DE2234275C3 - Vorrichtung zum Entschwefeln von Rauchgas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entschwefeln von Rauchgas mit einem Adsorptionsbehälter, in dem zwischen einem Rauchgaseinlaß und einem Reingasauslaß eine in mehrere voneinander getrennte Segmente unterteilte Adsorptionssäule mit einer Füllung aus Adsorptionsmaterial angeordnet ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DT-AS 1 291 048 bekannt, und ein Teil ihrer Merkmale findet sich auch bei dem Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 21 16 569.5. Diese vorbekannten bzw. älteren Vorrichtungen besitzen jeweils einen Adsorptionsbehälter, der in seinem mittleren Teil eine Adsorptionssäule mit einer Füllung aus Adsorptionsmaterial ent- hält, die im Verlauf des Entschwefelungsverfahrens der Reihe nach eine Adsorptionsphase, eine Waschphase und eine Trocknungsphase durchmacht, wobei sich diese verschiedenen Verfahrensphasen in getrennten Segmenten der Füllung aus Adsorptionsmaterial gleichzeitig und nebeneinander abspielen können.

Das zu entschwefelnde Rauchgas wird sowohl bei der bekannten als auch bei der älteren Vorrichtung der Adsorptionssäule von unten her zugeführt, wobei jeweils für eine getrennte Speisung der in den verschie- so denen Verfahrensphasen befindlichen Segmente der Adsorptionsfüllung gesorgt wird, indem das Rauchgas bei der bekannten Vorrichtung über zwei getrennte und durch Ventilklappen wahlweise freigebbare Speiseöffnungen zu den einzelnen Segmenten der Adsorptionssäule geführt wird, während für den gleichen Zweck bei der älteren Vorrichtung Abdeckeinrichtungen vorgesehen sein sollen, die ebenfalls als bewegliche Bauteile ausgebildet sein müssen.

In analoger Weise erfolgt zumindest bei der älteren Vorrichtung auch die Zuführung der Waschlösung von der Oberseite der Adsorptionssäule zu deren Segmenten über einen rotierenden Verteiler.

Sowohl die bekannte Vorrichtung als auch die ältere Vorrichtung weisen also jeweils mehrere bewegliche Bauteile auf, deren Bewegung jeweils in genauer Abstimmung auf die Verfahrensphasen in den einzelnen Segmenten der Füllung aus Adsorptionsmaterial in der

Adsorptionssäule gesteuert werden muß.

Derartige bewegte Bauteile bringen aber zum einen eine Komplikation für den Bau der entsprechenden Vorrichtungen mit sich und stellen zum anderen auch eine potentielle Störungsquelle für den laufenden Betrieb der Vorrichtungen dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß auf die Verwendung von bewegten Bauteilen für den Obergang von einer Phase des Entschwefelungsverfahrens zur anderen in den einzelnen Segmenten der Adsorptionssäule verzichtet und damit eine entsprechende Vereinfachung in Bau und Betrieb der Entschwefelungsvorrichtung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Adsorptionsbehälter unterhalb der Adsorptionssäule einen allen ihren Segmenten gemeinsamen Einlaßsammeiraum und oberhalb der Adsorptionssäule einen ebenfalls allen ihren Segmenten gemeinsamen Auslaßsammeiraum enthält, in dem oberhalb jedes Segments der Adsorptionssäule je ein eigener, zyklisch mit Waschlösung speisbarer Wassersprüher angeordnet ist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Verrichtung enthält also in dem einzelnem Zutritt von Rauchgas offenen Raum keinerlei bewegte Bauteile, und der Übergang von einer Verfahrensphase zur anderen in den einzelnen Segmenten der Adsorptionssäule vollzieht sich allein durch den der Strömung des Rauchgases durch die Adsorptionssäule hindurch entgegenstehenden Strömungswiderstand, der je nach der den verschiedenen Segmenten zugeführten Waschlösungsmenge mehr oder weniger groß ist und beispielsweise in den die Waschphase durchlaufenden Segmenten der Adsorptionssäule so große Werte annimmt, daß überhaupt kein nennenswerter Rauchgasstrom mehr durch diese Segmente hindurchtreten kann.

Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung durch eine prinzipiell unterschiedliche Gestaltung der eigentlichen Adsorptionssäule einerseits und der dieser vor- bzw. nachgeschalteten Einlaßbzw. Auslaßsammeiräume aus. Während nämlich die Adsorptionssäule in eine Mehrzahl von Segmenten zerlegt ist, wodurch eine Kanalbildung im Gas und der Waschlösung im Vergleich zu einheitlichen Adsorptionssäulen gleicher Größe verhindert und der Wirkungsgrad für die Entschwefelung entsprechend vergrößert wird, sind sowohl der Einlaßsammeiraum als auch der Auslaßsammeiraum als für alle Segmente der Adsorptionssäule gemeinsame Räume ausgebildet.

