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Gaswaschvorrichtung
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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Gaswaschvorrichtung für
die Beseitigung von Schwefeloxiden und Teilchen- bzw. Feststoffen aus Rauch- bzw.
Abgasen, insbesondere zur Verringerung des Gehalts an Teilchenmaterial, das von
einer Rauchgaswaschvorrichtung her mitgerissen und zur Außenluft entlassen wird.
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Es gibt zwei Ursachen für Teilchenstoffe, die von einer Rauchgaswaschvnrrichtung
zur Außenluft entlassen werden können. Die eine Ursache ist Flugasche oder Staub,
die bzw.
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der im Verbrennungsprozeß anfällt und mit dem Rauchgas mitgeführt
wird. Obgleich ein großer Teil dieses Materials vor einer Waschvorrichtung abgeschieden
werden kann, beispielsweise in einer elektrostatischen Ausfällvorrichtung oder in
einer Uochleistung-Teilchenwaschvorrichtung, wird stets ein Teil dieses Materials
zur Schwefeloxid-Waschvorrichtung überführt.
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Die andere Ursache für Teilchenmaterial sind Feststoffe aus der Waschflüssigkeit,
die sowohl suspendierte als auch gelöste Feststoffe enthält. Ein Teil dieser Flüssigkeit
wird unvermeidlich durch den Gasstrom aus der Waschvorrichtung mitgenommen und zur
Außenluft ausgetragen. Nach dem Verdunsten der mitgerissenen Flüssigkeit entsteht
eine Trockenstoffemission. Die Entlassung von sowohl Flugasche bzw.
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Staub als auch Feststoffen vom Waschverfahren zur Außenluft ist unerwünscht.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Gaswaschvorrichtung,
mit welcher in besonders wirksamer Weise insbesondere die Emission von Feststoffen
verringert werden soll.
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Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Die Menge der von einem Rauchgaswäscher mit der mitgerissenen Flüssigkeit
zur Außenluft entlassenen Feststoffe kann also durch Verdünnung dieser Flüssigkeit
verringert werden. Die Verdünnung erfolgt dabei mit einer umgewälzten Lösung, die
von suspendierten Feststoffen frei ist. Die erforderliche Menge an Verdünnungslösung
kann durch einen Nebelabscheider verringert werden, welcher die mitgerissene Menge
oder Last stromauf der Verdünnungswanne reduziert, während die zur Verfügung stehende
Menge an Verdünnungslösung durch Rückführung eines Teils des ausgetragenen Schlamms
vergrößert wird, wodurch sich die für die Rückführung bzw. Umwälzung als Verdünnungsmittel
verfügbare Lösungsmenge vergrößert.
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Fließschema einer Rauchgas- oder Abgaswaschvorrichtung
mit Merkmalen nach der Erfindung und
Fig. 2 eine in vergrößertem
Maßstab gehaltene Teilschnittdarstellung eines Abschnitts der Waschvorrichtung mit
Verdünnungsmulde oder -wanne.
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In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Rauchgas- bzw. Abgaswaschvorrichtung
mit einem Rieselturmwäscher 10 dargestellt.
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Das Rauchgas bzw. Abgas tritt bei 12 in die Waschvorrichtung ein und
wird bei 14 über eine Esse 14 o.dgl. aus ihr entlassen. In der Waschvorrichtung
werden die Schwefel-.
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oxide enthaltenden Abgase mit Alkalisprühstrahlen 16 kontaktiert.
