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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
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der Konzentration der Aufschlärninung im Absorptionsturm gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Heutzutage liegt das Schwergewicht der Abgasentschwefelungssysteme
bei Entschwefelungsanlagen, die nach dem sogenannten Naßkalk-Verfahren arbeiten,
bei dem das Abgas durch die Verwendung von CaCO3 oder Ca(OH)2 als Absorptionsmittel
entschwefelt wird. Dabei gewinnt man den Schwefel in Form von Calciumsulfit oder
Calciumsulfat (Gips).
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Beispielsweise ist dieses Verfahren beschrieben in der japanischen
Offenlegungsschrift 57-63117.
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Die Figur 1 zeigt eine sehr gebräuchliche Abgasentschwefelungsanlage,
die nach dem Naßkalk-Verfahren arbeitet und hieran soll der Stand der Technik und
dessen Nachteile erläutert werden.
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Abgas, das S02 enthält, wird in den Absorptionsturm 2 eingeleitet.
Im unteren Bereich des Absorptionsturms 2 ist ein Tank 3 enthalten, der eine Aufschlämmung
mit einer Ca-Verbindung enthält. Die Aufschlämmung wird durch eine Bewegungseinrichtung
4 in Bewegung gehalten, um zu verhindern, daß sich Festteilchen absetzen.
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Die die Ca-Verbindung enthaltene Aufschlämmung wird in den oberen
Bereich des Turmes 2 geleitet und zwar durch eine Zirkulationspumpe 5. Dort wird
es eingesprüht und tritt durch den gesamten Turm hindurch-in Kontakt mit dem Abgas
- bis es wieder in den Tank 3 gelangt. Das Abgas, aus dem das S02 durch den Kontakt
mit der Aufschlämmung entfernt
worden ist, wird durch einen Dunstabscheider
6 als gereinigtes Gas 7 abgeleitet.
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Andererseits wird dem Tank 3 eine Aufschlämmung zugeführt, die CaCO3
oder Ca(OH)2 enthält und zwar durch die Leitung 8 in einer Menge, die dem zu absorbierenden
S02 entspricht.
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Die Aufschlämmung1 die Calciumsulfit aus der Absorption des SO, enthält,
wird durch die Leitung 9 einer Oxidationssäule 10 zugeführt, Luft 12 wird durch
einen Blasenerzeuger 11 am Boden der Oxidationssäule zugeführt. Schweflige Säure
gelangt durch 13 in die Säule. Hierdurch wird Calciumsulfit wie auch CaC03 oder
Ca(OH)2 zu Gips oxidiert.
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Die Gipsaufschlämmung gelangt von der Oxidationssäule 10 durch die
Leitung 14 in den Eindicker 15 und die erhaltene konzentrierte Gipsaufschlämmung
wird durch die Leitung 16 einem Tank 17 und mittels einer Pumpe 18 dem Zentrifugalseparator
19 zugeführt, wo man Gips 20 erhält. Das Filtrat gelangt in den Tank 21 und dann
durch die Pumpe 22 und die Leitung 23 in den Eindicker 15.
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Die überstehende Flüssigkeit in dem Eindicker 15 erreicht durch die
Leitung 24 den Tank 25 und kann für die Einstellung der Absorption benutzt werden
oder mittels der Pumpe 26 entfernt werden.
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Eine derartige Anlage wurde unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten
untersucht. Dabei ergab sich durch Analyse der experimentellen Daten der Reaktions-
geschwindigkeit
zwischen den Kristallen des CaCOf oder Ca(OH)2 und dem SO2, der Oxidationsgeschwindigkeit
der Calciumsulfitbildung bei der SO, Absorption, der Absetzgeschwindigkeit des Gipses,
daß die benannte Verfahrensweise 'eine Operation in einer Stufe' mit ihren individuellen
Schritten verbessert werden kann. Insbesondere ergab sich, daß Durchführungsschritte,
wie die Absorption und die Oxidation des S02, das Absetzen und Konzentrieren des
Gipses und die Wiedergewinnung der überstehenden Flüssigkeit zusammen in einem Absorptionsturm
ausgeführt werden kann, wenn eine Steuerung oder Kontrolle der Aufsehlämmun£>-skonzentrationen
erfolgt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, für das eingangsgenannte Verfahren
eine derartige Steuerung der Konzentration einer Ca-Verbindung in der Aufschlämmung
zu schaffen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung soll mit ihren Vorteilen nunmehr anhand der Zeichnungen
erläutert werden.
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Dabei zeigt: Fig. 1 eine bekannte Abgasentschwefelungsanlage nach
dem Naßkalk-Verfahren; und
figur 2 schematisch die erfindungsgemäße
Naßabgasentschwefelung.
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Die Figur 1 wurde vorstehend bereits erläutert, so daß nachfolgend
gleich auf die Figur 2 eingegangen wird.
