DE3434114A1 - FUMING DEVICE - Google Patents
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- B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
Description
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- A 14 811- A 14 811
Die Erfindung betrifft eine Begasungsvorrichtung, insbesondere für Absorbertanks bei der nassen Rauchgas-Entschwefelung, wobei das Rauchgas in den Absorbertank eingeleitet und das SO2 unter Zufuhr von Wasser an Kalk gebunden und dann unter Zufuhr von Luft zu Gips oxidiert wird, welcher durch in den Absorbertank eingebaute Rührwerke suspendiert wird.The invention relates to a gassing device, in particular for absorber tanks in wet flue gas desulphurization, the flue gas being introduced into the absorber tank and the SO 2 being bound to lime with the addition of water and then oxidized to gypsum with the addition of air, which is then fed into the absorber tank built-in agitators is suspended.
Bei der nassen Rauchgasentschwefelung wird das SO2 an Kalk oder Kalkhydrate gebunden und anschließend durch Luftzugabe über Sulfit zu Kalziumsulfat (Gips) oxidiert.With wet flue gas desulphurisation, the SO 2 is bound to lime or hydrated lime and then oxidized to calcium sulphate (gypsum) by adding air via sulphite.
Die Begasung erfolgt dabei gewöhnlich über ein sogenanntes Begasungskreuz, das etwa 1-3 Meter oberhalb des Bodens des Absorbertanks angeordnet ist. Das Begasungskreuz besteht aus mehreren Rohren, die mit entsprechenden Löchern versehen sind, durch welche die zugeführte Luft austritt, um über die gesamte Fläche des Absorbertanks eine Begasung zu erreichen.The fumigation usually takes place via a so-called fumigation cross, which is located about 1-3 meters above the bottom of the absorber tank. The gassing cross consists of several tubes that are connected to the appropriate Holes are provided through which the supplied air exits in order to achieve gassing over the entire surface of the absorber tank.
In dem Tank, der z.B. einen Durchmesser von 12-20 Meter hat, sind z.B. drei seitlich eingebaute Rührwerke installiert, die dazu dienen, den entstandenen Gips zu suspendieren, d.h. am Sedimentieren zu hindern.In the tank, which for example has a diameter of 12-20 meters, are e.g. three side-mounted agitators installed, which serve to suspend the gypsum that has formed, i.e. to prevent it from settling.
Die Anordnung der Rührwerke, insbesondere die Winkelstellung ihrer Achsen relativ zum Absorbertank, hat einen starken Einfluß auf die Suspendierung, ist aber nicht Gegenstand der Erfindung.The arrangement of the agitators, in particular the angular position of their axes relative to the absorber tank, has a strong influence on the suspension, but is not the subject of the invention.
Aus Korrosionsgründen müssen die Begasungskreuze aus hochwertigem Stahl bestehen, weshalb die Kosten eines solchen Begasungskreuzes sehr hoch liegen (z.B. ca. DM 100.000. — ). Ferner sind Gebläse erforderlich, die Begasungsraten von 8000 m/h liefern müssen, wodurch weitere relativ hohe Kosten entstehen.For reasons of corrosion, the aeration crosses must be made of high quality steel, which is why the costs of such a fumigation cross are very high (e.g. approx. DM 100,000). Furthermore, fans are required, the gassing rates of 8000 m / h have to deliver, whereby further relatively high costs arise.
Die Erfindung sucht dies zu vermeiden.The invention seeks to avoid this.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Begasungsvorrichtung der eingangs genannten Art bei im übrigen vergleichbaren Leistungsdaten konstruktiv einfacher zu gestalten, als dies bisher möglich war.It is based on the task of a gassing device of the introduction mentioned type with otherwise comparable performance data structurally simpler than was previously possible.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Begasungsvorrichtung aus wenigstens einer Rohrlanze besteht, durch welche die Luft in die Suspension, die im wesentlichen aus Wasser und Gips besteht, im Bereich wenigstens eines Rührwerks einführbar ist.According to the invention this is achieved in that the gassing device consists of at least one pipe lance, through which the air in the suspension, which consists essentially of water and gypsum, in the area at least one agitator can be introduced.
