DE2849607A1

DE2849607A1 - Verfahren zum reinigen der abgase von industrieoefen, insbesondere von abfallverbrennungsanlagen

Info

Publication number: DE2849607A1
Application number: DE19782849607
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Fattinger; Juerg Schneider
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS6336816B2; SE438787B; DE2849607C2; FR2415479B1; GB2008432B; ATA820278A; GB2008432A; JPS62144733A; BR7807501A; FI783466A; LU80532A1; DK151456B; IT7851907A0; BE872042A; GB2037611B; JPS5478364A; GB2037611A; DK151456C; FR2409080A1; ES475153A1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 2849607

Anwaltsakte: 29 629 15. November 1978

CIBA-GEIGY AG
Basel / Schweiz

Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen .

Case: 72-11*152 +

» (089) 98 82 72 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122 850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: _ « λ «% Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG 8 09821/0593 Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

72-11452*
Deutschland

Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen, wobei die Abgase saure, neutrale und basische Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthalten können und, vorzugsweise nach vorausgehendem Entzug von Wärmeenergie, in einem Verdampfungskühler, anschliessend in einem Trockenreiniger, in welchen sie von mindestens einem wesentlichen Teil der festen Schadstoffe befreit werden, und anschliessend in einer Nasswäsche mittels einer Waschflüssigkeit behandelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungskühler über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehalten wird, und wobei die Waschflüssigkeit der Nasswäsche über einen 'Schlammabtrenner (Eindicker) , aus dem Schadstoffsuspension abgezogen wird, im Kreislauf geführt wird, und die Schadstoffsuspension vom Schlammabtrenner über eine Rückfuhrleitung zum Verdampfungskühler geführt wird und,vorzugsweise in einem Mischraum des letzteren, mit den heissen Abgasen vermischt wird.

Vorzugsweise erfolgt der Entzug von Wärnieenergie aus den Abgasen vor deren Eintritt in den Verdampfungskühler in einem indirekten Wärmeaustauscher, insbesondere in einem durch die Abgase indirekt beheizten Dampferzeuger.

9 0 9 8 2 1/0593

Eine Anlage des obigen Typs zur Durchführung der Reinigung von Abgasen aus Industrieöfen zur Behandlung von Nichtexsenmetallschmelzen, insbesondere Aluminiumschmelzen, ist in der DE-AS 24 08 222 der Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungs- und Wasserrückkühlanlagen KG, Essen, Deutschland beschrieben.

Während Abgase aus Aluminium- und dergleichen Nichteisenmetallschmelzen zwar geringe Mengen an Flussäure und Salzsäure aufweisen, jedoch diese Mengen in der Nasswäsche Abwasser mit einem pH-Wert über 4, und oft über 6,5 erzeugen, haben im Gegensatz hierzu die Abgase aus Abfallverbrennungsanlagen einen starken Gehalt an Chlorwasserstoff, vor allem aus der Verbrennung von Polyvinylchloridabfällen, und daneben vor allem einen solchen von S0„. Ausserdem ist ihr Gehalt an Primärstaub meist bedeutend höher als derjenige der Abgase aus Aluminiumschmelzöfen.

Daher ist zwar in der Bischoff-Anlage (DE-AS 24 08 222) als Trockenreiniger die Wahl zwischen einem elektrostatischen Reiniger (Elektrofilter) und einem mechanischen Reiniger (Zyklonentstauber) freigestellt, bei bekannten Verfahren zum Reinigen von Abgasen mit hohem Gehalt an Säurekomponenten, wie z.B. dem in der DE-AS 24 31 130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland beschriebenen, wird hingegen stets die Verwendung eines an sich kostspieligeren elektrostatischen Trokkenreinigers verlangt. Vor der Reinigung der Abgase in einem Elektrofilter werden in diesem bekannten Verfahren die Rauchgase zunächst mit einer dem Verfahren selbst entnommenen, möglichst konzentrierten Salzlösung, insbesondere durch Einspritzen in einen mit den Rauchgasen beschickten Einspritzverdampfer (Verdampfungskühler) gemischt und das erhaltene Rauchgas-Salzlösungs-Gemisch eingedampft. Erst dann erfolgt die Abscheidung des Staubanteils im Elektrofilter.

909821/0 593

Bei der Nasswäsche arbeitet das Walther-Verfahren grundsätzlich mit alkalischen, insbesondere natrium- und ammoniumionen-haltigen Waschflüssigkeiten, und erzielt so in der Nasswäsche konzentrierte Salzlösungen, die in den Verdampfungskühler (Einspritzverdampfer) rückgeführt werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren nach der US-PS 3 929 963 von S.I. Taub (E.I. DuPont de Nemours and Company) arbeitet ebenfalls mit einem Verdampfungskühler (evaporative cooler) und einem diesem nachgeschalteten Feststoffabscheider, z.B. einem Sackfilter (baghouse) oder dergleichen Gewebefilter, in welchem die festen Schadstoffe möglichst vollständig aus dem Abgas entfernt werden, wodurch ein Schlammabtrenner eingespart wird. Hierauf werden die im wesentlichen von festen Schadstoffen befreiten Abgase einer Nasswäsche mittels einer Waschlösung unterworfen, deren pH-Wert im Nasswäscher oder in der Rückleitung vom Nasswäscher zum Verdampfungskühler durch Zugabe von salzbildenden Chemikalien so eingestellt werden kann, dass mit den gasförmigen Säuren oder basischen, von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Schadstoffen ein in Wasser lösliches oder unlösliches Salz gebildet wird, worauf die resultierende Lösung oder Suspension in den Verdampfungskühler zurückgeführt und dort mit Abgasen vermischt wird, die hierdurch auf eine Temperatur noch über dem Taupunkt (des Gemischs) abgekühlt werden, wobei Salz in fester Form ausgeschieden wird.

Diese bekannten Verfahren leiden nun an einer Anzahl von Nachteilen, welche die Anlagen zu ihrer Durchführung und den Verbrauch an Chemikalien in wirtschaftlich höchst unerwünschtem Masse verteuern.

9 0 982 1 /0593

Bei Betrieb der Anlage nach der DE-AS 24 08 222 (Bischoff) werden Abgase insbesondere aus einer mit Salzen wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid abgedeckten Aluminiumschmelze mit Temperaturen weit über 400°, im Normalfall von 800 bis 1000° C, direkt in einen Verdampfungskühler eingeleitet. Im Verdampfungskühler nehmen die heissen Abgase aus der dort eingespritzten wässrigen Schadstoffsuspension, die einer späteren Stufe des Verfahrens entnommen wird, sehr grosse Mengen Wasser auf, die noch erhöht werden durch weitere Wasseraufnahme in der nachfolgenden Nasswäsche. Die Summe der insgesamt vom Abgasstrom aufgenommenen Wassermenge führt nun erstens zu einer beträchtlichen Erhöhung des zu reinigenden Gasvolumens und damit zu einer wesentlichen, kostspieligen Vergrösserung der Nasswäscheapparatur, und zweitens zur Ausbildung einer unerwünscht intensiven Wasserdampfkondensationsfahne am Auslass des Kamins, aus welchem die gereinigten Abgase an die Umgebungsluft abgegeben werden.

Während es vor allem Aufgabe der Nasswäsche ist, insbesondere gasförmige Schadstoffe wie HCl, HBr, HF Cl₂, Br~ und S0„ sowie Schwefelsäurenebel· aus dem Abgas zu entfernen, ist es ausserdem eine wichtige Funktion der Nasswäsche, die Gase zu kühlen, wodurch teerartige, an sich zunächst gasförmige Substanzen und auch salzartige Substanzen kondensiert und anschliessend abgeschieden werden können.

Dabei treten aber in der Nasswäsche häufig Niederschläge an den Wänden der verschiedenen Waschstufen und auch im Schlammabtrenner auf, die auf diesen Wänden und in den Ableitungen der Nasswäsche Verkrustungen bilden und das Funktionieren der ganzen Waschapparatur bei längerem Betrieb in steigendem Masse beeinträchtigen. Die sich bildenden Krusten bestehen z.B. aus Gips, Kalk, Metallsalzen und anderen Feststoffen.

