DE3223166A1

DE3223166A1 - Verfahren und anlage zum reinigen feste und gasfoermige verunreinigungen enthaltender gase

Info

Publication number: DE3223166A1
Application number: DE19823223166
Authority: DE
Inventors: Kalervo 28400 Ulvila Lehtola; Frans Heikki Tuovinen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-01-13
Also published as: SE8203933L; FR2508340A1; NO154681B; FI67030B; US4469493A; SE8203933D0; HU194067B; ZA824293B; FI812011L; NO822162L; HUT41271A; SE453728B

Description

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Verfahren und Anlage zum Reinigen feste und gasförmige Verunreinigungen enthaltender Gase

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Waschen Von Gasen. Insbesondere hat die Erfindung das Abscheiden gasförmiger und fester Verunreinigungen industrieller Rauchgase zum Gegenstand.

Das Eliminieren von Rauchgas-Verunreinigungen ist ein akutes Problem, das man gegenwärtig in der Industrie meistens mit Hilfe von Venturi-Wasehern oder verschiedenartigen Packungen zu lösen versucht. In normalen Venturi-Waschsystemen benötigt man zur Erzielung eines guten Reinigungsergebnisses entweder Waschen mit Hochdruckwasser(strahl) oder ein Gebläse (Hochdruckgebläse) um eine genügend hohe Geschwindigkeit der Gase hinter dem Wascher zu gewährleisten« Das Waschen der Gase erfolgt dabei ohne Anfeuchten.

Das Reinigen der Gase kann auch durch Hindurchleiten durch eine Materialpackung erfolgen. Letztere kann z.B. aus irgendeinem Feststoff oder aus Füllkörpern bestehen, wobei eine grosse Kontakt-, d.h. Oberfläche angestrebt wird, an die sich die Verunreinigungen adsorbieren können.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde ein verbessertes Verfahren zur Reinigung industrieller Rauchgase von festen und gasförmigen Verunreinigungen geschaffen. Die Hauptmerkmale der Erfindung gehen aus Patentanspruch 1 hervor.

Das erfindungsgemässe Gaswaschverfahren setzt sich aus drei Stufen zusammen: Anfeuchten, Waschen und Tropfenabscheiden, wobei jede dieser Stufen wiederum mehrere verschiedene Stufen umfassen kann.

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Wesentlich für das erfindungsgemässe Waschverfahren ist, dass das zu reinigende Gas angefeuchtet wird. Dies erfolgt beim Einströmen des Gases in die Waschanlage unter Verwendung dem Umlauf entnommener, gebrauchter Waschflüssigkeit. Dabei wird zum Anfeuch-

Iten Waschflüssigkeit in einer überschüssigen Menge zugeführt, so dass ein Teil davon in den unterhalb des Anfeuchttürmes angeordneten Behälter fliesst. Falls den Gasen bereits in dieser Stufe ihre Wärmeenergie entzogen werden soll, kann mit grösseren Waschflüssigkeit smengen gearbeitet werden, wobei man die Waschflüssigkeit aus dem unteren Behälter dann in einen Wärmeaustauscher leitet.

In der Anfeuchtstufe strömen die Gase von unten nach oben; die Waschflüssigkeit wird gegenströmig, d.h. von oben nach unten,eingespritzt. Infolge der hohen Temperatur der in die Anlage strömenden Gase wird ein Teil der Waschflüssigkeit verdampft, so dass die in die Waschstufe abgehenden Gase nahezu dampfgesättigt .sind.

Nach erfolgtem Anfeuchten strömen die Gase in die eigentliche Waschstufe, eine Venturi-Vorrichtung. Dort werden die Gase mit dem Umlauf entnommener Waschflüssigkeit und mit Wasser gewaschen. Das Einspritzen der Waschflüssigkeit erfolgt in abwärtiger Richtung gleichströmig mit dem Gasstrom. Die Wasserstrahlen werden tangential zum eintretenden Gasstrom gerichtet, so dass sie gleichzeitig die gesamte Innenfläche der Venturi-Vorrichtung bespülen, einen von oben bis unten reichenden dünnen Wasserfilm bilden und so die Innenwand sauber halten.