Zweckmäßigerweise ist jedem Rührwerk eine Rohrlanze zugeordnet, wobei die Austrittsöffnung der Rohrlanze auf der Druckseite des Rühwerk-Propellers liegt.A pipe lance is expediently assigned to each agitator, the Outlet opening of the pipe lance on the pressure side of the agitator propeller lies.
Vorteilhafterweise ist ferner die Austrittsöffnung der Rohrlanze oberhalb der Mittelachse des Rührwerk-Propellers angeordnet.Furthermore, the outlet opening of the pipe lance is advantageously above arranged on the central axis of the agitator propeller.
Durch die Verwendung eines einfachen Begasungsrohres für jedes Rührwerk kann das aufwendige Begasungskreuz wegfallen, wodurch die erforderlichen Investitionskosten beträchtlich gesenkt werden können. Aber auch bei den Betriebskosten lassen sich deutliche Einsparungen erzielen, wie anhand eines Vergleichs-Beispiels noch beschrieben wird.By using a simple gas supply pipe for each agitator the elaborate gassing cross can be omitted, whereby the necessary Investment costs can be reduced considerably. However, significant savings can also be achieved in operating costs, as can be seen from a comparative example will be described later.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, wobei Fig. 1 und 2 in Seitenansicht und in Draufsicht einen Absorbertank mit einem konventionellen Begasungskreuz zeigen. An example embodiment of the invention is based on the following the drawing explained in detail, wherein Fig. 1 and 2 show an absorber tank with a conventional gassing cross in side view and in plan view.
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt einen Absorbertank mit einem Rührwerk;;· und einer Rohrlanze nach der Erfindung.Fig. 3 shows schematically in section an absorber tank with an agitator ;; · and a pipe lance according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch den unteren Teil eines Absorbertanks 10, wie er für die nasse Rauchgasentschwefelung verwendet wird.Fig. 1 shows schematically the lower part of an absorber tank 10 as he is used for wet flue gas desulphurization.
Bei dieser Entschwefelung wird das Rauchgas in den Absorbertank eingeführtDuring this desulfurization, the flue gas is introduced into the absorber tank
und das Schwefeldioxid an Kalk, gebrannten Kalk oder Kalkhydrat unter Zufuhr von Wasser gebunden. Anschließend wird es durch Luftzugabe im unteren Teil des Absorbertanks über Sulfit zu Kalziumsulfat oxidiert.and the sulfur dioxide on lime, quick lime or hydrated lime with feed bound by water. Then it is oxidized to calcium sulfate via sulfite in the lower part of the absorber tank by adding air.
Dabei bildet sich im unteren Teil des Absorbertanks 10 eine Suspension 12, die im wesentlichen aus Wasser und Gipspartikeln besteht, wobei der Feststoffanteil etwa bei 16 Gew.-% liegt. Die Suspension muß ständig gerührt werden, wozu Rührwerke 16 vorgesehen sind, die seitlich im Absorbertank 10 installiert sind, um die Gipspartikel zu suspendieren und eine Sedimentierung zu verhindern.A suspension 12 is formed in the lower part of the absorber tank 10, which consists essentially of water and gypsum particles, the solid fraction is about 16 wt .-%. The suspension must be constantly stirred be, for which agitators 16 are provided, which are installed laterally in the absorber tank 10 to suspend the gypsum particles and sedimentation to prevent.
