DE3311758A1 - Anlage fuer die entschwefelung von rauchgasen - Google Patents

Anlage fuer die entschwefelung von rauchgasen

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage für die
  • Entschwefelung von Rauchgasen, insbesondere von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen, - mit zumindest einer Rauchgaswaschsäule und Waschflüssigkeitskreislauf, Einrichtung für die Rauchgaseinführung, Einrichtung für die Reingasabführung, Wärmetauscher und Esse, wobei der in eine Rauchgasleitung sowie in eine Reingasleitung eingebaute Wärmetauscher die Rauchgaseinführung sowie die Reingasabführung wärmetauschtechnisch koppelt und wobei das aus der Rauchgaswaschsäule über die Reingasleitung abziehende, Waschflüssigkeitstropfen mitführende Reingas vor dem Eintritt in die Esse in dem Wärmetauscher durch das in die Rauchgaswaschsäule einzuführende Rauchgas aufheizbar ist. - Bei dem gattungsgemäßen Verfahren erfolgt die Entschwefelung durch Beigabe von Calciumverbindungen und es entstehen Calciumsulfit und/oder Calciumsulfat, Substanzen, die aus dem Waschflüssigkeitskreislauf abgezogen und gegebenenfalls zu Gips weiterver#arbeitet werden. Die Waschflüssigkeitstropfen, die das Reingas hinter der Rauchgaswaschsäule mitführt, führen häufig die genannten und andere Substanzen mit, die sich in dem Wärmetauscher als Verkrustung der Wärmeübergangsflächen absetzen den Wärmeübergang beeinträchtigen und den Druckverlust der Wärmetauscher unter Umständen bis zum Zuwachsen erhöhen. Die Reinigung ist aufwendig.
  • In der neueren Zeit wird bei der Entschwefelung von Rauchgasen an Kraftwerkskesselfeuerungen auf die Entstehung von Calcium-Dihydrat hingearbeitet, welches leicht zu Gips weiterverarbeitet werden kann. Hier arbeitet man mit zwei Rauchgaswaschsäulen, wobei die eine Rauchgaswaschsäule als erste Entschwefelungsstufe im Bereich saurer pH-Werte der Waschflüssigkeit, die andere Rauchgaswaschsäule als zweite Entschwefelungsstufe im Bereich basischeren pH-Werte der Waschflüssigkeit betreibbar sind. In die sauer betriebene Rauchgaswaschsäule wird das zu entschwefelnde Rauchgas eingeführt, aus der basischer betriebenen Rauchgaswaschsäule ist das entschwefelte Rauchgas abziehbar. In den Waschflüssigkeitssumpf der sauer betriebenen Rauchgaswaschsäule sind Luft oder Sauerstoff einführbar und das Calciumsulfat-Dihydrat ist dort abziehbar. Basischer bedeutet lediglich, daß der pH-Wert in der zweiten Entschwefelungsstufe gegenüber der ersten höher liegt, nicht aber, daß schon vollständig basisches Verhalten im klassischen Sinne eingestellt wird. Bei einer bekannten Anlage dieser Art sind die beiden Rauchgaswaschsäulen übereinander angeordnet. Sie bilden gleichsam einen einheitlichen Waschturm mit zwei Etagen. Die obere Rauchgaswaschsäule wird im Bereich der basischeren pH-Werte gefahren, die untere im Bereich saurer pH-Werte. Die Waschflüssigkeit aus der oberen Rauchgaswaschsäule gelangt über eine Ausschlämmung zum Teil auch in die untere Rauchgaswaschsäule. Die zu entschwefelnden Rauchgase werden in die untere Rauchgaswaschsäule eingeführt und über die obere Rauchgaswaschsäule abgeführt. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Anlagen, bei denen die beiden Rauchgaswaschsäulen nebeneinander angeordnet sind. Derartige Maßnahmen haben sich an sich bewährt, jedoch verlassen die entschwefelten Rauchgase 0 die obere Rauchgaswaschsäule mit einer Temperatur von 50 C oder weniger. Das ist aus umwelttechnischen Gründen nicht zulässig. Folglich muß die beschriebene Wiederaufheizung der Rauchgase in dem Wärmetauscher durchgeführt werden. Wegen der beschriebenen Schwierigkeiten arbeitet die Praxis jedoch nicht mit Wärmetauschern für das eintretende Rauchgas und das austretende Reingas, sondern mit besonderen Apparaten, die zum Beispiel durch fossile Brennstoffe beheizt werden. Zwar ist vorgeschlagen