DE3434114C2 - Fumigation device for absorber tanks in wet flue gas desulfurization - Google Patents
Fumigation device for absorber tanks in wet flue gas desulfurizationInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Begasungsvorrichtung für Absorbertanks bei der nassen Rauchgasentschwefelung, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.The invention relates to a gassing device for Absorbertanks in the wet flue gas desulphurisation, which the Features of the preamble of claim 1 has.
Aus DE 30 08 718 A1 ist eine Begasungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser dort angegebenen nassen Rauchgasentschwefelung wird das Rauchgas in den Absorbertank eingeleitet und es wird SO₂ unter Zufuhr von Wasser an Kalk gebunden, und dann unter Zufuhr von Luft zu Gips oxidiert. Die Luftzufuhr zu der Suspension erfolgt hierbei mit wenigstens einer Rohrlanze. Ferner ist ein Krählwerk vorgesehen, welches von einem einzigen, großen Rührwerk gebildet wird, das an der Bodenseite des Absorbertanks vorgesehen ist. Die Rohrlanzen münden un abhängig von der Anordnung des Rührwerks des Krählwerks in die Suspension im Absorbertank auf der Saugseite des Krählwerks. Die Rohrlanzen sind in regelmäßigen Abständen verteilt im Absorber tank angeordnet, wobei die Mündungsöffnungen der Rohrlanzen etwa in einer gemeinsamen, horizontalen Ebene liegen, so daß man unterschiedliche Abstände von Mündungsöffnung der Rohrlanze und den entsprechenden Rührwerksteilen erhält. Bei dieser Begasungs vorrichtung müssen Luftfördergebläse eingesetzt werden, welche relativ hohe Begasungsraten gestatten, wodurch relativ hohe Kosten für den Betrieb und für eine Rauchgasentschwefelungsanlage insgesamt gesehen entstehen. Ferner ist die Einbringung der Luft in die Suspension im Bereich des Rührwerks unzulänglich. Ferner müssen aus Korrosionsgründen die Einrichtungen der Begasungsvor richtungen aus hochwertigem Stahl hergestellt werden, wodurch man sehr hohe Kosten von bis zu beispielsweise DM 100.000,- hat.From DE 30 08 718 A1 is a gassing of the beginning known type. At this wet indicated there Flue gas desulfurization converts the flue gas into the absorber tank initiated and it is SO₂ under supply of water to lime bound, and then oxidized under supply of air to gypsum. The Air supply to the suspension takes place here with at least one Tube lance. Furthermore, a Krählwerk is provided which of a single, large agitator is formed at the bottom side the absorber tank is provided. The pipe lances open un depending on the arrangement of the agitator of the Krählwerks in the Suspension in the absorber tank on the suction side of the Krählwerks. The Pipe lances are distributed at regular intervals in the absorber tank arranged, wherein the mouth openings of the pipe lances about lie in a common, horizontal plane, so that one different distances from the mouth opening of the pipe lance and receives the corresponding Rührwerksteilen. In this fumigation Device must be used air blower, which allow relatively high fumigation rates, which relatively high Cost of operation and for a flue gas desulphurisation plant seen as a whole arise. Furthermore, the introduction of air inadequate in the suspension in the area of the agitator. Further For reasons of corrosion, the facilities must be gassing can be made of high quality steel, which gives you very high costs of up to, for example, DM 100,000.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Begasungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche bei einem vereinfachten Aufbau eine energiesparende Begasung mit verbesserter Blasenbildung gestat tet.In contrast, the present invention has the object based, a fumigation device of the generic type to provide which in a simplified construction a Energy-saving fumigation with improved blistering gestat tet.
Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine Begasungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch die Merkmale seines Kennzeichens aus.According to the invention, this is characterized by a gassing device with the features of the preamble of claim 1 by the characteristics of his license plate.
Bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung ist die wenigstens eine Rohrlanze auf der Druckseite des Rührwerks angeordnet. Hierdurch läßt sich eine Überflutung des Propellers des Rührwerks durch die an der Mündungsöffnung der Rohrlanze austretenden Luftblasen vermeiden, um eine Verminderung des Wirkungsgrades des Rührwerks zu vermeiden, welcher dadurch verursacht würde, daß der Propeller des Rührwerks dann mehr oder weniger in einer Luftblase arbeitet. Das wenigstens eine Rührwerk bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung dient sowohl zum Suspendieren als auch zum Begasen, und insbesondere lassen sich große Blasen beim Ein bringen der Luft in die Suspension vermeiden, da das Rührwerk durch seine Scherkräfte die eintretende Luft in kleine Blasen dissipiert. Ferner ist die Begasungsvorrichtung nach der Erfin dung derart ausgelegt, daß man in Verbindung mit dem wenigstens einen Rührwerk sowohl eine gleichmäßige Durchrührung der Sus pension erzielt wird als auch die entstehenden Gipspartikeln in Suspension gehalten werden sowie die Luft über die Rohrlanzen in effektiver Weise in die Suspension zur Beschleunigung der Oxidation eingetragen werden kann. Hierdurch erhält man einen günstigeren Stoffübergangsfaktor. Ferner läßt sich bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Begasungsvorrichtung die Gebläseleistung für die Luftzufuhr über die Rohrlanze verringern, so daß man wirtschaftlicher Betriebsbedingungen unter Einsparung von Energie erhält. Durch diese kombinatorische Verknüpfung von Rührwerk und Rohrlanze mit der Doppelfunktion des Rührwerks, einerseits als Suspendierungseinrichtung und andererseits als die Begasung unterstützende Einrichtung, vereinfacht sich auch der gesamte Aufbau einer derartigen Begasungsvorrichtung.In the gassing device according to the invention, the at least arranged a pipe lance on the pressure side of the agitator. This allows a flooding of the propeller of the agitator through the emerging at the mouth opening of the pipe lance Avoid air bubbles to reduce the efficiency of the Stirrer to avoid, which would be caused by the fact that the Stirrer propeller then more or less in a bubble is working. The at least one agitator in the inventive Fumigation device serves both for suspending and for Fumigating, and in particular can be large bubbles at Ein bring the air into the suspension, avoiding the agitator by its shearing forces, the incoming air into small bubbles dissipated. Furthermore, the gassing device according to the inven tion designed such that in conjunction with the at least a stirrer both a uniform Durchrührung the Sus pension as well as the resulting gypsum particles in Suspension are kept as well as the air over the pipe lances in effectively in the suspension to accelerate the Oxidation can be registered. This gives you a more favorable mass transfer factor. Furthermore, can be in the inventive design of the gassing the Reduce blower output for the air supply via the pipe lance, so that you can economical operating conditions while saving receives from energy. Through this combinatorial linkage of Agitator and pipe lance with the double function of the agitator, on the one hand as a suspension device and on the other hand as the Fumigation supporting facility, also simplifies the entire structure of such a gassing device.
Aus GB 20 33-772 A und GB-PS 15 84 103 lassen sich Verfahren und Vorrichtung im Zusammenhang mit Gärprozessen entnehmen. Die dort vorgesehene Begasung dient im wesentlichen zur Unterstützung des Gärprozesses, während bei einer Rauchgasentschwefelung hierzu gänzlich andere Verhältnisse vorliegen, da dort eine Suspension behandelt werden muß. Für die steuerbare Einbringung von Sauerstoff bzw. Luft zur Unterstützung des Gärprozesses kommt es insbesondere darauf an, daß die eingebrachte Luft durch die im Behälter befindliche Flüssigkeit vom Boden bis zur Oberseite aufsteigt und dann wieder von diesem austritt. Bei der Rauchgas entschwefelung hingegen wird die einzubringende Luft zur Oxidation von Kalk zu Gips genutzt, wobei die einzubringende Luft zur Oxidation von Kalk zu Gips benötigt und genutzt wird.From GB 20 33-772 A and GB-PS 15 84 103 can be method and Remove device in connection with fermentation processes. These intended fumigation serves essentially to support the Fermentation process, while a flue gas desulfurization this completely different conditions exist, because there is a suspension must be treated. For the taxable contribution of Oxygen or air to support the fermentation process, it comes in particular, that the air introduced should be discharged through the Container liquid from the bottom to the top rises and then exits from this again. At the flue gas Desulfurization, however, the air to be introduced to Oxidation used by lime to gypsum, with the air to be introduced needed for the oxidation of lime to gypsum and is used.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 wiedergegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the Claims 2 to 4 reproduced.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be described below with reference to a preferred Embodiment with reference to the accompanying drawings explained in more detail. Show:
Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Absorbertanks mit einer üblichen als Begasungskreuz ausgelegten Begasungseinrichtung und Fig. 1 and 2, a side view and a plan view of a tank with a conventional absorber designed as Begasungskreuz gassing and
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Begasungsvor richtung mit einem Absorbertank, einem Rührwerk und einer Rohrlanze nach der Erfindung. Fig. 3 is a schematic sectional view of a Begasungsvor direction with an absorber tank, a stirrer and a pipe lance according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch den unteren Teil eines Absorbertanks 10, wie er für die nasse Rauchgasentschwefelung eingesetzt wird. Fig. 1 shows schematically the lower part of an absorber tank 10 , as it is used for wet flue gas desulfurization.
