DE2908003C2

DE2908003C2 - Vorrichtung zur trockenen absorptiven Bindung luftfremder Stoffe an Additive

Info

Publication number: DE2908003C2
Application number: DE19792908003
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 6148 Heppenheim Rasch
Original assignee: Avg Abfall-Verbrennungs-Gesellschaft Mbh & Co 2000 Hamburg De KG
Current assignee: Avg Abfall-Verbrennungs-Gesellschaft Mbh & Co 2000 Hamburg De KG
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DE2908003A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur trockenen absorptiven Bindung luftfremder Stoffe, insbesondere *5 Schadstoffe, die in Abgasen von Verbrennungsanlagen enthalten sind, an Additive, wie z. B. Kalkstein (CaCO₃) mit einer drehbaren Trommel mit im wesentlichen horizontaler Achse, die mit einer Füllung aus Mahlkörpern versehen ist, durch welche die Abgase mit den so Additiven hindurchleitbar sind, wobei die Trommel einen inneren, im wesentlichen zylindrischen Kanal, einen diesen umschließenden mittleren, eine Reaktionszone bildenden Ringkanal und einen diesen umgebenden iiuQeren Ringkanal aufweist.

Abgase aus Verbrennungsanlagen und industriellen Ofenanlagen enthalten luftfremde Anteile, wie z. B. Schwefeldioxid, Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff und gegebenenfalls Schwefeltrioxid.

Zur Verminderung dieses Anteils an Schadstoffen in Abgasen und Rauchgasen werden z. B. Fliehkraftentstauber und/oder Elektrofilter eingesetzt. Bei den zusätzlichen Rauchgas-Reinigungsverfahren wird unterschieden zwischen Naßverfahren bzw. Feuchtverfahren und Trockenverfahren. Die Naßverfahren und Feuchtverfahren haben den Nachteil, daß das Waschwasser nachbehandelt werden muß, außerdem sind die Rauchgase kalt und müssen gegebenenfalls zur Ableitung durch einen Schornstein erneut aufgeheizt werden, damit sie in der Atmosphäre aufsteigen und sich verteilen können.

Bei der trockenen Heißbindung von Abgasen oder Rauchgasen werden die Additive in den Rauchgasstrom eingeblasen oder es werden Additivlösungen und/oder Additiv-Suspensionen in den Rauchgasstram ejngedüst

Zu den meistverwendeten Additiven gehören Kalkstein (CaCO₃) mit etwa 2500 bis 6000 cmVg spezifische Oberfläche; Weißfeinkalk (CaO) mit etwa 6000 bis 30 000 cmVg spezifische Oberfläche und Feinkalkhydrat (Ca(OH)₂) mit etwa 20 000 bis 150 000 cmVg spezifische Oberfläche.

Aus der DE-AS 10 34 148 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von adsorbierbaren Stoffen aus Gasen oder Dämpfen bekannt, die eine drehbare Trommel mit einem inneren Kanal, einem diesen umschließenden mittleren Ringkanal und einem diesen umschließenden äußeren Ringkanal aufweist, wobei die Trommel sich in Axtalrichtung erstreckende Trennwände besitzt, wodurch mehrere Abteile gebildet werden, die durch innere und äußere bogenförmige perforierte Platten begrenzt sind. In den Abteilen ist aktivierte Kohle in zerkleinerter Form angeordnet, durch weiche die Gase hindurcbgeleitet werden.

Ferner ist es aus der Zeitschrift Chemische Technik 19 (1967), Heft 9, Seiten 555 und 556« bekannt in Mahltrocknungsanlagen mit Hilfe von Kalkstein SO2 aus Abgasen und Rauchgasen zu entfernen.

Diesem Stand der Technik gegenüber liegt dem Anmeldungsgegenstand die Aufgabe zugrunde, den Durchlaufweg der zu reinigenden Abgase durch die Trommel nach Bedarf einzustellen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der die Reaktionszone bildende mittlere Ringkanal durch radiale, in axialen Abständen angeordnete Zwischenwände in eine Mehrzahl von einzelnen voneinander getrennten Reaktionsfcammem unterteilt ist, und daß im inneren Kanal und im äußeren Ringkanal jeweils wenigstens ein axial verstellbares Prallblech angeordnet ist, das vorzugsweise den gesamten Querschnitt des jeweiligen Kanals abdeckt.

