DE4008617A1 - Verfahren zum schutz von druckerhoehungsgeblaesen in nachschaltung zur nassentschwefelung von abgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von Druckerhöhungsgebläsen in Nachschaltung zur Naßentschwefelung von Abgasen und einer dem Druckerhöhungsgebläse nachgeschal­ teten, wärmeübertragenden Seite eines umlaufenden Regenera­ tiv-Wärmetauschers mit relativ zu den Anschlußkanälen beweg­ ter Speichermasse innerhalb der Abgasstrecke einer Feuerungs­ anlage.

Es ist bekannt, auf die die Naßentschwefelung verlassenden, sogenannten Reingase für ihre Wiederaufwärmung Wärme von den Rohgasen vor ihrem Eintritt in die Naßentschwefelung mit relativ zu den Gasanschlüssen der wärmetauschenden Medien bewegten Speichermassen umlaufender Regenerativ-Wärmetauscher zu übertragen (DE-P 29 00 275). Hierbei wird Wärme von Rohgasen, die bei ihrer Abkühlung auf die Temperatur der Naßentschwefelung anfallen, auf einen von dem Gesamtstrom der Reingase abgezweigten Teilstrom übertragen und der erwärmte Teilstrom über einen Gasmischer in Vorschaltung zu den Abgasgebläsen, dem Rezirkulations- und dem Saugzuggebläse, in den Gesamtstrom der Reingase wieder zurückgeführt.

Nach einer anderen Lösung erfolgt eine Wärmeübertragung über relativ zu den Anschlußkanälen bewegten Speichermassen umlau­ fender Regenerativ-Wärmetauscher von dem Gesamtstrom der Roh­ gase vor ihrem Eintritt in die Naßentschwefelung zu den Rein­ gasen nach Verlassen derselben, wobei den Speichermassen auf der Rohgasseite ein Gebläse vor- und auf der Reingasseite der Naßentschwefelung ein weiteres Gebläse unmittelbar nachge­ schaltet ist (DE-OS 35 33 199). Die Wärmeübertragung erfolgt in diesem Fall von dem Gesamtstrom der Rohgase unmittelbar zu dem Gesamtstrom der Reingase unter Einsatz eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers und mit einem zur Naßentschwefe­ lung kaltgasseitigen weiteren Gebläse. Aufgrund der Bauart umlaufender Regenerativ-Wärmetauscher führen Undichtigkeiten zwischen der Speichermasse bzw. zwischen diese aufnehmenden Trägers und dem umschließenden Gehäuse auch unter Zwischen­ schaltung stirn- und mantelsseitiger Abdichtplatten oder - leisten zu einem Übertritt von dem wärmetauschenden Gasstrom höheren zu demjenigen niedrigeren Drucks. Der Übertritt von Rohgasen in den Reingasstrom wird durch das der Naßentschwe­ felung nachgeschaltet, d. h. kaltgasseitig angeordnete Ge­ bläse vermieden. Es wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß ein zwischen Naßentschwefelung und kaltgasseitigem Gebläse eingeschalteter Tropfenabscheider Tropfen und Feststoff­ frachten nicht vollständig auszuscheiden vermag. Diese werden in nachgeschaltete Anlagenteile, insbesondere das Gebläse und den diesem wiederum nachgeschalteten umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher geführt. Eine für den stö­ rungsfreien Betrieb des Gebläses vorgesehene Spülung belastet zusätzlich den umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher und die­ sem nachgeschaltete Anlagenteile mit Verschmutzungen und Kor­ rosionen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe das Druckerhöhungsge­ bläse in Nachschaltung zur Naßentschwefelung von Abgasen wir­ kungsvoll gegen Verschmutzungen und Korrosionen zu schützen und die Mengen des zur Abreinigung eingesetzten Spülwassers herabzusetzen.