909821/0593

'3 ■

Allen obenerwähnten bekannten Anlagen der eingangs beschriebenen Art ist weiter der Nachteil gemeinsam, dass die Wandungen des Verdampfungskühlers, welche mit dem heissen Abgas (Temperatur über 120° C) und der in dieses eingespritzten, aus der Nasswäsche rückgeführten Waschflüssigkeit und dem aus dieser freigesetzten Wasserdampf in Berührung kommen, einer starken Korrosion unterliegen, insbesondere da diese aus wirtschaftlichen Gründen aus Eisen hergestellt werden. Solche Wandungen haben meist eine Lebensdauer von ein bis höchstens zwei Jahren.

Dieses Problem ist z.B. in der DE-OS 27 46 975 der Shell International Research Maatschappij B.V erkannt und soll nach dieser Offenlegungsschrift dadurch gelöst werden, dass ein Schützgasschild gegenüber der korrosionsgefährdeten Wandung durch entsprechendes Einleiten eines kalten, partikelfreien, gereinigten Produktgases als "Schutzgas" gebildet wird, das das eingeführte heisse Abgas und die gleichzeitig dem Heissgas hinzugefügte wässerige Suspension von teilchenförmiger Masse daran hindert, in Kontakt mit der von Korrosion bedrohten Wandung zu kommen.

Die Erzeugung und Heranführung des erforderlichen, stark gereinigten Schutzgases erfordert natürlich eine ganze Reihe zusätzlicher Geräte, wie Leitungen, Pumpen usw., auch wenn das Schutzgas mit genügender Reinheit und genügend niedriger Temperatur in der Anlage selbst erzeugt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher in erster, ein Verfahren und eine Anlage zu verwirklichen, bei welchen die Korrosionsgefährdung der Wände des Verdampfungskühlers, insbesondere wenn diese aus Eisen bestehen, weitgehend vermieden und hierdurch die Lebensdauer des Verdampfungskühlers wesentlich erhöht wird.

- 909821/0593

Weiter bezweckt die Erfindung die Verwirklichung eines Verfahrens zur Reinigung von Abgasen in der eingangs beschriebenen Anlage, welches die vorangehende Ausnutzung eines Grossteils des Energiegehalts der Abgase in der bisher üblichen Weise, z.B. durch indirekte Wärmeabgabe in einem Dampfkessel, ebenfalls gestattet, dabei gleichwohl klare, wenig verschmutzte und leicht zu beseitigende Abwasser erzeugt, wobei die Anlage zum Abscheiden der Festteilchen nach dem Verdampfungskühler keine teuren, komplizierten Apparaturen wie Elektrofilter oder Sackfilter (baghouse) erfordern soll und wobei ihr gesamter Platzbedarf vorzugsweise nicht grosser sein soll, als derjenige, den ein Elektrofilter etwa gleicher Nutzleistung erfordern würde.

Weiter soll der Chemikalienbedarf der Anlage vor allem in der Nasswäsche möglichst niedriger gehalten werden, als bei den beschriebenen bekannten Verfahren, und die Krustenbildung vor allem in den Apparaten der Nasswäsche möglichst unterdrückt werden.

Die genannte Aufgabe wird gelöst und die erwähnten Ziele erreicht durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei demselben diejenigen Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension oder -lösung in Berührung kommen und aus einem bei Zimmertemperatur durch ein saures derartiges Gemisch korrodierbarem Material bestehen, von aussen her auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt werden.

Es wurde nämlich gefunden, dass auch bei Einführung von heissen Abgasen, deren Temperatur hoch genug lag, so dass auch beim Einspritzen der vom Schlammabtrenner her stammenden Schadstoffsuspension im Mischraum des Verdampfungsküh-

9 D Q R ? 1 / ft ^ Q Tt

si U O C) ti. Ai U O ?3 »J

lers eine Temperatur über dem Taupunkt herrschte, sich trotzdem auf den Wänden des Verdampfungskühlers, die in Kontakt mit diesem Gemisch kamen, ein wärmeisolierender Belag bildete, durch den hindurch vom Inneren des Mischraumes her auf die entsprechend kühlere Wandung eine starke Korrosionswirkung ausgeübt wurde, üeberraschend unterblieb nun diese Korrosion der Wände des Verdampfungskühlers weitgehend oder völlig bei von aussen her erfolgter Beheizung der genannten Verdampfungskühlerwände.

Die Beheizung dieser Wände kann durch einen sie umgebenden Heizmantel oder auch durch in ihnen verlegte Heizschlangen erfolgen. Dabei kann als Heizgas gegebenenfalls auch das Abgas selbst dienen, das mit entsprechend höherer Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdampfungskühlers und dann erst in dessen Mischraum eingeführt wird, wobei dann im Mischraum die Zuleitung der Schadstoffsuspension z.B. durch Einspritzen durch Düsen oder in anderer an sich bekannter Weise erfolgt. Die teure Ausrüstung des Verdampfungskühlers mit korrosionsfesten Wänden wird hierdurch vermieden.

Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Gaswaschstufe der Nasswäsche unter 4 genalten.

Der Betrieb der genannten Apparaturen der Nasswäsche im pH-Bereich unter 4 vermeidet weitgehend oder völlig die erwähnte unerwünschte Krustenbildung in den Waschapparaturen und im Schlammabtrenner.

2 1/0593

Als Trockenreiniger wird vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein die Wirkung der Zentrifugalkraft zur Entfernung von Festteilchen aus den Abgasen ausnutzender Zyklmentstauber verwendet, der aber einen Anteil der Feststoff e( Metalloxide und dergl.) vorzugsweise in den der Nasswäsche aus dem Trockenreiniger zugeleiteten Abgasen belässt.

Auch die Wände des Trockenreinigers werden vorzugsweise in derselben Weise von aussen beheizt. Hierdurch kann auch hier ein besonderer Korrosionsschutz eingespart werden, und die Wände aus Eisen oder Stahl gefertigt sein.

Die in den Verdampfungskühler eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension braucht unter Berücksichtigung des pH-Wertes der letzteren nur so gross zu sein, dass der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger passierenden Abgasen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, dass in der nachfolgenden Nasswäsche eine Schadstoffsuspension mit einem pH-Wert unter 4 gebildet wird.

Der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension soll mindestens 70, vorzugsweise aber mindestens 90 Gewichts-% betragen.

Vorzugsweise wird der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe der Nasswäsche und in dem dieser direkt nachgeschalteten Schlammabtrenner über 1, am besten zwischen 2 und 3,5 gehalten. Chemikalien können bei der Einstellung dieses pH-Wertes gespart werden, indem aus den den Trockenreiniger passierenden Abgasen nur ein solcher Anteil an Festschadstoffen ausgeschieden wird, dass der in den Abgasen verbleibende Anteil dieser Schadstoffe (z.B. Metalloxide) ausreicht um den pH-Wert der Waschflüssigkeit ohne

909 8 21/0593

oder mit nur geringem Zusatz an basischen Chemikalien (z.B. Natronlauge) in dem gewünschten pH-Wert-Bereich zu halten.

Während der pH-Wert der Waschflüssigkeit, die über eine oder mehrere Waschstufen und durch den Schlammabscheider im Kreislauf geführt wird, in der Regel auf einem pH-Wert unter 4 gehalten werden muss, kann die Schadstoffsuspension oder -lösung die aus dem Schlammabtrenner abgezogen und dem Verdampfungskühler zugeführt wird, auch auf einen pH-Wert über 4 gestellt werden, wobei aber das Gemisch aus

dieser schadstoffhaltigen Flüssigkeit und den Abgasen, das in der Mischkammer des Verdampfungskühlers entsteht und mit den Wänden des letzteren in Berührung kommt, bei Kontakt mit Wasser wieder einen sauren pH besitzen sollte, d.h. die Höhe des pH-Wertes der in den Verdampfungskühler zurückgeführten Flüssigkeit ist vom Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen abhängig.

Der pH-Wert sollte vorzugsweise nur so tief unter 4, aber dabei über 1 liegen, dass der Gehalt an sauren Schadstoffen im aus der Anlage abgegebenen Abgas, der bei zunehmender Ansäuerung der zirkulierenden Waschflüssigkeit während des Waschvorganges infolge der dadurch bedingten sinkenden Aufnahmefähigkeit der letzteren für diese Schadstoffe zunimmt, unterhalb einem für den Betrieb der Anlage festgelegten Grenzwert bleibt, der seinerseits gewöhnlich möglichst tief unter einem gegebenenfalls gesetzlich vorgeschriebenen Minimum an sauren Schadstoffen im an die Umgebung abgelassenen Abgas liegen dürfte.

