DE4208817A1 - Sorption device for waste gas cleaning - has gas guides forming combined countercurrent contact and heat exchange system esp. for sulphur di:oxide removal from flue gases - Google Patents

Sorption device for waste gas cleaning - has gas guides forming combined countercurrent contact and heat exchange system esp. for sulphur di:oxide removal from flue gases

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Abstract

The sorption device for cleaning (esp. industrial) waste gases has a sorbent-contg. vessel through which dirty gas passes and in which the spent sorbent can be replaced, the vessel having a reaction space with gas guides. The novelty is that the gas guides form vertical channels (118) in which the upward dirty gas stream (2) flows in counter-current to the downward sorbent stream (4) and is withdrawn as clean gas (3) above the channels, the gas guides being in the form of a heat exchanger. USE/ADVANTAGE - Device is used esp. for SO2 removal from flue gases. It provides extremely good adsorption and can operate at a predetermined temp.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sorptionseinrichtung zum Rei­ nigen von Abgasen, insbesondere Industrieabgasen, mit einem Behälter, in dem sich das Sorptionsmaterial befin­ det, durch das das zu reinigende Rohgas geleitet wird, welches über einen Rohgaseintritt in den Behälter ein­ gesetzt und durch einen Rohgasaustritt aus dem Behälter abgeführt wird, wobei der Behälter eine Abfuhreinrichtung für gebrauchtes Sorptionsmaterial und eine Zufuhrein­ richtung für frisches Sorptionsmaterial aufweist, wobei ein Reaktionsraum mit Gasleiteinrichtungen vorgesehen ist.The invention relates to a sorption device for Rei some of exhaust gases, especially industrial exhaust gases a container in which the sorbent material is located through which the raw gas to be purified is passed, which enters the container via a raw gas inlet set and through a raw gas outlet from the container is discharged, the container being a discharge device for used sorption material and a feeder direction for fresh sorbent material, wherein a reaction chamber with gas guiding devices is provided.

