DE2944536A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von schwefeldioxid aus rauchgasen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum entfernen von schwefeldioxid aus rauchgasenInfo
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Description
29U536
Research-Cottrell Inc., Somerset County, New Jersey, U.S.A.
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgasen
1. November 1979
030021/0721
Research-Cottrell Inc.
1.11.1979
Diese Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Doppelkreislaufsystem
zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Rauchgasen, das praktisch vollständige Kalk- oder Kalksteinausnutzung
erreicht und darüber hinaus hohe Schwefeldioxid-Entfernungswirkung,
verbunden mit ausgezeichneter Korrosionskontrolle, erzielt.
Das Waschen von Rauchgasen aus Kesselanlagen mit Aufschlämmungen von Kalkstein (CaCO,) oder Branntkalkprodukten
(CaO, Ca(OH)2) ist eine bekannte, einfache Methode, um Schwefeldioxid (SO2) aus Rauchgasen zu entfernen.
Diese Methode erfordert jedoch im Betrieb Frischwasser und steigert deshalb den Gesamtwasserverbrauch
der Anlage. Da geeignete Wasserqualität einer Anlage oft nur in begrenzter Menge zur Verfugung steht,
ist es notwendig, daß das Waschen der Gase nur ein Minimum an gutem Frischwasser verbraucht.
In Rauchgasentschwefelungsanlagen benötigt man Frischwasser,
um zwei Arten von Wasserverlusten zu kompensieren:
1· Verdampfungsverluste, die beim Sättigen der einströmenden Gase mit Wasserdampf entstehen und
2. Wasserverluste, die mit den Abfallprodukten der Deponie zugeführt werden, wobei diese Abfallprodukte
aus feuchten, unreagierten Kalkprodukten und Hydraten von Calciumsulfit bzw. -sulfat bestehen.
Der Gesamtfrischwasserbedarf der Anlage kann deshalb herabgedrückt werden, indem diese Wasserverluste reduziert
werden.
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29A4536
Allgemein gelangt Frischwasser ins Schwefeldioxid-Entfernungssystem
auf mehrere Arten:
1. Wasser, das mit. dem Reaktanden eintritt,
2. Wasser von den Suspensionspumpen(dichtungen),
3. Waschwasser zum Abspülen von Feststoffablagerungen,
die sich auf den Tropfenabscheidern bilden,
4. Quencherwasser, das hauptsächlich die Verdampfungsverluste kompensiert.
Das meiste Frischwasser, das zugeführt werden muß, ist entweder Tropfenabscheider-Waschwasser oder Quencherwasser.
Das Tropfenabscheider-Waschwaseer muß von ziemlich hoher Güte sein, um nicht zur Feststoffablagerung
beizutragen, die es ja entfernen soll. Sein Feststoffgehalt und pH-Wert muß sich innerhalb bestimmter Grenzen
halten. Das Quencherwasser kann jedoch von erheblich geringerer Qualität sein.
Ein bereits bekanntes Verfahren, die Prozeßwasserverluste bzw. den Prozeßfrischwasserbedarf zu minimieren
ist, die Gaswäsche im geschlossenen Kreislauf zu betreiben. Beim geschlossenen Kreislauf wird die vom Gaswasch-System
ausgeschiedene Suspension teilweise entwässert und man erhält zwei neue Ströme: einen, der
viele Feststoffe enthält und zur Abraumhalde geht und einen, der aus Wasser geringer Qualität besteht, der in
25 die Gaswaschanlage zurückgeleitet wird.
Der Gebrauch dieses im Kreislauf geführten Wassers kann
den Gesamtfrischwasserbedarf um bis zu 50 X reduzieren. Jedoch muß man beachten, daß das im Kreislauf geführte
Wasser an Sulfaten gesättigt ist und das birgt die Gefahr von Verkrustungen in der Rauchgasentschwefe-
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lungsanlage. Außerdem werden Verunreinigungen, vor allem korrosive Chloride, innerhalb der Entschwefelungsanlage
im geschlossenen Kreislauf aufkonzentriert.
Diese Verunreinigungen erzwingen die Anwendung seltener, teurer Baumaterialien und schließen oft die Anwendung
eines geschlossenen Einfachkreislaufsystems in einer Entschwefelungsanlage aus.
Es ist bereits eine Lösung für diese Probleme vorgeschlagen, nach der das Verfahren in zwei Kreisläufen
betrieben wird, und zwar trennt man die4 Tropfenabscheider,
die kein rezirkuliertes Wasser aufnehmen können, von der Verdampfungszone im Prozeß, die Quencherwasser
benötigt. Anschließend wird das ganze im Kreislauf geführte Wasser in den Quencher-Verdampfungs-Kreislauf
geschickt und keines zum Kreislauf, der die Tropfenabscheider und die Hauptabsorptionszonen enthält.
Diese vorliegende Erfindung fügt diesem bestehenden System eine weitere Verfahrensstufe hinzu, die
selektiv bestimmte Feststoffe abtrennt und die verblei-
20 bende Flüssigkeit im Quencher im Kreislauf führt.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eingehender beschrieben, wobei
Zeichnung 1 ein vereinfachtes Fließschema der Anlage ist.
Zeichnung 2 ist ein Einblick in einen Mehrstufen-25 Quencher-Absorptionsturm gemäß der Erfindung.
Zeichnung 3 ist ein vergrößerter Längsschnitt eines Hydrozyklons, der erfindungsgemäß eingesetzt wird.