Weiter hat die erfindungsgemässe Kombination von Massnahmen in Verdampfungskühler, Trockenreiniger und Nasswäsche überraschenderweise zur Folge, dass durch das Einspritzen dieser Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler die Ab-

909821/0593

scheidung des wasserunlöslichen Primärstaubes aus den Abgasen durch Agglomeration von feinen Staubpartikeln und deren nachfolgende Abscheidung im Trockenreiniger so erhöht wird, dass die Waschflüssigkeit der Nasswäsche ausserordentlich sauber bleibt. Auch entsteht infolgedessen im Schlammabtrenner eine sehr dünne Schlammphase (Schadstoffsuspension) mit einem geringen Schadstoffgehalt. Dies beeinträchtigt die Wirksamkeit des Einspritzens in den Verdampfungskühler keineswegs, denn der dadurch erzielte, oben beschriebene Effekt z.B. der Agglomeration würde auch schon beim Einspritzen von Frischwasser erzielt werden.

Dieser "Rückkoppelungseffekt" ist unerwartet so stark, dass die Waschflüssigkeit höchst sauber bleibt und Schadstoff suspensionen erhalten werden ,die besonders gut pumpbar sind und die gestatten, in der Nasswäsche Waschtürme mit Füllkörper schichten und X-Abscheider in störungsfreiem Betrieb zu verwenden, also ohne dass Verstopfungen auftreten, wie sie bei den schmutzigen Schlammphasen und Abwässern aus den bisher angewandten Verfahren zu erwarten waren.

Die erwähnten "Schadstoffsuspensionen" werden in der Industrie auch als "Schlämme" (engl. "slurry") bezeichnet. Es handelt sich dabei um wässrige Suspensionen von im einzelnen nachstehend beschriebenen festen Schadstoffen oder auch um wässrige Emulsionen von flüssigen wasserunlöslichen Schadstoffen, oder um wässrige aus einer solchen Suspension und Emulsion bestehende Gemische, deren Viskosität verhältnismässig gering ist, und deren Dichte vorzugsweise um 1 bis hinauf zu etwa 1,3 g/ml liegen kann.

Soweit die Schadstoffe wasserlöslich sind, befinden sie sich in der wässrigen Phase der "Schadstoffsuspensionen" in Lösung, bei Sättigung ist der Ueberschuss von an sich wasser-

9 0 9 8 21/0533

löslichen Schadstoffen suspendiert.

Schadstoffe, von welchen Industrieabgase mit Hilfe des erfinderischen Verfahrens gereinigt werden sollen, sind nicht nur die durch die übliche, trockene Rauchgasreinigung mittels Elektrofilter erfassbaren Schadstoffe, die bei den im Elektrofilter herrschenden Temperaturen zu genügend grossen Staub- oder Nebelpartikeln kondensieren, sondern auch OeIe oder teerartige Substanzen und auch derjenige Teil der im Rauchgas enthaltenen Metalloxide oder Salze, die erst bei der Abkühlung der Abgase nach deren Austritt aus dem Kamin Aerosol bilden und dadurch zu einer Luftverschmutzung führen, und vor allem auch Schadgase wie HCl, H~F₂ oder SO„, die alle durch ein Elektrofilter nicht abgeschieden werden können.

Als Verdampfungskühler (oder Einspritzverdampfer, engl. "Spray Dryer") werden Zerstäubungstrockner verwendet, wie sie z.B. von der NIRO Atomizer Ltd., Kopenhagen, Dänemark gebaut werden, und wie sie im "Food Engineering" Februar 1966, Seiten 83 - 86 beschrieben sind. Sie enthalten eine Mischkammer oder dergl. Raum, in welchem in die ihn durchströmenden Abgase Schadstoffsuspension eingespritzt wird.

Als Trockenreiniger kann wie gesagt ein mechanischer Entstauber, z.B. ein Zyklonentstauber bekannter Bauart verwendet werden. Es wird also im Gegensatz zu den bekannten Verfahren hier kein Elektrofilter (elektrostatischer Entstauber) oder Sackfilter (Baghouse) benötigt.

Für die Nasswäsche (Scrubber) werden vorzugsweise Einrichtungen mit mindestens einem der Rauchgaswaschtürme verwendet, wie sie von Fattinger, Schmitz und Schneider in der Publikation Nr. 107 "Technik der Abgasreinigung" der "Tagung Lufthygiene 1976" vom 3. Dezember 1976 des Verlags

90982 1 /0593

VFWL (Verein für Wasser- und Lufthygiene), Huttenstrasse 36, 8006 Zürich, Schweiz beschrieben sind (siehe Figuren 1 bis 4)

Vorzugsweise wird ein solcher Turm mit dem ebendort beschriebenen X-Abscheider verwendet.

Das zur Nasswäsche als Ersatz für die aus der Anlage mit den gereinigten Abgasen abgegebenen Wassermengen zuzusetzende Wasser kann aus Frischwasser oder Abwasser bestehen, und kann daher an verschiedenen Stellen der Nasswäsche einerseits als Frischwasser, andererseits als Abwasser oder als wässrige Suspension von festen Schadstoffen und/oder als wässrige Emulsion von flüssigen Schadstoffen der weiter oben erwähnten Art eingeleitet werden.

Die Abtrennung der Schadstoffsuspension aus der Waschflüssigkeit erfolgt in einem Abtrennapparat, der hierin der Kürze halber als "Schlammabtrenner" bezeichnet ist. Er ersetzt den in der DT-AS 24 08 222 als "Eindicker" bezeichneten Apparat. Dabei wird vorteilhaft ein von Jürg Schneider konstruierter neuartiger Schlammabtrenner verwendet, dessen Aufbau und Betriebsweise weiter unten näher beschrieben ist.

Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers mit der Schadstoffsuspension mindestens 2 Sekunden.

Bei einer Verweilzeit von unter 2 Sekunden d.h. zu kleinem Mischraum werden die feineren Schadstoffteilchen nicht mehr genügend zu grösseren agglomeriert, was jedoch zu einer zufriedenstellenden Abscheidung im Trockenreiniger erforderlich ist. Im Verdampfungskühler muss die eingespritzte Schadstoffsuspension (Schlamm) genügend Zeit haben, den feineren Staubanteil aus den Abgasen aufzunehmen. Auch kann es

909821/0 533

bei einer zu kurzen Verweilzeit zum Anbacken von Salzen und Kristallbildung an den untern Wandpartien des Mischraums des Verdampfungskühlers kommen, weil noch feuchte Partikel die Wand des Mischraums erreichen können.

Andererseits muss der Verdampfungskühler für die gleiche Abgasmenge grosser und teurer ausgelegt werden, wenn län gere Verweilzeiten erzielt werden sollen, ohne dass das Verfahren dadurch in entsprechendem Masse verbessert wird. Zu grosse Verdampfungskühler arbeiten daher wirtschaftlich schlechter.

Im Betrieb soll die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger (Zyklonentstauber) durch Einsatz einer entsprechenden Menge von Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler unter 200° C, vorzugsweise aber unter 17o° C gehalten werden, also um Energie zu sparen nicht zu weit über dem jeweiligen Säuretaupunkt. Der Taupunkt liegt bei dem im Verdampfungskühler herrschenden leichten Ueberdruck (0,1 bis 0,5. bar) für Salzsäure bei etwa 120° C und für schweflige Säure bei etwa 160° C.

Uebersteigt die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger 170° C, so ist die Kondensation der darin abzuscheidenden festen Teilchen oder Flüssigkeitströpfchen der Schadstoffe gewöhnlich nicht genügend. Verlässt das Abgas den Trockenreiniger zu heiss (über 170° bis 200° C), so wird in der darauffolgenden Nasswäsche zu viel Wasser aus der Waschflüssigkeit verdampft und vom Abgas mitgenommen und aus der Anlage herausgeführt, und die Schadstoffkonzentration in der Schadstoffsuspension wird zu hoch, und daher die Waschflüssigkeit zu schmutzig, was bei deren Rückleitung im Kreislauf durch die Nasswäsche zu einer unzulänglichen Reinigungswirkung führt. Die Waschflüssigkeit kann sogar an Salzen

9 0 9 8 2 1/0593

übersättigt werden, so dass Auskristallisation von Salz im Wäscher gegebenenfalls zu dessen Verstopfung führen kann.