Das zur Lösung dieser Aufgabe eingesetzte Verfahren ist da­ durch gekennzeichnet, daß auf die entschwefelten Gase in Vor­ schaltung zur Druckerhöhung durch einen flüssigen Wärmeträger unter Einsatz von rohrförmigen Wärmeübertragungsflächen aus Kunststoff im Kreuz-Gegenstrom Wärme indirekt übertragen auf den Wärmeübertragungsflächen aus den Resttropfen der Gase Feststoffe abgeschieden und diese Feststoffe durch Temperaturveränderungen und/oder Schwingungen von den wärme­ übertragenden Oberflächen die den Gasstrom umlenken und verwirbeln wieder entfernt werden. Für die Umlenkung und Verwirbelung des Gas­ stromes werden die wärmeübertragenden Oberflächen mit Profi­ lierungen versehen und/oder die Wärmeübertragungsflächen un­ ter Versatz angeordnet.

Vorteilhaft wird der flüssige Wärmeträger im Kreislauf ge­ führt, um Abwärme den Abgasen der Feuerungsanlage zunächst zu entziehen und nachfolgend in Vorschaltung zur Druckerhöhung wieder zuzuführen. Als Abwärmequelle sind einerseits die Reingase in Nachschaltung zur Entschwefelung und Wiederauf­ heizung, vorallem in Nachschaltung zur Entschwefelung und zur Entstickung vor ihrem Eintritt in den Kamin oder aber die Rohgase vor Eintritt in die Entschwefelung oder noch vor der ihr vorgeschalteten wärmeaufnehmenden Seite eines umlau­ fenden Regenerativwärmetauschers einzusetzen.

Im Fall einer der Entschwefelung nachgeschalteten Ent­ stickungsanlage sowie dieser wiederum nachgeschalteten Ab­ wärmeentnahme unmittelbar vor Kamin und Rückführung dieser Abwärme über das kreislaufverbundene System zur Wiederaufwär­ mung des die Naßentschwefelung verlassenden Reingases steht bereits beim Anfahren des Kessels unter Ausschluß des Be­ triebs der Rauchgasentschwefelungsanlage Energie zur Vorwär­ mung zur Verfügung. Schließlich bietet es sich an für die Wie­ deraufwärmung der Reingase nach der Naßentschwefelung vor Eintritt in das Druckerhöhungsgebläse als Wärmequelle Wärme des Wasser-Dampfkreislaufs eines Dampferzeugers in Form von Dampf, Warmwasser oder Kondensatwärme, gegebenenfalls unter abwechselndem Verdampfen und Kondensieren eines weiteren Wär­ meträgers bei der Wärmeaufnahme bzw. -abgabe an den ersten Kreislauf mit flüssigen Wärmeträger einzusetzen.

Desweiteren kann es von Vorteil sein, wenn durch eine intermittierende Wärmezu- oder abfuhr eine kurzfristige Ver­ änderung der Vorlauftemperatur des flüssigen Wärmeträgers vorgenommen wird, um das Absprengen von niedergeschlagenen Feststoffen von den Wärmeübertragungsflächen zu beeinflussen.

Vorteilhaft wird als flüssiger Wärmeträger Wasser vorzugs­ weise salzhaltiges eingesetzt, der pH-Wert des Wassers lau­ fend überwacht und abhängig von der Veränderung des pH-Werts ein alkalisches Neutralisationsmittel, beispielsweise Natron­ lauge zudosiert. Desweiteren vorteilhaft ist die Verwendung von Wärmeträgern die in Verbindung mit eindiffundierenden Gasbestandteilen z. B. Kohlendioxiden keine wesentliche Agressivität im Wärmeträger entstehen lassen. Dieses ist bei Thermalöl als Wärmeträger der Fall. Werden wärmetauschende Flächen aus Kunststoff in Kombination mit die statischen Funktionen übernehmenden anderen Werkstoffen verwendet, die zugleich eine Diffusion von Gasbestandteilen in das Wärmeübertragungsmittel verhindern kann salzarmes oder salz­ freies Wasser als Wärmeträger eingesetzet werden.

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken ist in der Zeichnung die Abgasstrecke einer Dampferzeugungsanlage schematisch dar­ gestellt.