Zeichnung 4 ist ein Querschnitt aus Zeichnung 3 entlang der Linie 4
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Bezugnehmend auf Zeichnung 1 bezeichnet 10 allgemein einen Teil der Erfindung, der den Mehrstufen-Quencher-Absorptionsturm
12 einschließt, der eingehender bei der Besprechung der Zeichnung 2 behandelt wird. Dieser
Turm 12 umfaßt einen Quencher 14 und einen Absorber 16. Die Pfeile 18a, b und c bezeichnen jeweils den Gasstrom
zum Quencher 14, vom Quencher 14 zum Absorber 16 und den SO_-befreiten Rauchgasstrom.
Das System umfaßt weiter den Absorbertank 20, den Quenchertank 22 und das Entwässerungssystem 24, verbunden
mit dem Hydrozyklon 24a, das in den Zeichnungen 3 und 4 gezeigt ist, weiter eine Absorptionstrennvorrichtung
26, die Pumpen 28, 30 und 32, die jeweils eine Pumpenwasserdichtung 34a, b und c aufweisen.
Die Hauptleitungen der Anlage für Suspensionen sind:
Leitung 36 vom Absorbertank 20 zur Pumpe 28; Leitung 38
verbindet die Pumpe 28 mit dem Absorber 16; die Leitung 40 geht vom Absorbejrtank 20 zur Pumpe 30," von
der die Leitung 42 zum Absorber 16 führt; die Leitung 44 ist eine Abzweigung von Leitung 42 und führt zur
Absorptionstrennvorrichtung 26; Leitung 46 verbindet den Absorber 16 mit dem Absorbertank 20; die Tropfenabscheiderwaschwasserleitung
48 zum Mehrstufen-Absorptionsturm 12; die Leitung 50 ist die Zuleitung für die Reaktionskomponenten zum Absorbertank 20; die Uberlaufleitung
52 führt von der Absorptionstrennvorrichtung 26 zum Absorbertank 20; die Ablaufleitung 54 kommt von der
Absorptionstrennvorrichtung "26 und führt ebenso zum Quencher-Tank 56, wie die Überlaufleitung vom Absorptionstank
20; die Leitung 58 vom Quenchertank 22 zur Pumpe 32; die Leitung 60 verbindet die Pumpe 32 mit dem
Quencher 14; die Quencherabflußleitung 62 geht vom
Quencher 14 zum Quenchertank 22; die Leitung 64 verbindet den Ablauf vom Quenchertank 22 mit dem Entwässe-
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rungssystem 24; die Leitung 66 geht vom Entwässerungssystem 24 zum Quenchertank 22 und die Leitung 68 verbindet
das Entwässerungssystem 24 mit dem Abfluß. Zeichnung 2 zeigt, daß der Mehrstufen-Absorptionsturm
12 eine senkrechte Umhüllung 70 mit einer Rauchgaseinlaßöffnung 72 am unteren Ende und oben eine Rauchgasauslaßöffnung
73 für das von SO2 befreite Rauchgas hat.
Unterhalb der Rauchgaseinlaßöffnung 72 befindet sich ein Sumpf 74, der mit einem Rührwerk 76 versehen ist.
Vom Sumpf 74 aus führt die Abflußleitung 62 zum Quenchertank
22.
Nach Zeichnung 2 weist der Absorptionsturm 12 eine Quencherzone 14 und eine Absorberzone 16 auf. Die
Quencherzone 14 umfaßt eine Vielzahl von Rohren 80,
die an Leitung 6O angeschlossen sind. Jedes dieser Rohre 80 hat zahlreiche Sprüheinrichtungen 82. In der
Anlage fließen im Quencher 14 die Rauchgase vorzugsweise wirbelartig langsam nach oben, nachdem sie durch
den Einlaß 72 schräg eingeleitet worden sind. Zwischen der Quencherzone 14 und der Absorberzone 16 befindet
sich eine schüsselartige Gas-Flüssigkeits — Trennvorrichtung
84. Diese Trennvorrichtung 84 sammelt sowohl das Wasser der Tropfenabscheider als auch die Absorptionssuspension
und leitet sie über die Leitung 46 zurück zum Absorbertank 20. Oberhalb dieser schüsselartigen
Trennvorrichtung 84 befinden sich zahlreiche Rohre 86 bzw. 86a, die beide mit den Leitungen 42
und 38 verbunden sind, die die primären und sekundären Absorberzufuhrleitungen darstellen.
Beide Rohrleitungen 86 und 86a sind mit einer Vielzahl
von Sprüheinrichtungen 88 versehen und zwischen den Rohren 86 und 86a ist eine dicht gepackte Schicht 90.
Oberhalb der oberen Rohrleitung 86 a sind der untere Tropfenabscheider 92 und der obere Tropfenabscheider
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angeordnet. Waschwasser wird dem unteren Tropfenabscheider 92 durch Rohre 96 mit Sprühvorrichtungen 98
zugeführt. Der obere Tropfenabscheider 94 ist ebenfalls mit einer Waschvorrichtung mit Rohren 100 und
Sprühvorrichtungen 102 versehen.
Zeichnungen 3 und 4 zeigen, daß der Hydrozyklon 24a einen tangentialen Einlaß 104 hat, durch den die zu
entwässernde Suspension über die Leitung 64 zugeführt wird. Die im Hydrozyklon 24a ankommende Lösung geht
durch den Einlaß 104 und beginnt um den oberen überlauf stutzen 106 zu rotieren. Die rotierende Lösung
konzentriert sich beim Abwärtsfließen durch die Konusform 108. Der Konuswinkel gegen die Abflußöffnung 110
beträgt ca. 10°. Der Abfluß erfolgt durch die Leitung
68. Die teilweise geklärte Suspension tritt aufwärts durch den überlaufstutzen 106 durch den Hals 112 zur
Leitung 66 aus, um zurück zum Quenchertank 22 zu fliesen. Die Leitungen 64 und 68 sind mit Hydrozyklonventilen
104'und 106'versehen.