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Das SO, enthaltene Abgas wird in den Absorptionsturm 102 eingeleitet.
In dieser Figur 2 werden die Absorptionsaufschlämmung und das Abgas im parallelen
Fluß miteinander in Kontakt gebracht. Es kann aber auch das Gegenströmungsverfahren
nach der Figur 1 benutzt werden.
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Das Parallelströmungsverfahren ist jedoch vorteilhafter, weil die
Wirksamkeit der Oxidationsreaktion zum Gips - wie nachfolgend beschrieben - besser
ist.
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Im unteren Bereich des Absorptionsturmes 102 ist ein Tank vorgesehen,
der die Aufschlämmung aufnimmt, in der eine Ca-Verbindung suspendiert ist.
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Die Aufschlämmung wird durch eine Bewegungseinrichtung 104 bewegt,
so daß das Absetzen von Festteilchen verhindert wird.
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Die Aufschlämmung mit der suspendierten Ca-Verbindung wird dem oberen
Bereich des Turmes zugeführt und zwar durch eine Zirkulationspumpe 105, wird dort
versprüht und fällt durch den Turm hindurch, während es in Berührung gelangt mit
dem Abgas. Am Ende gelangt sie in den Tank 103. Das Abgas, aus dem das S02 durch
den Kontakt mit der Aufschlämmung entfernt worden ist, wird durch den Nebeleliminator
106 als gereinigtes Gas 107 abgegeben.
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Andererseits wird dem Tank 103 durch die Pulverleitung 108 CaCO3 oder
Ca(OH)2 in Pulverform zugeführt und zwar in einer Menge, die der zu absorbierenden
SO, - Menge entspricht. Es ist auch möglich, das als Absorbtionsmittel dienende
CaCO3 oder Ca(OH)2 als Wasseraufschlämmung dem Tank 103 zuzuführen.
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Das Calciumsulfit, das durch die Absorption des 502 im Absorbtionsmittel
gebildet wird, wird durch den im Abgas enthaltenen Sauerstoff zu Gipskristallen
oxidiert, weil die Aufschlämmung im Gas-Flüssigkeitsbereichdes Parallelflußsystems
sauer Rehalten wird.
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Wenn jedoch der Sauerstoffgehalt im Abgas gering ist, dann wird ein
Sauerstoff enthaltendes Gas durch eine Luftdüse 109 eingeblasen, so daß aus dem
absorbierten 502 Gips gebildet werden kann.
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Bei dieser beschriebenen Verfahrensweise enthält die Aufschlämmung
der Ca-Verbindung Gipskristalle, suspendiert in dem Tank 103 und diese Aufschlämmung
wird durch den Auslaß 110 und die Pumpe 119 dem Separator 111 zugeführt, in dem
ein Gipskunhen erhalten wird.
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Das Filtrat wird über die Leitung 113 in den Tank 103 zurückgeleitet.
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In dem Tank 103 ist eine Trennwand 114 vorgesehen, die sich. vom Flüssigkeitsspiegel
bis in einen unteren Bereich der Aufschlämmung erstreckt und diese Trennwand dient
dazu, eine Flüssigkeitskammer 115 zu bilden, die von der bewegten Aufschlämmung
getrennt ist.
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Die Trennwand 114 besitzt ein offenes unteres Ende, so daß die bewegte
Aufschlämmung hierdurch in die Flüssigkeitskammer 115 eintreten kann.
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Wie sich aus der Figur 2 ergibt, ist eine Prallplatte 116 vorgesehen,
wodurch erreicht wird, daß die überstehende Flüssigkeit durch die Bewegung der Aufschlämmung
nicht gestört wird.
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Die überstehende Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 115 tritt durch
den Auslaß 117 und ~die Pumpe 118 aus. Das Filtrat aus der Leitung 113 gelangt von
einem oberen Bereich in einen unteren Bereich im unteren Teil der Flüssigkeitskammer
115,um zu verhindern, daß Gipskristalle aufsteigen. Der Auslaß 110 für die Aufschlämmung
ist so angeordnet, daß die Gipskristalle sich absetzen und an der geneigten Platte,
die am Ende des Tanks 103 im unteren Bereich der Flüssigkeitskammer vorgesehen ist,
sich niederschlagen.
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Durch diese Maßnahme wird die Konzentration der Gipskristalle in der
Aufschlämmung, die durch die Pumpe 119 abgezogen wird, hoch, woraus sich eine Energieeinsparung
für den Flüssigkeitstransport ergibt.
