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Vorrichtung zum Entfernen von unerwünschten gasförmigen
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Bestandteilen aus einem Abgas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Entfernen von unerwünschten gasförmigen Bestandteilen aus einem Abgas, insbesondere
aus dem Rauchgas von Kraftwerksanlagen durch Adsorption an einem körnigen, rieselfähigen,
aus Aktivkohle oder Aktivkoks bestehenden Adsorbens, das sich in einem Wanderbett
abwärts bewegt und bei der das gereinigte Abgas über einen Kamin an die Umgebung
abgegeben wird.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wandert das Adsorbens zwischen
zwei gasdurchlässigen Wänden von oben nach unten durch den Adsorber. Das zu reinigende
Rauchgas wird mit geringer Geschwindigkeit durch die Wanderschicht im Kreuzstrom
geleitet. Bei einer für ein Kraftwerk vorgesehenen Adsorptionsanlage sind große
Rauchgasströme zu behandeln, so daß die Adsorptionsanlage sehr groß sein muß. Das
wird aber als störend im üblichen Konzept eines Kraftwerkes empfunden. Außerdem
ist die Beladung des Adsorbens mit Schadstoffen bei einem im Kreuzstrom vom Rauchgas
durchströmten Wanderbett-Adsorber ungleichmäßig. Die Beladungsrate des Adsorbens
nimmt zu, je tiefer das Adsorbens nach unten in dem Wanderbett gelangt.
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Auf diese Weise trifft das ungereinigte Rauchgas im oberen Teil des
Adsorbers auf gering beladenes und im unteren Teil auf höher beladenes Adsorbens.
Bei der Adsorption von Schwefeldioxid an Aktivkohle oder an Aktivkoks wird Wärme
freigesetzt, deren Menge um so höher ist, je schneller und stärker adsorbiert wird.
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Beim Zusammentreffen von frischem Adsorbens mit hochbeladenem Rauchgas
im oberen Teil des Adsorbers kann daher die Temperatur in der Adsorberschicht unzulässig
gesteigert werden, so daß die Gefahr der Selbstentzündung der Aktivkohle oder des
Aktivkokses auftreten kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß die Beladung des Adsorbens
gleichmäßig erfolgt und daß das Bauvolumen bei gleichem Durchsatz an Abgas verringert
werden kann.
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Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß mehrere Wanderbetten
etagenförmig übereinander angeordnet sind, daß die einzelnen Wanderbetten parallel
geschaltet sind und daß sie im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Adsorbens von dem
Abgas durchströmt werden Durch die Gegenstromführung wird eine gleichmäßig hohe
Beladung des Adsorbens erreicht, da in den verschiedenen Höhen die Beladungen von
Adsorbens und Abgas gleichbleiben und in einem günstigen Verhältnis zueinander stehen.
Es trifft nämlich hochbeladenes Abgas auf teilbeladenes Adsorbens, während das frische
Adsorbens von Abgas mit geringer Schadstoffkonzentration beaufschlagt wird und diesem
noch Schadstoffreste entziehen kann. Die Adsorptionsgeschwindigkeit ist in den verschiedenen
Höhen des Wanderbettes annähernd gleich, weshalb es nirgends zu unzulässigen Temperatursteigerungen
kommen kann. Ferner läßt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Zufuhr von
frischem Adsorbens und die Abführung von beladenem Adsorbens im Verhältnis zur Gasmenge
so steuern, daß die Höhe des Wanderbettes auf das notwendige Minimum eingestellt
werden kann. Dadurch vermindert sich die erforderliche Adsorbensmenge und der Druckverlust
des strömenden Abgases. Beides führt zu erheblichen Ersparnissen und ermöglicht
eine Verkleinerung der Vorrichtung.
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Die Verringerung des Bauvolumens wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vor allem durch die etagenförmige Anordnung der Wanderbetten erreicht, die eine
gedrängte Bauweise zulassen. Derartige etagenförmig angeordnete Wanderbetten können
in den ohnehin in jedem Kraftwerk erforderlichen Kamin integriert werden, indem
sie entweder innerhalb des Kamins angeordnet sind oder diesen umgeben.
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Ein solcher Adsorber beansprucht in einem Kraftwerk keinen besonderen
Raum.
