DE4134830C2 - Vorrichtung zum Vermischen zweier Rauchgasströme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen zweier Rauchgasströme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Trocknung tropfenbeladener Rauchgase kommt das Verfahren der Rezirkulation und Zumischung eines Teilstromes der er­ hitzten Gase zur Anwendung. Hierfür wird ein Teilstrom des erhitzten Gases dem tropfenbeladenen Rauchgas hinter einem REA-Waschturm (REA=Rauchgasentschwefelungs-Anlage) zuge­ mischt, um die Tropfen zu verdampfen, bevor sie den Regene­ rativwärmetauscher (=Regavo) erreichen, in welchem die Gase durch Wärmeübertragung aus dem noch nicht entschwefelten Roh­ gas auf die Austrittstemperatur aufgeheizt werden. Wenn Trop­ fen im Flug verdampft werden, stellen die staubförmigen Ver­ dunstungsrückstände kein Verkrustungs- oder Korrosionsrisiko dar. Wird dagegen die Flüssigkeit erst auf den Wärmeträger­ "Blechen" des Regavo verdampft, treten erhebliche Korro­ sionsschäden auf. Die Abdampfrückstände führen darüber hinaus zu einem erheblichen Druckverlust. Durch die mit chemischen Reaktionen verknüpfte Volumenzunahme der Ablagerungen können enorme Kräfte auf die Bleche ausgeübt werden, die kritische Verformungen zur Folge haben.

In bekannten Rauchgasreinigungsanlagen wird die Vermischung der rezirkulierten Heißgase mit den tropfenbeladenen kälteren Gasen durch Mischeinrichtungen unterstützt. Als Mischelemente werden bei der gattungsgemäßen DE 29 11 873 C2 sogenannte Deltaflügel im Rauchgaskanal angeordnet, während bei der AT- PS 381 464 ein venturirohrartiger Einsatz die Mischeinrich­ tung bildet, in deren engstem Querschnitt Bohrungen zum Ein­ führen der Heißgase in den tropfenbeladenen Rauchgasstrom vorgesehen sind. Der Einsatz derartiger Mischeinrichtungen, mit denen durchaus eine gute Vermischung von Gasteilströmen erreicht werden kann, ist mit folgenden negativen Begleiter­ scheinungen behaftet:

• - Auf den Mischeinrichtungen können die Abdampfrück­ stände der Tropfen zu dicken Belägen ("Bären") heran­ wachsen, die bei Ablösung z. B. auf einen nachgeschal­ teten Regavo fallen und dort zu erheblichen Schäden führen.
• - Die Mischeinrichtungen können als Tropfenagglomera­ toren wirken. Die kleinen Tropfen, die den Tropfenab­ scheider eines REA-Waschturmes passieren können (d_T < 100 µm), werden aus den Mischflügeln z. T. abge­ schieden, und aus den dabei entstehenden Flüssig­ keitsfilmen entstehen größere Sekundärtropfen (ca. 1000 µm), die während der kurzen Reisezeit auf dem Weg vom Mischer zum Regavo nicht verdampft werden können und tief in die Regavo-Bleche eindringen, wo die Inhaltsstoffe von Reinigungsvorrichtungen, wie Blaseeinrichtungen, kaum zu erreichen, als Abdampf­ rückstand auf den Blechen aufwachsen (Verstopfung, große Sprengkräfte durch Volumenzunahme der Reaktionsprodukte).
• - Die Mischeinrichtungen verursachen einen erheblichen Druckverlust.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine heiße Rauch­ gaszumischung zu konzipieren, die den Energiebedarf reduziert und insbesondere eine Tropfenagglomeration sowie die Bildung fester Rückstandsbeläge verhindert.

Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 gelöst.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung sind Mischeinrich­ tungen im Rauchgaskanal vollständig vermieden. Es ragen also keinerlei Einbauteile in den tropfenbeladenen Rauchgasstrom. Hierdurch sind die Nachteile der Rückstandsbildung auf Ein­ bauteilen im Rauchgaskanal und auf den Blechen des Regenera­ tionswärmetauschers sowie der Tropfenagglomeration und der durch die Einbauteile verursachten Druckverluste vermieden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnun­ gen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei

Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch einen Rauchgas­ kanal mit der Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 darstellen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in Längs- und Querschnitt einen Rauchgaskanal 2 mit einer Querschnittsabmessung von ca. 8 × 8 m², der von den tropfenbeladenen Rauchgasen (Temperatur z. B. 60°C) mit einer Geschwindigkeit von ca. 10-20 m·s^-1 durch­ strömt wird. Längs einer Seite ist in die Kanalwand 4 ein rechteckiges Fenster 6 geschnitten, um die tropfenfreien Heißgase (Temperatur z. B. 100°C) einleiten zu können, die möglichst homogen mit dem tropfenbeladenen kälteren Rauch­ gasstrom (Temperatur z. B. 60°C) vermischt werden sollen. Damit soll neben einer Verdunstung der Tropfen erreicht wer­ den, daß die Mischungstemperatur beispielsweise nur maximal ± 1 bis 2K um den Mittelwert von 70°C variiert.

Bei der hier dargestellten Konfiguration sind in einem rech­ teckigen Einblasekanal 8 einer Höhe H Einblasekästen 10 (hier 5 Stück) angeordnet. Die Einblasekästen 10 sind derart aus­ geführt, daß ihre Seitenwände 20 düsenartig verjüngte Ein­ blaseschlitze 12 der Höhe H und einer Breite B bilden, über die der überwiegende Teil des Heißgases tief in den tropfen­ beladenen Gasstrom im Rauchgaskanal 2 eingeblasen werden kann.

Die Frontabschnitte der Einblasekästen 10 sind unter Freilas­ sung der Einblaseschlitze 12 mit Lochblechen 14 belegt. Die Lochung ist so dimensioniert, daß der hier durchtretende kleinere Teilstrom der Heißgase nur in die wandnäheren Zonen der tropfenbeladenen Gasströmung eindringen kann. Dies bietet mehrere Vorteile:

• - Die tropfenbeladene Gasströmung wird nicht insgesamt zur gegenüberliegenden Kanalwand 5 des Rauchgaskanals 2 abge­ drängt, sondern es kommt zu einer scheibenweisen Durch­ dringung der zu mischenden Gasströme. Die Scheibenbreite entspricht dabei der Breite B der Einblaseschlitze 12.
• - Auch an den Frontflächen der Einblasekästen 10 können bei dieser Konfiguration keine Inkrustierungen aufwachsen, da das tropfenbeladene Gas durch den aus den Lochblechen 14 austretenden Heißgasstrom von diesen Frontflächen etwas abgedrängt wird.

Das Breiten/Höhen-Verhältnis (B/H) der Einblaseschlitze 12 zwischen benachbarten Einblasekästen 10 ist an die Randbedingungen anzupassen. Durch eine variable Fixierung der Einblasekästen 10 in gegenüberliegenden Ankerschienen 16 kann mit standardisierten Einblasekästen 10 eine an die jeweiligen Randbedingungen (Ge­ schwindigkeitsverteilung in tropfenbeladenen Gasstrom, Kanalab­ messungen) anpaßbare Konfiguration erzeugt werden.

Die Einblasekästen 10 haben jeweils zwei Seitenwände 20. Die Einblasekästen 10 sind individuell um parallel zur Wand 4 ver­ laufende Drehachsen 11 verschwenkbar, um die Heißgaseinblasung an unterschiedliche Geschwindigkeitsverteilungen im tropfenbeladenen Rauchgas anpassen zu können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind unmittelbar stromauf der Stelle, an der die heilen tropfenfreien Rauchgase in den tropfenbeladenen Gasstrom im Rauchgaskanal 2 eingeleitet werden, Wandfilm-Abscheiderinnen 18 an der Wand des Rauchgaskanals 2 oberhalb der Fenster 6 angebracht. Diese Abscheiderinnen 18 haben den Zweck zu verhindern, daß der eintretende Heißgasstrom den Wandflüssigkeitsfilm 22 "zerbläst". Hierbei würden relativ grobe Tropfen entstehen (< 100-500 µm), die auf dem meist kurzen Weg zu nachgeschalteten verkrustungsgefährdeten bzw. korrosionsan­ fälligen Anlagenkomponenten nicht vollständig verdampft werden könnten.

