhalb des unteren trichterförmigen Teils Γ der mit Kohle gefüllten Adsorptionskammer K kann eine Gleichrichteinrichtung 14 derart angeordnet sein, daß sie sich über die ganze Länge der Auslaßöffnung 12 erstreckt. Die Gleichrichteinrichlung 14 (Fig. 3) weist einen dachförmigen, im Querschnitt dreieckigen Gleichrichtkörper 15 und eine sich von diesem senkrecht nach unten erstreckende Gleichrichtplatte 16 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Längsachse der Auslaßöffnung 12 und die Längsachse der Gleichrichteinrichtung 14 rechtwinklig zur Flußrichtung des Abgases.
Der oben beschriebene, sich nach unten vergrößernde Abstand zwischen den Seitenwänden der mit Kohle gefüllten Adsorptionskammer K ist so gewählt, daß die beiden Seitenwände einen Winkel zwischen 6° und 20° bilden. Wenn der Winkel größer als 20° gemach, wird, wird die erforderliche Menge an Aktivkohle zu stark erhöht, und die Abmessungen des unteren trichterförmigen Teils T der Adsorptionskammer K und der Kohleabzugseinrichtung 13 müssen vergrößert werden. Ferner wird die Differenz der Sinkgeschwindigkeiten der Kohleschichten zu groß, und der Effekt zur Kompensation der Verminderung der Adsorptionswirksamkeit kann nicht ausreichend sein. Aus diesem Grund wird der Winkel zwischen den beiden Seitenwänden vorzugsweise in einem Bereich zwischen 7° und 12" und am besten in dem Bereich zwischen 9° und 10° gewählt.
Hinsichtlich des in dem unteren trichterförmigen Teil Tder mit Aktivkohle gefüllten Adsorptionskammer K angeordneten Gleichrichtkörpers 15 (Fig. 3) ist es vorzL iehen, daß seine obere Kante in Ausrichtung mit einer Linie A A liegt, die. wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. zwei sich gegenübt.rliegende Punkte der Ve;bindungsstelle zwischen der Adsorptionskammer K und dem trichterförmigen Teil T miteinander verbindet. Dem Gleichrichtkörper 15 kann auch, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist. die r'orm eines im Querschnitt dreieckigen geschlossenen Körpers 15' gegeben werden, und der von den beiden Seitenflächen des dreieckigen Körpers 15 bzw. 15' gebildete Winkel kann in dem Bereich zwischen 30" und 60° gewählt werden.
Für die Querabmessung der Unterseite des dreieckigen Körpers 15 bzw. 15' wird vorzugsweise ein Wert gewählt, der größer als die Weite der Auslaßöffnung 12
ist. Die Neigungswinkel der beiden Seitenflächen des dreieckigen Körpers werden so gewählt, daß sie im wesentlichen gleich den Neigungswinkeln der beiden Seitenwände des unteren trichtefförfnigen Teils Γ der Adsorptionskammer K sind, d. h. die beiden Seitenflächen des dreieckigen Gleichrichtkörpers 15 bzw. 15' und die beiden Seitenwände des trichterförmigen Teils Tder Adsofptionskämmef K sind so bestimmt, daß sie wechselseitig im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so daß die Sinkgeschwindigkeiten der Kohle auf beiden Seiten der Gleichrichteinrichtung 14 innerhalb des trichterförmigen Teils Tim wesentlichen gleich sind.
Die Höhe der Gleichrichtplatte 16 der Gleichrichteinrichlung 14 (F i g. 3) wird so gewählt, daß sie sich bis zu einer Stelle erstreckt, an welcher die sich abwärts bewegenden Kohleströme auf beiden Seiten des dreieckigen Gleichrichtkörpers 15 bzw. 15' im wesentlichen senkrecht nach unten gerichtet werden. Ferner braucht die Gleichrichtplatte 16 nicht immer genau unter der oberen Kante des dreieckigen Gleichrichtkörpers 15 bzw. 15' zu liegen, sondern sie kann auch näher an die Gaseinlaßseite oder an die Gasauslaßseite verschoben sein, soweit dadurch der Kohlefluß an diesen Stellen nicht gestört wird.
Die bei der Erfindung benutzte Aktivkohle kann von staubförmiger oder pulverisierter (körniger) Struktur sein, und die Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung kann in jedem der Fälle verwendet werden, in denen die Kohle entweder ohne Unterbrechung abwärts bewegt oder intermittierend jeweils um einen vorbestimmten Betrag gesenkt wird.
Nachstehend werden die Arbeitsweise und die vorteilhaften Wirkungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert.
