DE4308310A1 - Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung - Google Patents
Rauchgaswäscher mit WärmerückgewinnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Apparat mit Zusatzeinrichtungen, in
dem Rauchgase bzw. Abgase aus Feuerungsanlagen gereinigt
und gekühlt werden. Die Restwärme der Feuerungsgase wird
zum Vorwärmen von Wärmeträgermedien genutzt.
Durch die besondere konstruktive Ausbildung des Gaswäschers
ist es möglich, die Rauchgase mittels einer vierstufigen Wäsche
von Schwefelschadstoffen, Stickoxiden, Ruß und Asche zu befreien
bzw. stark zu reduzieren.
Ein Kühlsystem bestehend aus Wasservorlagebehälter, Wasserumwälzpumpe
und im Gaswäscher installiertes Rohrsystem führt
die Rauchgasrestwärme dem Energienutzsystem zu und verbessert
somit den wärmetechnischen Wirkungsgrad der Feuerungsanlagen.
Der Rauchgaswäscher wird zur Reinigung und Kühlung von
Kesselabgasen in Heizungsanlagen mit einer Heizleistung bis
1000 kW eingesetzt.
In der Industrie gibt es zahlreiche Verfahren und Ausführungen
von Apparaten zum Reinigen von Gasen; wobei vorwiegend
großtechnische Anlagen im Einsatz sind. Für das Reinigen von
Rauchgasen aus Kleinkesselanlagen gibt es zur Zeit relativ wenige
Verfahren bzw. Apparaturen.
Alle mir bekannten Theorien, Verfahren und praktischen Anwendungen
benutzen Wasser als Adsorbens bzw. binden einen Teil
des SO₂ mittels des Kondensates, welches bei der Taupunktunterschreitung
entsteht; unter Bildung von schwefliger Säure
und anschließender Neutralisation.
Die Restwärmenutzung wird separat in Heizwertkessel, Brennwertkessel
und Economiser durchgeführt.
Auf dem Gebiet der Gasreinigung von Kleinkesselanlagen sind
uns die Entwicklungen folgender Firmen bekannt:
- - Fröhling GmbH & Co., Overath:
Typ RECITHERM, Heizwert- und Brennwertgeräte - - Hermann Lübbers GmbH, Tarmstedt:
Typ CALCOND, Wärmetauscher mit Taupunktunterschreitung und Kondensatneutralisation - - Retherm Wärme- und Umwelttechnik GmbH, Ochtrup:
Typ RETHERM, Kunststoff-Wasserwäscher - - Walter Kroll GmbH, Kirchberg/Murr:
Typ ABGAS-TURBO-WÄSCHER, Kalziumcarbonatwäsche mit Wärmerückgewinnung und Gipsauffangbehälter - - Dr. Rudolf Wieser:
- a) WASSERROHRKESSEL MIT INTEGRIERTER RAUCHGASENTSCHWEFELUNG mittels Kalk- bzw. Dolomitstaub
- b) DOPPELROHR-ECONOMISER
- - Gesellschaft für
Techn. Studien, Entwicklung
Planung mbH, München:
Typ SEP-VERFAHREN, Reinigen von Dieselmotorabgase unterhalb des Taupunktes - - Fa. Sonnenenergie-Systeme Vetter, Scheidegg:
Heizkessel mit Rauchgaskühlung unter dem Taupunkt, Wärmerückgewinnung und Kondensatneutralisation - - Wilhelm & Sander GmbH, Uslar:
Typ SUPER-NOVA, Brennwertkessel mit Kondensatneutralisation - - Normatherm GmbH & Co. KG, Emsdetten:
NORMATHERM-STERNZUGKESSEL, Kessel für hohe Brenntemperaturen von ca. 1320°C und Rauchgaskühlung bis 40°C mit Kondensatneutralisation - - DFVLR Köln:
DFVLR-Rauchgasentschwefelungsverfahren, Rauchgasentschwefelungsverfahren für ölbefeuerte Heizungsanlagen bis 3000 kW. Reinigung mittels Kondensat. Kondensatneutralisation mit MgO. - - Reno GmbH, Baar Ebenhausen:
Abgasreinigung und Wärmerückgewinnung für Ölfeuerungsanlagen bis 1500 kW - - Construktal GmbH, Bad Honnef:
Mehrstufenkühler für Rauchgaskühlung bis zur Taupunktunterschreitung - - CDAS-GmbH, Essen:
Rauchgaskühlung und Trockenentschwefelung im Kombi-Reaktor mit nachgeschaltetem Gewebefilter - - CTC Wärme GmbH, Hamburg:
Typ CTC-CLEAN, Rauchgasreinigung und Abkühlung unter dem Taupunkt mit Waschflüssigkeit auf Kalkbasis
Gut funktionierende Gaswäscher sind bisher nur für die Großindustrie
entwickelt. Für Kleinkesselanlagen (Leistungsbereich bis
1000 kW) gibt es keine Rauchgasadsorber mit integrierter Wärmerückgewinnung.