Statt die Heißgase über einen rechteckigen Einblasekanal 1 mit einzelnen Einblasekästen einzuleiten, können natürlich auch mehrere kreisrunde oder quadratische Kanäle an den das tropfen­ beladene Rauchgas führenden Hauptkanal angeschlossen werden. In diesen Kanälen können dann zusätzliche Vorrichtungen (z. B. Drall­ schaufeln) eingebracht werden, um das Heißgas optimal in das tropfenbeladene Rauchgas einleiten zu können.

Tropfenbeladenes Rauchgas oder Reingas strömt mit einer Temperatur von ca. 60°C oben in den Rauchgaskanal 2 ein. In Fig. 1 ist mit 30 ein eintretender Tropfen im Rauchgasstrom bezeichnet. Das von einem Gebläse 28 rezirkulierte, tropfenfreie, auf z. B. ca. 100°C erhitzte Heißgas wird in den Rauchgaskanal über die Einblase­ schlitze 12 und die Lochbleche 14 in den Rauchgaskanal scheiben- oder streifenförmig in der in Fig. 2 strichpunktiert angedeuteten Weise eingemischt, wo die Länge der eingezeichneten Strömungs­ richtungspfeile jeweils die Größe der Quer-Geschwindigkeiten repräsentieren sollen. Durch das eintretende Rauchgas wird das in Kanal 2 strömende kühlere Rauchgas (60°C) auf ca. 70°C angewärmt. Man sieht, daß die Quergeschwindigkeiten in Richtung zur Kanalwand 5 abnehmen (Fig. 2) und daß die Tropfen in der Folge 30, 31, 32, 33 aufgrund der Verdunstung immer kleiner werden (Fig. 1) um vor dem Eintritt in die Bleche 36 eines Regavo 34 ganz zu ver­ schwinden, so daß es auch dort nicht zu den unerwünschten Ab­ lagerungen von Rückständen kommen kann.

Die staubförmigen Verdunstungsrückstände der Tropfen, die sich zum geringen Teil ebenfalls auf den Blechen 36 des Regavo 34 ablagern, lassen sich vergleichsweise leicht mit Hilfe von Ruf­ bläsern 37 abreinigen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Vermischen zweier Rauchgasströme, wobei der erste Rauchgasstrom tropfenbeladen ist und der zweite Rauchgasstrom eine höhere Temperatur als der erste Rauchgasstrom aufweist, mit einem einen Mischraum aufweisenden Gaskanal (2) mit einem Einlaß für den ersten Rauchgasstrom in den Gaskanal, mit einer Zuleitung (8) für den zweiten Rauchgasstrom in den Mischraum, durch welche im Betrieb der zweite Rauchgasstrom in den ersten eingeblasen wird, und mit einer Ableitung des Gemisches am Ende des Gaskanals, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas­ kanal im Bereich des Mischraumes frei von Einbauten ist und die Zuleitung (8) im Bereich ihrer Mündung eine nicht in den Gaskanal hineinragende Zumischein­ richtung (10) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zumischeinrichtung (10) in einem Einblasquerschnitt (6) angebracht ist, der in einer Seitenwand (4) des Gaskanales (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Einblasquerschnitt (6) streifenweise Lochbleche (14) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischeinrich­ tung Einblasekästen (10) aufweist, deren Seitenwände (20) düsenartig verjüngte Einblaseschlitze (12) in der Seitenwand (4) des Rauchgaskanales (2) bilden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gaskanal (2) abgewandte Seite eines Einblasekastens (10) für den Zutritt von Rauchgas offen ist und die dem Gaskanal (2) zugewandte Seite zwischen den Einblaseschlitzen (12) mit einem Lochblech (14) belegt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einblasekästen (10) und/oder deren Wände (20) einstellbar sind, um eine Anpassung der Heißgaseinblasung an unterschiedliche Geschwindigkeitsverteilungen im Rauchgasstrom zu er­ möglichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einblasekästen (10) um pa­ rallel zur Wand (4) des Rauchgaskanales (2) ver­ laufende Achsen (11) schwenkbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischeinrich­ tung (10) im Betrieb an einen variablen Volumenstrom des tropfenbeladenen Rauchgases anpaßbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einlaß des ersten Rauchgasstromes in den Gaskanal (2) eine Ab­ scheiderinne (18) für Wandflüssigkeitsfilme angeord­ net ist.