Bei einer bekannten Sorptionsanlage dieser Art (DE-PS 33 44 571) wird das zu reinigende Abgas im wesentlichen im Kreuzstrom zu dem Sorptionsmaterial geführt. Eine Kreuz­ stromführung erweist sich als nachteilig, weil damit nicht die angestrebte Wirkung erreicht werden kann, daß das am stärksten belastete Sorptionsmaterial mit dem am wenigsten gereinigten Rohgas beaufschlagt wird, während das frische Sorptionsmaterial mit dem am weitesten gereinigten Gas in Berührung kommt. Die Adsorptionswirkung dieser bekannten Vorrichtung ist ausreichend für bestimmte Schadstoffe, bei denen als Sorptionsmaterial Kalksplitt verwendet wird, beispielsweise zur Adsorption von Fluorverunreinigungen im Abgas. Für die Adsorption von Schwefeldioxid aus In­ dustrieabgasen ist die bekannte Sorptionseinrichtung nicht geeignet. Zur Adsorption von Schwefeldioxid aus Industrie­ abgasen muß für eine gute Adsorptionswirkung ein be­ stimmtes Temperaturniveau des zu reinigenden Gases ge­ halten werden. Hierzu wird mit Schwefeldioxid belastetes Rohgas in einem Wärmetauscher auf das geeignete Tempera­ turniveau gekühlt. Die Vorkühlung von Rauchgasen, die mit Schwefeldioxid beladen sind, erfordert aufwendige Kühl­ einrichtungen, die wegen der auftretenden Korrosion eine nur vergleichsweise geringe Lebensdauer haben.In a known sorption plant of this type (DE-PS 33 44 571) the exhaust gas to be cleaned is essentially in Cross flow led to the sorbent. A cross Conducting turns out to be disadvantageous because it does not the desired effect can be achieved that the  most loaded sorbent material with the least purified raw gas is applied while the fresh one Sorbent with the most purified gas in Touch comes. The adsorption effect of this known Device is sufficient for certain pollutants lime chippings are used as sorption material, for example for the adsorption of fluorine impurities in the Exhaust gas. For the adsorption of sulfur dioxide from In industrial exhaust is not the known sorption device suitable. For the adsorption of sulfur dioxide from industry exhaust must be a good adsorption effect correct temperature level of the gas to be cleaned will hold. This is done with sulfur dioxide Raw gas in a heat exchanger to the appropriate tempera cooling level cooled. The precooling of flue gases with Sulfur dioxide are loaded requires complex cooling facilities that due to the corrosion that occurs have a comparatively short lifespan.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sorptionseinrichtung der als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, welche insbe­ sondere zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgasen geeignet ist. Die Sorptionseinrichtung soll eine besonders gute Adsorptionswirkung aufweisen und auf einem vorher­ bestimmbaren Temperaturniveau arbeiten können.The invention is based on this prior art the task of a sorption device as well-known presupposed type, which esp especially for removing sulfur dioxide from flue gases suitable is. The sorption device is said to be a special one have good adsorption effect and on a previously determinable temperature level can work.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Gasleiteinrichtungen zumindest im wesentlichen vertikal verlaufende Kanäle bilden, durch die das unter­ halb der Kanäle zugeführte Rohgas im Gegenstrom zu dem von oben nach unten durch die Kanäle wandernden Sorptions­ material bis zum Abzug des Reingases oberhalb der Kanäle geführt ist, wobei die Gasleiteinrichtungen als Wärme­ tauscher ausgebildet sind.According to the invention, this object is achieved by that the gas control devices at least essentially form vertical channels through which the under  half of the channels supplied raw gas in counterflow to that of sorption migrating up and down through the channels material up to the removal of the clean gas above the channels is performed, the gas guide devices as heat exchangers are trained.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die als Wärmetauscher ausgebildeten Gasleiteinrichtungen zumindest im wesentlichen horizontal und quer zur Gas­ stromrichtung verlaufende Kanäle auf, die jeweils an ihren Enden mit dem benachbarten Kanal zur Durchströmung des benachbarten Kanals in Gegenstromrichtung verbunden sind.In a preferred embodiment of the invention the gas guiding devices designed as heat exchangers at least essentially horizontally and across the gas upstream channels, each on their Ends with the adjacent channel to flow through the adjacent channel are connected in the counterflow direction.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Kühlmedium durch die als Wärmetauscher ausgebildeten Gasleitein­ richtungen im Gegenstrom und/oder Kreuzstrom zu den zu reinigenden Abgasen geführt ist.It has proven advantageous that the cooling medium through the gas guide designed as a heat exchanger countercurrent and / or crosscurrent directions to the cleaning exhaust gases.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Kühlmedium Kühlluft ist.It has proven to be useful that the cooling medium Cooling air is.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist oberhalb des Reingasaustritts ein Vorratsraum für frisches Sorptionsmaterial vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention above the clean gas outlet a storage room for fresh Sorbent material provided.

Die erfindungsgemäße Sorptionseinrichtung vereinigt die Vorteile der bekannten Sorptionsvorrichtungen miteinander, ohne deren jeweilige Nachteile aufzuweisen:The sorption device according to the invention combines the Advantages of the known sorption devices with each other, without showing their respective disadvantages:

