DE2358195A1 - Heissgasentstaubung - Google Patents

Description

Ruhr kohle AG', 43 Essen, Rellinghauser Straße 1

Heißgasentstaubung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entstaubung von heißen Abgasen, insbesondere von Kupol-Ofen-Abgasen.

Die aus Schmelzöfen und ähnlichen Aggregaten für metallurgische Prozesse austretenden: Abgase führen erhebliche Mengen Staub mit sich. Der Stäub besteht dabei teils aus feinstem ^: unverbranntem Rohmaterial (Koksteilcheri, ünverschlackter Koksasche, Kalkstein, Formsand u.a.) und teils aus beim Schmelsprozeß entstandenen Partikeln (u.a. Eisenoxidul, Manganoxidul, Siliziumoxyd) . Aufgrund- der fortschreitenden Industrialisierung und der damit verbundenen Zunähme der Luft- und Wasserver-' schmutzung hat der Gesetzgeber Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft erlassen. Insbesondere bei Kupolofen ist es aber schwierig, die vom Gesetzgeber vorgeschriebene ÄuswurflDegrenzung (1,5 kg Staub/t Eisen) einzuhalten. Für die Phasen des Anblasens und Niederschmelzens sind daher Ausnahmen zugelassen,

50 9 82 2'Ζ01 41 - 2^-[^

da mit bekannten Entstaubungsanlagen eine vollständige Reinigung der während dieser Phasen austretenden Gase aufgrund der extrem hohen Temperaturen nicht möglich ist.

Die Abscheidung des Kupolofenstaubes ist im wesentlichen von der Korngröße der Staubpartikel abhängig. Während die Abscheidung gröberer Körner (über 150 ,u) mit bekannten Entstaubungsanlagen in der Regel keine Schwierigkeiten bereitet, ist die Entfernung des Feinkornanteiles nur mit großem apparativem Aufwand zu erreichen. Das Feinkorn verursacht im übrigen eine unangenehme Schwärzung der den Schornstein verlassenden Abgase.

Weitere Schwierigkeiten bei der Entstaubung der Kupolofen liegen in dem uneinheitlichen chemischen Verhalten des Staubes (saure und basische Bestandteile) und der hohen Temperaturen der staubhaltigen Abgase. Hierdurch wird der Anwendungsbereich der verschiedenen, bisher bekannten Entstaubungssysteme wesentlich eingeschränkt.

Die bisher bekannten Entstaubungssysteme werden nach dem von ihnen angewendeten Prinzip der Staubabscheidung in Schwer- und Fliehkraft-Abscheider, Naßabscheider, Staubfilter und Elektroabscheider unterteilt.

Die bekannten Schwer- und Fliehkraft-Abscheider sind unempfindlich gegen hohe Temperaturen. Bei aggressiveren Stäuben mit hohem Feinkornanteil erreichen sie aber nur ungenügende Abscheidegrade. Der Einsatz von Naßabscheidern ist durch die

509822/0U1

hohe-Abgas-Temperatur und durch zwangsläufig vorhandene chemische Bestandteile begrenzt. Grundsätzlich können außerdem nur benetzbare Stäube; in Naßentstaubern niedergeschlagen werden. Auch'Staubfilter (Gewebefilter) reagieren im Dauerbetrieb auf Temperaturen über ca. 200 C und auf in den Abgasen mitgeführte chemische Bestandteile sehr empfindlich, wobei weitere Probleme durch die statische Aufladung der Filtertasche oder Säcke auftreten können. Staubfilter und auch Elektrofilter verfugen nur dann über hohe Abscheidegrade, wenn die physikalischen Eigenschaften des Staubes und die Abgastemperatur in günstigen Bereichen liegen. Zu den obengenannten -Nachteilen kommen außerdem hohe Investitions- und Betriebskosten. Die Investitionskosten"steigen-aufgrund des größeren technischen, insbesondere meß- und regeltechnischen Aufwandes vom Schwer- und Fliehkraftabscheider über den Naßentstauber bis zum Elektrofilter. Sie liegen im"Mittel"bei rd. DM 95.000,—-/t erzeugtes Eisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile abzustellen und eine preisgünstige, temperaturunabhängige und ■ säurebeständige ,Entstaubungseinrichtung für he,⁴ <3e staubhaltige Abgase, insbesondere von Kupolofen, zu schaffen. Eine erfindungsgemäße Entstaubungsanlage soll auch die Phasen des Anblasens und Niederschmelzens mit erfassen, die mit bisher bekannten Entstaubungsanlagen nicht entstaubt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere, bisher teilweise auch für die Kupolofen-Entstaubung bekannte Vorrichtungen miteinander kombiniert werden.