Vorzugsweise weisen die zu reinigenden Abgase bei ihrer Einführung in die Mischzone des Verdampfungskühlers eine Temperatur im Bereich von 150° bis 400° C auf. Dem entspricht eine Austrittstemperatur über 120° bis 170° C.

Hat das in den Verdampfungskühler eingeführte Abgas eine Temperatur unter 150° C, so ist der Energieverbrauch für Beheizung der oben genannten Mischkammer des Verdampfungskühlers zwecks Einhalten einer Temperatur über dem Wassertaupunkt, also zur Vermeidung von Kondensation von Schadstoff und schädlichen Ablagerungen an den Verdampfungskühlerwänden meist zu hoch, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage

zu gestatten.

Bei Temperaturen der in den Verdampfungskühler eingeführten Abgase über 400⁰C wird die obere Grenztemperatur des Abgaskühlsystems am Auslass der Anlage für die gereinigten Abgase zu hoch, denn höhere Abgastemperatur bedeutet Aufnahme von grösseren Wassermengen, wodurch das interne Wärmeaustauschsystem der Anlage zu gross ausgelegt werden muss. Bei einer oberen Temperaturgrenze von 400° C der im Verdampfungskühler zu behandelnden Abgase, arbeitet das mit dem Waschflüssigkeitskreislauf der Nasswäsche gekoppelte Wärmeaustauschsystem bereits bei 70° 80 ° C, also schon ziemlich nahe der durch den Siedepunkt der Waschflüssigkeit für ohne Ueberdruck arbeitende Anlagen gegebenen theoretischen Grenze.

Durch die erwähnte Mindestverweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers (2 see) und durch das Halten der Temperatur der Abgase im Trockenreiniger unter 170⁰C wird eine besonders befriedigende Reinigung der Abgase mit

909821/0593

Einfuhrungstemperaturen im vorstehend angegebenen Bereich von 150° bis 400° C erzielt.

Die bevorzugte Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verlangt nun, den pH-Wert der Flüssigkeit im Schlammabtrenner und in der oder in den diesem direkt vorgeschalteten Gaswaschstufen der Nasswäsche unter 4 zu belassen, also keine oder nur sehr geringe Mengen an basischen Neutralisierungsmitteln, wie Natronlauge, den Waschflüssigkeiten oder, wie z.B. Kalkmilch, den Schadstoffsuspensionen zuzusetzen, während in bekannten Verfahren, z.B. dem in der DT-AS 24 31 130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland, die sauren Komponenten der Abgase, vor allem S0„, durch chemische Reaktion mit einer alkalischen Lösung in die entsprechenden, vorzugsweise wasserlöslichen Salze umgewandelt werden müssen. Der pH-Wert der im Kreislauf geführten Flüssigkeit soll bei diesem bekannten Verfahren zwischen 4,0 und 7,8, praktisch aber unter einem pH von 6,5 wohl nur bei sehr geringen Anteilen an sauren Komponenten, normalerweise aber zwischen 6,5 und 7,5 gehalten werden, d.h. mit erheblichem Aufwand an basischen Stoffen. Beim Arbeiten bei einem pH-Wert über 4 würden jedoch beim Verfahren nach der Erfindung Ausfällungen vor allem in der Nasswäsche-Anlage in solchem Masse auftreten, dass die ganze Anlage verstopft würde.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise mit stark saurer Waschflüssigkeit von einem pH-Wert unter 2 im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Waschstufe durchgeführt, wodurch Kosten für alkalische Chemikalien eingespart werden.

Nur wenn der HCl-und SO^-Gehalt der zu reinigenden Ab-

3
gase besonders hoch ist (über 2g/Nm HC1+SO„) empfiehlt es

909821/0593

if

sich, die Schadstoffkonzentrate, die aus dem Schlammäbtrenner zur Einspritzdüse des Verdampfungskühlers zurückgeleitet werden, vor dem Eintritt in den letzteren teilweise bis zu einem pH von 2 bis 4 zu neutralisieren. Die Suspension kann dabei sogar etwas alkalisch werden, aber nur soviel, dass sie danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoff en in der Wäsche wieder sauer (pH kleiner als 4) wird.

Die Temperatur der mit den zu reinigenden Abgasen in Berührung kommenden Innenwände der Mischzone des Verdampfungskühlers (Einspritzverdampfers) kann in einer bevorzugten eigenen Konstruktion des letzteren durch Beheizung der Aussenseiten dieser Innenwände mittels der an diesen Aussenseiten entlang streichenden heissen Abgase in einem solchen Temperaturbereich gehalten werden, dass auf den genannten Wandun-t gen keine Kondensation von Schadstoffen stattfindet, die vor allem Korrosionsprobleme schafft und zur Verwendung besonderer, korrosionsfester Materialien zwingt und ausserdem die Produktion von möglichst trockenen Schadstoffgranulaten im Verdampfungskühler und Trockenreiniger beeinträchtigt.

Diese Temperaturkontrolle kann aber auch durch indirekte Beheizung der genannten Wände des Mischraums mittels Heissdampf erreicht werden. Vorteilhaft wird auch der Mantel des Trockenreinigers, für den vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein Zyklon verwendet wird, indirekt beheizt, so dass auch dort eine Kondensation von korrosierenden Schadstoffen, insbesondere Salzsäure oder Schwefelsäure verhindert wird.

Die Kombination der drei oben aufgeführten erfinderischen Massnahmen, also Wandbeheizung im Verdampfungskühler, saure Wäsche bei einem pH-Wert unter 4 und ein verdampfbarer Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler zu-

909 8 21/0593

rückgeführten Schadstoffsuspension von mindestens 70, vorzugsweise aber 90 oder mehr Gewichtsprozent, gestattet, wie gesagt, die Verwendung von Wänden aus korrodierbarem Material, insbesondere aus Eisen im Verdampfungskühler, bei einer Lebensdauer dieser Wände von über zwei Jahren. Dabei können die Einrichtungen der Nasswäsche in moderner Weise aus Kunststoff gebaut werden.

Vorzugsweise werden die mit den Abgasen in Berührung stehenden Wände des Verdampfungskühlers und des Trockenreinigers so hoch beheizt, dass sie dadurch bei oder über derjenigen Temperatur gehalten werden, welche sich adiabatisch im Abgas einstellt, nachdem das Eintrittsgas mit der eingespritzten Schadstoffsuspension durchmischt ist.

Dabei ist es vorteilhaft, die Temperatur der mit dem zu reinigenden Abgas in Berührung stehenden Wände des genannten Mischraumes im Verdampfungskühler und auch die Temperatur der entsprechenden Wände des mechanischen Entstaubers um mehr als 5 Celsiusgrade über dem Taupunkt der Säure im aus dem Abgas und der eingespritzten Schadstoffsuspension (Schlamm) gebildeten Gemisch zu halten.

Besonders gute Ergebnisse werden hierbei erhalten, wenn einerseits die Verweilzeit der Abgase im Verdampfungskühler von 3 bis 7 Sekunden beträgt und andererseits die Abgastemperatur im mechanischen Entstauber (Zyklon) bei 140° bis 150° C gehalten wird.

Bei Geschwindigkeiten des durch die Nasswäsche strömenden Gases über lm/'sec wird vorteilhaft ein mit einer Füllkörperschicht beschickter Waschturm in der Nasswäsche verwendet, wobei die Füllkörperschicht vorzugsweise aus Igelfüllkörpern (siehe Fig. 7 der obengannten Beschreibung

'90982 1/0 59 3

des Vereins für Wasser- und Lufthygiene, [VFWL], Zürich) besteht. Dabei wird der freie Querschnitt des vom Abgas durchströmten Waschturmes vorteilhaft so gewählt, dass die Gasgeschwindigkeit über Im/sec liegt.

Weiter kann die Nasswäsche (Scrubber) vorteilhaft einen nassmechanischen Aerosolabscheider mit einem Gaswiderstand von 5 bis 60 und vorzugsweise von 10 bis 30 mbar enthalten. Als Aerosolabscheider wird vorzugsweise ein X-Abscheider verwendet, der ebenfalls in der genannten Veröffentlichung VFWL Zürich beschrieben ist (Figuren 2 und 3).