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Bei Naßabgasentschwefelungsanlagen wird üblicherweise eine große Menge
Wasser benötigt. Beispielsweise wird durch die Waschdüsen 121 Waschwasser zugeführt,
um eine Ansammlung von Kristallen der Ca-Verbindung im Nebel, der im Abscheider
106 gesammelt wird, zu verhindern, wodurch wiederum der Durchflußquersehnitt für
das Gas nicht verringert werden kann oder es
wird für die Pumpen
der Anlage Dichtungswasser verbraucht. Dieses Wasser stört die Konzentration der
im Tank 103 befindlichen Aufschlämmung, Veränderungen der Konzentration der Aufschlämmung
machen die Steuerung der Abgesentschwefelungsanlage instabil, bringen Ablagerungsprobleme
usw. Diese Probleme sind bisher nicht lösbar gewesen. Gerade bei der Naßabgasentschwefelung
mit einer Aufschlämmung, die eine Ca-Verbindung enthält, ist die Verhinderung der
Bildung von Ablagerungen ein nachhaltiges Problem.
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Wie Untersuchungen ergeben haben, sind diese Probleme auf die Veränderungen
der Konzentration der Aufschlämmung durch zutretendes Wasser, zurückzuführen.
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Diese Veränderungen der Konzentration wurden mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren verhindert. Insbesondere kann die Konzentration der Ca-Verbindung in der
Aufschlämmung der Naßabgasentschwefelungsanlage genau gesteuert werden, indem zwei
Verfahrensweisen gleichzeitig und willkürlich ohne eine Verzögerung des Ansprechens
durchgeführt werden und zwar ein Verfahren, bei dem die Entfernung der suspendierten
Kristalle der Ca-Verbindung enthaltenen Aufschlämmung aus dem Tank erfolgt und durch
ein Verfahren, bei dem die überstehende Flüssigkeit, die eine niedrige Konzentration
von Kristallen der Ca-Verbindung aufweist, abgeführt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung können die vorstehend erwähnten
guten Ergebnisse erreicht werden bei gleichzeitiger Vereinfachung der Anlage.
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Die Erfindung soll nachfolgend noch an einem Beispiel erläutert werden,
wobei die Anlage nach Figur 2 benutzt worden ist.
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Der Tank 103 mit der Gipskristalle enthaltenden Aufschlämmung besitzt
eine Abmessung von 1000 mm x 2000 mm mit einer Teife für die Flüssigkeit von 2000
mm.
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Durch Verwendung einer Zirkulationspumpe 105 werden 50 m3/h Aufschlämmung
im oberen Bereich des Absorptionsturm 102 versprüht. Im Turm befinden sich 7 Gitter.
3000 Nm3/h Abgas wurden im Parallelstrom behandelt und es erfolgte eine Entschwefelung
von 1200 ppm S02 am Einlaß auf 60 ppm 502 am Auslaß.
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Als Absorbtionsmittel wurde durch die Leitung 108 CaCO3 Pulver dem
Tank 103 zugeführt und zwar in einer Menge entsprechend dem zu absorbierenden SO2.
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Im Inneren des Tanks 103 war eine ringförmige Trennplatte 114 angeordnet
mit einem Innendurchmesser von 400 mmm und einer Höhe 2500 mm. Am unteren Ende war
sie offen. Die überstehende Flüssigkeit wurde aus der Flüssigkeitskammer 115 abgezogen.
In geringen Mengen enthielt die überstehende Flüssigkeit in der Leitung 117 Feststoffe.
Wenn jedoch die Durchflußrate der überstehenden Flüssigkeit und die Durchflußrate
der Aufschlämmung am Auslaß 110 mit einem Mikrocomputer eingestellt bzw. gesteuert
werden, dann knnn die Konzentration der Ca-Verbindung in der im Tank befindlichen
Aufschlämmung im gewünschten
Konzentrationsbereich von 1 bis 35
Gew.% gehalten werden.
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Bei diesem Versuch hatten die Feststoffe, die nach dem Separator 111
austraten, eine Zusammensetzung von 97 Gew.% CaS04 ~ 2H20, 0,5 Gew.% CaC03 und 2,5
Gew.% andere Bestandteile, bestanden also im wesentlichen aus Gips, während Calciumsulfat
nicht gefunden wurde.
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Während der Durchführung wurde keine Luft durch die Düse 109 dem Tank
zugeführt.
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Wenn der Gas-Flüssigkeits-Kontakt im Parallel strom in einem Gitterturm
durchgeführt wird, wird das S02, das im oberen Bereich des Absorptionsturmes durch
den im Abgas enthaltenen Sauerstoff, der durch die Gitter nach unten tritt, oxidiert.
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Es war also keine Oxidation mit Luft im Tank 103 notwendig.
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Während des Testes konnte die Konzentration der Aufschlämmung in dem
gewünschten Bereich gehalten werden, obwohl Wasser aus den Düsen 121 und aus den
Pumpen hinzutrat.
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Eine Oxidationssäule, Eindicker, Filtrattanks, Tanks für die überstehende
Flüssigkeit und Pumpen, Ventile sowie Meßinstrumente für diese Einrichtungen, wie
sie bei herkömmlichen Anlagen notwendig sind, entfallen, so daß die erfindungsgemäße
Anlage und die Handhabuhg wesentlich vereinfacht ist.