worden (ältere Patentanmeldung P 32 36 905.0-43), den Wärmetauscher als Regenerativwärmetauscher mit rotierender Speichermasse auszuführen, der durch das eintretende, zu entschwefelnde Rauchgas gleichzeitig aufheizbar und von Ablagerungen aus dem behandelten Rauchgas freiblasbar ist, wodurch sich die Gefahr von störenden Verkrustungen reduzieren läßt, jedoch ist auch diese Ausführungsform noch verbesserungsfähig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß störende Verkrustungen von Wärmeübergangsflächen in dem Wärmetauscher nicht mehr auftreten und eventuelle Ansammlungen von Ablagerungen als staubförmige Substanzen leicht, zum Beispiel durch sogenanntes Freiblasen, ausgetragen werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zwischen Rauchgaswaschsäule und Wärmetauscher ein Gastrockner angeordnet ist, der einen Venturikanal mit in Strömungsrichtung vor der Venturieinschnürung angeordneten Gaseinführungsdüsen aufweist, daß über die Gaseinfumngsdüsen fühlbare Wärme des in die Rauchgaswaschsäule einziehenden Rauchgases mitführendes Heißgas in den Venturikanal in solcher Menge einführbar ist, daß die von dem Reingas mitgeführten Waschflüssigkeitstropfen durch das Heißgas verdampfbar sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Venturikanal eine Ringblende aufweist und die Gaseinführungsdüsen im Strömungsschatten der Ringblende angeordnet sind. Die Gaseinführungsdüsen sind zweckmäßigerweise über den Umfang des Venturikanals äquidistant verteilt angeordnet. Die Ringblende ist nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung in Strömungsrichtung trichterförmig gestaltet. - Die Erfindung geht insoweit von der Erkenntnis aus, daß die Waschflüssigkeitstropfen, die das Reingas mitführt, thermodynamisch ohne großen Aufwand vor dem Wärmetauscher verdampft werden können, und nutzt die Tatsache, daß die dabei entstehenden Kristalle von Calciumsulfit und/oder Calciumsulfat, die das Reingas nach der Trocknung weiter mitführt, an den Wärmeübertragungsflächen des Wärmetauschers keine Verkrustungen bilden. Sie werden, je nach der Gestaltung und Auslegung des Wärmetauschers, von dem Reingas auch durch den Wärmetauscher getragen und können danach erforderlichenfalls durch Trockenentstaubung, zum Beispiel per Elektrofilter, entfernt werden. Wo sie in dem Wärmetauscher aus der Reingasströmung gleichsam herausfallen, können sie leicht, zum Beispiel durch Freiblasen, entfernt werden. Mit dem Gastrockner des beschriebenen Aufbaus gelingt die Trocknung sehr vollständig und betriebssicher. Uberraschenderweise findet man auch in dem Gastrockner keinerlei Verkrustungen, zumal die Durchmischung und Trocknung im freien Gasraum erfolgen und verkrustungsgefährdete Einbauten fehlen. Beide Effekte beruhen darauf, daß die Trocknung in einer Venturidüse durchgeführt wird, in der ein Strömungsbereich mit turbulenter Strömung bei positiver Beschleunigung und ein Diffusorbereich mit negativer Beschleunigung aufeinander folgen. Von besonderem Vorteil ist die Ausführungsform, bei der der Venturikanal eine Ringblende aufweist und die Gaseinführungsdüsen im Strömungsschatten der Ringblende angeordnet sind. Hier bewirkt die Ringblende einen zusätzlichen Kranzwirbel. Sie verkrustet nicht. Im Ergebnis kann in einem erfindungsgemäß eingesetzten Gastrockner geringer Baulänge die Trocknung bewirkt werden, weil wegen der beschriebenen Effekte und Maßnahmen eine intensive Durchmischung erfolgt. Von besonderem Vorteil ist fernerhin, daß der Gastrockner keine Verstellung seiner Bauteile benötigt, wenn die Rauchgasmenge und damit Reingasmenge in der Zeiteinheit schwankt.
  • Darüber hinaus kann die Heißgasmenge ohne Schwierigkeiten schwankenden Rauchgasmengen und damit Reingasmengen angepaßt werden und erfolgt bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung diese Anpassung automatisch.