Vereinzelt sind Entwicklungen auf Basis von Chemieabsorption
und Taupunktunterschreitung bekannt. Allerdings sind diese Apparaturen
mit großen Stückzahlen bisher nicht gebaut worden,
da hierfür ein erheblicher technischer und finanzieller Aufwand
erforderlich ist. Dieser wirkt sich sehr nachteilig auf die Anwendung
bei Kleinkesselanlagen infolge zu hoher Investitionskosten
aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde:
- - SO₂/SO₃, Asche/Staub zu beseitigen und
- - CO, CO₂ und NOx stark zu reduzieren sowie
- - Abkühlung der Rauchgase auf Umgebungstemperatur und
- - Nutzbarmachung der abgeführten Wärmeenergie.
Rauchgaswäsche und Wärmerückgewinnung soll dabei in einem
Apparat erfolgen.
Als Hauptanwendungsgebiet ist die Schadstoffbeseitigung in den
Rauchgasen von Heizungsanlagen der Privathaushalte, Kleinindustrie
sowie von Gewerbebetrieben und Verwaltungsgebäuden
vorgesehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Gas in einem Fünf-Stufen-Kunststoffwäscher gewaschen und
gekühlt wird:
Stufe I:
Sprühabsorption im Rauchgaseingangskanal und Abkühlung unter dem Säuretaupunkt.
Reduzierung von SO₂/SO₃ und NOx unter Bildung von Säure:
Sprühabsorption im Rauchgaseingangskanal und Abkühlung unter dem Säuretaupunkt.
Reduzierung von SO₂/SO₃ und NOx unter Bildung von Säure:
SO₂ + H₂O ↔ H₂SO₃
SO₂ + 1/2 O₂ + H₂O → H₂SO₄
SO₃ + H₂O → H₂SO₄
6 NO₂ +3 H₂O + 11/2 O₂ → 6 HNO₃
2 NO + HNO₃ + H₂O → 3 HNO₂
Stufe II:
Adsorption von SO₂ an Aktivkoks unter Schwefelsäurebildung und NO-Reaktion mit Aktivkoks unter Bildung von N₂ und CO₂:
Adsorption von SO₂ an Aktivkoks unter Schwefelsäurebildung und NO-Reaktion mit Aktivkoks unter Bildung von N₂ und CO₂:
SO₂ + 1/2 O₂ + H₂O → H₂SO₄
2 NO + O₂ + 2 C → N₂ + 2 CO₂
Stufe III:
Auswaschung aller Feststoffpartikel mittels Wassersprüheinrichtung und Flüssigkeitstropfenabscheidung mittels Demister.
Auswaschung aller Feststoffpartikel mittels Wassersprüheinrichtung und Flüssigkeitstropfenabscheidung mittels Demister.
Stufe IV:
Neutralisation des sauren Überschußwassers mit Kalkstein und Ableitung des neutralisierten Wassers über einen Kiesfilter mit anschließender pH- Wert-Kontrolle.
Im Kalkbett erfolgt die Umbildung des Säureanteiles zu Gips, Salz und Wasser:
Neutralisation des sauren Überschußwassers mit Kalkstein und Ableitung des neutralisierten Wassers über einen Kiesfilter mit anschließender pH- Wert-Kontrolle.
Im Kalkbett erfolgt die Umbildung des Säureanteiles zu Gips, Salz und Wasser:
H₂SO₄ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + H₂O
2 HNO₃ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + 2 H₂O
H₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₄ + H₂O
Stufe V:
Die Systemwärme, eingetragen durch die warmen Kesselabgase, wird der Waschflüssigkeit mittels Kühlwasser entzogen.