Die erfindungsgemäßen Merkmale ermöglichen eine Umlenkung der Abgase, verbunden mit einer Verlängerung des Durch lauf weges, je nach den jeweiligen Erfordernissen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

F i g. 1 und 4 schematisch im Schnitt eine drehbare Trommel zeigen, durch die Abgase oder Rauchgase mit den Additiven hindurchgeleitet werden.

F i g. 2 und 3 zeigen schematisch Querschnitte durch die Trommel, wobei unterschiedliche Ausführungsformen von axialen Zwischenwänden gezeigt sind

Die im wesentlichen zylindrische Trommel nach F i g. 1 ist auf Rollen 12 drehbar gelagert und ihre Achse 14 verläuft im wesentlichen horizontal. Der Antrieb für die Trommel ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Trommel ist mit einem zentralen inneren, im wesentlichen zylindrischen Kanal 16 versehen, der sich über die gesamte Länge der Trommel von der Vorderwand 58 bis zur Rückwand 60 erstreckt.

Der rohrförmige Kanal 16 ist an eine Rohrleitung 22 angeschlossen, durch die die zu reinigenden Abgase oder Rauchgase zugeführt oder bei umgekehrter Arbeitsweise abgeführt werden. Da die Rohrleitung 22 stationär ist, der Kanal 16 sich jedoch mit der Trommel

to dreht- ist zwischen Ur,η letzteren und der Rohrleitung 22 eine geeignete Dichtung 30 angeordnet.

Konzentrisch um den Zufuhrkanal 16 ist ein Ringkanal 18 angeordnet, der sich axial ebenfalls von der Vorderwand 58 bis zur Rückwand 60 der Trommel 10 erstreckt. Dieser innere Ringkanal 18 wiederum ist konzentrisch umgeben von einem äußeren Ringkanal 20, der dazu dient, die Abgase abzuführen oder bei umgekehrter Arbeitsweise zuzuführen. Der äußere Ringkanal 20 erstreckt sich axial von der Vorderwand 58 über die Rückwand 60 der Trommel 10 hinaus bis zu einer stationären Kammer 24, die ihrerseits mit einer stationären Rohrleitung 26 in Verbindung steht, durch die die Abgase oder Rauchgase abgeführt bzw. bei umgekehrter Arbeitsweise ;iiigeführt werden.

Für die nachfolgende Beschreibung wird jedoch davon ausgegangen, daß die Rauchgase durch die Rohrleitung 22 zugeführt und durch die Rohrleitung 26 abgeführt r/erden.

Da die Kammer 24 stationär ist, der Ringraum oder Ringkanal 20 sich jedoch mit der Trommel 10 dreht, ist zwischen dem Ringkanal 20 und der Kammer 24 eine geeignete Dichtung 28 angeordnet.

Der Ringkanal 18, der eine Reaktionszone darstellt, in der die Additive mit den Schadstoffen reagieren, ist durch in Achsrichtung verlaufende Zwischenwände 34, 36, 38,40,42 in eine Mehrzahl von Reaktionskammern 48 unterteilt, wie die F i g. 2 und 3 zeigen.

Radial ist zwischen dem Zufuhrkanal 16 und dem Ringkanal 18 einerseits, sowie zwischen dem letzteren und dem äußeren Ringkanal 20 andererseits jeweils eine im wesentlichen zylindrische Trennwand 50 bzw. 52 angeordnet, die mit in der Zeichnung nicht dargestellten Durchtrittsöffnungen für die Abgase und die Additiven versehen sind. Diese Durchtrittsoffnungen können z. B. kreisförmig oder auch schlitzförmig oder auch in anderer Form ausgebildet sein. Sei ermöglichen die Durchströmung der Rauchgase und der diesen zugegebenen Additiven vom Zufuhrkanal 16 in die Reaktionskammern 48 und aus diesen in den äußeren Ringkanal 20, aus welchem sie abgeführt werden.

Die Zwischenwände können im Querschnitt unterschiedliche Formen haben, wie die F i g. 2 und 3 zeigen, beispielsweise geradlinig, wie die Zwischenwände 34, schwach abgewinkelt, wie die Zwischenwände 36, stark abgewinkelt, wie die Zwischenwände 38 oder mehr oder weniger stark gekrümmt wie die Zwischenwände 40. Die Zwischenwände 42 sind, wie Fig.3 zeigt, radial geradlinig ausgebildet, haben aber an ihren inneren und äußeren Enden Querleisten 44, 46, die sich über die axiale Länge der Zwischenwände 42 erstrecken und den freien Durchtrittsquerschnitt für die Abgase und die Additive verringern.

