DE2716329B2 - Vorrichtung zum Verringern des Schwefelgehaltes von heißen Rauchgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verringern des SCh-Gehaltes von heißen Rauch- bzw. Brennstoffgasen.

Rohrförmige Trommelskrubber zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Rauchgasen durch Umwälzkontaktieren mit einer Kalkaufschlämmung sind bekannt, siehe

(1) Lewis, C. J., »New Concept für Scrubbing Gases«, Brick and Clay Record, Juni 1973;

(2) Lewis, C. J., »Lime, Limestone Employed in New Gas Scrubbing Concept«, Pit and Quarry, JuIi 1973;

(3) Lewis, C. J., »Aequous Lime Scrubber Simplifies Sulfur Dioxide Removal«, Rock Products, JuIi 1974.

Das Lewis-System entfernt zwar in wirksamer Weise Schwefeldioxid aus Brennstoffgasen, doch enthält das Abfallschlammprodukt normalerweise etwa 50 bis 80 Gew.-% freie Feuchtigkeit. Dieser Schlamm wirft Probleme der Abfallbeseitigung von festen Stoffen wegen seiner halbfesten Beschaffenheit und der erheblichen Schlammenge auf.

Nach dem Verfahren von C. J. Lewis (Pit and Quarry, Juli 1973, S. 176,177) wird der Schwefeldioxidgehalt von heißen Rauchgasen dadurch verringert, daß das Rauchgas in einer horizontal gelagerten, drehbaren Rohrtrommel zur Absorption des Schwefeldioxids im Gegenstrom mit einer Kalkaufschlämmung kontaktiert wird. Das bekannte Verfahren verfolgt das Ziel, die Bildung von Kesselstein auf den Skrubberoberflächen zu verhindern und sieht zu diesem Zweck auf der gesamten Länge des Skrubbers neben Ketten und Hebegefäßen, einen Vorrat an Kalkaufschlämmung vor, um die gesamte innere Oberfläche während der Gaswäsche jederzeit feucht halten zu können. Die Wasserverdunstung tritt danach in der gesamten Einheit auf; eine Begrenzung der Wasserverdunstung vor allem auf einen Bereich, der (in Stromrichtung des Rauchgases) nach der Gaswäsche folgt, ist nicht beabsichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Anordnung so auszubilden, daß bei der Entfernung des Schwefeldioxids der Anteil der freien j Feuchtigkeit im Abfallschlamm auf ein Kleinstmaß herabgesetzt wird, so daß der Abfallschlamm als Geländefüllmasse geeignet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung vorgeschlagen. Bevorzugte

ίο Ausbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine wirksame Verringerung des Schwefeldioxidgehaltes von heißen Rauchgasen in einer einzigen Stufe unter

is Bildung eines Abfallschlamms erreicht, der auf einen bestimmten geringen Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird. Die mit dieser Vorrichtung ausführbare SO2-Vorrichtung verbraucht nur geringe Energiemengen und bietet in dieser Hinsicht ebenfalls Vorteile.

2(i Das bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehende Abfallprodukt ist außerdem leicht einer Verwendung als Geländefüllmaterial anzupassen.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Geländefüllmaterial aus Skrubberschlamm behandelt

2) heiße Brennstoffgase nach dem elektrostatischen Abscheiden der enthaltenen Flugasche in einem Schwefeldioxid-Skrubber, entwässert dann den erhaltenen Schlamm durch Eindick- und Filtrationsschritte und vermischt erneut mit der abgetrennten Flugasche und

H) mit anderen Zusätzen zu einem feuchten stabilisierten Material, das als Geländefüllmaterial geeignet ist. Diese mehrschrittige Prozedur ist aufwendig und kostenraffend.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrich-

r> tung kann demgegenüber ein solches Geländefüllmate-· rial in einer einzigen Verfahrensstufe erhalten werden. Schwefeldioxid und Flugasche werden aus dem Rauchgas wirksam entfernt, und gleichzeitig wird der gebildete Schlamm in der Trockenzone (38) entwässert.

•to Dies bietet die Möglichkeit, ein festes Abfallprodukt mit gewünschtem Feuchtigkeitsgehalt, z. B. mit etwa 5 bis 25 Gew.-% Feuchtigkeit, abzuziehen. Andere Substanzen, wie z. B. Heizkesselbodenasche, können zur Verwendung in Geländefüllmaterialien in das feste Abfallpro-

4¹) dukt eingearbeitet werden.