Bevorzugt werden mehr als 50 Vol.-% der Kreislaufflüssigkeit, welche die erste dem mechanischen Entstauber nachgeschaltete Gaswaschstufe durchströmt, durch den Absetzbehälter des Schlammabtrenners (Eindickers) geleitet, besonders vorteilhaft jedoch von 70 bis 100 %, wobei die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners vorzugsweise, je nach Grosse des letzteren, zwischen 1 und 8 Minuten, besonders vorteilhaft jedoch 3 bis 5 Minuten liegt.

Als zum Ersatz von aus der Anlage mit den Abgasen abgeführtem Wasser dienendes Abwasser wird bevorzugt Schlackenlöschwasser aus einer Abfallverbrennungsanlage verwendet. Dieses Abwasser kann in den Waschflüssigkeitskreislauf, vorzugsweise aber in den Schlammabtrenner eingeleitet werden.

Schliesslich kann in den Waschflüssigkeitskreislauf der Nasswäsche ein Wärmeaustauscher eingesetzt werden, welcher die Waschflüssigkeit kühlt, und die dieser entzogene Wärme vorzugsweise in einem Wärmepumpensystem über einen zweiten Wärmeaustauscher an Zuluft abgibt, die hierdurch aufgeheizt und alsdann zum Verdünnen den gereinigten Abgasen im Kamin der Anlage zugemischt wird.

909821/05

Zur gegebenenfalls wie oben erwähnten teilweise neutralisierten, dem Verdampfungskühler vom Schlammabtrenner aus zuzuführenden Schadstoffsuspension kann auch ein Bindemittel und/oder eine die darin vorhandenen Salze in der festen Hiase der Schadstoffe bindende und gleichzeitig vor allem deren Regenwass'jrlöslichkeit herabsetzende Chemikalie zudosiert werden, z.B. ein Silikat wie Wasserglas.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine praktische Anordnung der Ausführungsform nach Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung der Anlage nach Figuren 2 und 3,

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Schlammabtrenners in der Anlage nach Figuren 1 bis 3, und

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der Anlage, welche besonders für diejenigen Fälle geeignet ist, in denen eine möglichst geringe Wasserdampffahne am Kaminauslass beim Ablassen der gereinigten Abgase in die Umgebung verlangt wird , zeigen.

90982 1/0593

-if

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfasst einen Verdampfungskühler 1, dessen Aussenwand von einem Isolationsmantel 17 umgeben ist. Der Verdampfungskühler 1 hat in seinem Inneren eine zylindrische Trennwand 18, welche einen Misch- und Reaktorraum 100 von einer diesen umgebenden äusseren Ringkammer 101 trennt. In die äussere Ringkammer 101 mündet eine Abgaszuführleitung 11, für die Zufuhr von zu reinigendem Abgas in die Anlage. An ihrem oberen Ende besitzt die zylindrische Trennwand 18 Durchlässe durch die die Mischkammer 100 mit der äusseren Ringkammer 101 frei verbunden ist. Am oberen Ende der Mischkammer 100 ist eine Zerstäuberdüse 19 vorgesehen, aus welcher Flüssigkeit in das Innere der Mischkammer 100 eingesprüht werden kann. Aus dem unteren Bereich der Mischkammer 100 führt eine Abgasleitung 12 in einen Zyklonentstauber 2. Die Wandung der Abgasleitung 12 und die Aussenwandung des Zyklonentstaubers 2 sind von einem Heizmantel 20 umgeben, in welchem Windungen von Halbrohren 23 zur Beheizung des Zyklonentstaubers und der Abgasleitung 12 vorgesehen sind. Am unteren Ende der Mischkammer 100 befindet sich eine Ablassleitung 15, am unteren Ende der Ringkammer 1Ol Ablassleitungen 14 und am unteren Ende des Zyklonentstaubers 2, eine Ablassleitung 24, durch welche Abscheidungen aus dem Abgas in fester oder flüssiger konzentrierter Form aus dem Verdampfungskühler bzw. dem Zyklonentstauber 2 in einen Staubsammelbehälter 9 abgelassen werden können.

Das Ablassen erfolgt vorzugsweise stossweise und wird über Ventile 71, 72 und 74, die jeweils in den Leitungen 14, 15, und 24 vorgesehen sind, gesteuert. Die Beheizung der Haibrohre 23 erfolgt mit Heissdampf, der über eine Dampfzuleitung 231 eingeführt wird. Sich in den Halbrohren bilden-

909821 /0593

des Kondenswasser wird über eine Kondenswasserableitung 232 laufend in einen Kondenswassertopf 233 abgelassen.

Aus dem oberen Bereich des Zyklonentstaubers 2 führt eine Gasüberführungsleitung 22 in den mittleren Bereich eines Waschturmes 3 einer Nasswäsche.

Der mittlere Bereich des Turmes 3 ist mit einer Füllkörperschicht 31 angefüllt, die auf einem Querrost 34 ruht. Ueber der Füllkörperschicht 31 befindet sich im Waschturm 3 eine Einspritzdüse 131, die zum Besprühen der Füllköperschicht mit Waschflüssigkeit aus einer Flüssigkeits-Kreislaufleitung 33 dient. Im oberen Teil des Waschturmes 3 ist auf diesem ein Aerosolabscheider 35 aufgesetzt, vorzugsweise ein X-Abscheider, dessen Schlitzwand 135 über eine Sprühdüse 133 mit Waschflüssigkeit besprüht wird, welche der Düse 133 aus der Kreislaufleitung 33 über die Zweigleitung 133a zugeführt wird. Der Aerosolabscheider 35 steht einerseits mit dem Inneren des Waschturmes 3 und durch die Schlitzwand 135 hindurch mit einem Tropfenabscheider 36 in freier Verbindung. Vor dem Tropfenabscheider ist eine Sprühdüse 136 angeordnet, in welcher eine Frischwasserzuleitung 90 mit Absperrventil 91 mündet. Das aus der Sprühdüse 136 eingesprühte Frischwasser spült die Wände des Tropfenabscheiders 36 und sammelt sich in einem Sammelgefäss 92 von welchem es über die Leitung 192 in den Waschturm 3 oberhalb der Füllkör perschicht 31 einfliesst. Vom Tropfenabscheider 36 aus führt eine Gasleitung 32 für das gereinigte Abgas über einen Ventilator 5 in eine Gasaustrittsleitung 52, die in einen Kamin 6 öffnet. Am unteren Ende des Waschturmes 3 befindet sich ein Schlammabtrenner 4, dessen Aufbau im Zusammenhang mit Fig. 5 weiter unten näher beschrieben ist. Aus dem Schlammabtrenner 4 wird Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe 81 durch die Kreislaufleitung 33 zu den Düsen 131 und 133 gepumpt.

909821/05 93

Der von Waschflüssigkeit erfüllte Absetzbehälter 41 des Schlammabtrenners 4 besitzt an seinem oberen Ende eine konische, nach oben und zur Mitte zugespitzt ausgebildete Trennwand 44.

Die im Turm 3 abwärts rieselnde Waschflüssigkeit aus der Düse 131 sammelt sich auf dem konisch nach unten zur Mitte geneigten Boden 134 des Waschturmes 3 und fliesst von dort durch eine Abflussleitung 42, die sich durch die Oeffnung in der Mitte der Trennwand 44 abwärts erstreckt in den Absetzbehälter 41. Aus dem Ringraum 144, der sich über der Trennwand 44 und unterhalb des Bodens 134 befindet, führt eine Schwimmschlammableitung 43 über ein Absperrventil 87 abwärts und vereinigt sich mit einer Schlammleitung 13, die vom unteren Ende des Absetzbehälters 41 des Schlammabtrenners 4 über ein Sperrventil 86 führt.

Nach der Vereinigung mit der Leitung 43 führt die Leitung 13 über eine Umwälzpumpe 82, welche über ein Sieb oder Filter 213 zum oberen Ende des Verdampfungskühlers 1 führt, wo sie an die Einspritzdüse 19 angeschlossen ist. Die Einspritzdüse 19 ist als Zweistoffdüse ausgebildet, wobei als Zerstäubungsmedium über eine Zuleitung 89 und ein Absperrventil 88 Luft oder Dampf eingeblasen werden kann.

In den Figuren 2 bis 6 sind den Apparateelementen in Fig. 1 entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Fig. 1.