Die Trennwände 50,52 zwischen den drei Zonen oder Kanälen 16, 18, 20 können einstückig ausgebildet sein, zweckmäßigerweise bestehen sie aber aus einzelnen Segmenten 54,56 (F i g. 2), die in Form von Rostplatten ausgebildet sind. Hierbei ist vorteilhafterweise jeder der Reaktionskammern 48 eine innere Rostplatte 54 und eine äußere Rostplatte 56 zugeordnet, so daß jede Reaktionskammer 48 von zwei solchen Segmenten oder Rostplatten und zwei Zwischenwänden begrenzt wird (abgesehen von den Stirnwänden 58, 60 der Trommel 10)

Diese Rostplatten 54, 56 können einzeln eingebaut und ausgebaut werden, z. B. in geeignete, nicht näher dargestellte Führungen axial von der vorderen Stirnwand 58 her eingeschoben oder herausgezogen werden.

Hierdurch ist es möglich, die einzelnen Rostjilauen 54, 56 je nach Abnützungsgrad auszuwechseFn und zu ersetzen.

Wie beraits erwähnt, werden die Additive den Abgasen oder Rauchgasen zugegeben, ehe sie in den zentralen Zufuhrkanal 16 eingeführt werden. Das bedeutet, daß die Additive kontinuierlich mit den Rauchgasen in die Trommel 10 eingetragen und ebenso kontnuierlich aus dieser ausgetragen werden.

ίο Der Rauchgasstrom tritt somit zusammen mit den Additiven axial in die innere Zone bzw. den inneren rohrförmigen Kanal 16 ein, wird dann umgelenkt und strömt im wesentlichen radial durch die Reaktionszone, d. h. die Reaktionskammem 48 hindurch, tritt danach in die Zone III, d.h. den Ringkanal 20 ein und wird aus diesem axial über die Kammer 24 und die Rohrleitung 26 abgeführt.

Auf diesem Strömungsweg müssen die Gase und die Additive durch die in den einzelnen Reaktiunskammern 48 befindlichen Mahlkörper 32 hindurchströmen, die zweckmäßigyrweise in Form von Kugeln, z. B. aus Hartguß, Sintertonerde, Porzellan odtf Flint ausgebildet sind. Die Trennwände und die Zwischenwände können beispielsweise aus Stahlguß bestehen.

Die Form der Trennwände und/oder der Füllungsgrad der einzelnen Reaktionskammem ist nun so gewählt, daß die Rauchgase gezwungen sind, durch die Kugelfüllung hindurchzuziehen. Hierdurch wird erreicht, daß der Kontakt der Gase mit den Additiven

Sd verbessert, d. h. im wesentlichen erzwungen wird, und es wird vermieden, daß die Gase nicht ohne Kontakt mit den Kugeln 32 durch die Reaktionskammem 48 hindurchströmen.

Es soll dabei vermieden werden, daß während der Drehung der Trommel 10 gleichzeitig sowohl die Öffnungen der inneren Trennwand 50 als auch die Öffnungen der äußeren Trennwand 52 bei ein- und derselben Reaktionskammer 48 freiliegen. So sind z. B. bei der Stellung nach Fig.2 bei der oberen Reaktionskammer 49 die Öffnungen der inneren Treiinwarkd 50 abgedeckt, während bei der unteren Reaktionskammer 51 die Öffnungen der äußeren Trennwand 52 abgedeckt sind.

Da sich die Trommel 10 im Betrieb ständig dreht, verändern die Kugeln 32 im Lauf einer Umdrehung ihre Lage, so daß sie einmal die innere Trennwand und einmal die äußere Trennwand abdecken. Durch geeignete Formgebung der Trennwände und durch einen geeigneten Füllungsgrad der Reaktionskammem mit Kugeln kann nun erreicht werden, daß während einer Umdrehung der Trommel ständig entweder die öffnungen der inneren Trennwand 50 oder die öffnungen der äußeren Trennwand 52 von Kugeln 32 abgedeckt sind, so daß kein freier Durchtrittsquerschnitt für die Rauchgase und die Additive vorhanden ist.

