DE3713950A1 - Vorrichtung zur rauchgasreinigung und abwaermenutzung bei kleineren feuerungsanlagen - Google Patents
Vorrichtung zur rauchgasreinigung und abwaermenutzung bei kleineren feuerungsanlagenInfo
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Description
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Rauchgasentstaubung
und -entschwefelung bei kleineren Kesseleinheiten und Feuerungen,
bei welchen heiße feuchte Gase anfallen, deren sensible und
latente Wärme genutzt werden soll. Heizungskessel sind in
allen Industriezweigen und kommunalen Bereichen installiert.
Insbesondere ist die Nutzung der Erfindung in verschiedenen
Produktionsbereichen der Landwirtschaft und in Gartenbaubetrieben
vorgesehen, in denen auch die Niedertemperaturwärme sinnvoll
eingesetzt werden kann und oftmals eine Abwärmenutzung ohne
Wärmepumpe möglich ist.
Bekannt sind Rauchgasreinigungsverfahren für Großkraftwerke,
entweder als Rauchgaswäschen oder im Sprühtrocknungsverfahren
oder als Trockenverfahren. Für die Wasch- und halbtrockenen
Verfahren werden große Reaktoren benötigt, die als Leerraum
wäscher mit Sprühdüsen oder als Wäscher mit Einbauten ar
beiten. Oftmals ist eine vorherige Staubabscheidung erforderlich,
da der Energieeintrag für eine ausreichende Staubabscheidung
zu gering ist. Die trockenen Verfahren benötigen filternde
Abscheider mit großen Filterflächen und sind zum Einbau in
bestehende Baukörper wegen des hohen Platzbedarfes nicht
geeignet.
Der Einsatz von Strahlwäschern zur Rauchgsreinigung bei kleinen
Feuerungsanlagen ist möglich. Der Energieeinsatz erfolgt hierbei
an der Trübepumpe. Müssen jedoch Drucksprünge im Bereich von
800 Pa und mehr überwunden werden, wird die umzuwälzende
Trübmenge und der notwendige Druck der Flüssigkeit an der
Treibdüse sehr hoch, was eine Folge des schlechten energetischen
Wirkungsgrades der Strahlwäscher ist. Es werden dann sehr
große elektrische Pumpenleistungen benötigt. Bei abrasiven
Flugaschen ist ein starker Verschleiß an Pumpen und Treib
düsen zu erwarten. Die mit Strahlwäschern zu erreichenden
Abscheideleistungen bewegen sich nur im mittleren Wertebereich.
Auf der Grundlage einer Kombination von Gleich- und Gegenstrom
wurde für einen intensiven Stoff- und Wärmeaustausch eine
Hochgeschwindigkeitskolonne entwickelt. Leider ist dieser
zur Gasabsorption gut geeignete Apparat beim Einsatz für
staubhaltige Medien stark ansatzgefährdet. In der Trocken-
Naß-Zone des Gerätes ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich.
Die Abscheideleistung für Staub kleiner Korngrößen ist wegen
des relativ geringen Energieeintrages in die Kontaktzone
nicht hoch.
Bekannt ist auch die Möglichkeit des Einsatzes von Wirbelnaß
abscheidern zur Rauchgasreinigung. Das in DD 2 16 170 dargestellte
Wirbelelement in der Niederdruckausführung bringt bei Druck
verlusten von 1200 bis 1500 Pa die gesetzlich festgelegten
Reingaswerte für kleinere Feuerungsanlagen. Der Sedimentations
raum der Wirbelnaßabscheider genügt jedoch nicht zur Ab
scheidung der Feststoffe aus der Trübe. Außerdem ist das
Wirbelelement hinsichtlich der Lastschwankungen empfindlich.