Der Alkalisprühstrahl reagiert mit dem Schwefeloxid unter Bildung verschiedener
Schwefelverbindungen, einschließlich Sulfate, Sulfite und Bisulfite. Die die Reaktionsprodukte
enthaltende Flüssigkeit aus der Waschvorrichtung wird dann in einen Reaktionsbehälter
18 ausgetragen, dessen Aufgabe darin besteht, die Zuschläge oder Zusätze aufzulösen
und die Reaktionsprodukte Sulfit und Sulfat auszufällen. Als Zusatz kann einer der
üblichen, beim Waschen von Rauchgasen und dgl. eingesetzten Zuschläge, wie Kalk,
Kalkstein, Dolomit usw., benutzt werden. Der Reaktionsbehälter 18 ist mit Rührwerk
zur Gewährleistung einer guten Vermischung-und Umsetzung versehen. Ein Teil der
Aufschlämmung aus dem Reaktionsbehälter 18 wird als Sprühflüssigkeit 16 im Rieselturm
10 benutzt, während ein anderer Teil dieser Aufschlämmung zu einem Eindickapparat
oder Absetzbecken 20-abgezogen wird. In diesem Eindickapparat 20 wird der feste
Niederschlag abgesetzt bzw. ausgefällt und dann als zu verwerfender Schlamm abgezogen.
Ein Teil dieses Schlamms wird zu dem noch zu erläuternden Zweck zum Reaktionsbehälter
18 zurückgeführt. Der flüssige Uberlauf-oder Überstand des Eindickapparats 20 wird
in einen Umwälzbehälter 22 ausgetragen und darin mit Auffüllwasser vermischt, dessen
Menge so eingestellt wird, daß es das mit dem Schlamm abgeführte Wasser sowie das
in der Anlage
verdunstete Wasser ersetzt, bei dem es sich in erster
Linie um das mit den Essengasen aus der Waschvorrichtung entweichende Wasser handelt.
Die im Umwälzbehälter 22 befindliche Flüssigkeit ist daher eine Lösung, die nur
wenig oder keine suspendierten Feststoffe enthält.
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Der größte Teil der im Wäscher bzw. Scrubber 10 mit den Abgasen kontaktierten
Flüssigkeit tropft auf den Boden des Wäschers herab und wird zum Reaktionsbehälter
18 ausgetragen. Ein Teil dieser Flüssigkeit, die sowohl gelöste als auch suspendierte
Feststoffe enthält, wird jedoch von den Abgasen nach oben mitgerissen und zur Außenluft
ausgetragen, sofern sie nicht vorher abgetrennt wird. Üblicherweise werden verschiedene
Arten von Nebelabscheidern, die auch in Reihenanordnung eingesetzt werden können,
verwendet, beispielsweise Flachschaufel- (flat vane) und Hochleistung-Winkelnebelabscheider
24 bzw. 26. Es ist allerdings in der Praxis nicht möglich, solche Nebelabscheider
vorzusehen, die den gesamten oder nahezu den gesamten Nebel abzutrennen vermögen,
weil hierdurch ein übermäßig großer Druckabfall im Wäscher entstehen würde. Aus
diesem Grund ist stets eine gewisse Menge an Nebel bzw. mitgerissener Flüssigkeit
vorhanden, die zur Außenluft ausgetragen wird und die, wie erwähnt, sowohl gelöste
als auch suspendierte Feststoffe enthält. Die suspendierten Feststoffe, die in der
aus dem Sprüh-oder Rieselabschnittldes Wäschers 10 mitgerissenen Flüssigkeit enthalten
sind, machen dabei etwa 10 Gew.-% aus. Wenn diese Flüssigkeit zur Außenluft entlassen
werden würde, wäre nach dem Verdampfen des Wassers eine Teilchenemission in Form
der gelösten und der suspendierten Feststoffe gegeben.
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Erfindungsgemäß wird nun die Emission von Feststoffteilchen in die
Atmosphäre dadurch verringert, daß die Quelle der
mitgerissenen
Flüssigkeit in ihrem Feststoffgehalt im Vergleich zur Waschlösung oder zur Aufschlämmung
erheblich-stärker reduziert wird. Bezogen auf dieselbe Menge an mitgerissener Flüssigkeit
wird daher weniger Feststoff zur Außenluft entlassen, weil diese Flüssigkeit einen
kleineren Feststoffgehalt besitzt. Dies wird durch eine Verdünnungsmulde oder -wanne,
in welcher die ggf. mitgerissene Flüssigkeit verdünnt wird, und einen dieser vorgeschalteten
Nebelabscheider erreicht, welcher die in die Verdünnungsmulde eingeführte Feststoffmenge
verringert und dadurch die Beladung der Verdünnungsmulde reduziert.