Da die mit der Aktivkohle gefüllte Adsorptionskammer K so ausgebildet ist, daß wenigstens die eine ihrer Seitenwände geneigt ist, füllt die Kohle das Innere der Kammer derart aus. daß ihre Dicke, in Flußrichtung des Gases gemessen, im unteren Teil der Kammer größer als im oberen Teil der Kammer ist, d. h. das Querschnittsprofil der mit der Kohle gefüllten Adsorptionskammer hat trapezförmige Gestalt Demgemäß liefert der zwischen den Schichten der Kohle wirkende laminare Druck eine die Kohle senkende Kraft, so daß die Abwärtsbewegung der Kohle in gleichmäßiger Weise erfolgen kann. Mit anderen Worten, die oben beschriebene Erscheinung des Hängenbleibens der Kohle kann im wesentlichen vermieden werden, und die Möglichkeit der Bildung von Verstopfungen durch Staub, der sich noch in dem die Kohle durchströmenden Abgas befindet, kann vollkommen ausgeschaltet werden.
Die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohle vermindert sich, wenn die Kohle sich aus dem oberen Teil in den unteren Teil der Adsorptionskammer bewegt Jedoch kann bei der Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung, da die Weite der Adsorptionskammer (in Flußrichlung des Gases gesehen) nach unten zunimmt, die Verminderung der Adsorptionsfähigkeit der Kohle düfch die Vergrößerung der Weite der Adsorptionskammer kompensiert werden.
In ähnlicher Weise wird wegen des vorgesehenen Gleichrichtkörpers 15 bzw. 15' der Druck der über der Auslaßöffnung 12 befindlichen Kohleschichten von den beiden schrägen Flächen des Gleichrichtkörpers aufge-
lü nommen, so daß die Kohleschichten längs ihres ganzen Querschnitts Von den Seitenwänden des unteren trichterförmigen Teils Tder Adsorptionskammer K und den beiden schrägen Flächen des Gleichrichtkörpers abgestützt sind, wodurch die oben beschriebene Erscheinung des zentralen Absinkens der Kohle verhindert werden kann. Die Gleichrichtplatte 16 ist vorgesehen, um eine Störung zwischen den beiden, sich auf beiden Seiten der Gleichrichteinrichtung 14 abwärt* bewegenden Kohleströme auszuschalten, und es kann auch jeder nachteilige Effekt, der von dem einen Abwärtsstrom auf den anderen Abwärtssirom der Kohle ausgeübt wird, im wesentlichen ausgeschaltet werden. Auf diese Weise werden die sich abwärts bewegenden Kohleströme störungsfrei abgegeben, selbst wenn die Flußgeschwindigkeiten der beiden Kohleströme voneinander verschieden sind.
Obwohl vorstehend die Arbeitsweise und die Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben worden sind, besteht ein überraschendes Merkmal der Erfindung darin, daß die Schichten der Aktivkohle, in einer parallel zu dem Gasfluß und senkrecht zu der Zeichenebene verlaufenden Ebene gesehen, so abwärts bewegt werden, daß sie insgesamt in paralleler Lage zueinander verbleiben. Diese Tatsache hat sich in zahlreichen Versuchen als zutreffend erwiesen, bei denen die Abgabegeschwindigkeit der Kohle in jedem Versuch geändert wurde, d. h. sämtliche Kohleschichten senkten sich, während ihre parallele Lage aufrechterhalten blieb. Aufgrund dieser Tatsache können nicht nur die oben beschriebenen Erscheinungen des zentralen Absinkens und des Hängenbleibens der Kohle vollkommen vermieden werden, sondern es kann auch eine gleichförmige Adsorption durch das ganze Adsorptionsgefäß hindurch aufrechterhalten werden. Ferner kann
■)5 der Druckverlust, der in dem Gasfluß aufgrund des Vorhandenseins des Adsorptionsgefäßes hervorgerufen wird, herabgesetzt werden, weil eine Verstopfung der Zwischenräume zwischen den einzelnen Körnern der Aktivkohle durch den in dem Abgas enthaltenen Staub verhindert ist Außerdem kann wegen des gleichförmigen kostanten Umlaufs der Aktivkohle der Verbrauch der Kohle wesentlich herabgesetzt werden. Es ist somit ersichtlich, daß der kontinuierliche Betrieb der Adsorptionsvorrichtung vorteilhaft durchgeführt werden kann, indem die regenerierte Aktivkohle in die Einlaßöffnung des Adsorptionsgefäßes zurückgeführt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Adsorptionsvorrichtung zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen mit einer Adsorptionskammer, in der sich eine Aktivkohleschicht von oben nach unten bewegt, und die eine jeweils mit Öffnungen versehene Gaseintrittsseitenwand und Gasaustrittsseitenwand aufweist, an die sich ein unterer trichterförmiger Teil anschließt, der in seinem Boden mit einer Aktivkohleabgabeöffnung und mit einem sich über die Länge der Aktivkohleabgabeöffnung erstreckenden Gleichrichtkörper mit dreieckförmigem Querschnitt versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Gaseintrittsseitenwand (10) und der Gasaustrittsseitenwand (11) sich gegen das untere Ende der Adsorptionskammer (K) vergrößert und daß der Gleichrichtkörper (15) eine von der geraden Kante an seinem oberen Ende sich senkrecht nach unten erstreckende Gleichrichtplatte (16) aufweist
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