Ein Belastungsgrad von 70% darf nicht unterschritten werden,
sollen instabile Arbeitsweisen und starke Leistungsabfälle
vermieden werden. Bei kleineren Feuerungsanlagen sind Ver
minderungen der Leistung und damit der Rauchgasmengen auf
50% jedoch keine Seltenheit. Eine weitere Schwierigkeit
beim Einsatz der derzeit serienmäßig gefertigten Wirbelnaß
abscheider zur Rauchgasreinigung ist die Abführung der mit
Feststoffen beladenen Trübe. In DD 2 39 990 wird eine
Flüssigkeitszu- und -abfuhr für Wirbelnaßabscheider mit
außenliegendem Trübekreislauf dargestellt. Der mit einem in
der Höhe verstellbarem Schieber in ein Rohr mündende Abfluß
kann unter den Bedingungen der Rauchgasreinigung schnell
verstopfen. Notwendig wäre die leichte Einstellbarkeit des
reingasseitigen Wasserstandes, weil davon die Leistung
des Gerätes abhängt und über diesen Druckverlust ein sich
langsam aufbauender höherer Druckverlust der Anlage infolge
Ansatzbildung zumindest teilweise ausgeglichen werden kann.
Für Venturinaßabscheider liegen verschiedene konstruktive
Lösungen mit verstellbaren Kehlen vor, die unter Rauchgas
bedingungen wahrscheinlich keine ausreichende Zuverlässig
keit haben. Eine andere Möglichkeit, die Parallelschaltung
von mehreren Düsen und die Zu- oder Abschaltung je nach
Gasdurchsatz, ist konstruktiv zu aufwendig.
Bei allen Verfahren der Rauchgasreinigung ist der Stoff- und der
Wärmeaustausch gekoppelt. Bei adiabatem Betrieb nimmt die Trübe
eine Temperatur nahe dem Taupunkt des Rauchgases an, wird
Wärme ausgekoppelt, sinkt sie darunter und die latente Wärme
kann gewonnen werden. Je größer die ausgekoppelte Wärmemenge,
desto niedriger ist die Nutztemperatur. Entsprechende Ver
fahren unter Einsatz von Wärmepumpen sind bekannt. Niedrigere
Temperaturen sind mit höheren Investitionen beim Wärmever
braucher verbunden. Wünschenswert wäre daher die Gewinnung
von Wärme höherer Nutztemperatur. Dies müßte erfolgen vor
der Abkühlung der Rauchgase in Vorkühlern, die entsprechenden
Naßabscheidern meist vorgeschaltet werden, um organisch
Korrosionsschutzschichten vor thermischer Zersetzung zu
schüzten und die Wirksamkeit der Abscheider zu erhöhen.
Bei der Auskopplung von Wärme höherer Temperatur aus feuchten
Rauchgasen kommt es zur Unterschreitung des Säurepunktes
und damit zu Ansatzbildungen und Schäden durch Korrosion.
Alle Anlagenteile in diesen Bereichen sind zu schützen.
Der Stand der Technik ist der Einsatz hochwertiger Chrom-
Nickel-Stähle oder die Beschichtung mit speziellen Kunst
stoffen.
Ale Wärmeübertrager Gas-Flüssig-Wärmeübertrag können bei
Rauchgasen wegen der Verkrustungsgefahr keine Rohr- und
Rippenrohr-Wärmeübertrager zum Einsatz kommen. In
DD 1 36 650 wird ein doppelwandiger Wärmeübertrager mit einer
zyklonartigen Strömung beschrieben. Die Schriften DE 30 05 517,
DE 29 28 832 und DE 30 45 900 befassen sich mit Reinigungs
technologien unter Verwendung von Flüssigkeiten.