50 98 22/0141

Diese Korabination bestellt aus

- einem Rohrkühler zur Kühlung der heißen Abgase und gleichzeitiger Abscheidung von Grobstaub;

- mit Sprühwasser beaufschlagte Radialventilatoren zur Beschleunigung und Vorbenetzung der noch mit Peinstaub beladenen Abgase;

- Venturi-Rohren zur weiteren Benetzung aller Staubteile mit Wasser bzw. Wasserdampf;

- einem Fliehkraft-Abscheider zur Trennung von staubhaltigem Abgas mit Schmutzwasser und Reingas.

Die Wirkungsweise dieser neuen Entstaubungseinrichtung ist folgende:

Die heißen staubhaltigen Abgase werden zunächst in einem Röhrenkühler bei zwei- oder mehrmaliger Umlenkung gekühlt. Durch die damit verbundene Geschwindigkeitsreduzierung wird gleichzeitig der Grobstaub abgeschieden. Die noch mit Feinstaub beladenen Abgase werden danach in Radialventilatoren beschleunigt und mit geklärtem Abwasser vorbenetzt. Anschließend wird in nachgeschalteten Venturi-Rohren das Abgas abermals mit geklärtem Abwasser, das parallel und/oder senkrecht zur Strömungsachse der Gase eingeleitet wird, in Berührung gebracht. Alle restlichen Staubteile sind nun mit Wasser bzw. Wasserdampf benetzt und werden in nachgeschalteten Fliehkraft-Abscheidern vom Abgas getrennt und abgeschieden. Die gereinigten Abgase gelangen anschließend mit einer leichten Brüdenfahne ins Freie.

509822/0H1 - 5 -

Zur -vollen wirtschaftlieheη Ausnutzung der im Röhrenkühler aufgenommenen Wärme wird awecMaßigerweise ein für die Übernahme der Wärme des Kühlwassers geeigneterWärmetauscher an- ■ geschlossen. Das z.B. auf diese Weise gewonnene Warmwasser

die ".-:.. - -■-.".---■.■". -.. ■ ■ ..,-■ .., " " ■ . kann für'Heizungs- und Brauehwasseranlage.Verwendung finden.

Das Schmutzwasser wird wie üblich in Schlammwasser-Sammelbehaltern geklärt und autOmatisch auf einen pH-Wert von ca. 9 neutralisiert, um seine Yerwendung im Kreislauf zu ermöglichen. -..■■' ^ - - ■ ,

Als Antrieb für die beiden Radialventilatoren-werden zweckmäßigerweise Kurzschluß-^chleif ringlauf er gewählt, deren Drehzahl und damit Leistung selbsttätig in Abhängigkeit von der Ofenatmosphäre geregelt werden. . . _'■_'-._■

Die örtlichen Gegebenheiten werden letztlich entscheiden,, wo der Entstauber für die Reinigung der Eupolofen-Abgase installiert wird. Er kann neben dem Ofen oder auf dem Ofen montiert werden. Wird er neben dem Ofen aufgestellt, werden Entstauber und Ofen über doppelwandige Kühlleitungenmiteinander verbunden. Diese Leitungen entfallen, wenn der Entstauber auf den Ofen aufmontiert wird. .-.". ; .

Die mit der Erfindung erzielten Torteile bestehen insbesondere darin, daß mit diesem Entstauber durch die'hohe Kühlung der Abgase auch die Phasen des Anblasens und Niederschmelzens erfaßt werden. Die Abgase, die beim Niederschmelzen das Flammrohr m
kühlt:

rohr mit ca'. 1.200-0 verlassen, werden etwa wie folgt abge-

erste Umlenkung im Kühler 9Ö0°C

zweite Umlenkung

Ende: des Kühlers n

Saugseite Yentilator 1ÖQC

Druekseite Yentilätor ¹⁰⁰o^C

im Venturi-Röhr 60 C

■'■.-' ;. ^; - ;^;; - ... . - 6 509822/Q141

Durch das Hintere inander schalten von Vor entstaubung im Röhrenkühler, Vorbenutzung im Ventilator und endgültige Benetzung im Yenturi-Rohr kann ein Reingasstaubgehalt von 0,5 kg Staub/t Eisen unabhängig vom Rohgas-Staubgehalt eingehalten werden.

Weitere Vorteile sind die kompakte Bauweise, geringer Platzbedarf, leichte Bedienung und Überwachung, geringe Störanfälligkeit, elastische vom Gasdurchsatz unabhängige Pahrweise sowie volle wirtschaftliche Ausnutzung der Abgaswärme.