Bei dieser Entschwefelung wird das Rauchgas in den Absorbertank eingeführt 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.In this desulfurization, the flue gas is in the absorber tank introduced and the sulfur dioxide at lime, quicklime or hydrated lime under feed bound by water. Then it is by adding air in the lower part of the absorber tank is oxidized via sulfite to calcium sulfate.
Dabei bildet sich im unteren Teil des Absorbertanks 10 eine Suspension 12, die im wesentlichen aus Wasser und Gipspartikeln besteht, wobei der Fest stoffanteil 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 Gipspartikeln zu suspendieren und eine Sedimentierung zu verhindern.This forms in the lower part of the absorber tank 10, a suspension 12 , which consists essentially of water and gypsum particles, wherein the solids content is about 16 wt .-%. The suspension must be constantly stirred, for which agitators 16 are provided, which are installed laterally in the absorber tank 10 in order to suspend the gypsum particles and to prevent sedimentation.
Die Zufuhr von Luft erfolgt über ein am Boden des Absorbertanks 10 angeord netes, 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 ein treten kann, um das an Kalk gebundene SO₂ zu Gips zu oxidieren, der dann in geeigneter, nicht-dargestellter Weise abgezogen wird.The supply of air via a at the bottom of the absorber tank 10 angeord scribed, so-called Begasungskreuz 14 , which consists of a plurality of interconnected pipes, which are provided with holes through which the gassing cross-fed air leak and enter the suspension 12 a may be to oxidize the bound to lime SO₂ gypsum, which is then withdrawn in a suitable, not shown manner.
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 stirring the suspension 12 z. B. three stirrers 16 is used, which, as shown in FIG. 2, arranged at angular intervals of 120 ° and installed near the inner wall of the absorber tank 10 . The axes of the stirrer 16 are, as shown in FIG. 1, inclined at an acute angle down and as shown in FIG. 2, also employed in the circumferential direction at an acute angle, but the arrangement of the stirrer, as already mentioned, not the subject of Invention is.
Durch die Rührer 16 wird die Suspension 12 durchgerührt, wobei durch die aus dem Begasungskreuz 14 aufsteigenden Luftblasen 18 die obengenannte Oxidation bewirkt wird.By the stirrer 16 , the suspension 12 is stirred, wherein the above-mentioned oxidation is effected by the rising from the gassing 14 air bubbles 18 .
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, for example, between 10 and 20 meters while the level can be up to 5 meters.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt eine Begasungsvorrichtung nach der Er findung. The embodiment of 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.In the absorber tank 20 z. B. three stirrers 22 installed and arranged, as shown in Fig. 2. 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 einge führt, deren Mündung 28 im Bereich des Rührwerks 22 liegt.In the absorber tank 20 , a pipe or a pipe lance 26 is inserted from above, whose mouth 28 is located in the region 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 in the direction of the arrow P and the pipe lance 26 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 vor gezogen, die Rohrlanze 26 auf der Druckseite des Propellers 24 anzuordnen.The per se also possible arrangement of the pipe lance 26 on the suction side of the stirring propeller 24 can lead to a flooding of the propeller 24 through the emerging from the mouth 28 of the pipe lance 26 air bubbles 38 , which may have the result that the propeller 24 more or less in an air bubble is working, 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 of the central axis 32 of the pipe lance 26 from the median plane of the propeller 24 is shown in Fig. 3 with h and the diameter of the propeller 24 is denoted by d₂.
Vorteilhafterweise liegt nun das Verhaltnis h/d₂ im Bereich von 0,4-0,5, insbesondere bei 0,46.Advantageously, the ratio h / d₂ is now in the range of 0.4-0.5, especially at 0.46.
Der Innendurchmesser der Rohrlanze 26 ist mit d₁ bezeichnet und vorteilhafter weise liegt das Verhältnis von d₁/d₂ im Bereich von 0,05-0,15, insbesondere bei 0,1.The inner diameter of the pipe lance 26 is denoted by d₁ and advantageously, the ratio of d₁ / d₂ in the range of 0.05-0.15, in particular at 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 located slightly above the central axis 30 of the agitator 22nd
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 Mündung 28 von der Mittelachse 30 des Rührwerks 22 gemeint.The distance of the mouth 28 from the central axis 30 is denoted by e, wherein when the mouth 28 is oblique to the longitudinal axis 32 of the pipe lance 26 , as shown in Fig. 3, then e is the distance of the center of the mouth 28 from the central axis 30 of the agitator 22 meant.