Die Zufuhr von Luft erfolgt über ein am Boden des Absorbertanks 10 angeordnetes, sogenanntes Begasungskreuz 14, das aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Rohren besteht, die mit Löchern versehen sind, durch welche die dem Begasungskreuz zugeführte Luft austreten und in die Suspension 12 eintreten kann, um das an Kalk gebundene SC^ zu Gips zu oxidieren, der dann in geeigneter, nicht-dargestellter Weise abgezogen wird.The supply of air takes place via a arranged at the bottom of the absorber tank 10, so-called gassing cross 14, which consists of a plurality of interconnected tubes which are provided with holes through which the the air supplied to the gassing cross can escape and enter the suspension 12 in order to oxidize the lime-bound SC ^ to gypsum, which is then converted into is withdrawn in a suitable manner, not shown.
Zum Rühren der Suspension 12 werden z.B. drei Rührer 16 verwendet, die, wie Fig. 2 zeigt, in Winkelabständen von 120° angeordnet und nahe der Innenwand des Absorbertanks 10 installiert sind. Die Achsen der Rührer 16 sind, wie Fig. 1 zeigt, in einem spitzen Winkel nach unten geneigt und wie Fig. 2 zeigt, auch in Umfangsrichtung in einem spitzen Winkel angestellt, wobei jedoch die Anordnung der Rührer, wie bereits erwähnt, nicht Gegenstand der Erfindung ist.For example, three stirrers 16 are used to stir the suspension 12, as FIG. 2 shows, arranged at angular intervals of 120 ° and installed near the inner wall of the absorber tank 10. The axes of the stirrers 16 are, as Fig. 1 shows, inclined downwards at an acute angle and, as Fig. 2 shows, also set at an acute angle in the circumferential direction, However, as already mentioned, the arrangement of the stirrers is not the subject of the invention.
Durch die Rührer 16 wird die Suspension 12 durchgerührt, wobei durch die aus dem Begasungskreuz 14 aufsteigenden Luftblasen 18 die obengenannte Oxidation bewirkt wird.The suspension 12 is stirred by the stirrer 16, whereby the out the gassing cross 14 rising air bubbles 18 causes the above-mentioned oxidation.
Der Durchmesser des Absorbertanks kann beispielsweise zwischen 10 und 20 Meter liegen, während der Füllstand etwa bis zu 5 Meter betragen kann.The diameter of the absorber tank can for example be between 10 and 20 meters lie, while the level can be up to 5 meters.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt eine Begasungsvorrichtung nach der Erfindung. The embodiment according to FIG. 3 shows a gassing device according to the invention.
In dem Absorbertank 20 sind z.B. drei Rührwerke 22 installiert und angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dargestellt ist in Fig. 3 jedoch nur ein Rührwerk 22 mit einem Rühr-Propeller 24.For example, three agitators 22 are installed and arranged in the absorber tank 20, as shown in FIG. However, only one agitator 22 with a stirring propeller 24 is shown in FIG. 3.
In den Absorbertank 20 ist von oben her ein Rohr bzw. eine Rohrlanze 26 eingeführt, deren Mündung 28 im Bereich des Rührwerks 22 liegt.A pipe or a pipe lance 26 is inserted into the absorber tank 20 from above, the mouth 28 of which lies in the area of the agitator 22.
Der Rühr-Propeller 24 fördert in Richtung des Pfeils P und die Rohrlanze 26 ist vorzugsweise auf der Druckseite des Propellers 24 angeordnet, wie in Fig. 3 dargestellt.The stirring propeller 24 conveys the pipe lance 26 in the direction of arrow P is preferably arranged on the pressure side of the propeller 24, as shown in FIG.
Die an sich auch mögliche Anordnung der Rohrlanze 26 auf der Saugseite des Rührpropellers 24 kann zu einer Überflutung des Propellers 24 durch die aus der Mündung 28 der Rohrlanze 26 austretenden Luftblasen 38 führen, was zur Folge haben kann, daß der Propeller 24 mehr oder weniger in einer Luftblase arbeitet, wodurch sein Wirkungsgrad beeinträchtigt wird. Es wird daher vorgezogen, die Rohrlanze 26 auf der Druckseite des Propellers 24 anzuordnen.The also possible arrangement of the pipe lance 26 on the suction side of the Propeller 24 can flood the propeller 24 through the out the mouth 28 of the pipe lance 26 exiting air bubbles 38, which can have the consequence that the propeller 24 more or less in an air bubble works, which affects its efficiency. It is therefore preferred to arrange the pipe lance 26 on the pressure side of the propeller 24.
