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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage für die
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Rahmen der Erfindung ist die konstruktive und wärmetauschtechnische
Gestaltung des Wärmetauschers grundsätzlich beliebig.
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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.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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.
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