Vorzugsweise liebt das Verhältnis e/d₂ im Bereich von 0,08-0,18, insbe sondere bei 0,13.Preferably, the ratio e / d₂ in the range of 0.08-0.18, esp especially at 0.13.
Die durch die Rohrlanze 26 in die Suspension 36 eingeblasene Luft wird durch den Propeller 24 infolge der im Propellerstrahl auftretenden Scherkräfte dispergiert und unter Bildung von Luftblasen 38 vom Rührwerk 22, 24 wegge tragen.The blown through the pipe lance 26 into the suspension 36 air is dispersed by the propeller 24 due to the shear forces occurring in the propeller jet and carry Wegge to form air bubbles 38 from the agitator 22 , 24 .
Das System ist nicht koaleszierend, d. h. die gebildeten Luftblasen bleiben klein und stabil, Großblasen werden nicht gebildet und damit auch eine Über flutung des Rührers ausgeschlossen.The system is not coalescing, i. H. the bubbles formed remain small and stable, large bubbles are not formed and thus an over flooding of 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 auf tretenden Scherkräfte zu kleinen Blasen disipiert, als auch die Suspension 36 durchgerührt und die entstehenden Gipspartikeln in Suspension gehalten.By means of the stirrer 22 , therefore, both the air blown in through the tube lances 26 in the region of the shear zones 34 of each individual stirrer are dissected into small bubbles by the shear forces occurring there, and the suspension 36 is stirred and the gypsum 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 is assigned at least one tube lance 26 .
Anhand eines Beispiels soll nun nachstehend die bekannte Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 ver glichen werden.By way of example, the known embodiment according to FIGS. 1 and 2 will now be compared with the embodiment of FIG. 3 according to the invention.
Basis für den Vergleich war derselbe Stoffübergangsfaktor kLa von 70 h-1 bei beiden Versuchen.The basis for the comparison was the same mass transfer factor k L a of 70 h -1 in both experiments.
Die benutzten Anlagen hatten folgende Abmessungen:The used systems had the following dimensions:
Im Falle des Versuchs mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und 2 ist die spezifische Rührwerksleistung niedriger, da die Rührwerke nur zum Suspendieren dienen. Ihre Leistungsaufnahme war 3·8,5 kW = 25,5 kW. Der Luftdurchsatz des Begasungskreuzes war Q = 8200 m³/h. Die Gebläseleistung betrug P = 193 kW.In the case of the experiment with the known gassing cross according to FIGS. 1 and 2, the specific agitator power is lower because the agitators serve only for suspending. Their power consumption was 3 x 8.5 kW = 25.5 kW. The air flow rate of the fumigation cross was Q = 8200 m³ / h. The blower output was P = 193 kW.
Die Gesamtleistung von Rührern und Gebläsen liegt somit bei dem Versuch mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und 2 bei 218,5 kW.The total power of stirrers and blowers is thus in the experiment with the known fumigation cross of 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 aufge bracht werden, um die durch die Rohrlanzen 26 eingeblasene Luft zu dispergieren.If, on the other hand, according to the invention, tube lances are used instead of the known fumigation cross according to FIGS . 1 and 2, as shown in FIG. 3, the specific stirrer power increases to 3 · 18.7 = 56.1 kW because the agitators both for suspending and be used for gassing, ie in addition to the suspension must be brought up by the agitators energy to disperse the injected through the pipe lances 26 air.
Bei der Methode nach der Erfindung ist jedoch nur ein Luftdurchsatz von 3100 m³/h erforderlich, weshalb die entsprechende Gebläseleistung auf 74 kW zurückgenommen werden kann. Die bei Anwendung der Erfindung erforder liche 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, only an air flow rate of 3100 m³ / h required, which is why the appropriate fan power on 74 kW can be withdrawn. The required when using the invention Total total output is thus 130.1 kW compared to a total output 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 ago significant savings.
Die Mündung 28 kann ggf. zur Verbesserung der Blasenbildung mit einem perforierten Deckel versehen sein.The orifice 28 may optionally be provided with a perforated lid to improve bubble formation.
Claims (4)
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