Das geschlossene Kühlwassersystem besteht aus: Wasserspeicher, Umwälzpumpe, Rohrschlangenkühler, Rohrleitungszu- und -abführsystem.
Als Kühlwasser wird Trinkwasser genutzt, welches anschließend als vorgewärmtes Brauchwasser der Kesselanlage zugeführt wird.
Die Systemwärme, eingetragen durch die warmen Kesselabgase, wird der Waschflüssigkeit mittels Kühlwasser entzogen.
Das geschlossene Kühlwassersystem besteht aus: Wasserspeicher, Umwälzpumpe, Rohrschlangenkühler, Rohrleitungszu- und -abführsystem.
Als Kühlwasser wird Trinkwasser genutzt, welches anschließend als vorgewärmtes Brauchwasser der Kesselanlage zugeführt wird.
Die Erfindung kann für Öl-, Gas- oder Festbrennstoff-Feuerungsanlagen
genutzt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin:
- SO₂/SO₃-Beseitigung|100% | |
- CO-Reduzierung | ca. 30% |
- CO₂-Reduzierung | ca. 20% |
- NOx-Reduzierung | ca. 40% |
- Asche-Beseitigung | 100% |
- Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades für Kesselanlagen | über 99% |
- Wegfall der teueren Kamine und Schornsteine @ | - Hohe Standzeiten der Reinigungsanlage, da der gesamte Wäscher aus korrosionsbeständigen Kunststoffen gefertigt wird |
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Anlage
5 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung
nach Aufbau und nach Wirkungsweise der dargestellten
Erfindung.
Der Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnungseinrichtungen
besteht aus folgenden Hauptelementen:
Pos. 1 - Kunststoffrauchgaswäscher
Pos. 2 - Waschflüssigkeitspumpe
Pos. 3 - Saugzugventilator
Pos. 4 - Kühlsystem
Pos. 5 - Sicherheits- und Meßeinrichtungen
Pos. 2 - Waschflüssigkeitspumpe
Pos. 3 - Saugzugventilator
Pos. 4 - Kühlsystem
Pos. 5 - Sicherheits- und Meßeinrichtungen
Das Waschen des Rauchgases erfolgt kontinuierlich in drei Stufen
(Stufe I, II, III).
Das Rauchgas aus der Kesselanlage gelangt als erstes in die
Waschstufe I. Hier wird über dem gesamten Querschnitt der
Gasstrom mit Waschflüssigkeit besprüht. Der obere Teil des
Eingangskanales (Pos. 1.1) ist mit einer Siebplatte gegenüber
dem unteren Teil abgeteilt und steht ständig voll Waschflüssigkeit.
Der untere Teil des Rauchgaswäschers (Pos. 1.2) ist als Dreikammerbehälter
ausgebildet. Die erste Kammer dient als Sammelbecken
für die Waschflüssigkeit. In der zweiten Kammer
befinden sich zwei herausnehmbare Kunststoffbehälter (Pos. 1.3
und 1.4) für das Neutralisationsmittel. Die dritte Kammer (Pos. 1.5)
ist mit Kies gefüllt.
Das infolge der Taupunktunterschreitung (Wasser- und Säuretaupunkt)
anfallende Überschußwasser durchläuft nacheinander
Sammelbecken (Pos. 1.2), Neutralisationsmittelbehälter (Pos. 1.3),
Klär- und Absetzbehälter (Pos. 1.4) und das Kiesbett (Pos. 1.5).
Danach wird es mittels einem abgetauchten Rohr in die
Abwasserkanalisation geleitet. In dem Ablaufrohr ist ein pH-
Wert-Wächter (Pos. 5.4) eingebaut.
Über dem Sammelbecken (Pos. 1.2) befindet sich die mit Aktivkohle
oder Aktivkoks gefüllte Waschstufe II. Das Adsorptionsmittel
befindet sich in drei herausnehmbaren Körben (Pos. 1.6
bis 1.8). Es kann somit zu jeder Zeit ausgewechselt werden. Das
Gas durchströmt die Körbe von unten nach oben.
Die Waschstufe II ist als Doppelmantelbehälter (Pos. 1.9) ausgebildet.