Die Vorrichtung der Erfindung enthält eine längliche Rohrtrommel (32), die um ihre Längsachse gedreht werden kann und die eine Skrubberzone (36) und eine dieser benachbarte Trockenzone (38) aufweist, mit

so einem an der Grenzfläche der beiden Zonen befindlichen Damm (92) zum Zurückhalten von Schlamm. Am Trockenzonenende befindet sich ein Gaseinlaß zum Einführen von heißen Brennstoffgasen und am Skrubberzonenende befindet sich ein Gasauslaß. Zur Eintra-

v> gung von Kalkaufschlämmung in die Trommel (32) ist eine Aufschlämmungsbeschickungseinrichtung am Gasauslaßende vorgesehen. Die Kalkaufschlämmung fließt vom Skrubberzonenende zum Trockenzonenende, wobei eine Umwälzeinrichtung in der Skrubberzone zum innigen Vermischen der Aufschlämmung mit dem Gas unter Umwandlung in ein Abfallschlammprodukt dient. Zum Auffangen des Abfallschlammprodukts ist an dem Trockenzonenende oder Gaseinlaßende der Trommel eine Schlammauffangvorrichtung vorgesehen, die den

b5 Abfallschlamm, nachcem er durch Verdampfen in der Trockenzone (38) unter Kontaktieren mit dem strömenden heißen Brennstoffgas entwässert worden ist, abführt.

Zweckmäßigerweise wird der Feuchtigkeitsgehalt des Abfallschlamms auf etwa 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis 15 Gew.-%, verringert Die sich bewegenden und im wesentlichen glatte Klümpchen bildenden Teile der Trockenzone (38) sind vorzugsweise ^ durch einen weiteren niedrigen ringförmigen Damm (98) getrennt Eine zweckmäßige Ausführung der Vorrichtung weist eine Rohrtrommel (32) von etwa 22,9 bis 304 m Länge und etwa 3 bis 4,6 m Durchmesser auf, wobei die Skrubberzone etwa 9—15 m lang ist und der Rest durch die Trockenzone eingenommen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet aufgrund ihrer Ausführung eine außerordentlich wirksame und kontinuierliche Gegenstromkontaktierung einer Kalkaufschlämmung in angrenzenden Skrubber- und Trockenzonen mit dem heißen Rauchgas.

Bei einem zweckmäßigen Betrieb der Vorrichtung en eicht das Rauchgas die Trockenzone (38) mit einer Temperatur von etwa 177-288° C und verläßt die Skrubberzone (36) mit einer Temperatur von etwa ;·« 49-82° C. Die im einströmenden heißen Rauchgas enthaltene Flugasche wird ebenfalls in der Trockenzone (38) und Skrubberzone (36) entfernt und mit dem entwässerten Schlamm abgezogen, der die Trockenzone (38) mit einer Temperatur von etwa 38 —93"C 2"> verläßt. Ohne weiteren Energieverbrauch wird daher ein leicht ablagerungsfähiges Abfallprodukt mit den angegebenen Feuchtigkeitsgehalten erhalten.

F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht im Aufriß und teilweise im Querschnitt einer Skrubberanlage, die eine Ausführungsform eines Skrubbers der Erfindung verkörpert, in dem das Verfahren der Erfindung durchgeführt werden kann; die

F i g. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in der Fig. 1; die a

F i g. 3 ist ein anderer Querschnitt entlang der Linie III-III inder Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Brennstoffgasskrubbersystem 30 dargestellt, das eine längliche Rohrtrommel 32 enthält, die so angebracht ist, daß sie sich um die leicht geneigte Längsachse 34 dreht Die Neigung beträgt z. B. 1 cm je m. Die Rohrtrommel 32 ist etwa 26,8 m lang und hat einen Innendurchmesser von etwa 3,4 m. Der Skrubberabschnitt 36 ist etwa 12,2 m lang, und er Trockenabschnitt 38 macht den Rest der Trommel 32 aus. Der 4-, Trockenabschnitt 38 enthält einen bewegenden Teil 40 und einen im wesentlichen stoßfreien, Klümpchen bildenden Teil 42 in der Nähe des Auslasses 44. Die Trommel 32 wird durch ein Zahnradgetriebe 46, 50 gedreht, das in Eingriff steht mit einem an der Außenseite der Trommel 32 angebrachten Triebrad 48. Die Trommel 32 wird drehbar getragen in Reifen 47 oder ruht in diesen Reifen 47, die so montiert sind, daß sie mit dem Radkranz 49 in Eingriff stehen. Obwohl zwei solche Reifen- und Radkranz-Trägersysteme in der « F i g. 1 dargestellt sind, können je nach der Länge der zu tragenden und zu drehenden Trommel mehrere solcher Trägersysteme verwendet werden.

