DE3638362C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von Rauch­ gas, das Sulfate enthält, aus einem Rauchgasstrom, insbeson­ dere für Konzentrationsmessungen.

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehende Rauch­ gase enthalten neben anderen Bestandteilen meistens Stick­ oxide und Schwefeltrioxid. Zur Entfernung der Stickoxide wird das bekannte DeNOx-Verfahren eingesetzt, das eine Zudosierung von Ammoniak beinhaltet. Als Nebeneffekt bildet Ammoniak mit dem Schwefeltrioxid Ammoniumsulfate. Da Sulfate abhängig von der vorhandenen Konzentration beim Abkühlen im Temperatur­ bereich von 330°C bis 250°C auskristallisieren, werden meist schon nach kurzer Betriebszeit Einrichtungen zur Ent­ nahme von Meßproben wegen deren verhältnismäßig kleinem Durch­ messer verstopft. Das führt zum Ausfall von Meß- und Über­ wachungseinrichtungen, die beispielsweise den Stickoxidanteil im Rauchgas überwachen.

Damit die Meß- und Überwachungseinrichtungen stets einsatz­ bereit sind, wurden bisher alle Teile einer Einrichtung zur Entnahme von Meßproben aus einem Rauchgasstrom, die mit der Meßprobe in Berührung kommen, auf über 330°C beheizt. Dadurch wird sichergestellt, daß Sulfate in der Entnahmeeinrichtung nicht auskristallisieren. Diese ständige Beheizung der Ent­ nahmeeinrichtung auf eine relativ hohe Temperatur verursacht hohe Betriebskosten.

Aus der CH-PS 3 22 684 ist eine Entnahmeeinrich­ tung für Rauchgase zur Gasanalyse bekannt, bei der zur Vermei­ dung von Verstopfungen durch Ascheteilchen an der Öffnung des Entnahmerohres ein Wasser- oder Dampfstrahl über eine Düse in die Öffnung des Entnahmerohres eingespritzt oder eingeblasen wird. Dieses Wasser bzw. dieser Dampf wird unabhängig vom Medium des Kühlmantels bereitgestellt.

Zur Vermeidung von Verstopfungen im Entnahmerohr einer Vorrichtung zur Entnahme von Rauchgasen ist aus der DE-PS 5 26 569 bekannt, auf der Ansaugöffnung des Entnahmerohres ein mechanisches Filter aufzustecken. Eine allmähliche Verstopfung der kühleren Abschnitte des Entnah­ merohres ist damit nicht zu verhindern.

Des weiteren ist es aus der DE-AS 19 45 976 bekannt, Kühl­ wasser in einem Kühlmantel des Entnahmerohres einer Einrich­ tung zur Entnahme heißer Gase aus Feuerungen zum Zwecke der Gasanalyse verdampfen zu lassen und das Entnahmerohr durch die Verdampfungswärme zu kühlen. Auch bei dieser Anlage, die einen geschlossenen Kühlkreislauf umfaßt, ist eine allmäh­ liche Verstopfung des Entnahmerohres durch Ammoniumsulfat und Staub aber nicht zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entnahme von Meßproben aus einem Rauchgasstrom auszugeben, das ein Auskristallisieren von Sulfaten ausschließt und trotzdem ohne Beheizung der Entnah­ meeinrichtung auskommt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Da die Ausfälltemperatur der Sulfate abhängig von der Sulfatkonzentration ist, wird durch die Zumischung von Wasserdampf über eine Verminderung der Konzentration eine deutliche Verkleinerung der Ausfäll­ temperatur erzielt. Bei Anwendung des Verfahrens kristallisieren die Sulfate erst bei einer Temperatur unterhalb des Wassertaupunktes aus. Sie werden dadurch im Wasser gelöst und können so die Leitungen nicht verstopfen. Dabei wirkt es sich positiv aus, daß das ent­ nommene Rauchgas infolge des vorgeschalteten Filters frei von Ascheteilchen ist, welche sonst leicht zum Verkleben und Verstopfen neigen.