Eine strenge Gegenstromführung zwischen Sorptionsmaterial und Abgas führt zu einem besonders hohen Wirkungsgrad der Sorptionseinrichtung, weil sichergestellt ist, daß jeweils das am stärksten belastete Gas mit dem am stärksten be­ lasteten Sorptionsmaterial in Berührung kommt, während das am weitesten gereinigte Gas jeweils auf das frischeste Sorptionsmaterial trifft. Darüberhinaus ist die Ausbildung der Gasleiteinrichtungen als Wärmetauscher eine besonders zweckmäßige Lösung für das Problem, den Adsorptionsvorgang im günstigsten Temperaturbereich durchzuführen, ohne eine Temperaturabsenkung vor der Sorptionseinrichtung durchfüh­ ren zu müssen.A strict countercurrent flow between sorption material  and exhaust gas leads to a particularly high efficiency Sorption device, because it is ensured that each the most polluted gas with the most be sorbent material comes into contact while the most purified gas to the freshest Sorbent material hits. Furthermore, the training one of the gas guiding devices as a heat exchanger Appropriate solution to the problem, the adsorption process perform in the most favorable temperature range without one Reduce the temperature in front of the sorption device need to.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the Er invention described in detail using the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 ein Verfahrensschema, Fig. 1 is a process diagram,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt in einer ersten Ebene durch die Sorptionseinrichtung, Fig. 2 shows a schematic longitudinal section in a first plane through the sorption device,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt in einer zu Fig. 2 unter 90° gedrehten Schnittebene, Fig. 3 shows a schematic longitudinal section in a to Fig. 2 at 90 ° rotated section plane,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Gasver­ teilerbodens, der von unten nach oben von Rohgas durchströmt wird, Fig. 4 is a schematic representation of the prime Gasver soil, which is flowed through from bottom to top by crude gas,

Fig. 5 das Detail gemäß V in Fig. 4 in größerer Darstellung. Fig. 5 shows the detail according to V in Fig. 4 in a larger representation.

Die Sorptionseinrichtung besitzt einen Behälter 1, in den im unteren Bereich ein Rohgasstrom 2 des zu reinigenden Abgases eingesetzt wird und aus dem im oberen Bereich ein gereinigter Reingasstrom 3 abgezogen wird. Die Absaugung des gereinigten Reingases erfolgt mittels des Gebläses 18. The sorption device has a container 1 into which a raw gas stream 2 of the exhaust gas to be cleaned is inserted in the lower region and from which a cleaned clean gas stream 3 is drawn off in the upper region. The cleaned clean gas is extracted by means of the fan 18 .

Innerhalb des Behälters werden das Sorptionsmaterial und das Abgas im Gegenstrom zueinander geführt. Die Bewegungs­ richtung des Sorptionsmaterials von oben nach unten ist mit dem Pfeil 4 symbolisiert, während die Strömungsrich­ tung des Abgases im Behälter mit dem Pfeil 5 symbolisiert ist.The sorption material and the exhaust gas are guided in countercurrent to one another within the container. The direction of movement of the sorption material from top to bottom is symbolized by arrow 4 , while the direction of flow of the exhaust gas in the container is symbolized by arrow 5 .

Innerhalb des Behälters 1 findet eine Kühlung mittels eines Kühlluftstroms 8 statt. Mit 6 ist ein Kühlluftzu­ tritt und mit 7 ein Kühlluftaustritt der erwärmten Kühl­ luft bezeichnet. Ein Gebläse 19 fördert den Kühlluftstrom 8 durch die Wärmetauschereinrichtungen innerhalb des Be­ hälters 1. Ein Temperaturfühler 16 ermittelt die Tempe­ ratur im Kühlluftstrom 8. Ein Regler 9 betätigt über einen Stellmotor 10 zwei Absperrklappen 11 und 12, die mecha­ nisch in der Weise miteinander gekoppelt sind, daß sich die Durchlaßmenge gegenläufig verändert.Cooling takes place within the container 1 by means of a cooling air flow 8 . With 6 a Kühlluftzu occurs and 7 denotes a cooling air outlet of the heated cooling air. A blower 19 promotes the cooling air flow 8 through the heat exchanger devices within the container 1 . A temperature sensor 16 determines the temperature in the cooling air flow 8 . A controller 9 actuates via a servomotor 10, two butterfly valves 11 and 12 , which are mechanically coupled to one another in such a way that the flow rate changes in opposite directions.