Innen erfolgt der Gasreinigungsprozeß; während im
äußeren Mantelraum sich die Waschflüssigkeit und die Kühlschlange
(Pos. 4.3) befindet. Die Waschflüssigkeit wird über ein
Steigrohr (Pos. 1.10) in den darunterliegenden Flüssigkeitsbehälter
(Pos. 1.2) abgeleitet. Das Steigrohr; oben in den Gasraum
entlüftet, gewährleistet, daß alle Kühlrohre (Pos. 4.3) mit Flüssigkeit
überdeckt sind.
Das an der Oberfläche des dritten Korbes (Pos. 1.8) austretende
Gas wird umgelenkt und durchströmt die Waschstufe III.
Hier erfolgt die Nachwäsche und Flüssigkeitsabtrennung mittels
einer nochmaligen Gasbesprühung und dem nachgeschalteten
Demister (Pos. 1.12).
Ein Saugzugventilator (Pos. 3) saugt das Rauchgas vom Heizungskessel
durch den Wäscher und befördert das gereinigte
Abgas in die Atmosphäre. Der Ventilator ist als Axialventilator
ausgebildet und sitzt am Ausgang der Waschstufe III direkt im
Ableitungsrohrsystem.
Das Rauchgas verläßt die Anlage als saubere und gekühlte Abluft.
Eine Ableitung über einen Kamin ist nicht notwendig.
Die Waschlösung wird im Rauchgasabzugrohr (Pos. 1.11) des
Rauchgaswäschers (Waschstufe III) und in dem Rauchgaseingangskanal
(Waschstufe I) mittels der Waschflüssigkeits-Umwälzpumpe
(Pos. 2) aufgegeben. Die intensive Besprühung in
der Stufe I und III gewährleisten eine optimale Vermischung des
Absorbens mit dem Rauchgas und die Auswaschung der mechanischen
Verunreinigungen. Der Hauptanteil der Lösung wird im
Rauchgaseingangskanal des Wäschers (Waschstufe I) eingesprüht.
Der Waschmittelstrom nimmt folgenden Weg im Rauchgaswäscher:
- 1. Die Umwälzpumpe (Pos. 2) saugt die Waschlösung aus dem unteren Behälter (Pos. 1.2).
- 2. 1/4 der Menge wird in das Rauchgasabzugsrohr (Waschstufe III) und die Restmenge in die Berieselungskammer des Rauchgaseingangskanals (Waschstufe I) gefördert.
- 3. Über einen Lochboden wird die Waschflüssigkeit gleichmäßig über dem gesamten Querschnitt des Rauchgaseingangskanals verteilt.
- 4. In der Stufe III wird die Waschflüssigkeit mittels einer Rundstrahldüse gleichmäßig versprüht und strömt nach unten in den mit der Kühlschlange (Pos. 4.3) bestückten Doppelmantel (Pos. 1.9). Über ein Steigrohr (Pos. 1.10) gelangt anschließend die Flüssigkeit in den Sammelbehälter (Pos. 1.2). Das Steigrohr (Pos. 1.10) ermöglicht, daß ständig alle Rohrwindungen der Kühlschlange (Pos. 4.3) mit Waschflüssigkeit bedeckt sind und somit ein maximaler Wärmetransport gewährleistet wird.
- 5. Die Waschflüssigkeit wird im Kreislauf gefahren. Das infolge Taupunktunterschreitung aus dem Rauchgas auskondensierende Wasser vermischt sich mit der Waschflüssigkeit und gewährleistet somit eine ständige Frischwasserzugabe zur Waschflüssigkeit.
- 6. Das Überschußwasser fließt über ein Wehr in die Neutralisations-/ Klär-/Absetzbehälter (Pos. 1.3 und 1.4) wird hier neutralisiert und gelangt über ein Kiesbett (Pos. 1.5) und pH-Wert-Überwachung (Pos. 5.4) zur Kanalisation.
Das Rauchgas wird im Wäscher bis auf ca. 30°C abgekühlt.
Die freiwerdende sensible und latente Wärme wird von der
Waschflüssigkeit aufgenommen. Das System zum Kühlen der
Waschflüssigkeit besteht aus:
- - Wasserspeicher (Pos. 4.1)
- - Umwälzpumpe (Pos. 4.2)
- - Kühlschlange innerhalb des Wäschers (Pos. 4.3) und
- - Kühlwasser-Rohrleitungssystem (Pos. 4.4)
Die abgeführte Wärme dient zum Vorwärmen des Brauchwassers
der Heizungsanlage. Das "warme" Kühlwasser wird wieder
in den Wasserspeicher (Pos. 4.1) zurückgespeist und von hier
dem Kesselbrauchwassersystem zugeführt.