Der apparative und der Reinigungsaufwand ist aber bei den
vorgeschlagenen Lösungen sehr hoch, so daß diese nicht
für kleine Rauchgasströme in Frage kommen.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur
Rauchgasentstaubung und -entschwefelung zu schaffen, welche
in kompakter Anlagengestaltung mit einem Minimum an Bau
stellenmontage und leichter Anpaßbarkeit an die Fahrweise
der Feuerungsanlage erlaubt, einen zuverlässigen Betrieb
bei verbesserten Möglichkeiten zur Auskopplung der Wärme
durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Rauchgasreinigung und Abwärmenutzung bei kleinen
Feuerungsanlagen zu schaffen, die als kompakte Einheit
aufstellbar ist, leicht einstellbar ist bei der Fahrweise
mit stark unterschiedlichen Gasmengen und unterschiedlichen
Leistungsanforderungen in Abhängigkeit von den Staubver
hältnissen und den jeweiligen Druckverlustsituationen, die
eine selbständige Abtrennung der Feststoffe aus der
Umlauftrübe vornimmt, zuverlässig arbeitet und die Nutzung
der Abwärme mit Temperaturen über der Temperatur der Trübe
und ggf. auch noch über der Vorlauftemperatur einer mit
Trübe als Wärmequelle arbeitenden Wärmepumpe gestattet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein
Naßabscheider direkt über einem Sedimentationsbecken teil
weise in die Flüssigkeit eintauchend angeordnet ist, daß
der Naßabscheider am Wirbelelement Einstellorgane zur
Veränderung der Arbeitsbreite besitzt, daß den reingasseitigen
Wasserstand regulierende Stellelemente angebaut sind und
daß der Naßabscheider mit einem Vorkühler verbunden ist.
Das Wirbelelement ist so gestaltet, daß es in seiner Breite
durch eine Zwischenwand im Verhältnis 1/3 zu 2/3 getrennt
wurde. Die schmalere Sektion kann von außen von Hand oder
über eine automatische Stellvorrichtung mit einer Klappe
verschlossen werden.
Die Einstellung der reingasseitigen Wasserstände und damit
des Druckverlustes am Wirbelelement erfolgt ebenfalls über
eine Klappe oder über ein anhebbares Wehr. Um den am
Wirbelnaßabscheider entstandenen kleinen Flüssigkeitsraum
sauberhalten zu können, ist am Boden des Abscheiders eine
größere Reinigungsklappe vorhanden.
Als Vorkühler wird ein Doppelmantelwärmeübertrager mit einem
Kernstück eingesetzt, welcher in seinem unteren Teil einen
Spalt enthält, aus welchem die Flüssigkeit ausströmt und
einen Wasserschleier zur direkten Kühlung erzeugt. Der
Wärmeübertrager wird durch tangentiale Ein- und Ausströmung
mit einer Drallströmung beaufschlagt, die einen guten
Wärmeübergang bringt, durch Vorkoagulation die Staubabschei
dung im Wirbelnaßabecheider unterstützt und bei groben
Flugstaubanteilen die Wärmeaustauscherfläche in gewissem
Sinne reinigt.
Der Spalt zwischen unterem und oberen Teil des Kernes bildet
sich nach dem Kräftegleichgewicht zwischen dem Gewicht des
Kernoberteils und dem Flüssigkeitsdruck aus und schließt sich
beim Abstellen der Wasserpumpe, wobei Verstopfungen am Spalt
selbständig beseitigt werden. Der Oberteil des Kernes ist
im unteren Teil geführt, welcher als Sedimentationsraum mit
Abführungseinrichtung für gröbere Verunreinigungen gestaltet
ist.
Um eine Reinigung der Austauschflächen ohne Demontagen durch
führen zu können ist im Wärmetauscher eine Ringbürste in
stalliert, die von außen durch den Wärmetauscher bewegt werden
kann und in bestimmten Zeitabständen mit/ohne Unterstützung
durch eingedüste Flüssigkeit die Austauschflächen säubert.
Um den Reinigungsvorgang während des Betriebes der Anlage
durchführen zu können, hat dis Bürste Gasdurchtrittsöffnungen.
Die Abwärme wird zunächst mit niedrigem Niveau aus der Trübe
ausgekoppelt und danach im Doppelmantelwärmetauscher auf ein
höheres Niveau gebracht, wobei die erreichbaren Temperaturen
vom Durchsatz des Wärmeübertragers nutzerseitig abhängen.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungs
beispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 die Gestaltung des Wirbelnaßabscheiders,
Fig. 3 das einstellbare Wirbelelement,
Fig. 4 den Doppelmantel-Wärmetauscher mit integrierter
direkter Kühlung.