Die Kalk- oder Kalksteinaufschlämmung 19 wird in Richtung des Pfeils 52 durch das Beschickungsrohr 54 in bo die Zulauföffnung 56 des Skrubberabschnitts 36 eingetragen. Die Aufschlämmung 19 wird in einem Mischtank 57 hergestellt, in den Kalk oder Kalkstein von einem Lagerturm 58 aus eingetragen wird und Wasser durch die Leitung 60 in durch das automatische b5 Steuerventil 62 eingestellten Mengen zugeführt wird. Durch den Pfeil 16 bezeichnete Brennstoffgase werden durch die Einlaßleitung 64 und die Klappe 66 in das Ende 68 des Trockenabschnitts 38 eingetragen und strömen durch die Trommel 32. Die behandelten Gase 70 strömen aus dem Ende 72 des Skrubberabschnitts 36 und durch die Klappe 74, das Auslaßrohr 76 und den Ventilator 78 und werden in die Atmosphäre abgelassen. Eine 302-Gasprobennehmer- und Kontrollanlage 77 ist mit dem Abgasauslaßrohr 76 verbunden. Diese Anlage steuert die Schwefeldioxidkonzentration in dem behandelten Gas, das in die Atmosphäre entweicht, indem die zugeführte Menge von Aufschlämmung durch Einstellung des Steuerventils 53 zur Regulierung des Aufschlämmungsstroms, das in der Aufschlämmungszufuhrleitung 54 angebracht ist vergrößert oder verkleinert wird.

Der Skrubberabschnitt 36 enthält Umwälz- bzw. Rolimittel 80, einschließlich eines Gehäuses 82, mit dem ein Kettensatz 84 angebracht ist. Das Gehäuse 82 ist in dem Skrubberabschnitt 36 entfernbar eingebaut, um das Reinigen zu erleichtern. Der Kettensatz 84 ist mit dem Gehäuse 82 zum Umwälzen und Bewegen der Aufschlämmung 19 in einen innigen Kontakt mit dem Brennstoff gas 16 verbunden, um das Schwefeldioxid aus letzterem zu entfernen und das Abfallprodukt 86 zu bilden, das den Trockenabschnitt 38 passiert, wie weiter unten erläutert. Das Gehäuse 82 enthält Längsrippen, die als Schaufeln 88, 90 ausgebildet sind, wie in der Fig.2 gezeigt ist, welche die Aufschlämmung 19 innerhalb des gesamten Inneren des Skrubberabschnitts 36 während des Drehens der Trommel verbreiten und verteilen. Die Schaufeln 88 und der Kettensatz 84 rollen bzw. walzen die Kalkaufschlämmung 19 innerhalb des Stroms aus Brennstoffgas 16 um, so daß diese beiden Komponenten innig miteinander vermischt werden und miteinander reagieren unter Auswaschung und praktischer Entfernung der Schwefeldioxidbestandteile aus dem Gas 16, bevor dieses aus dem Ende 72 des Skrubberabschnitts 36 in der Form eines behandelten oder gewaschenen Gases 70 ausströmt und in die Atmosphäre abgelassen wird. Das Skrubbersystem 30 verringert den Schwefeldioxidgehalt, z. B. von etwa 2000 bis 4000 ppm in dem Brennstoffgas 16 auf etwa 500 ppm oder weniger in dem behandelten Gas 70.

Der Skrubberabschnitt 36 ist von dem Trockenabschnitt 38 durch einen ringförmigen Damm 92 getrennt, der sicherstellt, daß die Aufschlämmung 19 innerhalb des Skrubberabschnitts 36 in einer erheblichen Höhe zurückgehalten wird.

Der Trockenabschnitt 38 enthält einen Bewegungsoder Umwälzteil 40 und einen im wesentlichen stoßfreien, Klümpchen bildenden Teil 42, die voneinander durch einen ringförmigen Damm 98 getrennt sind. Der Klümpchen bildende Teil 42 hält das Abfallprodukt 86 in dem Trockenabschnitt 38 für eine genügende Dauer zurück, um aus diesem Abfallprodukt Klümpchen zu bilden und es durch das Brennstoffgas 16 trocknen /11 lassen, welches durch die gesamte Länge der Trommel 32 strömt. Heiße Brennstoffgase 16 werden aus dem Schornstein 104 durch das Einführungsrohr 64 abgezogen, das unter der quer angeordneten abdichtenden Zwischenwand 106 verläuft. Der Schornstein ist z. Ii. der Kamin für den Heizkessel 108 und führt einen Strom aus Brennstoffgasen mit einem erheblichen Schwefeldioxidgehalt, wenn Kohle oder Heizöl mit hohem Schweielgeliali in dem Heizkessel 108 verbrannt wird.