Die Abgase der Kesselanlage 1 werden über einen umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher 3 geführt in dem sie einen Teil ih­ rer Wärme auf die Frischluft übertragen, die über das Gebläse 5 und den umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher der Kesselan­ lage als Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Abgase werden nachfolgend in einem Filter 7 von groben Feststoffen befreit und über das Gebläse 9 der Rohgasseite des umlaufenden Regene­ rativ-Wärmetauschers 11 zugeführt, um die zuvor von mechani­ schen Verunreinigungen befreiten Abgase weiter in Richtung auf das Temperaturniveau der Naßentschwefelung 13 abzukühlen und die hierbei aufgenommene Wärme auf die die Naßentschwefe­ lung verlassenden Reingase nach Druckerhöhung im Druckerhö­ hungsgebläse 15 zu übertragen. Zum Schutz dieses Druck­ erhöhungsgebläses ist diesem ein Wärmetauscher 17a vorge­ schaltet. Dieser Wärmetauscher 17a steht in Leitungsver­ bindung mit einem Wärmetauscher 17b. Über eine Umwälzpumpe 17c in dieser Leitungsverbindung wird ein flüssiger Wärmeträ­ ger im Kreislauf geführt. Durch diesen Kreislauf wird Über­ schußenergie einer Erhitzung vor Eintritt in den Katalysator 25 den Reingasen vor ihrem Eintritt in den Kamin 25 entzogen, um diese Überschußenergie den die Naßentschwefelung verlas­ senden Reingasen vor ihrem Eintritt in das Druckerhöhungsge­ bläse wieder zuzuführen. Nach Druckerhöhung und nachfolgender Wiederaufwärmung der Reingase in dem umlaufenden Regenerativ- Wärmetauscher 11 treten die naßentschwefelten Gase durch einen weiteren umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher 19. Die entschwefelten Gase werden nach dieser zweistufigen Vorwär­ mung in einem Erhitzer 21 auf das Temperaturniveau der kata­ lytischen Reduktion der Stickoxide aufgeheizt und in Reihe durch einen statischen Katalysator 23, und nachfolgend durch die Speichermasse des umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers 19 geführt, um Abgaswärme von den entstickten Gasen auf die der Entstickung noch zuzuführenden Gase zu übertragen. Schließlich werden die sowohl entschwefelten als auch ent­ stickten Gase innerhalb des Wärmetauschers 17b des kreis­ laufverbundenen Systems weiter auf Kamineintrittstemperatur herabgekühlt und durch den Kamin 25 an die Atmosphäre ab­ gegeben.