Mit der Erfindung wird außerdem der Vorteil erzielt, daß die Einrich­ tung zur Entnahme von Meßproben nicht beheizt zu werden braucht.

Der Wasserdampf, der der Rauchgasprobe zudosiert wird, wird da­ durch erzeugt, daß Wasser durch einen Wärmeübergang vom heißen Rauchgas erwärmt und verdampft wird. Dafür wird das Wasser an dem Rauchgas führenden inneren Rohr zum Filter hin entlanggeleitet. Außerdem befindet sich heißes Rauchgas auch außerhalb des wasserführenden äußeren Rohres. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß keine Heizeinrichtung für die Erzeugung des benötigten Wasserdampfes benötigt wird. Es fallen also für die Bereitstellung des Wasserdampfes auch keine zusätzlichen Heizkosten an.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens zur Entnahme von Meßproben aus einem Rauchgasstrom besteht aus einem mechanischen Filter, einer Leitung und einem mit ei­ nem Meßgaskühler verbundenen Meßgerät, das beispielsweise ein Stickoxidmeßgerät ist. Zwischen dem mechanischen Filter und der Leitung ist ein Verdampfungsrohr angeordnet, das aus zwei kon­ zentrisch ineinander angeordneten Rohren besteht. Das innere Rohr dient zur Leitung des Rauchgases und ist mit dem mecha­ nischen Filter und der Leitung verbunden. Das äußere Rohr ist am dem mechanischen Filter gegenüberliegenden Ende mit einer Wasserzuleitung verbunden, vor der sich eine Pumpe befindet. In der Nähe des mechanischen Filters befindet sich im inneren Rohr eine Dampfeintrittsbohrung. Nur über diese Bohrung steht das äußere mit dem inneren Rohr in Verbindung.

Das in das äußere Rohr eingespeiste Wasser nimmt vom im inneren Rohr strömenden Gas Wärme auf und wird dadurch verdampft. Der Verdampfungsprozeß ist beim Erreichen der Dampfeintrittsbohrung abgeschlossen. Über diese Dampfeintrittsbohrung gelangt der Wasserdampf in das innere Rohr und wird dort mit der Rauchgas­ probe vermischt. Dadurch wird die Sulfatkonzentration im Rauch­ gas verkleinert, was eine Ausfälltemperatur der Sulfate zur Folge hat, die unterhalb des Wassertaupunktes liegt.

Durch das Verfahren ist zum Verhindern des Auskristallisierens von Sulfaten eine Beheizung der Einrichtung zur Entnahme von Meßproben nicht erforderlich.

Die Dampf-Rauchgas-Mischung wird zum Meßgaskühler geleitet. Dort wird die Mischung auf ungefähr 2°C abgekühlt. Dabei wird neben bereits im Rauchgas enthaltenem Wasser auch das dampfförmig zudosierte Wasser kondensiert und abgeschieden. Dem Meßgerät wird trockenes Gas zugeführt. Da Stickoxide in Wasser nur sehr gering löslich sind, wird eine Konzentrationsmessung des Stickoxides durch die erfindungsgemäße Zuführung von Wasserdampf in das Rauchgas nicht beeinträchtigt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die Zeichnung zeigt eine Entnahmeeinrichtung für Meßproben aus einem Rauchgasstrom.