Die zentrifugale Trennkraft des Hydrozyklons bewirkt eine sehr effektive und selektive Anreicherung von
Calciumsulfat im Ablauf, während im Überlauf andere Suspensionsteilchen zurück in das Quencherzufuhrsystem
geführt werden. Die Effektivität des Hydrozyklons ermöglicht praktisch einen quantitativen Kalksteinumsatz
in dem Rauchgasentschwefelungsprozeß, wie später eingehend
beschrieben wird.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen dieser Erfindung umfaßt
das Doppelkreislaufsystem einen Quencherkreislauf A,
in dem praktisch alle Verdampfungsverluste stattfinden und einen Absorberkreislauf B (der auch die Tropfenabscheider
92 und 94 umfaßt), wobei das Gas zuerst durch den Quencherkreislauf, dann durch den Absorberkreislauf
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geleitet wird. Der Reagenzfluß wird im Gegenstrom zum Gasfluß geführt. Der Reagenzfluß geht zuerst durch den
Absorberkreislauf. Feststoffe werden auf folgende Weise aus dem System entfernt: Feststoffe der Reaktion
zwischen dem Calciumreagenz und Schwefeldioxid als auch etwas unreagiertes Reagenz werden vom Absorptionskreislauf B dem Quencherkreislauf mit etwas Wasser zugeführt.
Die Feststoffe werden dann durch den Quencherkreislauf A zirkuliert, wo weitere Reaktionsprodukte
gebildet werden und die Konzentration des unreagierten Reagenzes abnimmt. Die Feststoffe werden dann vom
Quencher dem Entwässerungssystem 24 zugeleitet und enden schließlich auf der Abraumhalde.
Frischwasser wird dem Absorptionskreislauf auf folgende Arten zugeführt:
1. Wasser durch Reagenzzufuhrleitung 50,
2. Wasser von den Suspensionspumpendichtungen 34 c und
3. als Tropfenabscheiderwaschwasser bei 48
Frischwasser kommt in den Quencherkreislauf als:
1. reines Wasser von den Suspensionspumpendichtungen 34a,
2. Wasser, das im Quencherkreislauf zirkuliert von 66, das hauptsächlich die Verdampfungsverluste ersetzt
und
3. Wasser, das vom Absorptionskreislauf überläuft mit seinen Feststoffen durch die Leitung 54.
Falls das ?um Prozeßablauf erforderliche Wasser im
Quencher gleich der Menge des aus dem Sulfitschlammentwässerungssystem
gewonnenen Wassers ist, so ist die beste Ausnutzung des Wassers erreicht. Jedoch steht der
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Quencher-Prozeßwasserbedarf in direktem Zusammenhang
mit dem Volumen des behandelten Rauchgases. Das rezirkulierte Wasser ist direkt in bezug zu setzen zu dem
Volumen des behandelten Gases und der Schwefeldioxidkonzentration im Gas. Deshalb gibt es auch nur eine
exakte Schwefeldioxidkonzentration für ein bestimmtes behandeltes Gasvolumen, bei dem die Prozeßerfordernisse
für Quencherfrischwasser im Gleichgewicht sind mit dem Wasser, das im Prozeß im Kreislauf geführt wird.
Daraus folgt, daß es viele Betriebsbedingungen gibt, wo das rezirkulierte Wasser entweder im Überschuß vorhanden
ist oder nicht ausreicht, um den Quencherwasserbedarf zu erfüllen.
Für die Betriebsfälle, wo das rezirkulierte Wasser den Quencherwasserbedarf überschreitet, muß das Wasser, das
den Absorberkreislauf verläßt, reduziert werden, damit alles rezirkulierte Wasser dem Quencherkreislauf zugeführt
werden kann. Wenn man so verfährt, wird kein rezirkuliertes Wasser dem Absorptionskreislauf, speziell
der Tropfenabscheider-Waschanlage, zugeführt. Während
man einen geschlossenen Kreislauf beibehält.
Für diejenigen Betriebsbedingungen, wo das rezirkulier te Wasser in geringerer Menge anfällt; als dem Quencherwasserbedarf
entspricht, ist es wünschenswert, die Wässermenge des Absorptionskreislaufes zu steigern. Das
Wasser, das dazu benötigt wird, wird dem Prozeß als Tropfenabscheider-Waschwasser zugegeben, wobei außerdem
das Ziel einer maximalen Tropfenabscheider-Waschwassermenge erreicht wird im Verhältnis zum Gesamtprozeßwas-
30 serbedarf.
In beiden Fällen ist es wünschenswert, die Wassermenge verändern zu können, die den Absorberkreislauf verläßt,
ohne den Betrieb des Absorberkreislaufs zu stören.
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Dies wird erreicht durch den Gebrauch eines Feststoff-Flüssigkeit-Trennungsgeräts,
vorzugsweise einem Hydrozyklon 24a. Der Hydrozyklon 24a verarbeitet einen Teil
der Absorberkreislaufsuspension und erzeugt zwei Ströme:
einen hochkonzentrierten Feststoffstrom und einen niedrig
konzentrierten Feststoffstrom. Jeder der beiden
Ströme kann mit einer entsprechenden Menge unbehandelter Absorptionskreislaufsuspension zusammengeführt
werden, um einen Strom zu erzeugen, der die Feststoffe in richtiger Menge mit sich führt, zusammen mit einer
beliebigen Menge Wasser, die den beiden Strömen zugemischt werden kann. Mit dieser Näherung ist ein weiterer
Bereich an Feststoffgehalten im Absorptionskreislauf ablauf strom erzielbar.
