DE3044820A1

DE3044820A1 - Verfahren zum staubabziehen aus einem festkoerper-gaskontaktreaktor

Info

Publication number: DE3044820A1
Application number: DE19803044820
Authority: DE
Inventors: Masao Hino; Hada Michio; Toru Hiroshima Seto; Yoshihiro Shiraishi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS5676238A; US4420313A

Description

Verfahren zum Staubabziehen aus einem Festkörper-Gaskontaktreaktor

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abziehen von Staub aus einem Festkörper-Gaskontaktreaktor mit Parallelgasströmung zum Behandeln von staubigen, schmutzigen Abgasen z.B. zum Denitrieren und Entschwefeln von Gasen aus einem kohle- oder ölbefeuerten Boiler, einem Koksofen, einem Sinterofen oder einem Müllverbrennungsofen, wobei das Staubabziehen mit Mitteln erfolgt, die sich zum periodischen Entfernen von Staubablagerungen von Dichtungspackungen in einem ■Reaktor erfolgt, um die Packkapazität aufrechtzuerhalten und den Druckverlust mit den Packungen so klein wie möglich zu halten.

Probleme, die bei mit schmutzigen Abgasen arbeitenden Festkörper-Gaskontaktreaktoren auftreten, sind die Neigungen zu größerem Druckverlust infolge des teilweisen Verstopfens bei Staubablagerungen aus den Abgasen am Packungsabschnitt und zu geringerer Katalysatorwirkung mit der Staubansammlung auf der Katalysatorfläche.

Zum Lösen dieser Probleme sind Reaktoren mit Parallelgasströmung vorgeschlagen worden, die gitter -oder wabenförmige Packungen mit vielen in Gasströmung gerichteten Löchern verwenden.

Dieser Vorschlag fällt in die Kategorie der "staubfreien" Festkörper-Gaskontaktreaktoren, indem die Katalysatorfläche parallel zur Dichtung der Gasströmung

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ausgerichtet und so schwerlich dem Aufprall von Staubteilchen ausgesetzt ist, daß praktisch keine Staubablagerung erfolgen kann.

Die Staubteilchen treffen jedoch senkrecht auf die Endfläche des Packungsabschnitts auf, an der die Abgase eintreten. Bei etwas klebrigem Abgasstaub wird manchmal dieser Teil des Staubes sich ablagern, ansammeln und Brücken an der Packungsoberfläche bilden, und auch den Abschnitt örtlich verstopfen. Sollte dies eintreten, so verschlechtert sich die Ausbildung des Packungskatalysators und der Druckverlust beim Packungsabschnitt erhöht sich in solchem Umfang, daß der Betrieb der Anlage behindert wird, die die Quelle der Abgase bildet. Aus diesen Gründen ist eine periodische Staubabfuhr erforderlich.

Als Mittel zum Wegdrücken von Staubablagerungen während des Betriebes befindet sich heute eine Reihe von Abänderungen in der Entwicklung eines Verfahrens zum Richten von Strahlen von Dampf, Luft oder eines anderen Strömungsmittels gegen den Eingang oder den Ausgang des Packungsabschnitts, das besonders auf das Absetzen und Ansammeln von Staub und die Brückenbildung am Einlaßende für das reinigende Gas des Packungsabschnitts mit vielen hindurchgehenden, zur Achse des schmutzigen Gasstromes gerichteten Löchern abzieht (dieses Verfahren wird im folgenden mit "Rußabblasen" bezeichnet. Ein Vorschlag findet sich beispielsweise in der japanischen Patent-Auslegeschrift 60273/1977). Dieses Verfahren ermöglicht es, eine gute Staubbeseitigung zu erhalten. Bei einem Festkörper-Gaskontaktreaktor, der große Abgasvolumen wie von einem Boiler

