DE2440878C3

DE2440878C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herabsetzung des CO-Gehaltes von Abgasen sowie zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Entstaubungsanlagen metallurgischer Schmelzgefäße

Info

Publication number: DE2440878C3
Application number: DE19742440878
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(Grad.) 4100 Duisburg Limbaecker; Karl-Heinz Dr.Rer.Nat. 4154 Toenisvorst Schmitz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1978-11-09
Also published as: GB1474658A; FR2282288B3; DE2440878A1; DE2440878B2; FR2282288A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des CO-Gehaltes von Abgasen aus metallurgisehen Schmelzgefäßen sowie zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Entstaubungsanlagen, bei denen das Abgas vor dem Entstauben durch eingesprühtes Wasser stark abgekühlt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. *°

Es ist bekannt, bei der Entstaubung von Ko.rvertern das Abgas in einem Venturirohr mit Wasser zu bedüsen. Hierbei fällt die Gastemperatur stark ab. Das heißt bereits 50 cm hinter der Düse liegen die Gastemperaturen unter 700⁰C. Gleichzeitig wird das Gas einem «5 Waschprozeß unterworfen, wobei der größte Teil des Staubes bereits entfernt wird. Aus Stahl und Eisen 93 1973 Nr. 20 Seite 918/19 geht hervor, daß durch die bei Temperaturen von 650 bis 350°C unter katalytischer Wirkung der im Abgasstaub enthaltenen feinverteilten Eisenoxyde die Boudouard- Reaktion

2 CO^CO₂ +C

stattfindet. Der hierbei gebildete Kohlenstoff beeinträchtigt die Abscheideleistung des Elektrofilters, da er aufgrund hoher elektrischer Leitfähigkeit nur in geringem Maße abgeschieden wird und darüber hinaus infolge erhöhter Stromentnahme die Spannung zwischen Anode und Kathode absinken läßt. Je höher die CO-Konzentration im Abgas ist, um so mehr Kohlen- M stoff kann bei gleichbleibender katalytischer Wirkung des Staubes gebildet werden. In der oben genannten Arbeit von H. G a u t e r wird beschrieben, daß zur Verbesserung der Abscheideleistung im Zentralrohr des Filters eine zweite Waschslufe benötigt wird. Diese ^ dient dazu, die Stäube vor dem Eintritt in das Elektrofilter zusätzlich abzuscheiden. Die Gastemperaturen im Zentralrohr liegen bei etwa 80°C.

Aus der DE-OS 17 58 357 ist es bekannt, den Wirkungsgrad einer Entstaubungsanlage durch anfängliches starkes Abschrecken mit Wasser zu verbessern. Der gereinigte Gasstrom besteht bei diesem Verfahren dann aber hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd. Schließlich ist aus der DE-OS 17 58 954 noch ein Verfahren bekannt, bei dem die Abgaswärme ausgenutzt werden soll. Die Abschreckung erfolgt dabei auf eine sehr niedrige Temperatur, und Hinweise auf die Verbesserung des Wirkungsgrades der Entstaubung lassen sich nicht entnehmen und sind aufgrund der Verfahrensbedingungen auch nicht zu erwarten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der CO-Gehalt des Abgases, sowie der Ruß- und Graphitanfall erheblich gesenkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Einsprühen des Wassers zum starken Abkühlen der Abgase, in einer Reaktionsstufe in das Abgas in Strömungsrichtung Wasser derart fein eingesprüht wird, daß durch die restlose Verdampfung der Wassertröpfchen die Gastemperatur unter 1000°C, jedoch nicht unter 700° C abgesenkt wird. Die Temperatur beträgt in der Reaktionsstrecke vorzugsweise 800° C.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer in einem Abgasrohr angeordneten Wasserdüse und einem Venturi, gekennzeichnet durch eine etwa 3 m lange Reaktionsstrecke (entgegen der Strömungsrichtung gesehen) von der Wasserdüse des Venturi bis zu den Sprühdüsen in dem Abgasrohr. Die Sprühdüsen sind in etwa gleichem Abstand von Achse und Wand des Abgasrohres angeordnet, und so bemessen, daß die Sprühnebel den gesamten Rohrquerschnitt ausfüllen.

