DE3209185A1

DE3209185A1 - Gas-behandlungsvorrichtung fuer eine mehrzahl von kesseln

Info

Publication number: DE3209185A1
Application number: DE19823209185
Authority: DE
Inventors: Barry J. 92675 San Juan Capistrano Calif. Southam
Original assignee: Wahlco International Inc
Current assignee: Wahlco International Inc
Priority date: 1981-04-24
Filing date: 1982-03-13
Publication date: 1982-11-11
Also published as: IT1151517B; GB2098508B; GB2098508A; ZA821324B; US4333746A; AU545593B2; CA1166972A; DE3209185C2; JPS5813A; KR830010350A; JPH023084B2; KR900000444B1; FR2504409B1; FR2504409A1; IN154363B; AU8138482A; IT8220341A0

Description

Gas-Behandlungs vorri chtung für eine Mehrzahl von Kesseln

Ein allgemein übliches System zur Ausscheidung von Flugasche | aus den Rauchgasen bei der Verbrennung von fossilen, d.h. alsoj pflanzlichen Brennstoffen, wie z.B. Kohle, ist die Verwendung | von elektrostatischen Abscheidern. Wenn jedoch Kohle mit einem·

ι Schwefelgehalt von weniger als 1% in einem Kessel verbrannt ι

wird, dann ist das auf natürliche Weise erzeugte Schwefel- J

Trioxid (SO₃) selten ausreichend, um den spezifischen elektrischen Widerstand der Flugasche auf eine solche Höhe zu reduzieren, bei welcher ein elektrostatischer Abscheider wirksam arbeiten kann (ungefähr 5 χ Io Ohm»cm).

In dieser Beziehung wirkt sich noch verstärkend aus, daß praktisch der gesamte Schwefelgehalt von Kohle, der sich zwischen weniger als 1% bis etwa 6% bewegen kann, zu Schwefel Dioxid (SOp) während der Verbrennung der Kohle oxidiert, und daß zwischen 1% und 5% dieses Schwefel-Dioxids dann weiter zu Schwefel-Trioxid oxidiert. Es ist typisch, daß infolge der Abkühlung der Rauchgase nach der Verbrennung deren Schwefel-Trioxid-Bestandtei1 sich mit ebenfalls in dem Rauchgas enthaltender Feuchtigkeit verbindet unter Bildung von Schwefelsäure (H₂SO₄), welche sich auf den Flugaschepartikeln absetzt. Die Schwefelsäure, die auf den Flugaschepartikeln kondensiert, bestimmt im allgemeinen den spezifischen elektrischen Widerstand dieser Partikel. So werden beispielsweise bei der Verbrennung von Kohle mit geringem Schwefel gehalt im Kessel nur relativ kleine Mengen an Schwefelsäure erzeugt, und infolge—

dessen ist der spezifische elektrische Widerstand der Flug- j asche verhältnismäßig hoch. Dementsprechend ist bei der Ver- \ brennung von Kohle mit geringem Schwefelgehalt der Abscheidungsgrad des elektrostatischen Staub- und Ascheabscheiders beträchtlich herabgesetzt, insbesondere in solchen Fällen, in denen der Abscheider so ausgebildet ist, daß ■ er Rauchgase mit den normalen Rauchgas-Aus trittstemperaturen zu verarbeiten hat,

d.h. also in der Größenordnu-ng von etwa 12o°C bis 16o°C. J

Es sind auch andere Systeme entwickelt worden, um das Problem !

der Erzielung eines hohen Abscheidungsgrades durch elektro- j statische Abscheider bei Flugasche mit hohem spezifischem,

elektrischem Widerstand zu lösen. Dabei sind beispielsweise ;■

Systeme vorgeschlagen worden, bei denen folgende Prinzipien I

angewandt werden: Heißabscheider; vergrößerte Kaltabscheider; |

Beutel gehäuse; oder eine Rauchgas-Aufbereitung. In vielen !

Fällen hat die Erfahrung gezeigt, daß die Verwendung einer ■' Rauchgas-Aufbereitung diebefriedigendste Lösung ist bezüglich

der Verläßlichkeit, der Wirksamkeit, der Kosten, des Raumauf- ]

wands und der Vielseitigkeit, d.h. also der Anpaßbarkeit an '

unterschiedliche Betriebsbedingungen. j

. j

In diesen Fällen der Anwendung von Rauchgas-Aufbereitungs- j Systemen hat sich die Einrichtung und das Verfahren für die ΐ Abgasaufbereitung, die in der USA-Patentschrift 3 993 429 be- j schrieben sind, als überwältigender Erfolg erwiesen. Bei diesem und bei anderen Systemen wird eine gesteuerte geringfügige, , d.h. also spurenförmige Menge von Schwefel-Trioxid in die ι