Der Abstand der Mittelachse 32 der Rohrlanze 26 von der Mittelebene des Propellers 24 ist in Fig. 3 mit h und der Durchmesser des Propellers 24 ist mit d2 bezeichnet.The distance between the center axis 32 of the pipe lance 26 and the center plane of the propeller 24 is denoted by h in FIG. 3 and the diameter of the propeller 24 is denoted by d 2.
Vorteilhafterweise liegt nun das Verhältnis h/d2 im Bereich von 0,4 - 0,5, insbesondere bei 0,46.The ratio h / d 2 is now advantageously in the range from 0.4-0.5, in particular 0.46.
Der Innendurchmesser der Rohrlanze 26 ist mit d, bezeichnet und vorteilhafterweise liegt das Verhältnis von d,|/d2 im Bereich von 0,05 - 0,15, insbesondere bei 0,1.The inside diameter of the pipe lance 26 is denoted by d 1 and the ratio of d 1 / d 2 is advantageously in the range from 0.05 to 0.15, in particular 0.1.
Die Mündung 28 der Rohrlanze 26 liegt zweckmäßigerweise etwas oberhalb der Mittelachse 30 des Rührwerks 22.The mouth 28 of the pipe lance 26 is suitably slightly above the Center axis 30 of agitator 22.
Der Abstand der Mündung 28 von der Mittelachse 30 ist mit e bezeichnet, wobei, wenn die Mündung 28 schräg zur Längsachse 32 der Rohrlanze 26 verläuft, wie in Fig. 3 dargestellt, so ist mit e der Abstand des Mittelpunktes der MündungThe distance of the mouth 28 from the central axis 30 is denoted by e, where, if the mouth 28 runs obliquely to the longitudinal axis 32 of the pipe lance 26, as shown in FIG. 3, then e is the distance from the center point of the mouth
von der Mittelachse 30 des Rührwerks 22 gemeint.meant by the central axis 30 of the agitator 22.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis e/d2 im Bereich von 0,08 - 0,18, insbesondere bei 0,13.The ratio e / d 2 is preferably in the range from 0.08 to 0.18, in particular 0.13.
Die durch die Rohrlanze 26 in die Suspension 36 eingeblasene Luft wird durchThe air blown through the pipe lance 26 into the suspension 36 is passed through
den Propeller 24 infolge der im Propel!erstrahl auftretenden Scherkräftethe propeller 24 as a result of the shear forces occurring in the propel!
dispergiert und unter Bildung von Luftblasen 38 vom Rührwerk 22, 24 weggetragen. dispersed and carried away by the agitator 22, 24 with the formation of air bubbles 38.
Das System ist nicht koaleszierend, d.h. die gebildeten Luftblasen bleiben klein und stabil, Großblasen werden nicht gebildet und damit auch eine Überflutung des Rührers ausgeschlossen.The system is not coalescing, i.e. the air bubbles formed remain small and stable, large bubbles are not formed and therefore also flooding the stirrer excluded.
Durch die Rührer 22 wird daher sowohl die durch die Rohrlanzen 26 eingeblasene Luft im Bereich der Scherzonen 34 jedes einzelnen Rührers durch die dort auftretenden Scherkräfte zu kleinen Blasen disipiert, als auch die Suspension 36 durchgerührt und die entstehenden Gipspartikel in Suspension gehalten.The stirrer 22 therefore both blows in through the pipe lances 26 Air in the area of the shear zones 34 of each individual stirrer by the occurring there Shear forces are dispersed into small bubbles, and the suspension 36 is stirred through and the plaster particles formed are kept in suspension.