Durch die lypisierung und rationelle Bauweise ist nach, den bisherigen Kalkulationen eine Reduzierung der Erstellungskosten um rund 30 $ gegenüber den bisher eingesetzten Entstaubern zu erwarten.

Ein Ausfünrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Entstaubereinrichtung, die auf einen Kupolofen montiert ist,

]?ig. 2 einen Schnitt A-B durch die Entstaubereinrichtung..' -'

"Heiße staubhaltige Gase gelangen durch die Öffnung 1 in den Röhrenkühler 2, werden bis zum ersten ümlenkungspunkt 3 stark abgekühlt und zwangsweise umgelenkt. Über ein gekühltes Rohrbündel 4 gelangen sie wieder nach unten bis zum Ümlenkungspunkt 5, wo bei einer abermaligen Richtungsänderung um 180° und einer weiteren Abkühlung und der damit verbundenen Geschwindigkeitsverminderung der Grobstaub abgeschieden wird. Dieser AbscheideVorgang wird infolge rapider Abnahme der Gastemperatur und damit der Gaszähigkeit durch den hohen Wärmeübergang im Rohrbündel 4 unterstützt. Der abgeschiedene Grobstaub gelangt über Staubfallrohr 9 in Staubtonnen o.a. Gefäße.

- 7 509822/0U1

Die vom G-robstaub befreiten G-ase werden dann über das gekühlte Rohrbündel 6 "dem"Saugstutzen 7 der Radial-Yentilatoren 8 zugeführt· Zur Vörbenetzung des Staubes wird auf der Saugseite geklärtes Abwasser über Leitungsstutzen 10 eingedüst, welches wegen der G-astemperatur von über 10O⁰C sofort in die Dampfphase überwechselt und mit den Schwebepartikeln in Berührung kommt. Nach Durchlaufen des 'Venturi-Rohres 11 und des Fliehkraft-Abscheiders 12 werden die gereinigten Gase am Reingasaustritt 15 ohne zusätzlichen Kamin unmittelbar in die Atmosphäre abgegeben. .

Das Kühlwasser wird dem Röhrenkühler 2 über den Eintrittsstutzen 14 zugeleitet und über den Austrittsstutzen 15 einem Wärmetauscher 16 zum weiteren Umlauf zugeführt. Der Wärmetauscher 16 ist in der Zeichnung nicht wiedergegeben, da er nicht erflndungswesentlich ist. Frischwasser kann bei Bedarf über den Zulauf 17 zugegeben bzw. über den Überlauf 18 abgenommen werden. Das sehlammhaltige Abwasser wird am Stutzen 19 abgezogen und der AbwÄsserklärung und Neutralisation zugeführt , Die Stutzen 20 sind für Inspektionen und Reparaturarbeiten vorgesehen.

Das auf unter 200⁰C gekühlte Abgas wird jeweils auf der Saugseite der Ventilatoren 8 (wie Fig. 2 zeigt) mit eingedüstem Abwasser in Berührung gebracht, dadurch abgekühlt und benetzt. Eine endgültige Benetzung findet im Yenturi-Rohr 11 statt, in das über die Zuleitungen (Stutzen ) 20 geklärtes Abwasser eingedüst wird. Das nunmehr mit dem Staub beladene Abwasser wird im nachgeschalteten Fliehkraft-Abscheider 12 vom Abgas getrennt, über den Stutzen 19 abgezogen und anschließend wieder geklärt.

Patentansprüche

509822/ÖUl

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Ml/Einrichtung zur Entstaubung von heißen Abgasen, insbesondere von Kupolofen-Abgasen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teilweise bekannter hintereinander geschalteter Vorrichtungen,

   a) Rohrkühler (2) zur Kühlung der heißen Gase und Abscheidung von Grobstaub,

   b).mit Sprühwasser beaufschlagte Radialventilatoren (8) zur Beschleunigung und Vorbenetzung der noch mit Peinstaub beladenen Gase,

   c) Venturi-Rohr'(11) zur weiteren Benetzung aller Staubteile mit Wasser bzw. Wasserdampf,

   d) Fliehkraft-Abscheider (12) zur Trennung von staubhaltigem Gas in Schmutzwasser und Reingas.
2. 2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rohrmühler (2) für die Übernahme der Wärme des Kühlwassers ein Wärmetauscher (16) angeschlossen ist.
3. 3) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Radial-Ventilatoren (8) Kurzschluß-Schleifringläufer verwendet v/erden.
4. 4) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstaubereinrichtung auf den Kupolofen montiert ist.

   509822/01 41

   ■·. -ä.

   Le e rs ei te