Rauchgasströmung injiziert, und zwar zwischen dem Kessel und : dem elektrostatischen Abscheider, um auf diese Weise den ;

spezifischen elektrischen Widerstand der Oberfläche der Flugasche in den gewünschten Bereich zu bringen, innerhalb dessen j eine wirksame Ausscheidung durch den elektrostatischen Ab- ι scheider möglich ist. :

Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine Vielzahl von Betriebs-Parametern für das richtige Funktionieren des Rauchgas-Aufberei tungssystems, wie dieses in der USA-Patentschrift 3 993 geschildert ist, wichtig ist. Unter denjenigen Merkmalen, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, befinden sich die folgenden Gesichtspunkte:

1. Das Schwefel-Trioxidgas mu3 auf einer Temperatur oberhalb seines Taupunkts, der bei etwa 26o°C liegt, gehalten wer- I den von der Stelle der Umwandlung bis zünder Stelle der In-i jektion als ein chemisches Reagens. Wenn die GastemrperaturΪ nennenswert unter den genannten Wert von 26o°C absinkt, bevor der Auslaß erfolgt, dann erfolgt die Kondensation und j die hieraus entstehende Bildung von Schwefelsäure vor dem I Auslaß, was wiederum zu einer Vielzahl von zerstörerischen Wirkungen führen kann, beispielsweise Korrosion, unerwtinsct" te chemische Reaktionen, Zusammenbruch des chemischen Prozesses, und dergleichen.

2. Es müssen geeignete Ablaß-, Reinigungs- und Abschalttechniken vorgesehen sein für den Fall von Ausfallen oder einer gesamten Systemabschaltung, um ein Kondensieren der verbleibenden Systemgase zu verhindern, wie aber auch ein Rückströmen von Schwefeltrioxid (im Falle eines positiv | arbeitenden Systems) mit sich daraus ergebenden zerstören'-j sehen Wirkungen und womöglich Gesundheitsschädigungen. j

3. Die Systemvolumen-, Strömungs- und Druck-Parameter müssen konstant aufrecht- und eingehalten werden.

Viele moderne kommerzielle oder Entwicklungs-Systeme der in der; USA-Patentschrift 3 993 429 beschriebenen Grundbauart umfassen I

Maßnahmen, um die vorstehend geschilderten Betriebsparameter j zu erfüllen; jedoch beruhten generell die früheren, erfolg-

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reichen Installationen von Abgas-Aufbereitungssystemen mit j Schwefel-Trioxid-Injektion auf einer eins-zu-eins-Basis oder, j mehr im einzelnen gesagt, auf einem einzigen System zur Behandlung des Abgases eines einzigen Kessels.

In Fällen, in denen der Spitzenbedarf, die Kosten, die Betriebswirtschaftlichkeit, die Wartung sowie die in Betracht zu ziehenden Platzbedürfnisse es erfordern, kann es unbedingt erforderlich sein, ein einziges System zur Behandlung, d.h. ! also zur Aufbereitung des Schornsteingases aus einer Mehrzahl ! von Kesseln zu benutzen. Nichtsdestoweniger ist bisher keine i erfolgreiche Installation von Mehrfachschornstein-Gasaufbe- ! reitungs-Schwefel-Trioxid-Systemen entwickelt worden, welche j e-rfolgreich die weiter oben beschriebenen Betriebsparameter I (wie auch zusätzlich solche Parameter, die bei Mehrfachvor- j gangen auftreten, wie z.B. Proportionierung der richtigen In- ' jektion der Aufbereitungsmischung, geeignete Bypaß Anordnungen und dergleichen) in einer sicheren, wirksame-n und in jeder Beziehung geeigneten Art und Weise erfüllt.

Durch die Erfindung, welche ein einziges Schwefel-Trioxid-Abgasaufbereitungssystem zur Aufbereitung, d.h also Behandlung! des Abgases einer Mehrzahl von Kesseln umfaßt und die ent- j sprechenden Steuerungen, Ventile und Bypaß-Anordnungen umfaßti werden die weiter oben angegebenen Betriebsparameter erzielt, j Zusätzlich werden die Probleme der Anpassung der Konzepte des I einzelnen Systems bzw. der einzelnen Kesselanordnungen derjenigen Art, die in der weiter oben erwähnten USA-Patentschrif beschrieben sind, völlig ausgeschaltet oder zumindest in starkem Maße herabgesetzt.