Falls die Gase Feststoffteilchen enthalten, kondensiert sich die in der Anfeuchtstufe verdampfte Waschflüssigkeit durch die Wirkung der in die Venturi-Vorrichtung eingespritzten Waschflüssigkeit an der Oberfläche dieser Partikel und forciert so das Abscheiden des Feststoffes» Enthalten die Gase keine Feststoffe, sondern lediglich gasförmige Verunreinigungen, verdichtet sich die beim Anfeuchten verdampfte Waschflüssigkeit beim Abkühlen in der Waschstufe zu einem feinen Nebel, so dass im Vergleich zum gewöhnlichen Wascher ein Vielfaches an "waschender" Fläche, d.h. Grenzfläche entsteht. Das Kondensieren der beim Anfeuchten verdampften Waschflüssigkeit in der Waschstufe bewirkt eine starke

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Volumenreduzierung des zu waschenden Gases mit der Folge erhöhter Reinigungswirkung. Die Voiumenreduzxerung des Gases bewirkt weiter einen Druekrückgang und eine Erhöhung der Gasgeschwindigkeit. Diese in der Waschanlage erfolgenden Zustandsänderungen der Waschflüssigkeit bewirken, dass sich in dem System ein besonderes Gebläse zum Ansaugen der Gase in die Anlage erübrigt. Die in der Waschstufe in die Waschflüssigkeit Übergegangenen gasförmigen Verunreinigungen und Feststoffe sammeln sich in einem unterhalb der Waschstufe angeordneten Behälter, und die Gase strömen weiter in den Verbindungskanal«

Die Gase strömen tangential in den und auch aus dem Verbindungskanal, in welchem eine zweite Waschung der Gase mit frischer Waschflüssigkeit erfolgt« Diese zweite Waschstufe ist hochwirksam, denn die aus den Düsen versprühte Waschflüssigkeit bildet einen lückenlosen Flüssigkeitsschleier, durch den die Gase strömen«

Wesentlich beim erfindungsgemässen Waschsystem ist, dass die Waschflüssigkeit so in der Anlage geführt wird, dass die frische Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe - im Verbindungskanal auf die Gase trifft. Von hier wird die Waschflüssigkeit der Venturi-Vorrichtung zugeleitet. Von dem unter letzterer befindlichen Behälter wird Waschflüssigkeit in die Anfeuchtstufe geleitet.

Die Gastemperatur sinkt während des Waschens beträchtlich, ganz besonders auch noch im Verbindungskanal, wo in die Gase frische Waschflüssigkeit gespritzt wird. Daraus folgt, dass die Gase Tropfen mitführen, die von ihnen abgetrennt werden müssen. Der Verbindungskanal dient deshalb nicht nur als Wascheinheit, sondern auch als Tropfenabscheidungsstufe, Beim tangentialen Weiterströmen der Gase aus dem Verbindungskanal in die eigentliche Tropfenabscheidungsstufe kommt es zu einem ersten Abscheiden von Flüssigkeitstropfen von den Gasen.

Die Gase steigen aus dem Verbindungskanal durch einen Wasserfilm hindurch in den Tropfenabscheidungsturm, der in seinem Oberteil mehrere Tropfenabschexdungszylinder aufweist, durch welche die Gase strömen. Die von den Gasen tnitgeführten Flüssigkextstropfen haften sich an die Zylinderflächen, und der in den Gasen noch

enthaltene Wasserdampf kondensiert in den Zylindern. Die Tropfen fallen in einen unter den Zylindern befindlichen Behälter. Die Zylinder werden, um ein Ansammeln von Feststoffen und Verunreinigungen in ihnen zu verhindern, ständig mit reinem Wasser gespült. Nach erfolgtem Tropfenabscheiden wandern die Gase in reinem, tropfenfreiem Zustand weiter.

Wie bereits erwähnt, ist für die Erfindung wesentlich, dass sich die Wascheinheit aus drei verschiedenen Stufen zusammensetzt: Anfeuchten, Waschen und Tropfenabscheidung. Aus der Beschreibung der Waschmethode ist bereits hervorgegangen, dass jede dieser Stufen aus mehreren verschiedenen Teilstufen bestehen kann. Auch besteht die Möglichkeit, mehrere Waschanlagen hintereinander zu schalten. Besonders wirksam hat sich Anlage beim Waschen von S0_-, Zn-dampf- und feststoffhaltigen Gasen erwiesen.

Im folgenden werden das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Anlage unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Die Verunreinigungen enthaltenden Gase werden aus dem Rohr 1 tangential in das Anfeuchtrohr 2 geleitet. Aus der Mitte dieses Rohres oder Turmes wird über die Düse 11 gebrauchte Waschflüssigkeit in den Gasstrom gespritzt. Ein Teil der Waschflüssigkeit verdampft, ein Teil fliesst in den Behälter 9 , von wo sie je nach Menge entweder direkt oder über den Sammelbehälter 7 in den Wärmeaustauscher 10 und von dort weiter in die Regenerieranlage geleitet wird. Das eigentliche Waschen erfolgt in der Venturi-Vorrichtung 3· Die Gase werden in die Kehle geleitet, wo über die Düse 12 einmal benutzte Waschflüssigkeit mit passendem Druck in die Gase gesprüht wird. Die Geschwindigkeit der gleichläufig zur Gasströmungsrichtung eingesprühten Flüssigkeit muss wenigstens so gross wie die der Gase, besser aber noch grosser sein, wobei der Flüssigkeitsstrom den Gasen zusätzliche Geschwindigkeit verleiht. Die tangential gerichteten Wasserspritzdüsen 13 bespülen das konische Oberteil und die Innenfläche der gesamten Venturi-Vorrichtung, bilden dabei einen von oben bis unten reichenden Wasserfilm und halten so die Innenfläche sauber. Die aus der Hauptdüse verspritzte Waschflüssigkeit und das Spülwasser sammeln sich im Behälter 7

und werden von dort mit der Pumpe Ik der Reinigung zugeführt. Die Gase strömen in den Verbindungskanal h_t wo über die Düse 15 frisehe, reine Waschflüssigkeit in sie gesprüht wird.