  • Die Ausführungsform der Erfindung mit automatischer Anpassung an eine schwankende Rauchgas- und damit Reingasmenge ist dadurch gekennzeichnet, daß über eine in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher von der Rauchgasleitung abgehende Rauchgasabzweigleitung ein Teilstrom des Rauchgases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen zuführbar ist. Hierbei ist ein Gebläse zur Trocknung des Rauchgasteilstromes nicht erforderlich, weil die Rauchgaswaschsäule und die zugeordneten Leitungen einen Druckabfall bewirken, so daß der statische Druck des Reingases bei Eintritt in den Gastrockner geringer ist als in der Rauchgasleitung. Hinzu kommt die Venturiwirkung. Diese Zusammenhänge bewirken gleichzeitig die automatische Regelung im Sinne einer Anpassung an in bezug auf Rauchgasmenge unterschiedliche Betriebsverhältnisse. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch bei dieser Ausführungsform, in der Rauchgasabzweigleitung ein Regelventil mit Regelkreis anzuordnen und damit die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelbar zu machen.
  • Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß über eine in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher von der Reint gasleitung abgehende Reingasabzweigleitung mit Gebläse ein Teilstrom des im Wärmetauscher aufgeheizten Reingases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen zuführbar ist. Zweckmäßigerweise ist hi das Gebläse in einen Regelkreis einbezogen und damit die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelt bar.
  • Im Rahmen der Erfindung ist die konstruktive und wärmetauschtechnische Gestaltung des Wärmetauschers grundsätzlich beliebig.
  • Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, mit einem rekuperativen Wärmetauscher zu arbeiten. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher jedoch als Regenerativwärmetauscher ausgeführt, der eine rotierbare Speichermasse aufweist, wobei die Speichermasse durch das eintretende Rauchgas aufheizbar sowie von auf der Rauchgasseite abgesetzten Ablagerungen freiblasbar ist. Es kann zweckmäßig sein, den Regenerativwärmetauscher auf der Rauchgaseinführungsseite mit Spüldüsen zu versehen, denen Waschflüssigkeit zuführbar ist. Insbesondere bei dieser Ausführungsform bleibt der Rauchgaswärmetauscher frei von allen Verkrustungen und Ablagerungen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1 und Fig. 3 in gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrößertem Maßstab einen Vertikalschnitt durch den Gastrockner der Anlagen der Fig. 1 und 2.
  • Die in den Figuren dargestellten Anlagen sind für die Entschwefelung von Rauchgasen, insbesondere von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören zumindest eine Rauchgaswaschsäule 1 mit Waschflüssigkeitskreislauf 2, Einrichtung für die Rauchgaseinführung 3, Einrichtung für die Reingasabführung 4, Wärmetauscher 8 und Esse.
  • Die Esse wurde nicht gezeichnet, ihr wird über die Reingasabführung 4 das Reingas unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Trockenentstaubung zugeführt. Der in eine Rauchgasleitung 6 sowie in eine Reingasleitung 7 eingebaute Wärmetauscher 8 koppelt die Rauchgaseinführung 3 sowie die Reingasabführung 4 4 wärmetauschtechnisch. Das aus der Rauchgaswaschsäule 1 über die Reingasleitung 7 abziehende, Waschflüssigkeitstropfen mitführende Reingas ist vor dem Eintritt in die Esse in den Wärmetauscher 8 einführbar und durch das in die Rauchgaswaschsäule 1 einzuführende Rauchgas aufheizbar.
  • Zwischen Rauchgaswaschsäule 1 und Wärmetauscher 8 ist ein Gastrockner 9 angeordnet. Der Gastrockner 9 weist einen Venturikanal 10 mit in Strömungsrichtung vor der Venturieinschnürung 11 angeordneten Gaseinführungsdüsen 12 auf. über die Gaseinführungsdüsen 12 ist Heißgas in den Venturikanal 10 in solcher Menge einführbar, daß die von dem Reingas mitgeführten Waschflüssigkeitstropfen durch das Heißgas verdampfbar sind. Insbesondere aus der Fig. 3 entnimmt man, daß der Venturikanal 10 eine Ringblende 13 besitzt und daß die Gaseinführungsdüsen 12 im Strömungsschatten der Ringblende 13 angeordnet sind. Sie sind über den Umfang des Venturikanals 10 äquidistant verteilt. Es versteht sich, daß der Venturikanal 10 regelmäßig in allen quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Querschnitten kreisförmig gestaltet ist, - er könnte jedoch ausnahmsweise auch quadratische oder rechteckige Form besitzen. Die Ringblende 13 ist in Strömungsrichtung trichterförmig gestaltet. Sie bewirkt einen Kranzwirbel 14, der in Fig. 3 angedeutet wurde und ermöglicht eine geringe Baulänge bei intensiver Gas trocknung, ohne daß die Gefahr des Absetzens von irgendwelchen Verkrustun gen im Gastrockner 9 selbst besteht.