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Vorteilhafterweise wird das im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Adsorbens
strömende Abgas durch die Austrittsöffnungen für das Adsorbens in das Wanderbett
eingeführt. Dazu münden im Boden der Wanderbetten angeordnete Austrittsöffnungen
für das Adsorbens in den Zuströmkanal für das Abgas. Zusätzlich kann dabei die dem
unteren Teil des Wanderbettes gegenüber dem Zuströmkanal begrenzende Wand mit Durchbrechungen
für den Eintritt des Abgases in das Wanderbett versehen sein. Für das geregelte
Austragen des Adsorbens ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der unter den Austrittsöffnungen
jeweils eine Auffangplatte angeordnet ist, auf der sich das austretende Adsorbens
unter seinem natürlichen Böschungswinkel abböscht und bei der die Auffangplatten
seitlich beweglich angeordnet sind.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Längsschnitt durch
einen Adsorber gemäß der Erfindung und Figur 2und3 den Längsschnitt durch ein Adsorberbett
für zwei verschiedene Ausführungsformen.
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Die dargestellte Anlage dient vor allem zur Entfernung von Schwefeldioxid
aus dem Rauchgas einer Kraftwerksanlage. Sie kann aber auch zur Entfernung anderer
unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem Abgas verwendet werden. Das zu
reinigende Rauchgas wird durch ein Wanderbett 1 aus einem körnigen, aus Aktivkohle
oder aus Aktivkoks bestehenden Adsorbens geleitet. Das Adsorbens wird oben in das
Wanderbett 1 eingefüllt, durchwandert das Bett in senkrechter Richtung und wird
aus dem mit Austrittsöffnungen 2 versehenen Boden 3 des Wanderbettes 1 abgezogen.
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Dabei strömt das Rauchgas dem Adsorbens entgegen, indem es in den
Boden 3 des Wanderbettes 1 eingeführt wird und von der Oberseite des Wanderbettes
1 abströmt.
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Im dargestellten Fall sind zwei Wanderbetten 1 und 4, die ringförmig
ausgebildet sind, etagenförmig übereinander angeordnet. Sie sind durch Träger 5
gehalten. Durch im Gasstrom angeordnete Leitbleche 6 sind die Wanderbetten 1, 4
parallel geschaltet, so daß sie von der gleichen Gasmenge durchströmt werden.
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Nach Figur 1 sind die Wanderbetten 1, 4 im Inneren des unteren Teiles
des zum Kraftwerk gehörenden Kamins 7 angeordnet. Auf diese Weise ist kein besonderer
Raum für die Errichtung der Adsorberanlage erforderlich. Bei einer späteren Erweiterung
der Anlage können, wie in Figur 1 durch die gestrichelten Linien 8 dargestellt ist,
ein oder mehrere Wanderbetten in einfacher Weise hinzugefügt werden. Eine solche
Erweiterung kann z.B. dann erforderlich werden, wenn gesetzlich noch niedrigere
Schwefelgehalte im gereinigten Abgas verlangt werden. Je nach dem Durchmesser des
Kamins 7 können die Wanderbetten 1, 4 den Kamin 7 auch von außen umgeben. Sollte
der Einbau der Wanderbetten 1, 4 im oder um den Kamin nicht möglich sein, so sind
sie in einem gesonderten Gehäuse unterzubringen. Aber auch in diesem Fall ergibt
sich aus der durch die etagenförmige Anordnung der Wanderbetten und die Gegenstromführung
von Rauchgas und Adsorbens bedingte gedrängte Bauweise ein verhältnismäßig geringes
Bauvolumen.
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Das zu reinigende Rauchgas wird vom Kessel durch die Rauchgasleitung
9 herangeführt und tritt in einen ringförmigen Rauchgaskanal 10 ein, der zwischen
der Wand des Kamins 7 und der äußeren Seitenwand der Wanderbetten 1, 4 gebildet
ist. Nach dem Durchströmen der Wanderbetten 1, 4 wird das Rauchgas durch den Kamin
7 abgeführt. Im Rauchgaskanal 10 ist vor dem Eintritt der Rauchgasleitung 9 ein
Lenkblech 11 angeordnet. Durch dieses Lenkblech 11 wird eine übermäßige Beaufschlagung
der Wanderbetten 1, 4 an der Eintrittsstelle des Rauchgases in den Rauchgaskanal
10 vermieden.
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Die die Wanderbetten 1, 4 im Gasstrom parallel schaltenden Leitbleche
6 sind schräg geneigt. Sie bilden mit dem Boden 3 des zugehörenden Wanderbettes
1, 4 einen sich verengenden Zuströmkanal 12 und mit der Oberseite des betreffenden
Wanderbettes 1, 4 einen sich erweiternden Abströmkanal 13.
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Im Zentrum des Adsorbers, das gleichzeitig die Achse des Kamins 7
darstellt, ist eine Beschickungsvorrichtung 14 vorgesehen. Diese kann aus einem
Becherwerk bestehen.