Ein verankerter Agitationskettensatz 110 ist im Bewegungs- oder Umwälzteil 40 des Trockenabsclinitts 38 montiert. Die Agitationskette 110 hat eine geneigte Konfiguration und ist so angebracht, wie z. B. in den

Fig. 1 und 3 dargestellt ist, daß die Bewegung des feuchten Abfallprodukts 86 durch die Strömung aus heißen) Brennstoffgas 16 unterstüt/i wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des Abfallprodukts 86 vor dem Ausfließen aus dem Auslaß 44 des Trockenabschnitts 38 zu verringern. Der Kettensatz 110 schützt vor dem Ansetzen einer Kruste an der Innenseite der Trommel 32 durch seine fortwährende Berührung mit der Innenwand. Außerdem werden die Ketten als zusätzliche Wärmeleiter zu dem Abfallprodukt 86 benutzt, weil sie die Wärme von dem Brennstoffgas 16 ableiten. Das Abfallprodukt 86 hat einen freien Feuchtigkeitsgehalt von z. B. etwa 50 bis 80 Gew.-%, während es von dem Skrubberabschnitt 36 zu dem Trockenabschnitt 38 geiangi. Die durch die Leitung 64 eingeleiteten heißen Brennstoffgase 16 haben eine Temperatur von etwa 204⁰C und verringern den Feuchtigkeitsgehalt des Abfallprodukts 86 beim Strömen durch den Trockenabschnitt 38 erheblich. Der Übergang des Wassers zu dem Brennstoffgas 16, in dem Maße, in dem dieses durch den Trockenabschnitt 38 strömt, senkt erheblich die Temperatur des Brennstoffgases 16, bevor dieses den Skrubberabschnitt 36 erreicht.

Der in dem Trockenabschnitt 38 angeordnete Temperatursensor 112 ist durch das Steuersystem 114 mit dem Siebrohr 116 im Klümpchen bildenden Teil 42 verbunden, um das getrocknete Abfallprodukt 102 bei einer Temperatur von etwa 77°C und mit einem Gehalt an frc'er Feuchtigkeit von etwa 5 bis 25 Gew.-°/o und vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-% einzuhalten, während das Abfallprodukt in Richtung des Pfeils 118 in den Sammelbehälter 120 abgeführt wird. Das Abfallprodukt 102 wird durch das Sammel- und Abführsystem 122 abgezogen und von dem Skrubbersystem durch einen Förderwagen od. dgl. 124 abtransportiert.

Die einzige gesteuerte Veränderliche in dem Trokkenabschnitt 38 ist der Gehalt an freier Feuchtigkeit des abgezogenen festen Materials 102. Der gewünschte Gehalt an freier Feuchtigkeit wird veranschlagt auf etwa 5 bis 25 Gew.-%. Ein Feuchtigkeitsgehalt unter 5

:.. Gew.-°/o kann dazu führen, daß in den Systemen zur Behandlung des festen Materials ein Entweichen von Stäuben auftritt. Ein Feuchtigkeitsgehalt weit über 25 Gew.-% führt dazu, daß außer einer Abnahme des Anteils an festem Material letzteres für ein Ablagern zu

,·, fließfähig ist.

Der Gehalt an freier Feuchtigkeit des abgezogenen festen Materials 102 wird durch eine empirische Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Temperatur des festen Materials eingestellt. Die

...<, Temperatur an dem Punkt 44, an dem das feste Material den Trockenabschnitt 38 verläßt, wird durch einen Infrarottemperatursensor 112 überwacht Ein Ausgangssignal von diesem Sensor steuert die Zugabe von Wasser zu dem Trockenabschnitt 38 über das Siebrohr

:·■:> 116. Dementsprechend wird bei Inbetriebnahme des gesamten Skrubbersystems eine Abzugstemperatur des festen Materials, die dem gewünschten Grad an freier Feuchtigkeit entspricht, gewählt. Dieser Feuchtigkeitsgehalt wird dann durch die automatisch gesteuerte

•o Wasserzugabe zu dem Trockenabschnitt 38 beibehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Γ ■ ■' Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verringern des Schwefeldioxidgehaltes von heißen Rauchgasen mit einer länglichen Rohrtrommel mit horizontaler Längsachse, die um ihre Längsachse drehbar ist, mit einem Gaseinlaß an einem Ende, einem Gasauslaß am anderen Ende der Rohrtrommel, mit einer Aufschlämmungsbeschickungseinrichtung am Gasauslaßende der Rohrtrommel, mit einer Umwälzeinrichtung zum innigen Vermischen der Aufschlämmung mit dem Gas und mit einer Schlammauffangeinrichtung am Gaseinlaßende der Rohrtrommel, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Rohrtrommel (32) ein ringförmiger Damm (92) vorgesehen ist, welcher die Rohrtrommel in eine Skrubberzone (36) und eine Trockenzone (38) aufteilt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprüheinrichtung (116) und Temperatursensoren (112) am Ende (68) der Trockenzone (38) angeordnet und über eine Steuereinrichtung (114) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trockenzone (38) ein weiterer ringförmiger Damm (98) angeordnet ist.