Beispiel

Die Rohgase treten innerhalb der dem Filter nachgeschalteten Abgasstrecke der Kesselanlage mit einer Temperatur von ca. 130°C in den umlaufenden Regenerativ-Wärmetauscher 11 ein, dessen wärmeaufnehmende Seite der Naßentschwefelung 13 roh­ gasseitig vor- und dessen wärmeabgebende Seite dieser Naßent­ schwefelung reingasseitig nachgeschaltet ist. Die wärmeaufneh­ mende Seite des umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers ver­ lassen die Rohgase mit einer Temperatur von ca. 90°C mit der sie in die Naßentschwefelung eintreten. Durch die Naßent­ schwefelung wird die Gastemperatur weiter auf ca. 45°C abge­ senkt. Die aus der Naßentschwefelung austretenden, soge­ nannten Reingase enthalten 100 mg/Nm³ Resttropfen mit einem Feststoffanteil zwischen 10 und 20%. In dem dem Druckerhö­ hungsgebläse 15 vorgeschalteten ersten Rekuperator 17a eines kreislaufverbundenen Systems wird die Temperatur der Reingase für den Eintritt in das diesem Rekuperator nachgeschaltete Druckerhöhungsgeblase 15 auf ca. 50°C angehoben. Durch die Druckerhöhung innerhalb des Gebläses werden die entschwefel­ ten Gase mit ca. 52°C der wärmeabgebenden Seite des umlaufen­ den Regenerativ-Wärmetauschers zugeführt, in der eine weitere Erwärmung auf ca. 90°C erfolgt. Nachfolgend treten die Gase durch die wärmeabgebende Seite eines weiteren umlaufenden Re­ generativ-Wärmetauschers 19 in der sie auf ca. 290°C vorge­ wärmt werden. In dem diesem weiteren umlaufenden Regenerativ- Wärmetauscher nachgeschalteten Erhitzer 21 wird die Gastempe­ ratur schließlich auf ca. 320°C für den Eintritt in den sta­ tischen Katalysator 23 angehoben. Die diesen Katalysator ver­ lassenden entstickten Gase werden zunächst innerhalb der Wär­ meaufnehmenden Seite des weiteren umlaufenden Regenerativ- Wärmetauschers 19 auf ca. 120°C und in dem diesem nachge­ schalteten zweiten Rekuperator 17b des kreislaufverbundenen Systems für den Eintritt in den Kamin auf ca. 115°C gekühlt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Schutz von Druckerhöhungsgebläsen in Nachschaltung zur Naßentschwefelung von Abgasen und einer dem Druckerhöhungsgebläse nachgeschalteten wärmeübertragenden Seite eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers mit relativ zu den Anschlußkanälen bewegter Speichermasse innerhalb der Abgasstrecke einer Feuerungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß auf die entschwefelten Gase in Vorschaltung zur Druckerhöhung, durch einen flüssigen Wärmeträger unter Einsatz von rohrförmigen Wärmeübertragungsflächen aus Kunststoff im Kreuz-Gegestrom Wärme indirekt übertragen, auf den Wärmeübertragungsflächen aus den Resttropfen der Gase Feststoffe abgeschieden und diese Feststoffe durch Temperaturveränderungen und/oder Schwingungen von den wärmeübertragenden Oberflächen die den Gasstrom umlenken und verwirbeln wieder entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen im Kreislauf geführten flüssigen Wärmeträger Abgasen der Feuerungsanlage zunächst Abwärme entzogen und nachfolgend in Vorschaltung zur Druckerhöhung wieder zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme den gereinigten Gasen vor Eintritt in den Abgaskamin entzogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme den entschwefelten Reingasen in unmittelbarer Nachschaltung zu ihrer Wiederaufheizung entzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme den Reingasen in Nachschaltung zur Entstickung entzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme den Rohgasen vor Eintritt in die Naßentschwefelung entzogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme den Rohgasen in Vorschaltung zur wärmeaufnehmenden Seite des umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers mit relativ zu den Anschlußkanälen bewegten Speichermassen entzogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme des Wasser-Dampfkreislaufs eines Dampferzeugers in Vorschaltung zur Druckerhöhung auf die entschwefelten Reingase übertragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch ein gleichfalls im Kreislauf geführten weiteren Wärmetrager Wärme des Dampferzeugers durch Verdampfung dieses weiteren Wärmeträgers aufgenommen und nachfolgend durch Kondensation an den ersten Kreislauf mit flüssigen Wärmeträger übertragen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vorlauftemperatur des im Kreislauf geführten flüssigen Wärmeträgers durch eine weitere Wärmezu- oder -abfuhr intermittierend geändert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiger Wärmeträger Wasser eingesetzt, der pH-Wert des Wasser laufend überwacht und abhängig von der Veränderung des pH-Werts ein alkalisches Neutralisationsmittel zudosiert wird.

12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen die Wärme an den aus der Naßentschwefelung austretenden Gasstrom übertragenden Rekuperator mit rohrförmigen Kunststoffübertragungsflächen mit einem Außendurchmesser zwischen 10 und 20 mm.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Wandstärke der rohrförmigen Kunststoffübertragungsflächen zwischen 0,5 und 2 mm.

14. Rekuperator nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet, durch rohrförmige Wärmeübertragungsflächen aus Polymerwerkstoffen wie Polyethylen, Fluorpolymeren, z. B. Polyvinylidenfluorid oder dergleichen.