  • Das Heißgas kann dem Gastrockner 9 auf verschiedene Weise zugeführt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Anordnung so getroffen, daß über eine in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher 8 von der Rauchgasleitung 6 abgehende Rauchgasabzweigleitung 15 ein Teilstrom des Rauchgases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen 12 zuführbar ist. Im Ausführungsbeispiel befindet sich in der Rauchgasabzweigleitung 15 ein Regelventil 16 mit Regelkreis 17, so daß die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelbar ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Anordnung so getroffen, daß über eine in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher von der Reingasleitung 7 abgehende Reingasabzweigleitung 18 mit Gebläse 19 ein Teilstrom des Rauchgases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen 12 zuführbar ist. Das Gebläse 19 ist in einen Regelkreis 20 einbezogen, so daß die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelbar ist.
  • - Bei dem Wärmetauscher 8 mag es sich um einen Regenerativwärmetauscher handeln, der eine rotierbare Speichermasse aufweist, wobei die Speichermasse durch das eintretende Rauchgas aufheizbar sowie von auf der Reingasseite abgesetzten Ablagerungen freiblasbar ist, eben weil sie rotiert.
  • - Leerseite -

Claims (10)

  1. Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen Patentansprüche: Anlage für die Entschwefelung von Rauchgasen, insbesondere von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen, - mit zumindest einer Rauchgaswaschsäule und Waschflüssigkeitskreislauf, Einrichtung für die Rauchgaseinführung, Einrichtung für die Reingasabführung, Wärmetauscher und Esse, wobei der in eine Rauchgasleitung sowie in eine Reingasleitung eingebaute Wärmetauscher die Rauchgaseinführung sowie die Reingasabführung wärmetauschtechnisch koppelt und wobei das aus der Rauchgaswaschsäule über die Reingasleitung abziehende, Waschflüssigkeitstropfen mitführende Reingas vor dem Eintritt in die Esse in dem Wärmetauscher durch das in die Rauchgaswaschsäule einzuführende Rauchgas aufheizbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen Rauchgaswaschsäule (1) und Wärmetauscher (8) ein Gastrockner (9) angeordnet ist, der einen Venturikanal (10) mit in Strömungsrichtung vor der Venturieinschnürung (11) angeordneten Gaseinführungsdüsen (12) aufweist, daß über die Gaseinführungsdüsen (12) fühlbare Wärme des in die Rauchgaswaschsäule (1) einziehenden Rauchgases mitführendes Heißgas in den Venturikanal (10) in solcher Menge einführbar ist, daß die von dem Reingas mitgeführten Waschflüssigkeitstropfen durch das Heißgas zum Teil oder gänzlich verdampfbar sind.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Venturikanal (10) eine Ringblende (13) aufweist und die Gaseinführungsdüsen (12) im Strömungsschatten der Ringblende (13) angeordnet sind.
  3. 3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinführungsdüsen (12) über den Umfang des Venturikanals (10) äquidistant verteilt angeordnet sind.
  4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringblende (13) in Strömungsrichtung trichterförmig gestaltet ist.
  5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über eine in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher (8) von der Rauchgasleitung (6) abgehende Rauchgasabzweigleitung (15) ein Teilstrom des Rauchgases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen (12) zuführbar ist.
  6. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rauchgasabzweigleitung (15) ein Regelventil (16) mit Regelkreis (17) angeordnet und damit die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelbar ist.
  7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über eine in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (8) von der Reingasleitung (7) abgehende Reingasabzweigleitung (18) mit Gebläse (19) ein Teilstrom des im Wärmetauscher aufgeheizten Reingases als Heißgas den Gaseinführungsdüsen (12) zuführbar ist.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (19) in einen Regelkreis (20) einbezogen und damit die Heißgasmenge nach Maßgabe der Rauchgas- und/oder Reingasmenge regelbar ist.
  9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (8) als Regenerativwärmetauscher ausgeführt ist, der eine rotierbare Speichermasse aufweist, und daß die Speichermasse durch das eintretende Rauchgas aufheizbar sowie dabei von auf der Reingasseite abgesetzten Ablagerungen freiblasbar ist.
  10. 10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerativwärmetauscher (8) auf der Rauchgaseinführungsseite und/oder -abführungsseite Spüldüsen aufweist, denen Waschflüssigkeit zuführbar ist.
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