Dementsprechend ist die Hauptaufgabe der Erfindung darin zu sehen, ein mit einer einzigen Gasquelle arbeitendes Aufbereitungssystem für eine Mehrzahl von Kesseln zu schaffen, wobei dieses System die geeigneten und auch erforderlichen Einrich-

tungen für den Auslaß bzw. für die Reinigung unter Abschalt- j bedingungen für denjenigen Systemabschnitt aufweist, welcher j von dem Abgas eines Schornsteins durchflossen wird, während gleichzeitig ein oder mehrere andere Schornsteine mit der richtigen Aufbereitungsmischung gespeist werden.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung von wahlweise betätigbaren Einrichtungen, um das gesamte System, oder jeglichen beliebigen Teil desselben, auf der richtigen Temperatur und/oder dem richtigen Druck zu halten, um zerstörerische Wirkungen des in dem System enthaltenen Schwefel-Trioxidgases zu verhindern.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung, die Merkmale der Erfindung und ihre Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung, wobei das einzige Zeichnungsblatt eine schematische Darstellung eines Abgas-Behandlungssystems zeigt, welches nach den Prinzipien der Erfindung ausgebildet ist und nach diesen Prinzipien arbeitet. \

In der einzigen Zeichnungsfigur ist insgesamt mit Io ein Rauch[ gas-Aufbereitungssystem dargestellt, das entsprechend den j

Prinzipien der Erfindung ausgebildet und wirksam ist. Für den j Fachmann ist ersichtlich, daß generell ein Abgas-Aufbereitungs^ system recht komplex ist, wenn es dazu dienen soll, normaler- ' weise (jedoch nicht hierauf begrenzt) Schwefel-Trioxid-Behandlung von Flugascheteilchen durchzuführen, die in den Abgasen enthalten sind, welche aus Kesseins kommen, in welchen fossile Brennstoffe, also in erster Linie Kohle, verbrannt werden. Die Schwefel -Trioxid-Aufberei tung wird vervollständigt* bevor das Kesselabgas in einen elektrostatischen Abscheider !

eintritt und verstärkt infolge dessen die Abscheidung der Flug-lasche durch den elektrostatischen Abscheider durch übliche _f elektrostatische Abscheidungstechniken. Zum Zwecke der Be-

Schreibung der Erfindung ist das hier beschriebene Ausführungsj· beispiel auf die Schwefel-Trioxid-Aufbereitung einer Gas- j

strömung gerichtet, die aus mit Kohle befeuerten Kesseln aus- ί tritt; jedoch soll diese spezielle Beschreibung den Umfang der: Erfindung keineswegs in irgend einer Weise unangemessen be- j schränken.

Das Abgas-Aufbereitungssystem Io nach der Erfindung ist so aufgebaut und in der Weise wirksam, daß eine Schwefel-Trioxid-i Aufbereitungsmischung von einem einzigen System Io benutzt I wird, um wahlweise die Abgasströmungen einer Mehrzahl von Kes-I sein zu behandeln, wovon (als Beispiele) zwei Kessel 12 und \ 12' dargestellt sind. Das System Io umfaßt, unter anderem, .; ein Lufteinlaßgebläse 14, das vorzugsweise ein mit konstanter i Drehzahl laufendes Gebläse ist, und dessen Einlaß über eine [ Einlaßleitung 16 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. i Die Auslaßleitung 18 des Lufteinlaßgebläses 14 verbindet diese mit einem Schwefel verbrenner 2o. Innerhalb der Auslaßleitung 18 ist ein in seiner Temperatur veränderbarer Primär-Erhi tzer 22 vorgesehen. Wie dargestellt, verläuft eine Leitung 24 zwi- ! sehen dem Schwefelverbrenner 2o und einem katalytischen Um- j wandler 26. Es ist darauf hinzuweisen, daß in der Praxis der I Umwandler 26 in eine einheitliche Stufeneinheit einkombin⁴ert sein kann; zum Zwecke der deutlicheren Darstellung zeigt die Zeichnung aber eine spezielle Leitung 24.

