DE3038014C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reini­ gung 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, und 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.

Es sind verschiedene Prozesse zur Abscheidung von SO₂ aus dem Rauchgas kohlegefeuerter Kraftwerke verfügbar. Die üb­ lichsten Verfahrn basieren auf Naßreinigung unter Anwendung von Kalk oder Kalkstein als Absorptionsmittel. Die Gaswäsche­ rei hat dabei gewöhnlich die Form eines Turmes mit Düsen, in dem große Mengen Absorptionsflüssigkeit rückumgewälzt werden. Die Flüssigkeit wird aus feinverteiltem Kalk oder Kalkstein bereitet, der mit absorbiertem SO₂ 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 zu transportieren sind. Die Flüssigkeit - die Aufschlämmung - enthält außerdem ver­ schleißverursachende feste Teilchen, die beträchtliche Unter­ haltkosten z. B. für Pumpen, Rohrleitungen und Düsen verur­ sachen. In der Gaswäsche wird das Gas auf ungefähr Sätti­ gungstemperatur - oder ca. 50-55°C - gekühlt, was zur Folge hat, daß das Gas oft wiedererwärmt werden muß, um beschwerlichen Niederschlag von Rauchgas in der Nähe des Schornsteins zu vermeiden.

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 des Rauchgases dazu genutzt, um das Wasser in der Absorptionsflüssigkeit völlig zu verdampfen, wobei gleichzeitig das Reaktionspro­ dukt zu einem trockenen Pulver getrocknet wird, das danach zusammen mit eingehendem Staub, z. B. Flugasche, nach dem kombinierten Trocknungs- und Absorptionsprozeß abgeschieden wird. Das Absorptionsmittel wird unter Feinverteilung in einer Düse oder einer rotierenden Feinverteilungseinheit in einer ersten Stufe eingespritzt, die aus einer besonde­ ren Reaktionskammer besteht, die von dem Staubabscheider, der die zweite Stufe ist, völlig getrennt ist. Als Staub­ abscheider dienen sowohl Textilfilter als auch Elektrofilter herkömmlicher Typen.

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 Ver­ fahren niedrige Investitionskosten verlangt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definiert ist. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung ist im Anspruch 2 definiert. Der Erfindung liegt die überraschende Entdeckung zugrunde, daß die Trocknungs­ stufe und die Abscheidungsstufe in einer integrierten Kammer ausgeführt werden können, wodurch sie sich von bekannten Verfahren unterscheidet, bei denen stets gesonderte Appa­ rateinheiten 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. Erfindungsgemäß werden Düsen oder andere Mittel zur Fein­ verteilung des Absorptionsmittels in der eigentlichen Filter­ kammer derart angeordnet, daß eingehendes heißes Gas diese Mittel umspült, die so gerichtet werden, daß die Mischung aus Flüssigkeitstropfen und gekühltem Gas das Filtermedium nicht direkt erreichen, 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.

Es hat sich ferner überraschend gezeigt, daß ein hoher Rest­ feuchtigkeitsgehalt im abgeschiedenen Staub akzeptiert werden kann, ohne daß irgendwelche Ungelegenheiten in Form erhöhten Druckabfalles über dem Filter beobachtet wurden. Bei diesen Versuchen mit einer Vorrichtung der angegebenen Art wurde die Flüssigkeitsdosierung sogar bewußt soweit ge­ trieben, daß das Filtermaterial völlig naß war, ohne daß die befürchteten Ungelegenheiten beobachtet werden konnten. Genau entgegengesetzt zu dem, was vermutet werden konnte, scheint die Durchlässigkeit durch die Anwesenheit von Feuch­ tigkeit nicht relativ beeinflußt zu werden.