Die Gase werden tangential in den Tropfenabscheidungsturm 5 geführt und strömen dann in aufwärtiger Richtung durch die Tropfenabscheidungszylinder 16 hindurch. Von den Gasen eventuell mitgeführte Flüssigkeitsteilchen prallen auf die Zylinderflächen und rieseln an diesen nach unten in den Behälter 8. Die Zylinder sind noch von einem Zylindermantel 17 umgeben _t der von Wasserdüsen 18 durchbrochen ist, welche die Mantelinnenfläche I7 und teilweise auch die Oberflächen der Zylinder 16 bestreichen und diese dabei sauber halten. Das längs der Innenfläche des Zylindermantels I7 nach unten rieselnde Wasser bildet einen lückenlosen Film, den die aus dem Kanal h in den Tropfenabscheidungsturm 5gelangenden Gase passieren müssen. Die bereits öinmal mit den Gasen in Berührung gewesene Waschflüssigkeit wird mit der Hochdruckpumpe 1° aus dem Behälter 8 zuf Hauptdüse 12 gefördert« Die sauberen, gekühlten Gase verlassen die Waschanlage über die Rohrleitung 6,

Beispiel

Aus dem Schwebeschmelzofen stammendes, über Elektrofilter gelaufenes Gas hat eine Temperatur von ca. 200°C und einen S0₂~Gehalt von ca. Ik °/o. Der Wascher umfasst drei Stufen (Anfeuchten, Waschen, Tropfenabscheidung) und arbeitet nach dem Gegenstromprinzip. Dies Gase werden mit etwa fünfprozentiger Natronlauge gewaschen. Das Schwefeldioxid wird zu Natriumsulfit gebunden. Die Natriumsulf itlösurtg wird mit Kalk regeneriert, wobei Calciumsulfit und Natriumhydroxid anfallen. Die regenerierte Lösung wird erneut dem Umlauf zugeführt. Es wird eine nahezu hunterprozentige Abscheidung des SO- von den Gasen erzielt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren, zum Reinigen von Gasen, insbesondere zum Reinigen industrieller Rauchgase von festen und/oder gasförmigen Verunreinigungen, bei welchem die Gase in der Waschstufe durch Einsprühen von Waschflüssigkeit und Wasser gewaschen werden, wonach in der Tropfenabscheidungsstufe ein Abtrennen der Flüssigkeitstropfen von den gereinigten Gasen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen Gase vor dem Waschen in einer Anfeuchtungsstufe durch Einspritzen von Waschflüssigkeit so angefeuchtet werden, dass die Waschflüssigkeit dabei zum Teil verdampft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit in der Anfeuchtungsstufe im Gegenstrom zu den Gasen eingespritzt wird,

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit regeneriert und so in den Umlauf zurückgeleitet wird, dass die frische Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe auf die Gase trifft.

k. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeenergiegehalt der Waschflüssigkeit zurückgewonnen wird,

5, Anlage zum Reinigen von Gasen, insbesondere zum Reinigen industrieller Abgase von festen und gasförmigen Verunreinigungen, bestehend aus:

a) einer Wascheinheit (3, Ό zvan Waschen und Kühlen der angefeuchteten Gase,

b) einer Tropfenabscheidungseinheit (5) zum Abscheiden der Flüssigkeitstropfen von den Gasen, und eventuell

c) Einrichtungen zum Umwälzen der Waschflüssigkeit gegenströmig zu den zu reinigenden Gasen, und

d) Einrichtungen zum Kühlen, Regenerieren und Zurückführen der Waschflüssigkeit in den Umlauf, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine AnfeuchtungsTeinheit (2) zum Anfeuchten der Gase mit Hilfe von Flüssigkeitsstrahlen umfasst.

6, Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gaswaschanlagen in Reihe oder parallel geschaltet sein können,

7. Anlage nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gaswascheinheit aus einer Wascheinrichtung, in der Waschflüssigkeit aus Düsen in Gasströmungsrichtung versprüht wird, und einem waagrechten Verbindungskanal, aus dem Flüssigkeit hinausge» sprüht wird, zusammensetzt.