Für diese Betriebsbedingungen, wo das rezirkulierte Wasser den Quencherwasserbedarf überschreitet, wird
ein hochkonzentrierter Feststoffstrom mit unbehandelter Absorptionssuspension gemischt, um den Gesamtbedarf
an Wasser zu reduzieren, der den Absorptionssuspensionsablauf begleitet. Für die Betriebsbedingung, wo das rezirkulierte
Wasser weniger ist als der Quencherwasserbedarf, wird ein Strom geringer Feststoffdichte mit unbehandelter
Absorptionssuspension gemischt, um den Gesamtbetrag an Wasser zu steigern, das den Absorptions-
25 suspensionsablauf begleitet.
Weil die Betriebsbedingungen der Anlage sich ständig ändern (z.B. Belastung und SO^-Gehalt), ändern sich
auch die Bjldungsgeschwindigkeiten an Feststoffen im
Absorptionskreislauf und damit auch der Wasserbedarf, der dem Quencherkreislauf mit diesen Feststoffen zugeführt
wird. Um es dem Feststoff-Flüssigkeits-Trennsystem
zu ermöglichen, sofort auf die Prozeßbedingungen in bezug auf Wasser- bzw. Feststoffbedarf anzusprechen,
wird ein Schwefeldioxid-Massenflußsianal 110 heranaezo-
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gen. Dieses Signal wird einem nicht dargestellten Kontrollinstrument
eingegeben, das das Volumen der zu behandelnden Gasmenge und die Konzentration an Schwefeldioxid
abstimmt auf das Verhältnis von wiedergewonnenem Wasser als auch auf das Verhältnis von Absorptionskreislauffeststofferzeugung
und es bestimmt daraus das Verhältnis von behandelter zu unbehandelter Absorptionssuspension. Dieses Kontrollinstrument bestimmt auch, ob
der hochkonzentrierte oder der niedrigkonzentrierte Feststoffstrom mit unbehandelter Absorptionssuspension
gemischt werden soll. Mit diesem Kontrollschema kann
deshalb der Quencherkreislauf die benötigte Wassermenge vom Absorptionskreislauf bekommen,und zwar unter allen
Betriebsbedingungen.
Der Hauptvorteil, ein Hydrozyklon 24a zu benutzen, besteht darin, daß das Hydrozyklon eine chemische Abtrennung
und nicht nur eine physikalische aufgrund der Teilchengröße herbeiführt. Die Komponenten, die dem
Hydrozyklon 24a über Leitung 64 zugeführt werden, ent-
20 halten normalerweise:
CaSO4.2H2O Gips,
CaSO3.1/2HpO Calciumsulfit, CaCO3 Kalkstein und gelegentlich
CaSO3.1/2HpO Calciumsulfit, CaCO3 Kalkstein und gelegentlich
Ca(OH)2 Kalkhydrat, 25 Kalksteinverunreinigungen,
Flugaschepartikel und
abgeblätterte Teilchen der Vertrustungen im Absorptionssystem.
Testergebnisse zeigen, daß bei geeigneter Einstellung
des Hydrozyklons, hautsächlich über die Zufuhr und die Drosselventile 104'und 106', die chemische Zusammensetzung
des Überlaufs und Ablaufs kontrolliert werden kann. Da bekanntlich dife Trennung von der Teilchengröße
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und Dichteunterschieden abhängt, ist es das Prinzip dieser Erfindung, daß die chemische Zusammensetzung
des Ablaufs und Überlaufs bestimmt werden kann.
Diese Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung im System kontrollieren zu können, ergibt mehrere sehr
wichtige Resultate. Erstens kann die Abtrennung kontrolliert werden, wenn man (Ca(OH)2 oder fein gemahlenen
Kalkstein (CaCO3) als SO2-Entfernungsmittel benutzt,
weil praktisch das gesamte SO_-Ertfernungsmittel
(Ca(OH)- bzw. CaCO3) nicht in den Hydrozyklonablauf gelangt,
der schließlich der Anlage entzogen wird. Dies erhöht die Umsetzung des SO2-Entfernungsmittels und
damit seine Ausnützung im Entschwefelungsprozeß ganz beträchtlich. Die Kosten dieser Stoffe betragen 10 bis
30 % der Betriebsausgaben der Entschwefelungsanlage und diese Erfindung schraubt ihren Verbrauch um 20 %
zurück und erniedrigt damit die Gesamtbetriebskosten um bis zu 6 %.
Wenn man ein Hydrozyklon in die Anlage einbaut, kann man zweitens, aufgrund der Fähigkeit, die chemische
Zusammensetzung der beiden Ströme kontrollieren zu können, den Gipsgehalt des Hydrozyklonablaufs auf Spitzenwerte
steigern, wenn man ein "in-situ"-Oxidationssystem benutzt oder wenn natürliche hohe Sulfitoxidation gegeben
ist. Diese Verfahrensweise ergibt ein Abfallprodukt mit hocherwünschten Entwässerungs-, Misch- und
Abraumeigenschaften. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit,
kleinere Gipskristalle und auch unoxidiertes CaSO3.1/2HpO in der Anlage im Kreislauf zu führen, solange
bis sie oxidiert bzw. herangewachsen sind. Diese Möglichkeit, gezielt den gewünschten Gips abzutrennen,
gestattet auch unaufwendige Oxidationsmethoden, da eine vollständige Oxidation und möglichst große
Kristallgröße nicht direkt, in der Oxidationsanlage
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erreicht werden müssen.