Bei Versuchen, den CO-Gehalt des Abgases zu senken und den bei der Abkühlung des Abgases anfallenden Ruß und Graphit zu beseitigen, wozu bekanntlich ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, wurde überraschend gefunden, daß die an sich bekannte Umsetzung von CO aus dem Abgas zu CO₂ durch Zugabe von Wasser nach der bekannten Gleichung

CO+ H₂O = CO₂+ H₂

bei Temperaturen zwischen 700—1000° C, vorzugsweise 800° C, unter den in Konverterentstaubungsanlagen vorliegenden katalytischen Bedingungen mit hoher CO₂-Ausbeute verläuft, wobei sich der gleichzeitig entstehende Wasserstoff mit den Eisenoxyden des Staubes weitestgehend zu Wasser umsetzt. Dieses Wasser führt durch seine Entstehung unmittelbar auf den eisenoxydhaltigen Staubkörnern zu einer guten Benetzung und damit zu einer besonders guten Abscheidung der Staubkörner.

Um zu dem gewünschten Effekt zu kommen, müssen die Eingabestellen für das Wasser, d. h. die Sprühdüsen, so angeordnet sein, daß das Wasser in kürzester Zeit verdampft, damit die zur Verfügung stehende Zeit für die Reaktion mit dem CO des Gases für die weitgehende Umsetzung zu CO₂ ausreicht. Es hat sich erwiesen, daß eine Reaktionsstrecke von etwa 3 m bei einer Gaseintrittstemperatur in die Strecke von ca. 1100° C ausreicht.

Die eingedüste ibO-Menge wird in Abhängigkeit von Gasmenge und Tempei atur bestimmt, und zwar muli sie so hoch sein, daß durch ihre Verdampfung eine Verringerung der Gastemperatur auf unter 1000°C

erzielt wird. Zur Erreichung einer maximalen Umsetzung von CO zu CO₂ muß die Tröpfchengröße des eingedüsten Wassers so fein wie möglich sein, um eine scnnelle und vollständige Verdampfung derselben zu erzielen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. der Einschaltung einer Reaktionsstufe vor der bekannten Kühlstufe ist folgender: Der bei der Genehmigung von Entstaubungsanlagen metallurgischer Schmelzgefäße festgelegte maximale CO-Gehalt kann ieichter eingehalten werden. Selbst bei erhöhter Produktion und höheren Sauerstoffmengen kann durch geeignete Wahl der Länge der Reaktionszone in der Reaktionsstufe der Kohlenmonoxidgehalt im Abgas noch im Rahmen der Auflagen gehalten werden. is

Die Abscheideleistung von Elektrofiltern, die durch eine bei höheren CO-Gehalten des Abgases auftretende Bildung größerer Anteile von Boudou3rd-Kohlenstoff verringert wird, und zu erhöhten Reingasstaubgehalten führt, wird verbessert. Die durch den Spakungskohlenstoff entstehende fast schwarze Färbung des Reingasslaubes wird weitgehend verringert

Es ist auch möglich, in die Reaktionsstufe Wasserdampf einzuleiten.

In der beigefügten Zeichnung ist eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

Vor der Wasserdüse 1 des Venturi 2 im Abgasrohr 3 ist eine Reaktionsstrecke »R« angeordnet, die bis zu den Sprühdüsen 4 reicht. Die Sprühdüsen 4 sind mit gleichem Abstand von der Wand und der Achse des Abgasrohres 3 angeordnet Die Länge der Reaktionsstrecke »R« beträgt etwa 3 m.

Hiereu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herabsetzung des CO-Gehaltes von Abgasen aus metallischen Schmelzgefäßen sowie zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Entstaubungsanlagen, bei denen das Abgas vor dem Entstauben durch eingesprühtes Wasser stark abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsprühen des Wassers zum starken Abkühlen der Abgase, in einer Reaktionsstufe in das Abgas in Strömungsrichtung Wasser derart fein eingesprüht wird, daß durch die restlose Verdampfung der Wassertröpfchen die Gastemperatur unter 1000° C jedoch nicht unter 700° C abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Reaktionsstufe ca. 800° C beträgt

3. Verrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einer in einem Abgasrohr angeordneten Wasserdüse und einem Venturi, gekennzeichnet durch eine etwa 3 m lange Reaktionsstrecke (R) (entgegen der Strömungsrichtung gesehen) von der Wasserdüse (1) des Venturi (2) bis zu den Sprühdüsen (4) in dem Abgasrohr (3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen (4) in etwa gleichem Abstand von Achse und Wand des Abgasrohres (3) angeordnet sind.

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