Das System Io umfaßt zusätzlich einen Flüssigschwefel-Lagertank 28, der mit dem Schwefel verbrenner 2o über eine Leitung ; 3o in Verbindung steht. In diese Leitung 3o ist eine proportioj nal arbeitende Pumpe 32 eingeschaltet, welche die Zuführung j von flüssigem Schwefel aus dem Flüssigschwefel-Lagertank 28 ! über die Leitung 3o in den Schwefelverbrenner 2o unterstützt, j Eine geeignete Steuereinrichtung, wie z.B. die schematisch darf gestellte Mi croprocessor-Steuerung 34, erhält über die elek- j trischen Leitungen 36 der Kesselbelastung entsprechende Sig-

- ίο -

nale von den Kessel-Sensoren 38, um entsprechend wahlweise J die Zuführung von flüssigem Schwefel zu dem Schwefelverbrennerj 2o zu steuern bzw. zu regeln. Um diesen Steuer- bzw. Regelvorgang zu unterstützen, ist die Microprocessor-Steuerung 34
in geeigneter Weise derart programmiert, daß sie die Schwefel-j zuführung proportional dem bekannten Schwefelgehalt der in den j Kesseln verbrannten Kohle steuert bzw. regelt. ■ !

Der vorstehend beschriebene Teil des Systems Io ist allgemein i bekannt und ist im einzelnen in der bereits mehrfahc erwähnten! USA-Patentschrift 3 993 429 beschrieben. Allgemein geschildert! wirkt dieser Systemteil in der Weise, daß das Lufteinlaßge- ■ blase 14 eingeschaltet wird, um der Auslaßleitung 18 UmgebungS'-luft zuzuleiten, worauf, während des Anlaufens des Schwefelverf brenners 2o, die Luft auf eine Temperatur von etwa 426⁰C bis \ 454⁰C aufgeheizt wird. Diese heiße Luft wird sodann dem Schwe-;

fei verbrenner 2o zugeleitet, um dessen Innenraum aufzuheizen i mit dem Ergebnis, daß nun die Zündung des flüssigen Schwefels, welcher dem Schwefelverbrenner 2o durch die Pumpe 32 züge- ! leitet wird, einzuleiten. Der entzündete Schwefel oxydiert, unjs zwar schnell, unter Bildung einer Schwefel-Dioxid-Luft-Mischuni die beispielsweise S% (Volumen %) Schwefel-Dioxid enthält. ! Diese Mischung aus Schwefel-Di oxid und Luft fließt dann in den! katalytischen Umwandler 26 zum Zweck der Erzeugung von Schwe- ί fei-Triöxid, das dann nachfolgend in die Kesselabgase, zwecks \ Aufbereitung derselben, eingeleitet wird. Zur Einleitung des ί Schwefel-Trioxids in die Kesselabgasströmungen können jegliche, geeignete, speziell ausgebildete Vorrichtungen verwendet wer- J den, beispielsweise die industrielle Schwefel-Trioxid-Gasin- ι jektionssonde, die vollständig in der USA-Patentschrift 4 179 '■

o71 beschrieben ist. ;

Das insgesamt mit Io bezeichnete System umfaßt zusätzlich einerp Sensor 4o in Nähe der Auslaßseite des Schwefelverbrenners 2o. j Dieser Sensor 4o tastet die Temperatur der aus diesem Verbren-

- li -

ner austretenden Mischung ab und gibt sein Signal über die ^! elektrische Leitung 42 an die Microprocessor-Steuerung 34 ab. ι Diese ist ihrerseits derart programmiert, daß sie auf das
Signal von dem Sensor 4o in der Art anspricht, daß sie das
Signal über die elektrische Leitung 44 an den Primär-Erhi tzer
22 weiterleitet zwecks entsprechender Einstellung dieses Erhitzers, um auf diese Weise die Ausgangstemperatur der Gasströmung von dem Schwefel verbrenner 2o entsprechend der opti- i malen Temperatur für das wirtschaftliche Arbeiten des katalytischen Umwandlers 26 einzuregeln. j

Insoweit als die Erfindung primär auf die Vorrichtung und das i Verfahren zur Anpassung eines bekannten Teils eines Systems, ,

wie es vorstehend beschrieben worden ist, für die gleichzei ti -j ge und wahlweise Schwefel-Trioxid-Aufberei tung der Abgase ei- j ner Mehrzahl von Kesseln gerichtet ist, ist eine weitere Be- J Schreibung dieser bekannten Teile des Systems für den Durch- | Schnittsfachmann nicht erforderlich, um die vorliegende Erfindung voll verstehen zu können. Daher wird, für die weitere
Beschreibung der vorstehend schon beschriebenen Elemente und
deren Arbeitsweise und ihr Zusammenwirken, auf die USA-Patent-j Schriften 3 993 429 und 4 179 o71 Bezug genommen. j

I Die aus dem katalytischen Umwandler 26 austretende Schwefel- j

Trioxid-Luft-Mischung strömt über eine Leitung 46 in eine !

ventilgesteuerte Leitung 48, von der aus die Schwefel"Trioxide] Luft-Mischung in wahlweiser Verbindung steht mit einzelnen, '■. direkten Zuführungsleitungen 5o, die an in gegenseitigen Ab- ! ständen liegenden Stellen zwischen aer Leitung 48 und den ver-i schiedenen Kesseln 12 und 12! in Verbindung stehen. \