Ein Temperaturfühler 17 im Reingasstrom 3 hinter dem Ge­ bläse 18 ist mit einem Regler 13 verbunden, der einen Stellmotor 14 einer Absperrklappe 15 im Abluftstrom 7 be­ tätigt.A temperature sensor 17 in the clean gas stream 3 behind the Ge blower 18 is connected to a controller 13 which actuates a servomotor 14 of a butterfly valve 15 in the exhaust air stream 7 .

Von der Stellung der Absperrklappen 11 und 12 hängt die Menge der frischen Zuluft 6 bzw. der durch die Absperr­ klappe 12 durchtretenden Umluft ab.From the position of the butterfly valves 11 and 12 depends on the amount of fresh supply air 6 and the flap 12 passing through the shut-off air.

Der Aufbau der Sorptionseinrichtung ist in den Zeichnungs­ figuren 2 bis 5 dargestellt:The structure of the sorption device is in the drawing Figures 2 to 5 shown:

Der insgesamt mit 1 bezeichnete Behälter besitzt einen Vorratsraum 101 für frisches Sorptionsmaterial. Das fri­ sche Sorptionsmaterial wandert in Richtung 4 von oben durch den sich unterhalb des Vorratsraums anschließenden Reaktionsraum. Dieser Reaktionsraum besitzt Gasleitein­ richtungen, die vertikal verlaufende Kanäle 118 bilden. Durch diese Kanäle 118 wandert das Sorptionsmaterial von oben nach unten. Das Sorptionsmaterial wird in bekannter Weise am unteren Ende des Behälters 1 über eine Förder­ schnecke 114 nach außen ausgetragen. Die Förderschnecke 114 wird von einem Motor 112 über ein Getriebe 113 ange­ trieben und wirft das abgezogene und verbrauchte Material durch die Auswurföffnung 115 in Richtung des Pfeils 116 zur nicht dargestellten Regeneriereinrichtung nach unten ab.The container denoted overall by 1 has a storage space 101 for fresh sorption material. The fresh sorption material migrates in the direction 4 from above through the reaction space adjoining below the storage space. This reaction space has Gasleitein directions that form vertically extending channels 118 . The sorption material migrates through these channels 118 from top to bottom. The sorption material is carried out in a known manner at the lower end of the container 1 via a screw conveyor 114 to the outside. The screw conveyor 114 is driven by a motor 112 via a gear 113 and throws the withdrawn and used material through the ejection opening 115 in the direction of arrow 116 to the regeneration device, not shown, from below.

In den Reaktionsraum 120 des Behälters 1 sind die nach­ stehend näher erläuterten Gasleiteinrichtungen eingebaut, die die vertikalen Kanäle 118 bilden:In the reaction space 120 of the container 1 , the gas guiding devices, which are explained in more detail below, are installed, which form the vertical channels 118 :

Die als Wärmetauscher ausgebildeten Gasleiteinrichtungen besitzen im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Plat­ tenform, welche durch rechteckige, horizontal verlaufende Kanäle 106 bis 111 gebildet sind. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist jeder Kanal jeweils in der Mitte unterteilt. An den Enden sind die Kanäle jeweils mit dem benachbarten Kanal zu dessen Durchströmung in Gegenstrom­ richtung verbunden. Die frische Kühlluft 8 tritt in den Kanal 106 ein und die erwärmte Kühlluft tritt aus dem Ka­ nal 107 wieder aus.The gas guiding devices designed as heat exchangers have a plat shape in the illustrated embodiment, which are formed by rectangular, horizontally running channels 106 to 111 . In the exemplary embodiment shown, each channel is divided into the middle. At the ends, the channels are each connected to the adjacent channel for its flow in the counterflow direction. The fresh cooling air 8 enters the duct 106 and the heated cooling air exits the duct 107 again.

Das zu reinigende Rohgas 2 tritt im Rohgaseintritt 102 in den Behälter 1 ein. Der Reingasstrom 3 verläßt den Behäl­ ter 1 unterhalb des Vorratsraums 101 über den Reingasaus­ tritt 103.The raw gas 2 to be cleaned enters the container 1 in the raw gas inlet 102 . The clean gas stream 3 leaves the container ter 1 below the storage space 101 via the clean gas outlet 103 .