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behandelt, ist eine große Menge Druckluft oder Dampf zum Reinigen der ganzen Gaseinlaßfläche mit großem Querschnitt notwendig. In dieser Hinsicht sind für die Zustände des wirksamen Rußabblasens intensive Versuche durchgeführt worden, die wirtschaftlicher wären und nicht die schädliche Wirkung des Abblasens auf die Packungen aufweist. Diese Versuche haben zur Erfindung geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches und wirksames Verfahren zum Rußabblasen anzugeben, das auf dem Auffinden der Bedingungen für wirksames Entfernen der Ablagerung, der Ansammelung und der Brückenbildungen von Staub von der Packungsoberfläche basiert, und Strahlen von reinigendem Gas liefert und anschließend diese gegen die ganze Packungsfläche durch Verwenden von Rußgebläsen mit mehreren Gasdüsen in einer Reihe richtet, die entweder in der Nachbarschaft von Einlaß oder Auslaß, an dem das zu behandelnde Gas in den Packungsabschnitt eintritt, oder durch einen Träger von Düsen beweglich gehalten und praktisch in rechtem Winkel zur Strömungsrichtung des behandelten Gases beweglich gemacht worden ist. Die besten Bedingungen sind nach verschiedenen Versuchen im Abstand zwischen den Gasdüsen und dem Einlaß des Packungsabschnitts (im folgenden mit "Blasabstand" bezeichnet) und auch bei der Strömungsgeschwindigkeit der -^einigungsgasstrahlen am Einlaß des Packungsabschnitts erzielt worden.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen anhand eines Gebläses mit mehreren runden Düsen zur Durchführung der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen ist:

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Figur Λ eine schematische Darstellung eines Festkörper-Gaskontaktreaktors, der mit einem Rußgebläse versehen ist;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Rußgebläses mit mehreren runden Düsen;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Packung, bei der die Erfindung angewendet wird;

Figur 4- eine Darstellung der Zunahme der Ablagerungen an Endteilen einer Packung;

Figur 5 ein Diagramm der Ergebnisse von Versuchen, die auf die Staubabziehleistung und den Gebläseabstand bezogen sind; und

Figur 6 ein Diagramm der Ergebnisse von Versuchen, die auf die Staubabziehleistung und auf die Gasströmungsgeschwindigkeit bezogen sind.

Der Pfeil in Figur 1 stellt das in vertikaler Strömung zum Einlaßende des Packungsabschnitts zu behandelnden Abgas dar und mit 2 ist der Packungsabschnitt und mit 3 das Abgas bezeichnet, das durch den Packungsabschnitt hindurchgegangen ist, wo es durch eine Festkörper-Gasreaktion gereinigt worden ist. Der Packungsabschnitt besteht aus Packungen, die je Gasdurchgänge in Gitter, Waben- oder anderen entsprechenden Form besitzt, wie es Figur 3 zeigt. Gewöhnlich werden mehrere solcher zu einem Bündel zusammengefaßter Packungen in einer Führung gehalten und befestigt. Die Düse 4 bildet einen wesent-

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lichen Teil der Erfindung. Eine ^eihe 5¹ solcher Düsen ist auf einem Träger oder einem Rohr $ befestigt, das sich seitlich bewegen kann, wie es Figur 4- zeigt, und so die Düsen 4- sich parallel zur oberen (oder unteren) Fläche des Packungsabschnitts 2 bewegen läßt.

Im Packungsabschnitt werden Oxyde von Stickstoff und Schwefel vom Verbrennungsabgas durch Festkörper-Gaskontakt beispielweise durch Reaktionen mit einem ^xieduzierstoff entfernt, der vorher oder durch Absorption auf die Packungsoberfläche gegeben worden ist. Hinter dem Packungsabschnitt 2 wird das Gas aus der Anlage jetzt als reines Gas 3» wie bereits erwähnt, abgegeben.

Unterdessen siedelt sich der vom Abgas getragene Staub teilweise am Einlaßende des Packungsabschnitts an und vergrößert sich als Staubablagerung 6.

Figur 4- zeigt ein übliches Bild einer Staubablagerung, die Kappen 6 an den Spitzen des Einlaßendes gebildet haben und in Gasströmungsrichtung 1 (oder in dieser Richtung am Auslaßende der Packung) zunehmen. Die größer gewordenen Kappen versuchen sich zu verbinden und bilden Teilbrücken durch Beulen durch Streuung der Gasströmung oder aus anderem Grund. Mit 2a ist ein Teil der Packung im Abschnitt bezeichnet. Bei Druckzunahme infolge des Anstiegs und der Brückenbildung der Ablagerung (Figur 2) wird ein Strömungsmittel 8, zum Beispiel unter Druck stehender Luft oder Dampf, aus der Außenseite in das Rohr 5 und dann in die Reihe runder Düsen 4- eingeführt und dadurch bei höherer Geschwin-

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digkeit gegen die Ablagerung auf der Endfläche des Packungsabschnittes gestrahlt, um die Ablagerung weg zu blasen, zu zerstäuben und zu entfernen. Da das die Düsen tragende Rohr 5 sich nach rechts und links bewegen kann, wie es Figur 1 zeigt, ist ein Rußabblasen der ganzen Einlaß- oder Auslaßfläche des Packungsabschnitts in einem großen Abschnittsgebiet durchführbar.

