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Verfahren und Vorrichtung zum Reinigung heißen Rauch~ases
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von Schwefeldioxyd oder anderen unerwünschten sauren Gaskomoonenten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines heißen Rauchgases
von Schwefeldioxyd, bei dem ein Absorptionsmittel in Form einer Wasserlösung oder
einer Aufschlämmung in Wasser mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht wird, während
die vom Absorptionsmittel und Schwefeldioxyd gebildeten Reaktionsprodukte getrocknet
werden, wonach die Reaktionsprodukte in einem Filter abgeschieden werden.Die Erfindung
betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Es siduerschiedene Prozesse zur Abscheidung von 502 aus dem Rauchgas
kohlegefeuerter Kraftwerke ve#fügbar-. Die üb- - -lichsten Verfahren basieren auf
Naßreinigung unter Anwendung von Kalk oder Kalkstein als Absorptionsmittel. Die
Gaswäscherei hat dabei gewöhnlich die Form eines Turmes mit Düsen, in dem große
Mengen Absorptionsflüssigkeit rückumgewälzt werden.
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Die Flüssigkeit wird aus feinverteiltem Kalk oder Kalkstein bereitet,
der mit absorbiertem SO Reaktionsprodukte in Form von Kalziumsulfit und -sulfat
bildet. Diese Verunreinigungen sind relativ schwerlösliche Verbindungen, und infolgedessen
verbleibt die Waschflüssigkeit,auch nachdem der Hauptteil des Kalks für Reaktion
mit absorbiertem SO2 angewendet wurde, reich an festen Teilchen. Es besteht deshalb
stets die Gefahr der Verstopfung der Apparatur mit einem der genannten Stoffe, wenn
auch in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte zur Beseitigung u.a. dieser Probleme
bei Naßreinigung mit Kalk gemacht worden sind. Der Effektverbrauch liegt auch relativ
hoch,da große Flüssigkeitsmengen:zutransportieren sind. Die Flüssigkeit - die Aufschlämmung
- enthält außerdem verschleißverursachende feste Teilchen, die beträchtliche Unterhaltskosten
z.B. für Pumpen, Rohrleitungen und Düsen verursachen.
In der Gaswäsche
wird das Gas auf ungefähr Sättigungstemperatur - oder ca. 50 - 550C gekühlt, was
zur Folge hat, dat das Gas oft wiedererwärmt werden muß, um beschwerlichen Niederschlag
von Rauchgas in der Nähe des Schornsteins zu vermeiden.
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Als Alternative zu diesen völlig nassen Systemen wurde ein Verfahren
entwickelt, das bedeutende Vereinfachungen mit sich bringt und deutliche Vorteile
gegenüber den bekannten Systemen aufweist. Bei ihm wird die Wärme aes Rauchgases
dazu genutzt, um das Wasser in der Absorptionsflüssigkeit völlig zu verdampfen,
wobei gleichzeitig das Reaktionsproedukt zu einem trockenen Pulver getrocknet wird,
das danach zusammen mit eingehendem Staub, z.B. Flugasche, nach dem kombinierten
Trocknungs- und Absorotioncorozeß abgeschieden wird. Das Absorptionsmittel wird
unter Feinverteilung in einer Düse oder einer rotierenden Feinverteilungseinheit
in einer ersten Stufe eingespritzt, die aus einer besonderen Reaktionskammer besteht,
die von dem Staubabscheider, der die zweite Stufe ist, völlig getrennt ist. Als
Staubabscheider dienen sowohl Textilfilter als auch Elektrofilter herkrmmlicher
Typen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein verbessertes Verfahren
zur Abscheidung von Schwefeldioxyd aus heißem Rauchgas zu schaffen, das einen hohen
Wirkungsgrad hat, betriebssicher ist und im Vergleich mit vorbekannten Verfahren
niedrige Investitionskosten verlangt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 definiert ist. Das im Anspruch 2 angegebene Verfahren ermöglicht
eine noch verbesserte Abscheidung. Die kennzeichnenden Merkmale der Vorrichtung
sind im Anspruch 3 definiert. Der Erfindung liegt die überraschende Entdeckung zugrunde,
daß die Trocknungsstufe und die Abscheidungsstufe in einer integrierten Kammer
ausgeführt
werden können, wodurch sie sich von bekannten Verfahren unterscheidet, bei denen
stets gesonderte Apparateinheiten für den Prozeß angewendet wurden. Der Grund hierfür
dürfte vor allem darin liegen, daß die Gefahr der Verstopfung des Filtermateriales
als sehr groß beurteilt wurde, wenn ein wasserhaltiges Absorptionsmittel direkt
in der Filterkammer zugesetzt würde. Man vermutete, daß dies den Gaswiderstand über
dem Abscheider stark erhöhen würde.
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Erfindun gsgemäß werden Düsen oder andere Mittel zur Feinverteilung
des Absorptionsmittels in der eigentlichen Filterkammer derart angeordnet, daß eingehendes
heißes Gas diese Mitte msuit, die so gerichtet werden, daß die Mischung aus Flüssigkeitstropfen
und gekühltem Gas das Filtermedium nicht direkt erreicht, sondern erst,wenn es 1
- 15 Sekunden frei in der Kammer geströmt ist. Hierbei verdunstet der Hauptteil
des Wassers im eingespritzten Absorptionsmittel, und es verbleibt eine gewisse Restfeuchtigkeit
im Staub, auch nachdem dieser auf dem Filtermedium abgeschieden wurde.