Die Wirkungsweise des Hydrozyklons im System der Erfindung
wird an folgenden Beispielen veranschaulicht. In den Beispielen gab es nur Kontrollmöglichkeiten, den
Druck am Hydrozyklon (Durchflußrate) und das Verhältnis Überlauf zu Ablauf zu verändern. Diese Bedingungen
werden durch die zwei Drosselventile lO4'und 106' variiert, die sich am Ein- und Auslaß des Hydrozyklons
befinden. Um einen möglichst hohen Peststoffgehalt im
Ablauf zu erzielen, wurde in vier Testläufen (7-10 Tabelle 1) ein Filter unter dem Auslaß 68 des Hydrozyklons
angebracht.
Insgesamt wurden 11 Testläufe durchgeführt. Die Durchflußraten
des Überlaufs und Ablaufs wurden jedesmal mit einem geeichten Eimer und einer Stoppuhr gemessen. Der
Druckverlust im Hydrozyklon wurde gemessen und Analysen von pH-Wert und *-Feststoffgehalt des Überlaufs und Ablaufs
wurden an Ort und Stelle durchgeführt. Weitere Proben wurden zu Analysezwecken filtriert und eine Be-Stimmung
der Partikelgrößenverteilung wurde durchgeführt. Die höchste Feststoffgehaltkonzentration, die im
Ablauf unter reproduzierbaren Bedingungen erzielbar ist, enthält 61 * getrocknete Feststoffe. 87,6 * Feststoffgehalt,
die im 1. Lauf erhalten wurden, konnten in späteren Versuchen nicht mehr erreicht werden. Die Feststoff
konzentrationen im Überlauf scheinen von den Prozeßbedingungen unabhängig zu sein, da sie eng um einen
Mittelwert von 4,05 % Feststoffgehalt schwanken.
Gefilterte Überlauf- und Ablaufproben jedes Laufs wurden
zur thermo grav imetrischen Analyse ins Labor geschjckt,
um die Sulfat- und Sulfitkonzentrationen zu bestimmen. Außerdem wurde der säureunlösliche Rückstand
und der Glühverlust bestimmt. Eine Zusammenfassung der
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Ergebnisse wird in Tabelle II gezeigt. Die Zusammensetzung des AblaufSchlamms ist hochinteressant, wobei
die Gipskonzentration darin überraschend hoch ist und nur geringfügig (+ 5 %) um einen Mittelwert von 95,93 *
schwankt. Der säureunlösliche Rückstand betrug im Ablauf durchschnittlich 3,8 %, was beweist, daß wenig
oder kein Sulfit oder unreagierter Kalkstein vorhanden ist. Der Gesamtalkaligehalt der Proben, die einen hohen
pH-Wert haben, bestätigen dies.
Die Überlaufproben enthielten einen bedeutenden Anteil an Ruß, wie der relativ hohe Glühverlust von 25,96 %
andeutet. Die Zusammensetzung des Überlaufs teilt sich durchschnittlich in 39,8 % Sulfat und 58,87 X Säureunlösliches auf.
Die Teilchengrößenverteilung der unfiltrierten Proben
wurde durch feuchte Siebanalyse bestimmt. Praktisch 100 * der Teilchen des Überlaufs waren kleiner als 44 μ
was dem engstmaschigen vorhandenen Sieb entspricht. Der Ablauf hatte eine sich über einen größeren Bereich erstreckende
Teilchengrößenverteilung mit bis zu 19 % im Bereich 44 - 74 μ , obwohl über 80 * immer feiner als
44 μ waren.
Die Übermenge an Sulfat im Ablauf erklärt sich aus der Wirkungsweise eines Hydrozyklons. Das Hydrozyklon wirkt
aufgrund der Zentrifugalkraft auf kleinere Teilchen geringerer Dichte auftrennend von größeren Teilchen
höherer Dichte im ankommenden Schlamm. Das Calciumsulfatteilchen ist das größte anwesende Teilchen und
trennt sich deshalb leicht ab und bildet die überwiegende Menge des Ablaufs, während die kleineren Teilchen
die Hauptmenge des Überlaufs bilden.
Die Größenordnung an Sulfatkonzentration im Ablauf war
C 3 O= 0 21 / Θ17 21
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unerwartet. 96 X Gipsgehalt wurde durchschnittlich für
alle Läufe, unabhängig von der Zufuhr (enthält normalerweise höchstens 7O % Sulfat), beobachtet. Man fand,
daß die Sulfatkonzentration sich direkt proportional zur Feststoffkonzentration des Ablaufs verhält, wobei
maximal 98 * Gips erhalten werden, aber wobei sich auch
,relativ wenig bei einem Feststoffgehalt über 55 % verändert
.
Die erkannte Abwesenheit von unreagiertem Kalkstein im
Ablauf setzt voraus, daß der Kalkstein zurück ins Entschwefelungssystem geleitet wird, und zwar aus dem
Hydrozyklon-Überlauf. Laboranalysen für Gesamtalkali
im Ablaufschlamm der Läufe 9 und 11 bestätigen den geringen Kalksteingehalt (0 - 1,29 %), auch bei hohem
pH-Wert der Suspension. Daraus folgt, daß eine hohe Kalksteinausnutzung erreicht werden kann bei praktisch
jedem gewünschten Entschwefelungsgrad wegen der sehr wirksamen Abtrennung des unreagierten Kalksteins im
Hydrozyklon. Ebenso scheint die Schlammaufkonzentrierungsfähigkeit
des Hydrozyklons unabhängig vom pH-Wert der Suspension zu sein.