Es kommt hier jedoch nicht darauf an. eine 100%ige Abdeckung dieser Gifnungen zu erreichen, es genügt, wenn diese Öffnungen im wesentlichen abgedeckt sind, so daß die Rauchgase mindestens durch einen Teil der Kugelfüllung hindarchströmen müssen, wodurch die in den Rauchgasen ruitgeführten Additive infolge der Mahlwirkung der Kugeln aufgebrochen und zerrieben werden, wodurch immer neue, unverbrauchte und noch reaktionsfähige Schichten der Kalksteinkörnchen frei-

hi gelegt werden, die mit den Schadstoffmolekülen reagieren l'önncn.

Die Trommel 10 katin eine geringe Neigung relativ zur Horizontalen haben, oder zweckmäßigerweise kann

die innere Kammer, d. h. der Zufuhrkanal 16. etwas konisch ausgebildet sein, so daß Kugeln, die infolge Abnützung durch die Öffnungen der Trennwand 50 hindurchfallen, schnell und problemlos abgeführt werden können. Entsprechendes gilt für den äußeren Kingraum 20.

Nachfolgend wird ein praktisches Beispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung gegeben.

Es wird von einer Verbrennungsanlage mit maximal 5 t/h Durchsatz ausgegangen mit einem Rauchgasanfall von etwa 30 00OmVh bis maximal 50 000 mVh. Bei einer Rauchpastemperatur von etwa 30O⁰C beträgt der maximale Volumenstrom etwa 100 000 mVh bzw. 28 mVs. Bei einer Rauchgasgeschwindigkeit von 10 m/s ist demnach ein Querschnitt für die Durchströmung vor. 2,8 m² erforderlich. Hieraus ergibt sich für die Trommel ein Durchmesser des inneren Rohres oder Kanales 16 von 1,6 m, um den die Reaktionskammer angeordnet ist, für die eine Aufenthaltsdauer der Rauchgase von 0,1 s vorgesehen ist. Die radiale Breiie uer ringförmigen Reaktionskammer beträgt I m. Die äußere Ringkammer, die die Reaktionskammer konzentrisch umgibt und durch die die Gase abgeführt werden, hat eine radiale Breite von 0,25 m.

Der Gesamtdurchmesser der Trommel setzi sich somit zusammen aus 1,6 m (für den inneren Zufuhrkanal). 2 ■ 1,0 m (für den Reaktionsbereich) und 2 · 0,25 m [für die Abführkammer), d. h. insgesamt 4,1 m.

Der Lückengrad zwischen den Kugeln beträgt 0,24 bis 0,44, je nachdem ob die Kugeln gleichgroß sind oder ob sie im Fall der Abnutzung unterschiedlich groß sind. Geht man von einem mittleren Wert von etw.i 0,3 aus, so sollte der Querschnitt der Reaktionskammer mindestens etwa 10 m² betragen.

Da die Rostplatten der inneren und der äußeren Trennwand teilweise durch die Kugeln abgedeckt sein können, wird eine Fläche von 20 m² als für die innere Trennwand erforderlich angenommen, so daß sich hieraus eine Länge für die Trommel von 4 m ergibt.

Die Drehzahl der Trommel ist variabel und sie wird den praktischen Verhältnissen angepaßt, abhängig davon, ob ein verstärkter Abrieb bei den Additiven erreicht werden soll oder nicht.

Eine Gesamtanlage zur Schadstoffbindung besteht somit aus einem Vorabschneider für den Grobstaub in den Rauchgasen, beispielsweise einem Fliehkraftentstauber, der hier beschriebenen Trommel zur Bindung der Schadstoffe in den Rauchgasen, und einem der Trommel nachgeschalteten Elektrofilter, dem die aus der Trommel kommenden Gase und Additive zugeführt werden.
Bei der Ausfuiirungsform nach F i g. 4 ist der die Reaktionszone bildende mittlere Ringkanal t8 durch radiale, in axialen Abständen angeordnete Zwischenwände 59 in eine Mehrzahl von einzelnen, voneinander getrennten Reaktionskammern 61 unterteilt. Diese Zwischenwände 59 haben die Form eines Kreisringes und sie decken vorzugsweise jeweils den gesamten Querschnitt des Ringkanales 18 ab. In der dargestellten Ausführungsform sind fünf axial hintereinanderliegende Reaktionskammern 61 dargestellt, selbstverständlich ist diese Anzahl nur als Beispiel zu verstehen, d. h.. es können sowohl mehr als auch weniger axial hintereinander angeordnete Reaktionskammern 61 vorgesehen werden.