Der Verdampfungskühler 1 ist in der Ausfuhrungsform nach Figuren 2 bis 4 als zylindrischer Behälter ausgebildet. Die Zuleitung 11 für die zu reinigenden Abgase mündet hier in das obere Ende des Verdampfungskühlers 1 ein, während je eine Vielzahl von Düsen 19 in einer tieferen Lage durch die

909821/0593

von der Flüssigkeitsleitung 13 abgezweigte Zweigleitung 13a über eine Ringleitung 113a, und in einer höheren Lage von der von Leitung 13 abgezweigten Zweigleitung 13b über eine Ringleitung 113b versorgt wird.

Die Düsen 19 richten in dieser Ausführungsform die Flüssigkeitskegel aufwärts, also dem durch Leitung 11 einströmenden Abgas entgegen.

Um den unteren Bereich des Verdampfungskühlers 1 herum sind zehn Zyklonentstauber 2 angeordnet, in welche das den Verdampfungskühler 1 in seinem unteren Bereich verlassende Abgas über zehn Leitungen 12 eingeführt wird. Das in den zehn Zyklonentstaubern 2 trocken entstaubte Abgas gelangt über eine Ringleitung 112 von sich nach der Gasüberführungsleitung 12 allmählich erweiterndemQuerschnitt in die letztgenannte Leitung, wobei durch den sich erweiternden Querschnitt der Ringleitung 112 eine Drosselung des Gasstromes in die Leitung 12 vermieden wird. Am unteren Ende des Verdampfungskühlers 1 befindet sich ebenso wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 eine Ablassleitung 15 für Schadstoffagglomerationen, die mit einem Absperrventil 72 versehen ist.

Die unteren Enden der Zyklonentstauber 2 sind mit Ablassleitungen 114 verbunden, die zusammen mit der Leitung in einem Sammelgefäss 115 enden, welches durch eine mit einem Absperrventil 70 versehene Leitung 116 entleert werden kann.

Die Abgasüberführungsleitung 22 ist in derselben Weise wie in der Anlage nach Fig. 1 mit einem Waschturm 3 der Nasswäsche verbunden, der in der gleichen Weise ausgerüstet ist wie derjenige in Fig. 1.

909821/0593

7849607

Die in Fig. 5 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des Schlammabtrenners 4 umfasst ebenfalls einen Absetzbehälter 41, eine Flüssigkeitszuflussleitung 42, die durch die mittige Oeffnung 244 einer konisch spitz nach oben und zur Mitte hin zulaufenden Trennwand 44 in den Absatzbehälter 41 hineinragt und mit ihrem oberen Ende an die Ausflussöffnung 234 des nach innen und unten hin konisch abfallenden Bodens 134 des Waschturmes 3 angeschlossen ist.

An seinem unteren Ende trägt die Leitung 42 einen sich nach unten und aussen konisch erweiternden, nach unten offenen Mündungstrichter 142, in dessen Innerem der Leitung 42 gegenüber eine Prallplatte 45 senkrecht zum Ende der Leitung 42 mittels Streben 46 befestigt ist.

In der Zuflussleitung 42 ist mittig ein Entlüftungsrohr 47 mittels Streben eingesetzt, von dessen offenen Enden das obere über dem Boden 134 und das untere kurz oberhalb der Prallplatte 45 endet.

Im mittleren Bereich des Behälters 41 liegt kurz oberhalb des Mündungstrichters 142 die Einlassöffnung 48 eines Auslassrohrstutzens 49, an welchem ausserhalb des Schlammabtrenners 4 die Kreislaufleitung 33 für Waschflüssigkeit angeschlossen ist.

Die Trennwand 44 ragt in das untere offene Ende des auf den oberen, die Oeffnung 244 umgebenden Bereich des Abtrenners 4 aufgesetzten Waschturmes 3 hinein, der den Ringraum 144 bildet. Mit dem Schlammabtrenner 4 ist ein Zweipunktniveauregler 75 verbunden, von dessen beiden Messköpfen oder Fühlern 76 und 77 der untere Messkopf 76 anspricht, wenn die Flüssigkeit im Behälter 41 auf das Niveau N, gefallen ist, während der obere Fühler 77 anspricht, wenn die

909871/0 593

Flüssigkeit im Behälter 41 auf das mit N„ bezeichnete obere Grenzniveau gestiegen ist.

Der Betrieb des Schlammabtrenners 4 geht so vor sich, dass zunächst Waschwasser aus dem Waschturm 3 durch die Zuflussleitung 42 in den Behälter 41 einfliesst und diesen bei stillstehender Pumpe 81 und bei geschlossenem Ventil 86 füllt, bis das obere Niveau N„ erreicht ist. Die Pumpe 81 wird dann in Betrieb gesetzt und das Ventil 86 geöffnet.

Der Schlammabtrenner 4 wird nun kontinuierlich betätigt. Die Ausflussrate (Volumen je Zeiteinheit) der Waschflüssigkeit aus dem schadstoffarmen mittleren Bereich des Behälters 41 über die Leitung 33 und diejenigen der an Sinkschlamm, d.h. Schlamm mit einer Dichte über 1, angereicherten Schadstoffsuspension durch die Leitung 13 übertreffen gemeinsam etwas die Zuflussrate an Waschflüssigkeit in den Behälter 41 durch die Leitung 42.

Hierdurch und durch die im Waschturm 3 erfolgende Verdampfung eines Teils des Waschwassers, der von den Abgasen weggeführt wird, sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Behälter vom oberen Niveau N₂ auf das untere Niveau N₁ ab.Ist dieses Niveau erreicht, so spricht der Fühler 76 des Niveaureglers 75 an und öffnet das Ventil 91, wodurch Frischwasser durch die Leitung 90 in den Waschturm 3 gelangt, und ein Sperrventil 79 einer Abwasserzuleitung 78, durch welche nun Abwasser direkt durch die Oeffnung 244 in den Behälter 41 einfliesst. Vorteilhaft wird als Abwasser das Schlackenlöschwasser einer Kehrichtverbrennungsanlage verwendet.

Der Flüssigkeitsspiegel steigt nun wieder im Behälter 41, bis er das obere Niveau N« erreicht hat, worauf der Fühler 77 anspricht und der Niveauregler 75 die Ventile 79 und

90 9821/0593

91 wieder schliesst.

Beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels bis zum Niveau N„ wird eine auf der Flüssigkeitsoberfläche angesammelte Schicht von Schwimmschlamm (Dichte unter 1) aus der Oeffnung 244 nach oben hinausgeschoben und läuft auf der Oberseite der konischen Trennwand 44 abwärts und durch die Schwimmschlamm-Ableitung 43 ab, um sich mit dem Sinkschlamm in der Leitung 13 zu vereinigen. Die vereinigte aus Schwimmschlamm und Sinkschlamm gebildete Schadstoffsuspension wird nun mittels der Pumpe 81 in die Düsen 19 des Verdampfungskühlers 1 hinaufgepumpt .

Vorzugsweise sind die Durchflussquerschnitte der Leitungen 42 und 33 so ausgelegt, dass bei geschlossenem Ventil 86 in der Hauptableitung 13 für Sinkschlamm die gleiche Menge Waschflüssigkeit dem Behälter 41 durch Leitung 42 zufliesst, wie aus ihm über Leitung 33 abfliesst. Die Entnahme von SchadstoffSuspension über Leitung 13, und von Zeit zu Zeit über Leitung 43, sowie die Verdampfung aus Waschturm 3, durch welche die durch Leitung 42 zuf liessende Flussigkeitsmenge verringert wird, bedingt also das Absinken des Flüssigkeitsspiegels vom Niveau N₂ auf das Niveau N, und dieses Absinken kann also in erster Linie mittels des Ventils 86 beeinflusst werden.

Während bei einem vorbekannten Abscheider (DT-AS 24 08 222) nur ein Teil der Schadstoffe, nämlich der Sinkschlammanteil in den Verdampfungskühler gefördert wird und der Schwimmschlammanteil wieder in die Waschflüssigkeit zurückgepumpt wird, wird beim erfindungsgemässen Schlammabtrenner sowohl Sinkschlamm als auch Schwimmschlamm abgetrennt, und ein Zurückzirkulieren in die Waschflüssigkeit auf ein Minimum (Suspension von Schadstoffteilchen mit Dich-

909821/0593

3b-

te 1) beschränkt.