Die Sulfatkonzentration und der Prozentsatz an Feststoffen im Hydrozyklonablaufschlamm ist eine Funktion
des Verhältnisses der Flußraten von überlauf zu Ablauf.
Die erhaltene Uberlaufmenge ist dem Druckabfall im Hydrozyklon proportional.
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-it
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Lauf Nr. |
Durchfl; 1/m. Überlauf |
lßrate .η. Ablauf |
Verhältnis Über-/Ablauf |
Druckverlust im Hydrozyklon mm Ht |
% Festste i Überlauf |
ffgehalt Ablauf |
1 | 58,U | 12,68 | 4>58 | 12Z.0 | 4,9 | (87,6)a) |
2 | 56,93 | 13,66 | 4,17 | 1189 | 4,0 | 61,0 |
3 | 35,77 | i6.5C | 2,16 | 936 | 4,7 | 41,3 |
4 | 23,66 | 30,32 | 0,78 | 688 | 4,0 | 26,7 |
5 | 2,95 | 52,65 | 0,056 | 388 | 3,7 | 19.6 |
6 | 51,67 | 21,61 | 2,39 | 1179 | 3,9 | 42,7 |
7 | 36,22 | 10,94 | 3,31 | 1200 | 3,9 | A7,1 |
8 | o,ob) | 16,01 | 0,0 | 2079 | — | 24,3 |
9 | 48,11 | 20,36 | 2,36 | 1045 | 3,8 | 41,7 |
10 | 54,70 | 9,05 | 6,05 | 1179 | 3,7 | 59,2 |
11 | 43.61 | 20,67 | 2,11 | 1200 | 3,9 | 31,6 |
a) Scheinbar irrtümliches Ergebnis
b) Überdruck am Überlauf
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Lauf Nr. |
% CaSir Überlauft |
.2H9O Ablauf |
% säureunlös Überlauf |
1. | Rückstand Ablauf |
% Glühverlust überlauf |
1 | 41,57 | 97,77 | 58,15 | 1,50 | 26,5 | |
2 | 39,18 | 97,72 | 61,49 | 4,47 | 28,9 | |
3 | 47,78 | 97,34 | 58,49 | 3,44 | 26,5 | |
4 | 43,96 | 96,28 | 53,05 | 3,02 | 25,6 | |
5 | 22,94 | 90,79 | 76,22 | 9,83 | 34,2 | |
6 | 32,49 | 96,52 | 66,33 | 1,89 | 22,8 | |
7 | 38,23 | 96,52 | 60,35 | 1,58 | 22,3 | |
8 | — | 92,08 | — | 8,08 | ||
9 | 43,01 | 94,37 | 52,16 | 2,83 | 24,1 | |
10 | 46,83 | 97,31 | 49,15 | 1,85 | 22,7 | |
11 | 42,05 | 98,58 | 53,30 | 3,28 | 26,9 | |
Mittel wert |
39,80 | 95,93 | 58,87 | 3,80 | 25,96 | |
030021/Ο72Ϊ
Research-Cottrell Inc. 1.11.1979
29U536
Die folgenden Beispiele, als Fall 1 und Fall 2 bezeichnet, für Gasströme, die jeweils hohen und mittleren
Schwefelgehalt besitzen, erläutern eingehender die vorliegende Erfindung.
5 Annahmen Fälle 1 und 2
1. Wirksamkeit des Absorptionsturms = 90 % Wirksamkeit des Quenchers = 30 %
Wirksamkeit der Absorptionszone = 85,71 %
2. Kalksteinausnutzung = 95 % 3. Kalksteinreinheit = 95 %
4. Keine Flugasche wird in den Suspensionsströmen aufgenommen
5. Erzwungene Oxidation im Quencher zu 95 Mol-% Gips
6. 80-prozentige Feststoffentnahme zum Abraum (gänzlieh
geschlossener Kreislauf)
Fall 1
hoher Schwefelgehalt 3000 ppm
Absorptionsmittelzufuhr: Feststoffgehalt = 25,33 %
Absorptionsmittelzufuhr: Feststoffgehalt = 25,33 %
Fall 2
20 mittlerer Schwefelgehalt 1500 ppm Absorptionsmittelzufuhr: Feststoffgehalt = 15,34
03 0021/0722
Research-Cottrell Inc.
1.11.-IS7S
Ströme in den Fällen 1 und 2
18a einströmendes Gas
18b Gas (in der Entschwefelungsanlage)
18c ausströmendes Gas
50 Absorptionsmittelzufuhr
34c Primärabsorber Pumpendichtwasser
34b Sekundärabsorber Pumpendichtwasser
48 Tropfenabscheider Waschwasser
38 Primäre Absorptionsmittelzufuhr
42 Sekundäre Absorptionsmittelzufuhr
44 Absorptionsmittelauftrennzufuhr
52 Absorptionsmittelauftrennüberlauf
54 Absorptionsmittelauftrennablauf
56 Absorptionstanküberlauf
56' Suspensionszufuhr vom Absorber zum Quencher
34a Quencherpumpendicht.wasser
66 Wasser vom Klärbecken (Abraum)
60 Quenchersuspensionszufuhr
64 Ablauf ins Entwässerungssystem
68 Ablauf in Kanalisation
EL Verdampfungsverluste
030021/0722
Research-Cottrell Inc.