Der Reaktionsraum 120 ist mit Sorptionsmaterial 104 be­ füllt. Dieses Sorptionsmaterial 104 tritt über eine übli­ che, bekannte Aufgabevorrichtung, die nicht näher darge­ stellt und beschrieben ist, in den Reaktionsraum 120 ein und wird am unteren Ende des Reaktionsraums über in einem Gasverteilerboden oder Auflageboden mehrfach angeordnete Abzugsvorrichtungen (131) ausgetragen. Der Auflageboden ist in Fig. 4 und 5 dargestellt.The reaction space 120 is filled with sorbent material 104 . This sorption material 104 enters via a usual, known feed device, which is not shown and described in more detail, into the reaction chamber 120 and is discharged at the lower end of the reaction chamber via a plurality of extraction devices ( 131 ) arranged in a gas distributor plate or support plate. The shelf is shown in Figs. 4 and 5.

Das mit den Pfeilen 5 symbolisierte Rohgas durchströmt den Auflageboden 121 von unten nach oben. Der Auflageboden ist gebildet durch gestaffelt zueinander angeordnete Profil­ stäbe. Die Profilierung der Profilstäbe erfolgt aus festigkeitstechnischen Erwägungen und zur Leitung bzw. Um­ lenkung des Gasstroms. Für die Auflagesituation des Sorp­ tionsmaterials 104 sind die Größe, Anordnung und Zuordnung der horizontalen Bereiche der verschiedenen Profile maß­ geblich.The raw gas symbolized by the arrows 5 flows through the support base 121 from bottom to top. The support base is formed by staggered profile bars. The profiling of the profile bars is done for strength considerations and for directing or redirecting the gas flow. The size, arrangement and assignment of the horizontal areas of the different profiles are significant for the support situation of the sorption material 104 .

Ein U-förmiges Profil 122 wird von zwei symmetrisch hierzu nach oben und zur Seite versetzten Winkelprofilen 123 und 124 übergriffen. Die Winkelprofile 123 und 124 wiederum werden durch zwei weitere, ebenfalls nach oben und seit­ lich versetzte Winkelprofile 125 und 126 übergriffen. Oberhalb der Winkelprofile 125 und 126 befinden sich zwei weitere Winkelprofile 127 und 128, deren vertikaler Schen­ kel nach oben weist. Die nach innen weisenden Kanten der horizontalen Bereiche der Winkelprofile enden in gemein­ samen Ebenen 129 und 130, die in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet sind.A U-shaped profile 122 is overlapped by two angle profiles 123 and 124 which are offset symmetrically upwards and to the side. The angle profiles 123 and 124 are in turn overlapped by two further angle profiles 125 and 126 which are also offset upwards and since. Above the angle profiles 125 and 126 there are two further angle profiles 127 and 128 , the vertical angle of which points upwards. The inwardly facing edges of the horizontal areas of the angle profiles end in common planes 129 and 130 , which are indicated by dash-dotted lines in FIG. 5.

Zwischen den Winkelprofilen befinden sich im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf als schwenkbare Klappen ausgebil­ dete Abzugseinrichtungen 131, die um horizontale Schwenk­ achsen 132 verschwenkbar sind. Die schwenkbaren Klappen sind durch ein gemeinsames, nicht dargestelltes Gestänge außerhalb des Behälters 1 miteinander verbunden. Ein Ver­ schwenken der Klappen führt zu einem seitlichen Ver­ schieben des Sorptionsmaterials 104, so daß dies über die Stirnkanten der Profile nach unten abfällt. Die Klappen dienen als Austragsvorrichtungen. Die Menge des Austrags wird über die Geschwindigkeit und Häufigkeit des Schwenkvorgangs gesteuert.Between the angle profiles there are five pull-out devices 131 formed as pivotable flaps in the illustrated embodiment, which can be pivoted about horizontal pivot axes 132 . The pivotable flaps are connected to one another outside the container 1 by a common linkage, not shown. A pivoting of the flaps leads to a lateral shifting of the sorption material 104 , so that this drops down over the front edges of the profiles. The flaps serve as discharge devices. The amount of discharge is controlled by the speed and frequency of the swivel process.