Wie bereits erwähnt, ist jedem Rührer 22, 24 wenigstens eine Rohrlanze 26 zugeordnet.As already mentioned, each stirrer 22, 24 has at least one pipe lance 26 assigned.
Anhand eines Beispiels soll nun nachstehend die bekannte Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 verglichen werden.Using an example, the known embodiment will now be shown in the following 1 and 2 compared with the embodiment according to the invention according to FIG will.
Basis für den Vergleich war derselbe Stoffübergangsfaktor k. a von 70 h bei beiden Versuchen.The basis for the comparison was the same mass transfer factor k. a of 70 h in both attempts.
Die benutzten Anlagen hatten folgende Abmessungen:The systems used had the following dimensions:
Durchmesser des Absorbertanks D = 13,6 mDiameter of the absorber tank D = 13.6 m
Füllhöhe H = 6,5 mFilling height H = 6.5 m
Propellerdurchmesser d2 = 1m verwendet wurden drei Rührwerke.Propeller diameter d 2 = 1 m, three agitators were used.
Im Falle des Versuchs mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und
ist die spezifische RUhrwerksleistung niedriger, da die Rührwerke nur zum Suspendieren dienen. Ihre Leistungsaufnahme war 3·8,5 kW = 25,5 kW. Der
Luftdurchsatz des I
betrug P = 193 kW.In the case of the experiment with the known gassing cross according to FIGS. 1 and 2, the specific agitator output is lower, since the agitators are only used for suspending. Their power consumption was 3 * 8.5 kW = 25.5 kW. The air flow rate of the I
was P = 193 kW.
ο Luftdurchsatz des Begasungskreuzes war Q = 8200 m /h. Die Gebläseleistungο The air throughput of the gassing cross was Q = 8200 m / h. The fan power
Die Gesamtleistung von Rührern und GeblHsen liegt somit bei dem Versuch mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und 2 bei 218,5 kW.The total output of stirrers and fans is therefore included in the experiment the known gassing cross according to FIGS. 1 and 2 at 218.5 kW.
Werden dagegen gemäß der Erfindung anstelle des bekannten Begasungskreuzes nach den Fig. 1 und 2 Rohrlanzen verwendet, wie in Fig. 3 dargestellt, so steigt die spezifische Rührerleistung auf 3 · 18,7 = 56,1 kW, weil die Rührwerke sowohl zum Suspendieren wie auch zum Begasen verwendet werden, d.h. zusätzlich zur Suspendierung muß durch die Rührwerke Energie aufgebracht werden, um die durch die Rohrlanzen 26 eingeblasene Luft zu dispergieren.Are, however, according to the invention instead of the known gassing cross 1 and 2 used pipe lances, as shown in Fig. 3, the specific stirrer power increases to 3 * 18.7 = 56.1 kW, because the Agitators can be used both for suspending and for gassing, i.e. energy must be applied by the agitators in addition to the suspension in order to disperse the air blown through the pipe lances 26.
Bei der Methode nach der Erfindung ist jedoch nur ein Luftdurchsatz von 3100 m /h erforderlich, weshalb die entsprechende Gebläseleistung auf 74 kW zurückgenommen werden kann. Die bei Anwendung der Erfindung erforderliche Gesamtleistung beträgt somit 130,1 kW gegenüber einer Gesamtleistung von 218,5 kW bei Verwendung der herkömmlichen Anlage.In the method according to the invention, however, is only an air throughput of 3100 m / h required, which is why the corresponding blower power on 74 kW can be withdrawn. The total power required when using the invention is thus 130.1 kW compared to a total power of 218.5 kW when using the conventional system.
Dies bedeutet, daß sich sowohl von der Investitionsseite als auch von den Betriebskosten her deutliche Einsparungen ergeben.This means that both from the investment side and from the Operating costs result in significant savings.
Die Mündung 28 kann ggf. zur Verbesserung der Blasenbildung mit einem perforierten Deckel versehen sein.The mouth 28 can optionally to improve the bubble formation with a perforated cover.
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