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Es hat sich ferner überraschend gezeigt, daß ein hoher Restfeuchtigkeitsgehalt
im abgeschiedenen Staub akzeptiert werden kann, ohne daß irgendwelche Ungelegenheiten
in Form erhöhten Druckabfalles über dem Filter beobachtet wurden.
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Bei diesen Versuchen mit einer Vorrichtung der angegebenen Art wurde
die Flüssigkeitsdosierung sogar bewußt soweit getrieben, daß das Filtermaterial
völlig naß war, ohne daß die befürchteten Ungelegenheiten beobachtet werden konnten.
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Genau entgegengesetzt zu dem, was vermutet werden konnte, scheint
die Durchlässigkeit durch die Anwesenheit von Feuchtigkeit nicht negativ beeinflußt
zu werden.
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Da ein höherer Feuchtigkeitsgehalt im Staub akzeptiert werden kann,
kann im System gemäß der Erfindung mit einem bedeutend höheren Abscheidungsgrad
für S02 gerechnet werden. Versuche haben gezeigt, daß bei Rauchgasen von der Feuerung
mit schwefelarmer Kohle der Abscheidungsgrad von etwa 75 auf etwa 97% erhöht werden
kann, wenn das Verfahren mit einem höheren
Feuchtigkeitsgehalt im
Staub im Filter betrieben wird. Die Erfindung ermöglicht auch bedeutend niedrigere
Inves titions -kosten gegenüber herkömmlicher Technik, da nur eine Kammer gebaut
zu werden braucht, was beträchtliche Einsparungen an Stahlkonstruktionen, Treppen,
Laufgängen und, nicht zuletzt, Isolierung bewirkt.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher beschrieben, die eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch
zeigt. In der Zeichnung ist 1 eine Filterkammer, zu der das heiße Rauchgas durch
einen Gaseinlaß 2 geleitet wird. Am Übergang des Einlasses zur Kammer ist eine Feinverteilungsanordnung
3 montiert, der das Absorptionsmittel in Form einer Wasserlösung oder Aufschlämmung
in Wasser durch die Flüsslgkeitsleitung 4 zugeführt wird. In der Filterkammer 1
ist ein textiles Sperrfilter 6 in Form einer Anzahl Filterschläuche 7 angeordnet.
Der Raum zwischen dem Gaseinlaß 2 und dem Snerrfilter 6 bildet die Reaktionskammer
V, in der die Reaktion zwischen Absorptionsmittel und dem Schwefeldioxid im Rauchgas
unter Trocknung der Reaktionsprodukte vor sich geht. Der Kammerteil V ist im Verhältnis
zum Fluß Q des Rauchgases so bemessen, daß das Rauchgas durchschnittlich zwischen
1 und 15 Sekunden im Kammerteil V verbleibt. Das Verhältnis zwischen dem Volumen
3 des Kammerteiles V in m und dem Rauchgasfluß- Q in m3 /5 ist somit zwischen 1
und 15 (s). Da die Feinverteilungsanordnung 3 am Übergang des Gaseinlasses 2 zur
Kammer V liegt, wird das zugeführte Absorptionsmittel wirksam in den Rauchgasfluß
Q eingemischt. Der aus den gebildeten Reaktions-produkten bestehende,annähernd trockene
Staub wird auf den Filterschläuchen 7 abgesetzt, während das gereinigte Gas das
Filtermaterial durchströmt und die Filterkammer 1 über den Reingasauslaß 8 verläßt,
wo auch Mittel 9 zur Reinigung der Schläuche angeordnet sind. Unter den Filterschläuchen
7 sind Bodentaschen 10 zum Sammeln des abgeschiedenen Staubs angeordnet, der dann
durch die Schleuseneinrichtung li abgegeben wird.
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Die Erfindung wird durch folgendes Anwendungsbeispiel noch zusätzlich
veranschaulicht. EIn Gas fluß von etwa 15 500 m3/h 0 und der Temperatur 148 C wurde
einer Xersuchseinrichtung zugeführt, die aus einem modifizierten Schlauchfilter
bestand, aus dem Schläuche entfernt worden waren, um in der Mitte der Filterkammer
einen leeren Raum zu schaffen. Das Filter war etwa 6,5 m hoch und hatte einen qudratischen
Querschnitt von 2,3 x 2,3 m. Das Filter enthielt insgesamt 75 Filterschläu-2 che,
was einer Filterfläche von 150 m entspricht. Das Gas wurde durch das Dach der Filterkammer
in einem vertikalen Kanal eingeführt, der etwa 0,2 m unterhalb des Daches der Filterkammer
mündete. Auf gleicher Höhe damit war eine Düse vom herkömmlichem 2-Medien-Typ angeordnet.
Der eingehende Schwefeldioxydgehalt wurde gemessen und betrug ca. 500 ppm.
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Bei Zuführung von ca. 6,5 1/min einer etwa 4%-igen Aufschlämmung von
Kalziumhydroxvd sank der abgehende Schwefeldioxydgenalt auf ca. 75 ppm, bei einer
abgehenden Gastemperatur 0 von 75 C. Der Druckabfall über dem Filter schwankte zwischen
102 und 113 mm Wassersäule, je nach der Reinigung der Filterschläuche, die mittels
Druckluft erfolgte.
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Die Erfindung wurde vorstehend im Zusammenhang mit der Abscheidung
von Schwefeldioxyd aus einem Gasstrom beschrieben.
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Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann im
Rahmen der beigefügten Patentansprüche auch zur Abscneidung anderer unerwünschter
saurer Gaskomponenten angewendet werden.