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Die Verdünnung der ggf. mitgerissenen Flüssigkeit wird durch eine
in Fig. 2.näher veranschaulichte Verdünnungsmulde oder -wanne 28 gewahrleistet,
die einen Flüssigkeitsvorrat enthält, durch den das hochsteigende Gas hindurchtreten
muß. Die mitgerissene Waschaufschlämmung wird dabei mit der Verdünnungslösung vermischt.
Die aus der Verdünnungsmulde mitgerissene Flüssigkeit, die nunmehr die zur Außenluft
abgeführte Flüssigkeit darstellt, besitzt einen niedrigeren Prozentsatz an suspendierten
Feststoffen und zumindest in bestimmten Fällen auch einen geringeren Prozentsatz
an gelösten Feststoffen.
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Mit anderen Worten: die mitgerissene Flüssigkeit besteht im wesentlichen
aus-der Flüssigkeit der Lösung mit den in der Verdünnungswanne suspendierten Feststoffen
und nicht derjenigen der Waschaufschlämmung.
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Die Verdünnungsmulde kann eine beliebige von verschiedenen Formen
besitzen. Wesentlich ist nur, daß sie einen Flüssigkeitsbehälter oder -vorrat bildet,
durch den das hochsteigende Gas geführt wird, und daß die in diesem Behälter enthaltene
Flüssigkeit das aus dem Waschbereich mitgerissene Medium auffängt und verdünnt.
Eine mögliche Form der Verdünnungsmulde
ist die übliche Ballast-
oder Ventilwanne (ballast or valve tray) der bei 28 in Figb 2 gezeigten Art.
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Diese Wanne besitzt eine Anzahl von Ventilen bzw. Klappen 30 (von
denen nur zwei dargestellt sind) mit jeweils einer Ventilscheibe 32 und einem Käfig
34 dafür. Die Scheibe 32 ist dabei im Käfig 34 frei nach oben und unten bewegbar,
und sie wird durch das hochsteigende Gas über eine vom Gasstrom abhängende Strecke
nach oben gedrückt. Das Gas sprudelt durch den Verdünnungsflüssigkeitsvorrat 36
in der Weise, daß sich die mitgerissene Flüssigkeit und die Feststoffe, die durch
den Nebelabscheider 24 hindurchgetreten sind, mit der Flüssigkeit im Behälter vermischen.
Ein Teil der Flüssigkeit und der suspendierten Feststoffe wird aus diesem Behälter
vom Gas nach oben mitgenommen. Ein Teil dieser Stoffe wird durch den Nebelabscheider
26 abgetrennt, während ein anderer Teil durch den Nebelabscheider hindurch zur Außenluft
austritt.
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Die Verdünnungslösung wird über eine Leitung 38 vom Umwälzbehälter
22 her in die Verdünnungsmulde 28 eingeführt.
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Wie erwähnt, besteht diese Flüssigkeit aus einer Lösung, die nur wenig
oder gar keine suspendierten Feststoffe enthält.
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Da außerdem die gesättigte Flüssigkeit vom Eindickapparat 20 mit Auffüllwasser
verdünnt wird, ist die Zufuhrflüssigkeit zur Verdünnungsmulde normalerweise untersättigt
(subsaturated). Aus diesem Grund enthält die aus der Verdünnungsmulde mitgerissene
Flüssigkeit nicht nur weniger suspendierte, sondern auch weniger gelöste Feststoffe.