Insgesamt führt die Erfindung zu einer Vorrichtung, die einen Betrieb ohne Dämpfungssystem in Entsprechung zum Druckabfall im Gas bei dessen Durchgang durch das Adsorptionsmaterial ermöglicht, eine Kanalbildung für die Waschlösung verhindert und die Durchrührung der Waschlösung durch das Gas fördert und damit einen erhöhten Wirkungsgrad für die Entschwefelung sicherstellt. Insgesamt stellt daher die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ein sehr wirtschaftliches Mittel für die Entschwefelung von Rauchgas dar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung sind die Wassersprüher mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen der Waschwassermenge versehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Dabei zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 ein Schema für den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung mit einer Darstellung der Strömungsverhältnisse für Rauchgas und Waschlösung,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Adsorptionsbehälter der Vorrichtung von F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Darstellung in F i g. 2 entlang der Schnittlinie HI-III in F i g. 2 und

F i g. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Strömungscharakteristik in der Vorrichtung von F i g. 1 to bis 3.

In F i g. 1 strömt Rauchgas aus einem Kessel 10 zu einem Adsorptionsbehälter 12, der eine Füllung von Aktivkohle als Adsorptionsmittel enthält Beim Durchgang des Rauchgases durch die Aktivkohle nimmt diese Schwefeldioxyd aus dem Rauchgas auf und reinigt dieses damit. Die Aktivkohle, die auf diese Weise Schwefeldioxyd adsorbiert hat, wird durch eWe Waschlösung regeneriert, die ihr über eine Leitung 20 von einer Pumpe 16 zugeführt wird.

Die Waschlösung desorbiert den Schwefelanteil in der Aktivkohle und überführt ihn als verdünnte Lösung von schwefeliger Säure in einen Tank 14. Durch mehrfachen Umlauf der Waschlösung läßt sich eine Konzentration der schwefeligen Säure erreichen. Parallel zum Adsorptionsbehälter 12 ist eine Zweigleitung 18 für das Rauchgas vorgesehen, und außerdem ist dem Adsorp tionsbehälter 12 für das Rauchgas ein Flüssigkeitskühler 31 vorgeschaltet um eine grobe Entfernung von Staub aus dem Rauchgas und eine gleichzeitige Kühlung dieses Rauchgases zu bewirken, und außerdem ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hinrichtung zur Regelung der Waschwassermenge vorgesehen.

Der in F i g. 2 und 3 im einzelnen gezeigte Adsorptionsbehälter 12 enthält etwa in der Mitte einer zylindrischen Adsorptionssäule 21 ein Gitter 28, auf dem Aktivkohle als festes Adsorptionsbett aufgebracht ist.

Dieses Adsorptionsbett ist in mehrere Segmente 23, 25,27 und 29 unterteilt die durch vertikale Trennwände 22 voneinander getrennt sind, und die Aktivkohle ist in jedes dieser Segmente einzeln eingefüllt. Daher gibt es anders als bei einer einheitlichen Packung von Aktivkohle ohne Segmentierung keine Kanalbildung im Gas- und Waschlösungsstrom, und daher nimmt der Wirkungsgrad für die Adsorption zu. Die Trennwände 22 bestehen zweckmäßig aus einem säurefesten Keramikmaterial, wodurch sich eine verbesserte Säurebeständigkeit der gesamten Vorrichtung ergibt.

Oberhalb jedes der Segmente 23, 25, 27 und 29 sind in einem oberhalb der Adsorptionssäule 21 angeordneten und allen ihren Segmenten 23, 25, 27 und 29 gemeinsamen Auslaßsammeiraum 38 Wassersprüher 30 vorgesehen, die über einen Anschluß 19 aus der Leitung 20 von F i g. 1 mit Waschlösung gespeist werden. Wird die Waschlösung über der Aktivkohle in den Segmenten 23, 25, 27 und 29 der Adsorptionssäule 21 versprüht, so erfolgt eine Desorption des daran adsorbierten Schwefelgehalts, also eine Regenerierung der Aktivkohle, wobei diese Regenerierung ein Segment nach dem anderen erfaßt. Während dieses Zeitraums wird das Rauchgas durch vom Flüssigkeitskühler 31 versprühtes Wasser gekühlt und den einzelnen Segmenten 23, 25, 27 und 29 durch einen Rauchgaseinlaß 24 und einen damit verbundenen, allen Segmenten 23, 25, 27 und 29 gemeinsamen Einlaßsammeiraum 36 zugeführt. Das Rauchgas durchströmt die Aktivkohlefüllung durch öffnungen im Gitter 28 hindurch, und das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxydgas wird von der Aktivkohle adsorbiert Anschließend wird das Rauchgas über einen Rauchgasauslaß 26, der vom Auslaßsammeiraum 38 ausgeht in die freie Atmosphäre abgelassen. Die Waschlösung hingegen wird in einem Waschlösungsbehältcr 32 gesammelt der allen Segmenten 23,25,27 und 29 gemeinsam ist und von dort wird die Waschlösung über einen Auslaß 33 in den Tank 14 in F i g. 1 überführt In diesem Zeitpunkt spielt sich im Segment 23 der Vorgang der Desorption und Regenerierung der Aktivkohle ab, während die anderen Segmente 25, 27 und 28 den Vorgang der Adsorption unter Einschluß der Trocknung der Aktivkohle durch das Rauchgas durchlaufen. Wenn die Desorption und Regenerierung in dem Segment 23 beendet ist, wird dieses Segment in den Adsorptionsvorgang eingeschaltet Dabei wird die Aktivkohle am Beginn des Durchleitens von Rauchgas durch dieses Rauchgas getrocknet, und gleichzeitig adsorbiert sie daraus das Schwefeldioxydgas; im weiteren Verlauf des Durchleitens von Rauchgas wird das darin enthaltene Schwefeldioxydgas von der dann trockenen Aktivkohle adsorbiert