Das System Io umfaßt zusätzlich ein Heißluft-Bypaß-Untersystem! 52 mit einer Auslaßleitung 54, die eine Verbindung herstellt { zwischen der Auslaßleitung 18 (zwischen dem Primär-Erhitzer 22I und dem Schwefelverbrenner 2o) und einer Bypaßleitung 53. Wie

dies weiter unten noch beschrieben werden soll, bildet das By-. paß-Zusatzsystem 52, in Verbindung mit der durch Ventile ge- ι steuerten Leitung 48, eine Einrichtung und ein Verfahren zur ! gleichzeitigen oder wahlweisen Aufbereitung der Abgase der ! Kessel 12 und 12' mittels des einzigen Abgas-Aufbereitungsyste lo.

Ein Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 ist zwischen die Umgebungsluft ; und das Einlaßende der Bypaßleitung 53 eingeschaltet. Das andei-

re Ende dieser Bypaßleitung 53 ist an der Verbindungsstelle !

der Bypaß-Leitungsabschnitte 58 und 6o gegabelt. Jeder der i

Bypaß-Leitungsabschnitte 58 und 6o steht mit dem jeweiligen ^!

Axial-Endabschnitt der ventilgesteuerten Leitung 48 in Ver- ι

bindung. Ein Bypaß-Erhitzer 62 liegt in der Bypaß-Leitung 53 i

zwischen dem Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 und dem gegabelten ·■

Ende dieser Leitung. In den Leitungen 53 und 54 sind Rück- !

schlagventile 64 vorgesehen, um in diesen Leitungen ein Auf- '

wärts- oder Rückwärtsfließen von Luft zu verhindern. ι

Eine Mehrzahl von verstellbaren Steuerventilen 68 ist in der ventilgesteuerten Leitung 48 vorgesehen, um ein vollständig wahlweises Arbeiten des Systems Io zu ermöglichen, und zwar beispielsweise folgendermaßen:

1. Die Abgase von einem der Kessel 12 und 12' können aufbe- | reitet werden, während der jeweils andere Kessel abgeschal-' tet ist oder der hiermit in Verbindung stehende Teil des j Systems Io gereinigt wird. ι

2. Die Abgase beider Kessel 12 und 12' können gleichzeitig ■ in gleichem oder aber auch in ungleichem Maße aufbereitet werden.

3. Eine Reinigung, wegen Abschaltung oder Wartung in Bezug auf) beide Kessel 12 und 12* kann gleichzeitig in allen hiervon

j umfaßten Teilen des Systems Io vorgenommen werden. j

Wie dargestellt, sind in der ventilgesteuerten Leitung 48 vier Steuerventile 68 vorgesehen, und zwar folgendermaßen: Ein Ventil 68 zwischen jedem jeweiligen Ende der Leitung 48 und den benachbarten direkten Zuführungsleitungen 5o; und ein Ventil 66 zwischen jeder jeweiligen direkten Zuführungsleitung 5o und der Verbindungsstelle der Leitung 46 mit der Ventilgesteuerten Leitung 48. Jedes Paar von Ventilen 68 auf den jeweiligen Seiten der Verbindungsstelle der Leitungen 46 und 48 ist in geeigneter Weise elektrisch miteinander gekoppelt, beispielsweise über eineelektrische Leitung 7o, um die Wirkung zu erzielen, daß, wenn eines der Ventile 68 offen! ist, das andere Ventil 68 dieses Ventilpaars geschlossen ist. Die Signale zur operativen zeitlichen Folgesteuerung der Ventile 68 werden von der Microprocessor-Steuerung 34 gegeben, die mit den Ventilen 68 in irgend einer beliebigen, geeigneter Artjund Weise verbunden ist, beispielsweise über elektrische Leitungen 72. Es ist zu erwähnen, daß die Leitungen 72 zusätzlich Signale an die Ventile 68 übertragen können, die der Verbindungsstelle zwischen den Leitungen 46 und 48 am nächsten liegen, und zwar zwecks Steuerung des proportionalen ί öffnens der Ventildurchgangsöffnungen in diesen Ventilen zwecks wahlweiser Steuerung des Volumens der Gasaufberei tungs-1 mischung, welche den Auslaßkanälen der Kessel 12 und 12' zugeleitet wi rd.