Der Ringkanal 18 ist, wie bereits oben erlaiiiert, durch die in Achsrichtung verlaufenden /wischenwändc 40 in einzelne Reaktionskammern 48 unterteilt. Die Zwischenwände 59 können nun zusätzlich zu den Zwischenwänden 40 vorgesehen werden, gewünschtenfalls können aber auch nur die /wischenwände 40 oder nur

_1t UtC ^WISUIICII W rt MUC J7 (11ICI11 CIIIgCUdUl VVCI UCII.

Wie F i g. 4 weiterhin zeigt, ist in den zentralen Kanal 16 und in den äußeren Ringkanal 20 jeweils ein eine Zwischenwand bildendes Prallblech 62 bzw. 64 eingebaut.

r> Diese Prallbleche 62, 64 schließen vorzugsweise jeweils den gesamten Querschnitt des Kanales 16 bzw. des Ringkanales 20 ab. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß die beiden Prallbleche die jeweiligen Kanal, nicht vollständig sperren, so daß ein Teil der

JO Rauchgase durch diese Prallbleche hindurchtreten kann.

In der dargestellten Ausführungsform ist jedoch der

Kanal 16 durch das Prallblech 62 und der Ringkanal 20

durch das Prallblech 64 vollständig gesperrt, so daß die Rauchgase im wesentlichen den durch die Pfeile 66

J5 angedeuteten Strömungsweg nehmen müssen. Durch diese Umlenkung der Rauchgase wird eine Verlängerung des Durchlaufweges und damit eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit und des Wirkungsgrades der Vorrichtungerreicht.

Zweckmäßigerweise sind die Prallbleche axial verschiebbar, so daß der Durchlaufweg der Rauchgase durch die einzelnen Reaktionskammern optimiert werden kann.

Zieht man hingegen das Prallblech 64 bis zur Vorderwand 58 und das Prallblech 62 bis zur Rückwand 60 zurück, so folgen die Rauchgase im wesentlichen dem in F i g. 1 dargestellten Strörmingsweg.

Erforderlichenfalls können aucn mehrere innere Prallbleche 62 und mehrere äußere Prallbleche 64. die

5ii axiai beweglich und damit verstellbar sind, vorgesehen werden, um den Durchlaufweg der Rauchgase durch die Trommel zu vervielfachen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

I.Vcrr^iungzur trockenen absorptiven Bindung JuftfreroderStoffe, insbesondere Schadstoffen, die in Abgasen von Verorennungsanlagen enthalten sind, wx Additive, wie z. a Kalkstein (CaCO₃) mit einer drehbaren Trommel mit im wesentlichen horizontaler Achse, die mit einer Füllung aus Mahlkörpern verseben ist, durch weiche die Abgase mit den Additiven hiodurchleitbar sind, wobei die Trommel einen inneren, im wesentlichen zylindrischen Kanal, einen «fiesen umschließenden mittleren, eine Reaktionszone bildenden Ringkanal und einen diesen umgebenden äußeren Ringkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Reak- is tionszone bildende mittlere Ringkanal (18) durch radiale, in analen Abständen angeordnete Zwischenwände (59) in eine Mehrzahl von einzelnen voneinander getrennten Reaktionskammern (61) unterteilt st, und daß im inneren Kanal (16) und im » äußeren Ringkanal (20) jeweils wenigstens ein axial verstellbares Prallblech (62,64) angeordnet ist, das vorzugsweise den gesamten Querschnitt des jeweiligen Kanals (16,20) abdeckt.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 2) gekennzeichnet, daß der mitflere Ringkanal durch axiale Zwischenwände in eine Mehrzahl von einzelnen voneinander getrennten Reaktionskammern unterteilt ist und daß die Zwischenwände (36, 38,40) im Querschnitt abgewinkelt bzw. gekrümmt ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Reaktionskammern (61) angeordneten Mahlkörper (32)i js Hartguß, Sintertonerde. Porzellan oder Flint bestehen und einen J5 Durchmesser von etwa 3—15 cm aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (10) geneigt oder kegelig ausgebildet ist

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