Es kann auch bei besonders starkem Anfall von Schwimmschlamm eine besondere Spülwasserleitung (nicht gezeigt) in den Ringraum 144 vorgesehen sein, aus welcher Wasser auf die Aussenfläche der Trennwand 44 gesprüht wird und den dort abgelagerten Schwimmschlamm in die Leitung 43 hineinspült.

Das Absetzen von Sinkschlamm aus der durch die Zufluss leitung 42 in den Behälter 41 einströmenden Flüssigkeit wird dadurch besonders gefördert, dass erstens diese Flüssigkeits strömung an der Prallplatte 45 gebrochen und verteilt wird und dass zweitens die hierbei an der Innenwandung des Mündungstrichters 142 abfliessende Flüssigkeit durch dessen sich nach innen erweiternden Umfang weiter verlangsamt wird.

Dabei ist die Durchsatzrate durch den Behälter 41 sehr günstig, es werden im praktischen Betrieb des Abtrenners 4 etwa acht Behälterinhalte je Stunde umgewälzt, im Gegensatz zu vorbekannten Anlagen, bei denen in einen grossvolumigen Absetzbehälter nur ein kleiner Flüssigkeitsstrom einfliesst und ein entsprechend kleiner Ausfluss von Flüssigkeit vorgesehen ist, so dass für jede Umwälzung des Inhalts eines Behälters gleicher Reinigungswirkung ein zehnmal grösseres Volumen des Behälters, bzw. etwa eine oder eineinhalb Stunden für jede Umwälzung benötigt werden.

Die Ausführungsform einer Anlage nach Fig. 6 ist besonders geeignet einerseits für die Reinigung von Abgasen mit besonders hohem Gehalt an sauren Schadstoffkomponenten, vor allem an SO₂-GaS, und andererseits für diejenigen Fälle, in denen die Wasserdampfkondensationsfahne, die sich regelmassig am Auslass des Kamins 6 bildet, möglichst weitgehend

909 821 / η Β 9 3

unterdrückt werden soll.

Im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Abgasreinigungsanlage umfasst die Nasswäsche bei der Anlage nach Fig. 6 zwei hintereinander in Gasströmungsrichtung geschaltete Türme, wobei das Abgas vom Zyklonentstauber 2, in den es durch die Eintrittsöffnungen 21 vom Verdampfungskühler 1 gelangt, zunächst über die Gasüberführungsleitung 22 in den Waschturm 30 und von diesem durch die Gasleitung 122 in einen zweiten Waschturm 103 und von diesem ausschliesslich wie in den vorher beschriebenen Anlagen über Leitungen 32 und 52 in den Kamin 6 geleitet wird.

Waschturm 30 weist einen Sumpf 30a, einen Rost 34, eine Füllkörperschicht 31 und in seinem oberen Teil einen Aerosolabscheider 35 und einen Tropfenabscheider 36 auf; Waschturm 103 ebenfalls einen Sumpf 103a, eine Füllkörperschicht 39 mit Rost und einen Tropfenabscheider 37. Die Waschflüssigkeit wird aus dem Schlammabtrenner 4 mittels Pumpe 81 durch Leitung 33 zunächst auf den Aerosolabscheider 35 gepumpt und von. dort aus mit ihr aus Düse 131 die Füllkörperschicht 31 und aus Düse 133 die Schlitzwand 135 besprüht, wie dies auch in der Ausführungsform nach Fig. 1 der Fall ist.

Waschflüssigkeit aus der Füllkörperschicht 31 fliesst mit Schadstoff beladen in den Sumpf 30a und aus diesem durch die Zuflussleitung 42 zum Absetzbehälter 41 des Schlammabtrenners 4.

Sinkschlamm aus Schlammabtrenner 4 gelangt über Leitung 13, und Schwimmschlamm über Leitung 43 in einen Neutralisierbehälter 7, in welchem die Schadstoffsuspension mittels Kalkmilch wenigstens teilweise neutralisiert werden kann.

9098/1/Π593

Die Behälter 7 und 41 verhalten sich wie kommunizierende Röhren und ein Niveauregler 175 öffnet ein Ventil 38 bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 7 auf ein unteres Niveau und schliesst das Ventil 38 bei Anheben des Flüssigkeitsspiegels auf ein oberes Niveau.

Der Behälter 7 ist ausserdem mit einem Rührer 80 und mit Motor ausgerüstet.

Beim Oeffnen des Ventils 38 wird Waschflüssigkeit, die weniger mit Schadstoff beladen ist als die durch Leitungen 33 und 42 zirkulierende,.aus dem Sumpf 103a des Waschturms 103 mittels der Pumpe 83 durch die Leitung 84 in den Tropfenabscheider 36 des Waschturmes 30 gepumpt und durch die Düse 136 versprüht, während ein Teil der Waschflüssigkeit aus Leitung 84 durch eine Zweigleitung 84a in die Düse 139 gelangt und aus dieser auf die Füllkörperschicht 39 des Waschturms 103 gesprüht wird.

Aus dem Tropfenabscheider 36 gelangt die eingesprühte Waschflüssigkeit über Sammelgefäss 92 und Leitung 192 schliesslich in den Waschflüssigkeitskreislauf des Waschturmes 30.

Der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf 103a des Waschturmes wird durch einen Zweipunkt-Niveauregler 275 gesteuert, der bei Absinken des Spiegels auf ein unteres Niveau ein Ventil 88 aufsteuert, wodurch Frischwasser oder gegebenenfalls bei starkem S0_?-Gehalt in den Abgasen eine verdünnte Natronlauge durch die Leitung 85 in den Waschflüssigkeitskreislauf in Leitung 84 eingeschleust wird. Bei Erreichen eines oberen Niveaus in Sumpf 103a schliesst dann der Niveauregler 275 das Ventil 88 wieder.

Schliesslich kann die Bildung einer Wasserdampfkonden-

9 0:9 8 2 1 / η Β 9 3

sationsfahne am Auslass des Kamins 6 dadurch reduziert werden, dass in den Kamin Luft mittels eines Gebläses 50 eingeblasen wird, die in einem Wärmeaustauscher 110 vorzugsweise auf über 100° C erhitzt wird.

Die Wärme wird im Wärmeaustauscher durch eine in einer Leitung 106 mittels einer Pumpe 60 im Kreislauf gepumpte Heizflüssigkeit zugeführt. Die Heizflüssigkeit entnimmt ihrem Wärmeinhalt im Wärmeaustauscher 10 der diesen durchfliessenden, durch die Abgase im Waschturm 30 erwärmten Waschflüssigkeit der Leitung 33 und gegebenenfalls einem zusätzlichen Heizgerät 107.

Wie aus den Figuren der Zeichnung zu ersehen ist, wird der in der Gaswäsche anfallende Schlamm nach Zugabe von Kalkmilch in einen Reaktor (Verdampfungskühler) eingesprüht und dadurch getrocknet, dass er in Kontakt kommt mit den über 200° C heissen Rauchgasen, welche den Dampfkessel verlassen, in welchem sie ein Grossteil ihrer Wärmeenergie abzugeben haben. Der fein versprühte Schlamm bindet den grössten Teil des Staubgehaltes der Rohgase, wodurch am Austritt des nachgeschalteten Zyklons 2 nur noch wenig Staub im Gas enthalten ist. Die Kreislaufflüssigkeit der anschliessenden Nasswäsche bleibt relativ rein, weil durch optimale Temperatureinstellung im Reaktor 1 und durch entsprechende Steuerung der Zusammensetzung der Waschflüssigkeit eine fast restlose Abtrennung des Schlammes in dem Sedimentationsapparat (Schlammabtrenner) 4 ermöglicht wird.

Bei Betrieb während mehreren Monaten werden keine störenden Verkrustungen im Waschsystem oder Anbackungen von Staub in der trockenen Vorreinigung (Zyklon 2) beobachtet.

90982 1/0593

Bei Reinigung der Rauchgase einer städtischen Kehrichtverbrennungsanlage wurden folgende vorteilhaften Resultate erzielt, ohne dass ein teurer Elektrofilter benötigt wurde:

Schadstoffgehalt des in die Umgebung abzulassenden gereinigten Abgases:

- Reduktion des Staubgehaltes unter 50 mg/Nm (gemessen nach der Gaskühlung)

- freie Salzsäure unter 5 mg/Nm

- Gesamtchloridgehalt (als Cl ) unter 15 mg/Nm

- SO« unter 100 mg/Nm

- Stickstoffoxide unter 100 ppm

Weiter wurden folgende Vorteile erzielt:

- Ausnutzung der Rauchgastemperatur (nach Dampfkessel) zur Trocknung der in der Gaswäsche anfallenden Schlämme und zur Beseitigung des Schlackenlöschwassers der Verbrennungsanlage .