Das System Io umfaßt zusätzlich Sensoren 74, zwischen jedem des vorstehend beschriebenen, miteinander gekoppelten Paares von Ventilen 68, um die Temperatur des Gases in der Leitung 48 an diesen Stellen festzustellen. Die Temperatursignale der) Sensoren 74 werden der Microprocessor-Steuerung 34 über elek-j irische Leitungen 76 zugeführt. Ansprechend auf ".Assimilation ι dieser Signale kann die Microprocessor-Steuerung 34 eine ge- ' eignete Modulierung vornehmen, ein Einschalten oder Abschalten

des Primär-Erhitzers 22 und des Bypaß-Erhi tzers 62, und zwar über die bereits erwähnte elektrische Leitung 44 und eine zusätzliche elektrische Leitung 78, welche die Micropnocessor-Steuerung 34 mit dem Bypaß-Erhi tzer 62 verbindet.

In der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung arbeitet das System Io in folgender Weise:

1. Wenn eine Aufbereitungsmischung für beide Kessel 12 und 12' benötigt wird:

a) das Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 und der Bypaß-Erhitzer 62 sind nicht eingeschaltet.

b) Die Ventile 68 in Nähe oer Enden der ventilgesteuerten Leitung 48 sind geschlossen, und die Ventile 68 in Nähe der Verbindungsstelle zwischen den Leitungen 46 und 48 sind geöffnet.

c) Das System Io arbeitet generell im wesentlichen in der gleichen Art und Weise, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 2 in der bereits weiter oben erwähnten USA-Patentschrift 3 993 429 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, daß das Abgas aus einer Mehrzahl von Kesseln gleichzeitig durch ein einziges Aufbereitungssystem aufbereitet wird. Außerdem können in demjenigen Fall, daß einer der Kessel 12 und 12' eine von dem jeweils anderen Kessel abweichende Aufbereitungsmischung für das Kesselabgas benötigen, die jeweils zugehörigen Ventile 68 in Nähe der Verbindungsstelle der Leitungen 46 und 48 wahlweise und unabhängig voneinander durch ein entsprechendes Signal von der Microprocessor-Steuerung 34 verstellt werden.

2. Wenn eine Aufbereitungsmischung nur für einen der Kessel 12 und 12' benötigt wird:

a) im Falle, daß keine Reinigung erforderlich ist (d.h. daßi

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der Kessel für eine gewisse Zeit abgeschaltet, oder aber auch in Betrieb ist, und für eine gewisse Zeitspanne keine Abgasaufbereitung benötigt hat), dann ist die Arbeits- und Wirkungsweise des Systems Io genau so, wie dies weiter oben als Betriebszustand 1 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, daß das Ventil 68, zwischen der Verbindungsstelle der Leitungen 46 unc 48, und der Leitung 5o, die zu dem nicht konditionierten Brenner führt, geschlossen wird. Außerdem wird dann wenn das System Io ein Positivsystem ist, entweder das Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 einzuschalten sein, um einen Rückfluß von möglicherweise schädlichen Abgasen aus den nicht konditionieren Kessel in das System Io zu verhindern, oder es müssen geeignete Rückschlagventile (die aus Gründen der Klarheit der Darstellung nicht gezeigt sind) in der Leitung 48 zwischen jedem Ventil 68 und der jeweils zugehörigen, benachbarten Leitung 5o vorgesehen sein.

b) Im Falle, daß eine Reinigung erforderlich ist (das heißji eine Säuberung des Systemabschnitts von Schwefel-Trioxid und anderen, möglicherweise eine zerstörende Wirkung ausübenden Gasen) und, beispielsweise, der Kessel 12 keine Abgasaufbereitung benötigt, ist das Ventil 68 in Nähe des Leitungsabschnitts 58 geöffnet und, infolge' dessen, das andere, hiermit gekoppelte Ventil 68 geschlossen. In diesem Zustand fließt aufbereitete, erhitzte Luft vom Primär-Erhitzer 22 über die Leitungen 54, 53 und 58, sodann durch einen Abschnitt der Leitung 54, und dann durch die jeweilige Leitung 5o und durch die (nicht dargestellte) Sonde in den Abgaskanal des Kessels. Wenn das System Io ein positiv arbeitendes System ist, dann gibt, wenn die durch das Primär-Lufteinlaßgebläse 14 erzeugte Luftströmung nicht ausreichend ist, die Microprocessor-Steuerung 34 ein entsprechendes Signal zur Einschaltung des Bypaß-Luftein-