Da ein höherer Feuchtigkeitsgehalt im Staub akzeptiert werden kann, kann im System gemäß der Erfindung mit einem bedeutend höheren Abscheidungsgrad für SO₂ gerechnet werden. Versuche haben gezeigt, daß bei Rauchgasen von der Feuerung mit schwe­ felarmer 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 Investitions­ kosten gegenüber herkömmlicher Technik, da nur eine Kammer gebaut zu werden braucht, was beträchtliche Einsparungen an Stahlkonstruktionen, Treppen, Laufgängen und, nicht zuletzt, Isolierung bewirkt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 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 Auf­ schlämmung in Wasser durch die Flüssigkeitsleitung 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 Sperrfilter 6 bildet die Reaktionskammer V, in der die Reaktion zwischen Absorpti­ onsmittel 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 des Kammerteiles V in m³ und dem Rauchgasfluß Q in m³/s ist soweit 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 Reaktionsprodukten be­ stehende, annähernd trockene Staub wird auf den Filterschläu­ chen 7 abgesetzt, während das gereinigte Gas das Filtermate­ rial durchströmt und die Filterkammer 1 über den Reingasaus­ laß 8 verläßt, wo auch Mittel 9 zur Reingung der Schläuche angeordnet sind. Unter den Filterschläuchen 7 sind Bodentaschen 10 zum Sammeln des abgeschiedenen Staubs angeordnet, der dann durch die Schleuseneinrichtung 11 abgegeben wird.

Die Erfindung wird durch folgendes Anwendungsbeispiel noch zusätzlich veranschaulicht. Ein Gasfluß von etwa 15 500 m³/h und der Temperatur 148°C wurde einer Versuchseinrichtung zu­ geführt, 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 quadratischen Querschnitt von 2,3 × 2,3 m. Das Filter enthielt insgesamt 75 Filterschläu­ che, was einer Filterfläche von 150 m² 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 herkömmlichen 2-Medien-Typ angeordnet. Der eingehende Schwefeldioxydgehalt wurde gemessen und betrug ca. 500 ppm. Bei Zuführung von ca. 6,5 l/min einer etwa 4%igen Aufschläm­ mung von Kalziumhydroxyd sank der abgehende Schwefeldioxyd­ gehalt auf ca. 75 ppm, bei einer abgehenden Gastemperatur von 75°C. Der Druckabfall über dem Filter schwankte zwischen 102 und 118 mm Wassersäule, je nach der Reinigung der Filter­ schläuche, die mittels Druckluft erfolgte.

Die Erfindung wurde vorstehend im Zusammenhang mit der Ab­ scheidung von Schwefeldioxyd aus einem Gasstrom beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann im Rahmen der Patentansprüche auch zur Ab­ scheidung anderer unerwünschter saurer Gaskomponenten ange­ wendet werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Reinigung eines heißen Rauchgases von Schwefeldioxyd oder anderen unerwünschten sauren Gaskompo­ nenten, bei dem ein Absorptionsmittel in Form einer Wasser­ lösung oder Aufschlämmung in Wasser in Kontakt mit dem Rauch­ gas gebracht wird, und die vom Absorptionsmittel und dem Schwefeldioxyd gebildeten Reaktionsprodukte getrocknet werden, und die Reaktionsprodukte danach in einem Filter abgeschieden werden, dadurch gekennzeich­ net, daß das Absorptionsmittel in feinverteilter Form in eine Filterkammer (1) eingeführt und in den der Filterkammer zugeführten Rauchgasstrom (Q) eingemischt wird, und daß der Mischung eine Aufenthaltszeit in der Filterkammer (1) von 1-15 Sekunden unter annähernd vollständiger Verdunstung des Wassers im eingespritzten Absorptionsmittel vermittelt wird, wonach der Rauchgasstrom das Filtermaterial des in der Filterkammer angeordneten Filters (6) unter Abla­ gerung der gebildeten Reaktionsprodukte auf dem Filtermaterial (7) durchströmt.

2. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Reaktionskammer (V) mit Einlaß für das Gas und einer Feinverteilungsanordnung (3) für Zuführung eines Absorptionsmittels in Form einer Wasserlösung oder Aufschläm­ mung in Wasser zum Rauchgas in der Reaktionskammer (V), und einer Filterkammer (1) mit Mitteln (6) zur Abscheidung der gebildeten Reaktionsprodukte vom Gas, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reaktionskammer (V) in die Filterkammer (1) integriert ist, in der die Abschei­ dungsmittel aus textilen Sperrfiltern (6) bestehen, und daß das Volumen der Reaktionskammer zwischen dem Gaseinlaß (2) und dem Filtermaterial (7) so bemessen ist, daß dem Rauchgasfluß eine mittlere Aufenthaltszeit in genanntem Kammerteil (V) von zwischen 1 und 15 Sekunden vermittelt wird.