Wenn das Segment 23 auf diese Weise in den Prozeß des Trocknens und der Adsorption eingeführt wird, beginnt für das Segment 25 der Vorgang der Desorption und Regenerierung, und der an der Aktivkohle adsorbierte Schwefelgehalt wird durch Übersprühen von Waschwasser über die Aktivkohle desorbiert.

Während der Vorgänge der Adsorption und Desorption wird das Rauchgas nicht durch irgendwelche Schirmwände abgeschirmt und strömt in umgekehrtem Verhältnis zum Druckabfall des Gasstromes durch die in jedem Segment versprühte Waschlösung. Die von den Wassersprühern 30 versprühte Waschlösung fließt also nach abwärts und füllt die Füllung von Aktivkohle, so daß deren Strömungswiderstand für das Gas zunimmt. Der Gasdurchsatz nimmt also ab, und es ergibt sich die gleiche Wirkung, wie sie bei Verwendung eines Dämpfers erzielt werden würde.

In F i g.4 ist die Betriebscharakteristik dargestellt, in der die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases und die Sinkgeschwindigkeit des Waschwassers im Adsorptionsbehälter 12 miteinander in Beziehung gesetzt sind. Wenn also die Strömungsgeschwindigkeit für das abwärtsströmende Wasser bei etwa 0,2 cm/s liegt, so beträgt die Strömungsgeschwindigkeit für das Rauchgas etwa ein Zehntel der Strömungsgeschwindigkeit ohne Durchgang von Waschwasser, sie hat also einen Wert von etwa 0,05 m/s. Mit anderen Worten ausgedrückt, läßt sich also durch das Waschwasser ein erheblicher Abschirmungseffekt für das Rauchgas erzielen.

Wenn der Vorgang der Desorption durch die Waschlösung für ein Segment nach dem anderen zyklisch mit einer geeigneten Zykluszeit durchgeführt wird, läßt sich ein stabiler Entschwefelungseffekt ohne jede Fluktuation im Rauchgas während des Verfahrens erwarten.

Die geschilderte Ausführungsform, bei der von einer Mittelsäule 34 acht Trennwände 22 ausgehen, ist auf eine gleichförmige Verteilung des Gasstromes durch Abschirmung des Zentralabschnitts gegen den Strom des Rauchgases gerichtet, wo eine Störung im Fluß des Gases und der Waschlösung infolge eines Druckungleichgewichts durch aufeinanderfolgendes Waschen eines Paares von Segmentabteilen in symmetrischer Lage unter vier Paaren von acht Segmentabteilen verhindert und eine stabile Betriebsweise kontinuierlich sichergestellt werden kann.

Außerdem kann ein Austritt einer geringen Menge an Rauchgas in die Aktivkohlefüllung während des Pro-

zesses der Desorption und Regenerierung der Aktivkohle eine Rührung der Waschlösung bewirken und damit den Desorptionseffekt verbessern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entschwefeln von Rauchgas mit einem Adsorptionsbehälter, in dem zwischen einem Rauchgaseinlaß und einem Reingasauslaß eine in mehrere voneinander getrennte Segmente unterteilte Adsorptionssäule mit einer Füllung aus Adsorptionsmaterial angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorptionsbehälter (12) unterhalb der Adsorptionssäule (21) einen allen ihren Segmenten (23, 25, 27, 29) gemeinsamen Einlaßsammeiraum (36) und oberhalb der Adsorptionssäule (21) einen ebenfalls allen ihren Segmenten (23,25,27,29) gemeinsamen AuslaCsammelraum (38) enthält, in dem oberhalb jedes Segments (23,25, 27,39) der Adsorptionssäule (21) je ein eigener, zyklisch mit Waschlösung speisbarer Wassersprüher (30) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersprüher (30) mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen der Waschwassermenge versehen sind.