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laßgebläses 56 ab. Auf diese Weise wird während des ReinigungsVorgangs, der etwa in der Größenordnung von 3o Minuten abläuft, der unwirksame Teil des Systems Io auf einer geeigneten Temperatur oberhalb des Taupunkts des Schwefel-Trioxids (d.h. 26o°C bis 287,5⁰C) gehalten, um das Entstehen von Schwefelsäure, und die damit verbundenen zerstörerischen Wirkungen zu verhindern, nämlich Sicherheits- und Gesundheitsschäden, Beschädigungen oder Zerstörungen des Umwandlers und des Gebläses, Verstopfen der Injektionsdüsen und dergleichen. Der zugehörige Sensor 74 überwacht konstant die Temperatur der Reinigungsluft an der richtigen Stelle, und wenn der Sensor 74 ein Signal abgibt, das anzeigt, daß die Temperatur der Reinigungsströmung unter den Taupunkt des Schwefel-Trioxids absinkt, bewirkt die Microprocessor-Steuerung 34 eine Einschaltung des Bypaß-Erhi tzers 62, der einen ausreichenden Temperaturanstieg, in Unterstützung des Primär-Erhitzers 22, bewirkt, so daß dann die richtige Temperatur eingehalten wird.

c) Anschließend an die Reinigung schaltet das System Io von dem oben erwähnten Zustand 2 (b) in den Zustand 2 (a) um.

Wenn ein Ausfall oder eine plöt2liche Abschaltung sämtliche Kessel erfolgt:

a) Im Falle eines Ausfalls bewirkt ein (nicht dargestellter HiIfsgenerator eine Einschaltung des Heißluft-Bypaß-Zusatzsystems 52. Es werden also das Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 und der Bypaß-Erhitzer 62 unverzüglich eingeschaltet, und die Ventile 68 werden in geeigneter Weise zeitlich derart gesteuert, daß das gesamte Heißluft-Bypaß-Zusatzsystem 52, beide Leitungen 5o und die zugehörigen Sonden hierzu gereinigt werden generell in der gleichen Weise, wie dies weiter oben unter Zustands-

Schilderung Nummer 2 angegeben ist. ·

b) Im Falle einer Abschaltung aller Kessel, ohne Ausfall oder Wartung, ist die Steuerung des Systems Io genau gleich derjenigen, die als Zustand Nummer 2 oben geschildert worden ist, mit der einzigen Ausnahme, daß die beiden, miteinander gekoppelten Ventile 68 so gesteuert werden, daß sie eine reinigende Strömung zu beiden Kesseln 12 und 12' ermöglichen.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist das zum jetzigen Zeitpunkt bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Schwefel-Trioxidgas-Aufbereitungssystems, welches nach den Prinzipien der Erfindung ausgebildet ist. Jedoch soll ausdrücklich erwähnt werden, daß zahlreiche Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels durch Fachleute auf dem betroffenen Gebiet vorgenommen werden können, ohne daß dabei der in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise können handbetätigte Ventile, Notfall ventile und/oder Rückschlagventile in diejenigen Leitungen eingefügt werden, in denen dies erforderlich oder wünschenswert erscheint (beispielsweise verstellbare Ventile 66 in den Leitungen 5o); die Voraussetzungen der Erfindung können in gleicher Weise auch auf andere Arten von Schwefel -Trioxi d-Injektionssystemenjangewendet werden, die einen Lufterhitzer und einen katalytischen Umwandler aufweisen; die Reinigungs-Luftströmung kann dazu benutzt werden, um die kalten Leitungen 5o und die benachbarten Sonden hierzu aufzuheizen vor der Hindurchleitung einer Schwefel-Trioxid-Aufbereitungsmischung durch diese Elemente. Mit entsprechenden Standby- und Ventil anordnungen kann auf den Bypaß-Erhitzer 62 und auf das Bypaß-Lufteinlaßgebläse 56 verzichtet werden, wenn dann der Primär-Erhitzer 22 und das Lufteinlaßgebläse 14 in doppelter Kapazität benutzt werden, wobei mehr

oder weniger Betriebsignale der Mi croprocessor-Steuerung 34 zugeleitet werden (d.h. die Kessel-Sensoren 38 können weggelassen und durch einen handbetätigten, die Menge anzeigenden Eingang ersetzt werden); und es sind noch viele andere Abänderungsmöglichkeiten gegeben.