1.11.1579
- TM. -
ο ο ro
Gasströme
Fall 1 | einströmendes Gas - 18a | ka Mol/h | ppm |
ka/h | 19.56Ο 3.060 765 77 2.Ο4Ο |
767.000 120.000 30.000 3.000 8O.OOO |
|
No °2 SO, H2O |
547.676 134.650 24.482 4.897 36.722 |
25.502 | 1.000.000 |
total | 748.427 |
aesättiates | Gas | - 18b | ppm | |
ka/h | ka Mol/h | 730.447 115.135 26.188 2.0OO 126.230 |
||
N2. CO2 s8« H2O |
547.676 135.660 22.446 3.428 60.847 |
19.56Ο 3.Ο83 701 53,5 3.38ο |
1.000.000 | |
total | 770.Ο57 | 26.778 | ||
entweichendes | Gas - 18c | ppm | |
ka/h | ka Mol/h | 732.423 117.161 23.558 287 126.571 |
|
°2 so H„0 |
547.676 137.680 20.130 490 60.847 |
19.560 3.129 629 7,65 3.38Ο |
1.000.000 |
total | 766.823 | 26.705,65 | |
O, 881 kg/m"
138°C
Dichte
Temp.
Druck 14,9 mm Hg
MG 29,348
Durchflußmenge 235.967 1/sec
Dichte 1,132 kg/m
Temp. 52°C
Druck 9,3 mm Hg
MG 28,757
Durchflußmenge 188.774 1/sec
1,123 kq/πΓ
52°C
Dichte
Temp.
Druck 5,6 mm Hq
MG 28,71
Durchflußmenge 189.694 1/sec
1.11.1979
Flüssigkeitsströme
Fall 1
Strom Nr. |
kg/h CaCO3 |
kgA CaSO3.1/2H2O |
kg/h CaSO..2Ho0 |
Inertstoffe | kg/h Wasser |
kg/h Total |
l/min Total |
% Feststoffe |
ppm Chlorid |
50 | 7.248 | O | 0 | 381 | 14.170 | 21.799 | 288 | 35 | 1.000 |
34c | O | O | 0 | 0 | 2.268 | 2.268 | 37,8 | 0 | 1.000 |
34b | O | O | 0 | 0 | 1.134 | 1.134 | 18,9 | 0 | 1.000 |
48 | O | O | 0 | 0 | 10.347 | 10.347 | 170 | 0 | 1.000 |
38 | 124.175 | 229.258 | 61.473 | 17.821 | 3.894.544 | 4.327.271 | 68.135 | 10 | 1.023 |
42 | 51.739 | 95.524 | 25.614 | 7.425 | 1.622.727 | 1.803.029 | 28.390 | 10 | 1.023 |
44 | 3.754 | 6.930 | 1.858 | 539 | 117.735 | 130.816 | 2.060 | 10 | 1.023 |
52 | 1.609 | 2.970 | 796 | 231 | 106.522 | 112.128 | 1.817 | 5 | 1.023 |
54 | 2.145 | 3.960 | 1.062 | 308 | 11.213 | 18.688 | 242 | 40 | 1.023 |
56 | 513 | 947 | 254 | 73 | 16.089 | 17.876 | 272 | 10 | 1.023 |
56' | 2.658 | 4.907 | 1.316 | 382 | 27.301 | 36.564 | 515 | 25,33 | 1.023 |
34a | O | 0 | 0 | 0 | 1.701 | 1.701 | 28,4 | 0 | 9-525 |
66 | O | 0 | 0 | 0 | 67.380 | 67.380 | 1.124 | 0 | 9-525 |
60 | 10.804 | 13.238 | 335.399 | 11.371 | 2.101.266 | 2.472.078 | 37.850 | 15 | 9.525 |
64 | 362 | 444 | 11.251 | 382 | 70.490 | 82.929 | 1.268 | 15 | 9.525 |
68 | 362 | 444 | 11.251 | 382 | 3.110 | 15.549 | 144 | 80 | 9.525 iß |
EL | O | 0 | 0 | 0 | 24.124 | 24.124 | 401 | 0 | je·*· |
Research-Cottrell Inc.
1.11.1979
Gasströme
Fall 2 | einströmendes | Gas - 18a | ppm |
ke/h | ke Mol/h | 767.000 | |
N | 545.516 | 19-483 | 120.000 |
C(L | 134.118 | 3.048 | 30.000 |
°2 | 24-385 | 762 | I.500 |
SO9 | 2.439 | 38 | 81.000 |
ΗΛϋ | 37.264 | 2.070 | 1.000.000 |
total | 743.720 | 25.401 | |
N.
0.
0.
sf
total
ees'attietes Gas - 18b ke/h 1 ke Mol/h
545.516
134.621
134.621
23.884
1.707
1.707
61.743
767.471
19.483
3.O59
746
26,7 3.430
26.745
728.460
114.394
128.250
1.000.000
entweichendes ke/h |
Gas - 18c ke Mol/h |
ppm | |
N9 0Z2 SO9 H^O |
545.516 135.627 23.823 244 61.743 |
19.483 3.083 744 3,8 3.430 |
728.499 115.267 27.833 142 128.259 |
total | 766.953 | 26.743 | 1.000.000 |
Dichte Temp.
Druck
Durchflußmenee
Dichte Temp.
Druck
Durchflußmenge
0,876 kg/m3 1380C
14,9 mm Hg 29.279 235-967 1/sec
Dichte | 1,129 kg/m" |
Temp. | 52°C |
Druck | 9,3 mm Hg |
MG | 28,696 |
Durchflußmenge | 188.774 1/sec |
1,123 kg/m3 °
,1 52°C
5,6 mm Hg 28,618 189.694 1/sec
Research-Cottrell Inc.