Claims (5)

1. Sorptionseinrichtung zum Reinigen von Abgasen, insbe­ sondere Industrieabgasen, mit einem Behälter, in dem sich das Sorptionsmaterial befindet, durch das das zu reinigende Rohgas geleitet wird, welches über einen Rohgaseintritt in den Behälter eingesetzt und durch einen Reingasaustritt aus dem Behälter abgeführt wird, wobei der Behälter eine Abfuhreinrichtung für ge­ brauchtes Sorptionsmaterial und eine Zufuhreinrichtung für frisches Sorptionsmaterial aufweist und wobei ein Reaktionsraum mit Gasleiteinrichtungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet daß die Gasleiteinrichtungen zumindest im wesentlichen vertikal verlaufende Kanäle (118) bilden, durch die das unterhalb der Kanäle zugeführte Rohgas (2) im Gegen­ strom zu dem von oben nach unten durch die Kanäle (118) wandernden Sorptionsmaterial (104) bis zum Abzug des Reingases (3) oberhalb der Kanäle geführt ist, wobei die Gasleiteinrichtungen als Wärmetauscher ausgebildet sind. 1. Sorption device for cleaning exhaust gases, in particular special industrial exhaust gases, with a container in which the sorption material is located, through which the raw gas to be cleaned is passed, which is inserted into the container via a raw gas inlet and discharged from the container through a clean gas outlet, wherein the container has a discharge device for used sorption material and a supply device for fresh sorption material, and a reaction chamber with gas guiding devices is provided, characterized in that the gas guiding devices form at least substantially vertically extending channels ( 118 ) through which the raw gas () 2 ) in countercurrent to the sorption material ( 104 ) migrating from top to bottom through the channels ( 118 ) until the removal of the clean gas ( 3 ) above the channels, the gas guiding devices being designed as heat exchangers. 2. Sorptionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wärmetauscher ausgebildeten Gasleiteinrich­ tungen zunächst im wesentlichen horizontal und quer zur Gasstromrichtung (5) verlaufende Kanäle (106 bis 111) aufweisen, die jeweils an ihren Enden mit dem benach­ barten Kanal zur Durchströmung des benachbarten Kanals in Gegenstromrichtung verbunden sind.2. Sorption device according to claim 1, characterized in that the trained as a heat exchanger Gasleiteinrich lines initially substantially horizontally and transversely to the gas flow direction ( 5 ) have channels ( 106 to 111 ), each at their ends with the neigh bart channel to flow through adjacent channel are connected in the counterflow direction. 3. Sorptionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium durch die als Wärmetauscher ausge­ bildeten Gasleiteinrichtungen im Gegenstrom und/oder Kreuzstrom zu den zu reinigenden Abgasen (5) geführt ist.3. Sorption device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling medium is guided through the gas guiding devices formed as heat exchangers in counterflow and / or crossflow to the exhaust gases to be cleaned ( 5 ). 4. Sorptionseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium Kühlluft ist.4. Sorption device according to one or more of the Claims 1 to 3, characterized, that the cooling medium is cooling air. 5. Sorptionseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Reingasaustritts (103) ein Vorratsraum (101) für frisches Sorptionsmaterial vorgesehen ist.5. Sorption device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a storage space ( 101 ) for fresh sorption material is provided above the clean gas outlet ( 103 ).
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DE4336460A1 (en) * 1993-10-26 1995-04-27 Friedrich Hellmich Sorption plant for cleaning industrial exhaust gases

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