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Liste der verwendeten Bezuasziffern

Io Abgas-Aufbereitungssystem

12,12' Kessel

14 Lufteinlaßgebläse

16 Einlaßleitung von 14

18 Auslaßleitung von 14

2o Schwefel verbrenner

22 Primär-Erhi tzer

24 Leitung zwischen 2o und 26 -

26 katalytischer Umwandler

28 Flüssigschwefel-Lagertank

3o Leitung zwischen 28 und

32 proportional arbeitende Pumpe in Leitung

34 Microprocessor-Steuerung

36 elektrische Leitungen für

38 Kessel-Sensoren

4o Sensor

42 elektrische Leitung zwischen 4o und

44 elektrische Leitung von 34 zu

46 Leitung von 26 zu 48

48 ventilgesteuerte Leitung

5o Zuleitungen

52 Heißluft-Bypaß-Zusatzsystem

53 Bypaßleitung

54 Auslaßleitung von 52

56 Bypaß-Lufteinlaßgebläse

58, 6o Bypaß-Leitungsabschnitte

62 Bypaß-Erhitzer

64 Rückschlagventile in 53 und

66 Ventil

68 Steuerventile

7o elektrische Leitung

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- 2o -

72 elektrische Leitungen

74 Sensoren

76 elektrische Leitung

78 elektrische Leitung zwischen 34 und 6 2

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. HARRY ROEVER 68 MANNHEIM 51 (FEUDENHEIM) · AM BOGEN 23 -POSTFACH 124

Wahico International, Inc.

loo West Tenth Street
Wilmington, Delaware 19801/USA

Patentansprüche

Sulfur-Trioxid-Aufbereitungssystem mit Einrichtungen zur Erhitzung von Luft und Einrichtungen zur Aufbereitung einer ersten Gasströmung, welche durch einen ersten Abschnitt des Erhitzers erhitzt worden ist, um eine Schwefel-Dioxid-Mischung zu erzeugen, die anschließend durch einen katalytisehen Umwandler geleitet wird unter Erzeugung einer Schwefel-Trioxid-Aufbereitungsmischung, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von unabhängigen Injektionsabschnitten, von denen jeder mit dem zugehörigen von einer Mehrzahl von unabhängigen Kesselabgasströmungen in Verbindung steht, durch Einrichtungen zur wahlweisen Zuleitung der Schwefel-Trioxid-Aufbereitungsmischung zu jedem der Injektionsabschnitte, durch Reinigungsmittel zur wahlweisen Hindurchleitung einer unaufbereiteten Reinigungsströmung von Luft, die von dem Erhitzer erhitzt worden ist, durch die jeweiligen der unabhängigen Injektionsabschnitte Zwecks Reinigung derselben während einer vorbestimmten Zeitspann-e, nach welcher die Schwefel-Trioxid-Aufberei tungsmischung nicht weiter hierdurch geleitet wird, und durch Mittel zur

Haltung der ReinigungsTuftströmung auf einer Temperatur oberhalb des Taupunkts des Schwefel -Trioxide während praifcisch dieser gesamten Zeitperiode.

2. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch I, gekennzeichnet durch zusätzliche Leitungen, die mit einer «rster* Luftströmung derart in Verbindung stehen, daß zumindest ein Teil dieser ersten Luftströmung als Reiηigungsluftströmung dient während zumindest eines Teils des normalen Arbeitens eines solchen Systems.

,3. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daö der Erhitzer einen zweiten Erhitzer abschnitt umfaßt, der unabhängig von dem ersten Erhitierabjschnitt ist, wobei die Einrichtung zur Temperaturatiifrechter* haltung, zumindest teilweise, diesen zweiten Erhit2ePabschnitt umfaßt.

4. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung zur Abtastung der Temperatur der Reinigungsluftströmung in Nähe der Injektionsabschnitte, und eine Steuerung, die auf diese Sensoreinrichtung ansprechend wahlweise den zweiten Erhitzerabschnitt einschaltet bzw. ausschaltet.

5^ Schwefel -Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 4_Λ gekennzeichnet, daß die von dem zweiten Erhitzerabschnitt erzeugte Temperatur variabel ist.

6. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel zur Aufrechterhaltung eines positiven Drucks in dem System während seines Arbeitens.

7. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zuleitungseinrichtung wahlweise

'nachqereioht

und jeweils direkt unterschiedliche Mengen der Aufberei tungsijiischung den einzelnen Injektionsabschnitten zugeleitet werden

B. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungs- und Reinigungseinrichtunger in einer derartigen Weise betreibbar sind, daß zumindest während der Reinigungsperiode, wenn die Reinigungsluftströmung zu jeweils einem der voneinander unabhängigen Injektionsabschnitte geleitet wird, die Strömung der Schwefel-Trioxid-Aufbereitungsmischung zu diesem Injektionsabschnitt unterbrochen wird.

9. Schwefel-Trioxid-Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Microprocessor-Steuerung, welche wahlweise die Zuleitungsetnrichtungen, die Reinigungseinrichtungen und die Einrichtungen zur Aufrechterhaltung der Refnigungsströmung steuert.