1.11.1979
β» ca ο ο
Flüssigkeltsströme Fall 2
Strom Nr. |
kg/h CaCO- |
kg/h CaSO-.1/2H2O |
kg/h CaSO^.2H2O |
kg/h Inertstoffe |
kg/h Wasser |
kg/h Total |
l/min Total |
% ' Feststoffe |
ppm Chlorid |
50 | 3.610 | 0 | 0 | 190 | 7.056 | 10.856 | 144 | 35 | 1.000 |
34c | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.268 | 2.268 | 37,8 | 0 | 1.000 |
34b | 0 | 0 | 0 | 0 | 1.134 | 1.134 | 18,9 | 0 | 1.000 |
48 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15.316 | 15.316 | 254 | 0 | 1.000 |
38 | 110.364 | 203.783 | 54.652 | 15.847 | 3.461.817 | 3.846.463 | 60.565 | 10 | 1.012 |
42 | 27.591 | 50.946 | 13.663 | 3.962 | 865.454 | 961.616 | 15.141 | 10 | 1.012 |
44 | 1.075 | 1.985 | 533 | 154 | 33.720 | 37.467 | 590 | 10 | 1.012 |
52 | 46I | 851 | 228 | 66 | 3O.5I0 | 32.116 | 522 | 5 | 1.012 |
54 | 614 | 1.134 | 304 | 88 | 3.210 | 5.350 | 68 | 40 | 1.012 |
56 | 709 | 1.310 | 351 | 107 | 22.258 | 24.730 | 390 | 10 | 1.012 |
56' | 1.324 | 2.444 | 655 | 190 | 25.467 | 30.080 | 458 | 15,34 | 1.012 |
34a | 0 | 0 | 0 | 0 | 1.134 | 1.134 | 18,9 | 0 | 1.000 |
66 | 0 | 0 | 0 | 0 | 33.557 | 33.557 | 560 | 0 | I6.64O |
60 | 8.645 | 10.599 | 268.305 | 9.100 | 1.681.013 | 1.977.662 | 30.282 | 15 | 16.640 |
64 | 181 | 221 | 5.603 | 190 | 35.106 | 41.301 | 632 | 15 | 16.640 , |
68 | 181 | 221 | 5.603 | 190 | 1.549 | 7.744 | 72 | 80 | 16.640 |
EL | 0 | 0 | 0 | 0 | 24.479 | 24.479 | 409 | 0 |
CjO cn
Research-Cottrell Inc. 1.11.1979
Strom
Name des Stromes
%-Gehaltsbereich an Feststoffen
Fall 1
(schwefelreich)
Fall 2
(mittlerer Schwefelgehalt)
(mittlerer Schwefelgehalt)
52
Absorptionsmittelauf trennüber lauf
3 -
54
Absorptionsmittelauf trennablauf
10 - 50
40
56
Absorptionstank
überlauf
überlauf
5-15
10
10
Suspensionszufuhr vom Absorber zum Quencher
3 - 5O
25,33
15,34
Leerseite
Claims (6)
- Patentansprüche) Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgas, gekennzeichnet durch einen Rauchgasquencher, einen Rauchgaswäscher; Einrichtungen, um das Gas nacheinander erst durch den Quencher, danach durch den Wäscher zu leiten; Einrichtungen, um das Gas nacheinander erst im Wäscher, danach im Quencher mit der wäßrigen Alkalisuspension reagieren zu lassen; Entwässerungseinrichtungen zur Behandlung von Teilen der nicht-durchreagierten Alkalisuspension, die einen 0 Hydrozyklon mit Ableitungen für eine Fraktion schwerer bzw. leichter Teilchen aufweisen und Einrichtungen, mit denen die leichten Teilchen in die Alkalisuspension zum Quencher geleitet werden.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadyrch gekennzeichnet, daß am Hydrozykloneinlaß und am Ablauf der schwerenTeilchen Kontrollventile vorgesehen sind.
- 3. Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgas, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmenkombination:a) Abschrecken mit anschließendem Reinigen des heißen Rauchgases mittels einer wäßrigen alkalischen Suspension;b) Trennung des teilweise verbrauchten Alkalireagenzes aus der Absorptionsstufe;c) Auftrennung des gesammelten teilweise verbrauchten Alkalireagenzes in eine schwere und eine leichteFraktion;d) Zurückführen der leichten Fraktion in der Absorptionsstufe;e) Einführung der schweren Fraktion in die Quencherflüssigkeit;030021/0722ORIGINAL INSPECTEDResearch-Cottrell Inc. " i '"':": 1.13.1979f) Getrenntes Auffangen des Flüssigkeitsablaufs aus dem Quencher;g) Ein Teil der Quencherflüssigkeit wird mittels zentrifugaler Kräfte in eine leichte und eine5 schwere Fraktion aufgetrennt;h) Rückführung der leichten Fraktion aus g) in den Quencher-Flüssigkeitskreislauf undi) Ausführen der schweren Fraktion aus g).
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Suspension aus Wasser und Branntkalkoder Kalkstein besteht.
- 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schwere Fraktion der Stufe g) hauptsächlich aus Calciumsulfat besteht.
- 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leichte Fraktion der Stufe g) hauptsächlich aus Calciumsulfit und Wasser besteht.030021/0722
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/957,674 US4250152A (en) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | Sulfur dioxide scrubber with hyroclone separator |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2944536A1 true DE2944536A1 (de) | 1980-05-22 |
DE2944536C2 DE2944536C2 (de) | 1990-02-15 |
Family
ID=25499951
Family Applications (1)
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---|---|
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Representative=s name: SCHOENWALD, K., DR.-ING. VON KREISLER, A., DIPL.-C |
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