Es gibt so viele Düsen, daß die Strahlbreite der Düsen die obere (oder untere) Oberfläche des Packungsabschnitts 2 bedecken kann. Der Durchmesser der Düse entspricht dem der Gasdurchgänge des Packungsabschnitts 2, was ein Kennzeichen von Staub- und Gasstrahldruck ist.

In der Regel liegt der Düsendurchmesser im Bereich von 2 bis 20 mm. Ein Durchmesser von weniger 2 mm ist ungeeignet, weil ein Verstopfen erfolgt, und ein Bereich von mehr als 20 mm ist unwirtschaftlich, weil dann das Strömungsvolumen sehr stark anwächst. Bei demselben Gerät und einem Abgas nach Beispiel 1 wurden Tests unter Verwendung runder Düsen mit einem Durchmesser von 2 mm, 10 mm und 20 mm bei einem Gebläseabstand von 0,6 mm durchgeführt, um die Strömungsgeschwindigkeit von Luftstrahlen aus den runden Düsen und die zu erreichende Staubabzugsleistung zu messen. Als Ergebnisse wird bei Geschwindigkeiten von 25 bis 40 m/sek ein" Staubabziehwirkungsgrad von 0,95 (Figur 6) erhalten.

Die Düse besitzt die Form eines Kreises, einer Ellipse und eines Rechecks und bei einer Geschwindigkeit von mehr als 25 m/sek. sind die Wirkungen der Düsen jeder Art meistens dieselben.

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Wenn die Reihe 5' eier Düsen 4 stationär gehalten wird, was in der Zeichnung nicht gezeigt wird, liegt die notwendige-Zahl der Reihe 5¹ in der Nähe auf der oberen Fläche des Packungsabschnitts 2.

Die Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit Beispielen beschrieben:

Bei einem Festkörper-Gaskontaktreaktor mit Parallelgasströmung zum Behandeln von schmutzigen Abgasen aus kohlen- und ölgefeuerten Boilern wurden verschiedene Test nach dem Verfahren nach der Erfindung zum Abziehen der Staubablagerung von der Einlaß- oder Auslaßfläche des Packungsabschnitts mittels Luft- oder Dampf oder ander Strahlen durchgeführt, die unter Druck stehen und die durch die runden Düsen von der Außenseite geliefert werden (Figur 2).

Beispiel 1

Es wurde von einem Staubsammler teilweise gereinigtes Abgas, d.h. das Gas aus einem kohlenbeheizten Boiler und mit einer Zusammensetzung (am Auslaß des Staubsammlers) nach Tabelle 1 durch einen Festkörper-Gaskontaktgeber nach Figur 1 hindurchgeführt. Nach etwa 100 Betriebsstunden wurde eine Flugaschenablagerung (Figur 4) an der Endfläche des Packungsabschnitts beobachtet.

Tabelle 1 - Abgaszusammensetzung (am Auslaß des Staubsammlers)

HoO CO₀ NOx SOx Staubkonzen Temperatur . * * tration

W (%) (ppm) (ppm) (mg/Nm⁵) ( ⁰C) 10 2 27O 1,450 70 350

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Dann wurden mittels eines Rußgebläses mit runden Düsen mit öffnungen von etwa 5 nm Durchmesser Luftstrahlen mit einem -^ruck von 4kg/cm auf die Endfläche des Packungsabschnitts bei geänderten Gebläseabständen gerichtet. Die in diesen Bahnen durch die Strahlen beim Abziehen der Staubablagerung von der Endfläche erzielten Leistungen wurden bewertet und die so erhaltenen Daten wurden in Figur 5 eingetragen.

Bei runden Düsen mit demselben Öffnungsdurchmesser und demselben unter Druck stehendem Strömungsmittel ist die Strahlbreite im allgemeinen proportional dem Gebläseabstand. Wenn der Abstand von den Düsenspitzen zum Einlaß- oder Auslaßende des Packungsabschnitts größer wird, ist die Fläche, gegen die die Strahlen gerichtet werden können, größer und die Verteilung der Gasströmungsgeschwindigkeit wird gleichmäßiger, aber die Gasströmungsgeschwindigkeit selbst nimmt ab. Umgekehrt ist je kürzer der Abstand desto höher die Strömungsgeschwindigkeit, aber desto enger ist die Düsenbreite. Es hat sich somit gezeigt, daß es einen bestimmten entsprechenden Bereich des Gebläseabstandes zum ordentlichen Staubabzug gibt. Ein Gebläseabstand im Bereich von 0,2 bis 1,0 Meter, vorzugsweise von 0,5 bis 0,8 m, ermöglicht einen guten Staubabzug.

