DE2234275C3 - Vorrichtung zum Entschwefeln von Rauchgas - Google Patents
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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)
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.
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