Der an die Leistung der Feuerungsanlage anpaßbare Wirbel
naßabscheider 1 ist auf das Sedimentationsbecken 2 so auf
gesetzt, daß sein unterer Teil in die Flüssigkeit eintaucht.
Der Doppelmantel-Wärmetauscher 7 sitzt platzsparend am
Eintritt des Naßabscheiders. Eine beidseitige Anordnung
von Doppelmantel-Wärmetauschern ist möglich. Der Trübekreis
lauf zur Wärmeauskopplung wird über die Pumpe für den Trübe
umlauf 3, den Wärmetauscher Trübe 4 zur in dem Doppelmantel-
Wärmetauscher 7 angeordneten direkten Kühleinrichtung und/oder
in den Wirbelnaßabscheider geführt. Die mit Feststoffen be
ladene Trübe verläßt den Abscheider über eine verstopfungs
sichere Verbindung und strömt langsam durch das Becken,
wobei die Feststoffe zu Boden sinken. Der Nutzkreislauf baut
sich aue der Pumpe für das Heizmedium 5, dem Wärmetauscher
Trübe 4, dem Doppelmantel-Wärmetauscher 7 und dem Wärmetauscher
bzw. -verbraucher 6 auf. Im tangentialen Eintritt 18 des
Wärmetauschers befindet sich die Eindüsung für die Reinigungs
flüssigkeit 21. Über den Schieber 26 können grobe Verun
reinigungen in das Sedimentationsbecken 2 abgelassen werden.
Der Naßabscheider ist gemäß Fig. 2 aufgebaut. Die im Rohgas
raum mit dem Gasstrom ankommende Flüssigkeit benetzt die
Wände des Rohgasraumes und geht gemeinsam mit der zusätzlich
einströmenden Flüssigkeit durch das einstellbare Wirbel
element 8. Der reingasseitige Wasserstand wird durch die
Klappe 11 vorgegeben. Zur Reinigung dient die Reinigungs
klappe 12.
In Fig. 3 ist die Aufteilung des Wirbelelementes in
zwei Sektionen dargestellt. Das Trennblech 9 dient gleich
zeitig der Halterung der Klappe 10, die so drehbar und
arretierbar ist, daß die kleinere Sektion des Wirbelele
mentes völlig verschlossen oder geöffnet ist.
Der Doppelmantel-Wärmetauscher gemäß Fig. 4 besteht aus dem
Doppelmantel 13, dem tangentialen Eintritt 18 mit der Ein
düsung Reinigungsflüssigkeit 21, dem tangentialen Austritt
19 sowie dem Kernstück "oben" 15 und dem Kernstück "unten"
16. Zwischen den beiden Kernstücken wird der Spalt 17 ge
bildet. Das Kernstück "oben" ist durch Führungen 23 so
fixiert, daß es nur Bewegungen in axialer Richtung aus
führen kann. Der Boden des oberen Kernstückes 24 und die
Kante des unteren Kernstückes sind aus verschleißfestem
Material gefertigt, der gesamte Wärmeübertrager aus nicht
rostendem Stahl. Unterhalb des Deckels 14 befindet sich
die kreisringförmig gestaltete Bürste 20 in Ruhestellung.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Rauchgasreinigung und Abwärmenutzung bei
kleinen Feuerungsanlagen unter Verwendung eines Naßab
scheiders, vorzugsweise eines Wirbelnaßabscheiders, dadurch
gekennzeichnet, daß der Naßabscheider direkt über einem
Sedimentationsbecken angeordnet ist und dabei in die Trübe
des Sedimentationsbeckens eintaucht, daß der Naßabscheider
am Wirbelelement Einstellorgane hinsichtlich des Gasdurch
satzes und den reingasseitigen Wasserstand regulierende
Stellelemente besitzt und daß der Naßabscheider mit einem
Rauchgas-Vorkühler gekoppelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
das Wirbelelement mit senkrechten Trennblechen in Sektionen
geteilt ist, die wahlweise während des Betriebes mit von
Hand oder über Stellmotoren betätigten Klappe abgedeckt
werden können.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Stellelemente eine drehbare und arretierbare Klappe oder
ein vorstellbares Wehr eingebaut sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Boden des Naßabscheiders mit einer leicht zu öffnenden
Klappe zur Reinigung des Gerätes versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rauchgas-Vorkühler einen Doppelmantelwärmetauscher
und einen direkt wirkenden Wärmeübertrager enthält, die
beide zu einer Baugruppe zusammengefaßt sind, die aus
einem mit Heizmedium gefüllten Doppelmantel, mit unterem
und oberen Deckel sowie einem ebenfalls ale Wärmetauscher
ausgebildetem Kernstück besteht und mit einer Drall
strömung beaufschlagt wird und die eine Reinigungsein
richtung und im unteren Teil des Kernstückes zur
direkten Vorkühlung einen Spalt zur Erzeugung eines
radialen Wasserschleiers enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drallströmung durch einen tangentialen Eintritt ar
zeugt wird und zum energiesparenden Austritt des Gases eine
tangentiale, im Drehsinn der Gasströmung gelegene tangentiale
Gas- und Trübeabführung vorhanden ist.
7. Vorichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinigung der Wände, speziell im unteren Bereich, wo
der Säuretaupunkt einsetzt und an der Trocken-Naß-Grenze über
eine senkrecht im Doppelmantelwärmeübertrager geführte kreis
ringförmig gestaltete Bürste erfolgt, der Effekt der diskonti
nuierlichen Reinigung durch im tangentialen Eintritt eingedüste
Flüssigkeit unterstützt wird und die Bürste während das
Passierens der Vorkühlung durch die radiale Flüssigkeitsein
sprühung sauber gehalten wird, wobei zur Sicherung eines noch
notwendigen Gasdurchsatzes durch die Vorrichtung während
des Reinigungsvorganges Gasdurchtrittslöcher in der Bürste
vorhanden sind und die Bürste nach dem diskontinuierlichen
Reinigungszyklus in eine Ausgangsstellung oberhalb des
Rauchgaseintrittes zurückgeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorkühlung über einen radialen Wasserschleier erfolgt,
der infolge des Wasserdruckes in einem Ringspalt entsteht,
der im unteren Teil des Kernstückes angeordnet ist, wobei
sich der obere Teil durch den Druck der Flüssigkeit auf die
notwendige Spaltbreite anhebt, eine Führung des oberen
Teiles des Kernes im Deckel und im unteren Kernteil vor
handen ist und der Boden des oberen Kernstückes und die
Kante des unteren Kernteiles aue verschleißfestem Material
gefertigt sind, wodurch beim Abstellen und Wiedereinstellen
der Anlage durch die Bewegung des oberen Kernteiles und
durch selbständige Erweiterung des Spaltes bei Verstopfungs
erscheinungen der Spalt freigehalten wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das untere Kernstück als Sedimentationsbehälter ausge
bildet ist und daß grobe Verunreinigungen deshalb nicht
zum Ringspalt gelangen können, sondern im unteren Kern
stück aussedimentieren und diskontinuierlich in den
Sedimentationsbehälter durch Öffnen des Schiebers von
Hand oder automatisch abgeführt werden können.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD86293951A DD252129B1 (de) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Vorrichtung zur rauchgasreinigung und abwaermenutzung bei kleinen feuerungsanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3713950A1 true DE3713950A1 (de) | 1988-03-03 |
Family
ID=5582071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873713950 Withdrawn DE3713950A1 (de) | 1986-08-29 | 1987-04-25 | Vorrichtung zur rauchgasreinigung und abwaermenutzung bei kleineren feuerungsanlagen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD252129B1 (de) |
DE (1) | DE3713950A1 (de) |
-
1986
- 1986-08-29 DD DD86293951A patent/DD252129B1/de not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-04-25 DE DE19873713950 patent/DE3713950A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD252129B1 (de) | 1990-08-15 |
DD252129A1 (de) | 1987-12-09 |
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Date | Code | Title | Description |
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