Beispiel 2

Mit demselben Gerät und einem Abgas wie beim Beispiel 1 wurden Tests durchgeführt, um den Luftdruck bei einem Gebläseabstand von 0,6 Meter zum Klären der Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit von Luftstrahlen aus runden Düsen und der zu erzielenden Staubabzugs-

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leistung zu erhöhen. Die Ergebnisse sind in Figur 6 graphisch dargestellt.

Es ist dort zu ersehen, daß eine Staubabzugswirkung bei einer Gasströmungsgeschwindigkeit von etwa 4- Meter pro Sekunde beobachtet worden ist. Bei Geschwindigkeiten über 25 bis 30 m/sek. erreicht die Staubabzugsleistung ihr Maximum. Die Strömungsgeschwindigkeit steigt mit dem Strahldruck an, aber eine Geschwindigkeit über 40 m/sek. erscheint nicht mehr günstig zu sein, wenn die Möglichkeit eines Drucks der Packungen infolge Aufprall von Gas auf der Endfläche und der zusätzlichen Leistungserfordernis für den erhöhten Strahlendruck und die Gasströmungsgeschwindigkeit in Betracht gezogen werden.

Der Energieaufwand ist direkt proportional der Gasströmungsgeschwindigkeit und dem Druck. Beim Bestäuben einer gegebenen Oberfläche verringert eine niedrige Gasströmungsgeschwindigkeit (d.h. ein niedriger Druck) die Staubabzugsleistung. Bei Erhalt einer angemessenen Leistung müssen deshalb mehr Düsen in engerem Abstand angeordnet werden, was eine größere Gesamtmenge reinigenden Gases verbraucht. Andererseits erhöht eine hohe Gasströmungsgeschwindigkeit (d.h. ein hoher Druck) die Staubabzugsleistung aber wieder mit Verzicht auf eine höhere Gasmenge. Deshalb soll die optimale Gasgeschwindigkeit nach sorgfältiger Beachtung des Verhältnisses der beabsichtigten Staubabzugsleistung zum Energiebedarf gewählt werden.

Aus Pigur 6 ergibt sich, daß die gewünschte Gasgeschwin-

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digkeit im Bereich, von 5 bis 4Ό m/sek, noch besser im Bereich von 15 bis 25 m/sek. liegt, Bei einem Druck von 4- kg/cm wurde der Betrieb des Rußgebläses nach der Erfindung 900 mal wiederholt. Es gab danach keine Verformung, keinen Bruch oder eine andere Änderung der Packungen. Bei der Verwendung von Dampf anstelle des Reinigungsgases für das Rußblasen wurden ähnliche Staubabzugsleistungen im Verhältnis zu den Gasströmungsgeschwindigkeiten und den Gebläseabständen erhalten.

Die E_rfi_Q(i_ung ermöglicht das Liefern eines Reinigungsgases bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die notwendig und hoch genug ist, um den Staub zu entfernen, der auf den Packungen sich angesiedelt, größer geworden ist und Brücken gebildet hat. Es ergibt sich somit ein praktisches und brauchbares Reinigungsverfahren, durch das Staub wirtschaftlich und wirksam aus Festkörper-Gaskontaktreaktoren abgezogen werden kann.

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Claims

Eat entanspruch

Verfahren zum Staubabziehen aus einem Festkörper-Gaskontaktreaktor für staubige Abgase, der einen Dichtungspackungsabschnitt aus Packungen mit je mehreren in
Strömungsrichtung des zu behandelnden Abgases gerichteten Gasdurchgängen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlen aus Reinigungsgas aus einer Reihe (5¹) von festen oder beweglichen
Düsen (5) geblasen werden, die im Reaktor gegen die
Vorderfläche des Einlaß-oder Auslaßendes des Packungsabschnitts (2) gerichtet sind, und daß der Abstand der Düsen (5) von der Vorderfläche des Packungsabschnitts (2) im Bereich von 0,2 bis 1,0 Meter und die Gasstrdmungsgeschwindigkeit am Einlaß des Packungsabschnitts im Bereich von 5 bis 4-0 Metern pro Sekunde liegt.

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ORIGINAL INSPECTED