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Damit die Verdünnungsmulde bezüglich der Verringerung des zur Außenluft
entlassenen Feststoffanteils wirksam zu arbeiten vermag, muß eine ausreichend große
Menge an Verdünnungsflüssigkeit vorgesehen sein, welche die Verdünnungsfunktion
erfüllt. Da die Anlage die Flüssigkeit in einer geschlossenen Schleife führt, ist
die für die Verwendung in der Verdünnungsmulde zur Verfügung stehende Wassermenge
begrenzt
und in manchen Fällen kleiner als die Menge, mit der eine einwandfreie Verdünnung
erreicht wird. Die Menge der Verdünnungslösung muß allerdings groß genug sein, um
nicht nur die mitgerissene Flüssigkeit zu verdünnen, sondern auch eine Zunder- oder
Steinbildung (scaling) dadurch zu verhindern, daß die Lösung in der Verdünnungsmulde
unterhalb ihres Sättigungspegels gehalten wird. Die verfügbare Menge an rückgeführter
bzw. umgewälzter Verdünnungslösung kann dadurch erheblich vergrößert werden, daß
ein Teil des Austrags des Eindickapparats 20 über eine Leitung 44 zum Reaktionsbehälter
18 zurückgeführt wird. Die nachstehende Tabelle gibt die Durchsatzmengen mit und
ohne diese Rückführung über die Leitung 44 an. In der Tabelle bedeuten W die Gewichtseinheiten
an Wasser, S die Gewichtseinheiten an Feststoffen und E die Gewichtseinheiten des
verdampften und zu ersetzenden Wassers.
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Leitung Nr. Ohne Rückführung Mit Rückführung 46 9W+S 18W+25 50 2W+S
4W+2S 52 2W+S 2W+S 44 - 2W+S 48 7W 14W 54 2W+E 2W+E 38 9W+E 16W+E Wie aus der Tabelle
hervorgeht, wird durch die Rückführung über Leitung 44 die Menge der Verdünnungslösung
bei gleicher Abfuhrmenge zum Verwerfen von 9W+E auf 16W+E vergrößert.
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Ein anderer Faktor, der einen Einfluß auf die Wirksamkeit der Verdünnungsmulde
hat, besteht in der Menge der in die Mulde eingeführten Feststoffe. Je größer diese
Feststoffmenge
ist, um so größer ist der erforderliche Verdünnungsgrad.
Zur Reduzierung der Feststoffbelastung der Verdünnungsmulde ist dieser ein Nebelabscheider
vorgeschaltet, der gemäß den Fig. 1 und 2 aus einem Flachplatten- oder Flachschaufel-Nebelabscheider
besteht, der auch als Massenmitführung-Abscheider (bulk entrainment separator) bzeichnet
wird. Er besteht aus einer Reihe von mit Abständen von etwa 51 mm parallel zueinander
unter einem Winkel von 450 angeordneten Platten oder Schaufeln. Diese spezielle
Nebelabscheiderart läßt sich ziemlich einfach mittels einer Wasserstrahllanze 56
reinigen, die (gleichzeitig) auch die Unterseite der Verdünnungswanne 28 reinigt.
Obgleich ein Nebelabscheider etwa 90 % der aus der Waschzone mitgerissenen Flüssigkeit
abzutrennen vermag, bleibt dennoch ein beträchtlicher, noch zu entfernender Flüssigkeitsanteil
zurück. Hierfür ist die dem Nebelabscheider nachgeschaltete Verdünnungsmulde vorgesehen.
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Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Gaswaschvorrichtung
mit einem Nebelabscheider und einer Verdünnungsmulde bzw. -wanne geschaffen. Die
Menge der mit der mitgerissenen Flüssigkeit zur Außenluft entlassenen Feststoffe
wird dadurch herabgesetzt, daß die Konzentration der Feststoffe der Quelle für die
mitgerissene Flüssigkeit, d.h.
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der Verdünnungsmulde, reduziert ist. Diese Verdünnung erfolgt mittels
einer rückgeführten bzw. umgewälzten Lösung, die von suspendierten Feststoffen frei
ist. Der der Verdünnungsmulde vorgeschaltete Nebelabscheider verringert die benötigte
Menge an Verdünnungsflüssigkeit, und die verfügbare Verdünnungslösungsmenge wird
durch Rückführung eines Teils des abgeführten Schlamms vergrößert.
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