- Umwandlung aller abgeschiedenen Schadstoffe in eine rieselfähige Asche.

- geringer Wasserverbrauch (unter 50 kg/1¹OOO Nm Rauchgas)

- sehr geringer Verbrauch an Kalkmilch (unter 50 g Ca(0H)„/ 1'0.OO Nm Rauchgas)

- kleiner Energieaufwand dank Verwendung eines X-Abscheiders zum Abtrennen der Aerosole (unter 360 mm WS Ventilator-Differenzdruck) .

2 1/0593

Claims

Patentansprüche

1. . Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen, bei dem die Abgase saure, neutrale und basische Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthalten können und in einem Verdampfungskühler, anschliessend in einem Trockenreiniger, in welchen sie von mindestens einem wesentlichen Teil der festen Schadstoffe befreit werden, und anschliessend in einer Nasswäsche, mittels einer Waschflüssigkeit behandelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungskühler über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehalten wird, und wobei die Waschflüssigkeit der Nasswäsche über einen Schlammabtrenner (Eindicker), aus dem Schadstoffsuspension abgezogen wird, im Kreislauf geführt wird, und die Schadstoffsuspension vom Schlammabtrenner über eine RUckfuhrleitung zum Verdampfungskühler geführt wird und mit den heissen Abgasen vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei demselben diejenigen Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension oder -lösung in Berührung kommen und aus einem bei Zimmertemperatur durch ein saures derartiges Gemisch korrodierbarem Material bestehen, von aus"sen her auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt werden.

909821/0593

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung dieser Wände durch einen sie umgebenden Heizmantel oder durch in ihnen verlegte Heizschlangen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizgas für die Beheizung dieser Wände das zu reinigende Abgas dient, das mit entsprechend höherer Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdampfungskühlers und dann erst in das Innere des letzteren eingeführt wird, worauf dann in einem Mischraum die Zuleitung der Schadstoffsuspension erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Gaswaschstufe der Nasswäsche unter 4 gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenreiniger ein mechanischer Entstauber verwendet wird, wobei aber ein Anteil der Feststoffe in den der Nasswäsche aus dem Trockenreiniger zugeleiteten Abgasen belassen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenreiniger ein die Wirkung der Zentrifugalkraft zur Entfernung von Festteilchen aus den Abgasen ausnutzender Zyklonentstauber verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Wände des Trockenreinigers in derselben Weise von aussen beheizt werden.

909821/0 593

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Verdampfungskühler eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension unter Berücksichtigung des pH-Wertes der letzteren nur so gross ist, dass der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger passierenden Abgasen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, dass in der nachfolgenden Nasswäsche eine Schadstoffsuspension mit einem pH-Wert unter 4 gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension mindestens 70 Gewichtsprozent beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe der Nasswäsche und in dem dieser direkt nachgeschalteten Schlammabtrenner über 1 gehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1O₅ dadurch gekennzeichnet, dass der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension mindestens 90 Gewichtsprozent beträgt und der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe der Nasswäsche und in dem dieser direkt nachgeschalteten Schlammabtrenner im Bereich von 2 bis 3,5 gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers von 3 bis 7 Sekunden beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Abgase

9098 2 1/0 593

im Trockenreiniger unterhalb 15O⁰C liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis H₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswaschstufe der Nasswäsche durch einen Waschturm mit Füllkörperschicht gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit welcher das Abgas die Füllkb'rperschicht durchströmt., auf über 1 m/sec, bezogen auf den freien Querschnitt des Waschturmes vor Einfüllen der Füllkörper, gehalten wird und dass die Füllkörperschicht aus Igelfüllkörpern besteht.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasswäsche einen nassmechanischen Aerosolabscheider mit einem Gaswiderstand von 5 bis 60 mbar umfasst.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswiderstand des Aerosolabscheiders von 10 bis 30 mbar beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aerosolabscheider aus einem X-Abscheider besteht.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers mindestens 2 Sekunden beträgt.

20.' Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigenden Abgase

909821/0593

bei ihrer Einführung in den Mischraum des Verdampfungskühlers eine Temperatur im Bereich von 150° bis 40O⁰C aufweisen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Mischraum laufend eingeführte Schadstoffsuspensionsmenge ausreicht, um die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger unter 170⁰C zu halten.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Waschflüssigkeit im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Waschstufe unter 2 gehalten wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem HCl- und SO2-Gehalt der zu reinigenden Abgase über 2g/Nm HCH-SO₂ die Schadstoffsuspension, die aus dem Schlammabtrenner zur Einspritzdüse des VerdampfungskUhlers zurückgeleitet wird, vor dem Eintritt in den letzteren neutralisiert oder sogar etwas alkalisch gestellt wird, aber nur soviel, dass ihr pH-Wert danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen in der Nasswäsche wieder kleiner als 4 wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Abgasen in Berührung stehenden Wände des Verdampfungskühlers und des Trockenreinigers bei oder über derjenigen Temperatur gehalten x^erden, welche sich adiabatisch im Abgas einstellt, nachdem das Eintrittsgas mit der eingespritzten Schadstoffsuspension durchmischt ist.

909821/0593

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der mit dem zu reinigenden Abgas in Berührung stehenden Wände des genannten Mischraumes im Verdampfungskühler und auch die entsprechenden Wände des mechanischen Entstaubers um mehr als 5 Celsiusgrade über dem Taupunkt der Säure im aus dem Abgas und der eingespritzten Schadstoffsuspension gebildeten Gemisch gehalten werden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 50 Vol.-% der Kreislaufflüssigkeitj welche die erste dem Trockenreiniger nachgeschaltete Gaswaschstufe durchströmt, durch einen Absetzbehälter des Schlammabtrenners geleitet wird, und die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners je nach Grosse des letzteren zwischen 1 und 8 Minuten gehalten wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 70 bis 100 Vol.-% der Kreislaufflüssigkeit durch den Absetzbehälter des Schlammabtrenners geleitet werden, und die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners je nach Grö'sse des letzteren zwischen 3 und 5 Minuten gehalten wird.

28. Schlammabtrenner, der ein Absetzgefäss mit Einlass für mit Schlamm beladene Flüssigkeit in seinem oberen Bereich, Auslass für mit Sedimentschlamm beladene Flüssigkeit in seinem Bodenbereich, einer konisch zur Mitte nach oben zugespitzt verlaufenden oberen Trennwand mit mittiger Oeffnung, durch welche ein den genannten Einlass bildendes Rohr ins Innere des Absetzbehälters führt, und einem über dem unteren Ende dieses Rohres

909821/0593

seitlich aus dem mittleren Bereich des Absetzbehälter herausführenden Abflussrohr für von Schlamm im wesentlichen freie Flüssigkeit umfasst.

29. Schlammabtrenner nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren offenen Ende des Rohres diesem gegenüberstehend eine Prallplatte vorgesehen ist.

30. Schlammabtrenner nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Rohres, die Prallplatte umgebend ein sich nach unten erweiternder konischer Trichter angeschlossen ist.

31. Schlammabtrenner nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspiegel im Absetzbehälter mittels eines Zweipunktniveaureglers zwischen zwei Niveaus gehalten wird, von denen das untere im Absetzbehälter kurz über der Einmündung des Abflussrohres und das obere kurz unter oder an der mittigen Oeffnung der konisch zugespitzten Trennwand liegt.

32. Schlammabtrenner nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelbecken und ein Ableitungsrohr aus dem Becken für Schwimmschlamm vorgesehen sind, der bei Anheben des Flüssigkeitsspiegels im Absetzbehälter auf das obere Niveau aus der mittigen Oeffnung der konisch zugespitzten Trennwand überläuft und über die Aussenseite der letzteren herabfliesst.

33. Schlammabtrenner nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitungsrohr für Schwimmschlamm in den Auslass für mit Sedimentschlamm beladene Flüssigkeit einmündet.

909821/0593