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Von der Beschickungsvorrichtung 14 zweigen Verteiler 15 in Form von
Förderbändern ab, die im Kreis über die Wanderbetten 1, 4 gefahren werden. Die Verteiler
15 sorgen in Verbindung mit einem an sich bekannten Höhenschichtregler für eine
gleichmäßige Befüllung der Wanderbetten 1, 4 mit frischem Adsorbens.
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Der Boden 3 der Wanderbetten 1, 4 ist mit Austrittsöffnungen 2 für
das Adsorbens versehen, die in dem Zuströmkanal 12 münden. In einem Abstand unter
jeder Austrittsöffnung 2 ist eine Auffangplatte 16 vorgesehen. Die Breite der Auffangplatte
16 ist so gewählt, daß sich das aus der Austrittsöffnung 2 rieselnde Adsorbens auf
ihr unter seinem natürlichen Böschungswinkel ablöscht. In der Mittenstellung der
Auffangplatten 16 kann das Adsorbens nicht über den Rand rieseln. Bei dem als Adsorbens
gewählten körnigen rieselfähigen Aktivkoks beträgt der Böschungswinkel 0 350.
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Die Auffangplatten 16 sind von Blattfedern 17 getragen, die auf einer
ortsfesten Platte 18 sich abstützen. Die Blattfedern 17 sind mit einem Schubgestänge
19 verbunden, das z.B. über einen Exzenter quer verschiebbar ist. Bei einer Betätigung
des Schubgestänges 19 werden die Auffangplatten 16 aus ihrer Mittenlage verschoben,
wobei das abgeböschte Adsorbens über den Rand der Auffangplatten 16 rutscht. Ober
die Geschwindigkeit, mit der das Schubgestänge 19 periodisch bewegt wird, läßt sich
die Austragsgeschwindigkeit des Adsorbens und damit der Durchsatz durch das Wanderbett
1, 4 regeln.
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Das ausgetragene Adsorbens rutscht auf dem geneigten Leitblech 6 wie
auf einer Schurre ab und gelangt in die Abführungseinrichtung 20 in Form eines Transportbak
des. Das zum oberen Wanderbett 4 gehörende und als Schurre dienende Leitblech 6
ist segmentweise zur Mitte hin geknickt. Zu den so entstandenen über den Umfang
verteilten Vertiefungen rutscht das Adsorbens aus dem oberen Wanderbett 4 ab.
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Rohrförmige Rutschen 21, die in die Vertiefungen münden, führen das
Adsorbens zur Abführungseinrichtung 20.
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Wie in Figur 2 näher dargestellt ist, sind zwischen den Austrittsöffnungen
2 im Boden 3 der Wanderbetten 1, 4 geneigte Führungsbleche 22 und 23 angeordnet,
auf denen das Adsorbens zur Austrittsöffnung 2 hingeleitet. Der Winkel der Führungsbleche
22, 23 zur Waagerechten ist größer als der Böschungswinkel des Adsorbens. Ein Stagnieren
des Adsorbens oberhalb der Austrittsöffnungen wird auf diese Weise vermieden. Die
Führungsbleche 23 sind gasdurchlässig ausgebildet und z.B. aus Jalousien aufgebaut.
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Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die Bettoberfläche
des Wanderbettes 1 unter dem natürlichen Böschungswinkel des Adsorbens geneigt.
Das wird dadurch erreicht, daß das frische Adsorbens von einer Seitenwand des Wanderbettes
1 aufgegeben wird. Auf diese Weise läßt sich das frische, zugeführte Adsorbens einfacher
und gleichmäßiger über die Bettoberfläche verteilen.
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Die Austragseinrichtungen 16, 17, 18, 19 liegen ebenfalls unter dem
Böschungswinkel.
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Auf diese Weise wird dem zu reinigenden Rauchgas eine größere Anströmfläche
angeboten. Dabei sind die Führungsbleche 22, 23 und die Auffangplatten 16 so angeordnet,
daß sich das austretende Adsorbens einseitig auf der Auffangplatte 16 abböscht.
Die Auffangplatten 16 werden nur einseitig, und zwar in Richtung des Pfeiles in
Figur 3 aus der Mittenlage bewegt. Weiter sind die Auffangplatten 16 unter einem
geringen Winkel gegen die Waagerechte geneigt, damit das Herausrieseln des Adsorbens
erleichtert wird. Zwischen der Unterkante des Führungsbleches 22 und der Auffangplatte
16 bleibt immer ein Abstand, der sich bei Bewegung der Auffangplatte 16 vergrößert.
So wird einer mechnischen Beanspruchung des Adsorbens entgegengewirkt.