Die Einrichtung zur Entnahme von Meßproben weist eine Entnahmesonde auf, die direkt in einem Rauchgaskanal eingebaut ist. Die Entnahmesonde besteht aus einem mecha­ nischen Filter 1, das mit einem Verdampfungsrohr 2 verbunden ist. Das Verdampfungsrohr 2 besteht aus zwei konzentrisch in­ einander angeordneten Rohren 21 und 22. Das innere Rohr 22 ver­ bindet den Filter 1 mit einer Leitung 3, die über einen Meß­ gaskühler 7 zu einem Meßgerät 4 führt. Das innere Rohr 22 des Verdampfungsrohres 2 nimmt das Rauchgas auf. Mit dem äußeren Rohr 21 des Verdampfungsrohres 2 ist am dem mechanischen Filter 1 gegenüberliegenden Ende eine Wasserzuleitung 5 verbunden. Vor der Wasserzuleitung 5 befindet sich eine Pumpe 6. In der Nähe des mechanischen Filters 1 ist im inneren Rohr 22 des Verdamp­ fungsrohres 2 eine Dampfeintrittsbohrung 23 angeordnet. Aus­ schließlich durch diese Dampfeintrittsbohrung 23 steht das äußere Rohr 21 mit dem inneren Rohr 22 in Verbindung. Das über die Wasserzuleitung 5 in das äußere Rohr 21 eingespeiste Wasser strömt entgegen der Strömungsrichtung des Rauchgases im inneren Rohr 22 durch das äußere Rohr 21. Das Wasser wird dabei über die Rohrwand vom Rauchgas erhitzt und verdampft. Der Verdampfungs­ prozeß ist beim Erreichen der Dampfeintrittsbohrung 23 abge­ schlossen. Dort tritt Wasserdampf vom äußeren Rohr 21 in das innere Rohr 22 ein und führt dort zu einer Herabsetzung der Sulfatkonzentration im Rauchgas. Dadurch ist eine Verminderung der Ausfälltemperatur des Sulfates auf unterhalb des Wassertau­ punktes gegeben. Dem Meßgerät 4, das die Stickoxidkonzentration mißt, ist ein Meßgaskühler 7 vorgeschaltet. Dort wird die Dampf-Rauchgas-Mischung auf ungefähr 2°C abgekühlt. Auskristal­ lisierendes Sulfat ist im Meßgaskühler 7 unschädlich, da es sich in Wasser löst. Im Meßgaskühler 7 wird das dampfförmig zu­ dosierte Wasser sowie das bereits im Rauchgas enthaltene Wasser kondensiert und über einen Kondensatabscheider 8 abgeschieden. Der Meßgaskühler 7 ist über eine Verbindungsleitung für das verbleibende trockene und kühle Gas mit dem Stickoxidmeßgerät 4 verbunden. Da Stickoxide in Wasser schwer löslich sind, sind in dem dem Meßgerät 4 zugeleiteten Gas die Stickoxide in der gleichen Konzentration wie im Rauchgas vorhanden. Das Meßgerät 4 liefert zuverlässig Konzentrationswerte des Stickoxides auch bei Vorhandensein von Sulfaten im Rauchgas, obwohl die Leitung 3 nicht aufgeheizt ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Entnahme von Rauchgas, das Sulfate enthält, aus einem Rauchgasstrom, insbesondere für Konzentrationsmes­ sungen, wobei eine Gasprobe über einen mechanischen Filter (1), ein inneres Rohr (22), eine Leitung (3) und einen Meßgaskühler (7) einem Meßgerät (4) zugeführt wird und der Gasprobe zur Verminderung der Sulfatkonzentration und damit der Ausfälltemperatur der Sulfate in der Gasprobe hinter dem mechanischen Filter (1) Wasserdampf zugeführt wird, welcher zuvor durch Verdampfen in einem das innere Rohr (22) umschließenden äußeren Rohr (21) gebildet wurde, wobei Wasser in das äußere Rohr (21) eingespeist und im äußeren Rohr an dem Rauchgas führenden inneren Rohr (22) in Richtung auf den mechanischen Filter (1) entlanggeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im äußeren Rohr (21) bildende Wasserdampf in der Nähe des mechanischen Filters (1) durch eine Dampfeintrittsbohrung (23) in das innere Rohr (22) eingeleitet wird.