Der gesamte Waschablauf erfolgt vollautomatisch und ist mit
dem Brennermotor der Heizungsanlage elektrisch verriegelt
(Pos. 5.1). Das heißt: Umwälzpumpen (Pos. 2 und 4.2) und
Abluftventilator (Pos. 3) sind gleichzeitig mit entsprechender
Vor- und Nachlaufzeit mit dem Brennermotor der Heizungsanlage
in bzw. außer Betrieb.
Am Ein- und Ausgang des Wäschers befinden sich Temperaturwächter
(Pos. 5.2 und 5.3), die bei unzulässiger Temperaturerhöhung
die Anlage ausschalten. Alle mech. Einrichtungen sind
mit dem Brenner verriegelt (Pos. 5.1). Bei Störungen schaltet
die Heizungsanlage und der Wäscher automatisch ab.
Das Abwasser wird mittels pH-Wert-Messung (Pos. 5.4) ständig
überprüft und überwacht. Bei unzulässigen pH-Werten geht die
Anlage außer Betrieb.
Der Rauchgaswäscher ist vollständig aus Kunststoff gefertigt.
Bauteil-Verzeichnis | |
Pos. Nr. | |
Benennung | |
1 | |
Kunststoff-Rauchgaswäscher | |
1.1 | Rauchgas-Eingangskanal |
1.2 | Waschflüssigkeits-Sammelbehälter |
1.3 | Neutralisationsmittel-Behälter |
1.4 | Klär- und Absetz-Behälter |
1.5 | Kiesbett-Kammer |
1.6 | Adsorbens-Behälter Nr. I |
1.7 | Adsorbens-Behälter Nr. II |
1.8 | Adsorbens-Behälter Nr. III |
1.9 | Waschwasser-Doppelmantelbehälter |
1.10 | Waschwasser-Steigrohr |
1.11 | Rauchgas-Abzugsrohr |
1.12 | Flüssigkeits-Tropfenabscheider |
2 | Waschflüssigkeits-Umwälzpumpe |
3 | Saugzugventilator |
4 | Kühlsystem |
4.1 | Wasserspeicher |
4.2 | Kühlwasser-Umwälzpumpe |
4.3 | Kühlschlange |
4.4 | Kühlwasser-Rohrleitungssystem |
5 | Sicherheits- und Meßeinrichtungen |
5.1 | Elektroverteilung, Schaltkasten und Verriegelungssystem |
5.2 | Eingangstemperatur-Wächter |
5.3 | Ausgangstemperatur-Wächter |
5.4 | pH-Wert-Wächter |
Claims (2)
1. Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1.1 die Rauchgaswäsche in drei hintereinander geschalteten Waschstufen (Stufe I, II, III), angeordnet in einem Kunststoffapparat, erfolgt,
- 1.2 die Stufe I als vertikaler Rauchgaskanal (Pos. 1.1) mit Lochboden für die Waschflüssigkeitsverteilung ausgebildet ist,
- 1.3 innerhalb der Stufe I eine Absorptionswäsche abläuft und die Gase unterhalb ihres Taupunktes abgekühlt werden,
- 1.4 durch doppelmantelige Wäscherkonstruktion der Waschstufe II die Adsorptionsmittel in tragbaren leicht auswechselbaren, mit Siebböden ausgerüsteten Körben (Pos. 1.6 bis 1.8) in dem "trocken" inneren Teil eingebracht werden und im "nassen" Außenmantel die Kühlung der Waschflüssigkeit durch eine mit Brauchwasser beaufschlagte Kühlschlange (Pos. 4.3) erfolgt,
- 1.5 der untere Teil des Wäschers (Waschstufe IV) als kombiniertes Sammelgefäß (Pos. 1.2) mit Überlaufwehr, Abwasserneutralisationsbehältnis mit zwei Neutralisationsmittelbehälter (Pos. 1.3 und 1.4) und Kiesvorlage (Pos. 1.5) ausgebildet ist.
2. Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung nach Anspruch
1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 2.1 die Restwärme des Rauchgases (einschließlich der latenten Wärme) dem System mittels wassergespeisten Kühlrohren (Pos. 4.3), ausgebildet als Schlangenkühler (Pos. 4.3) entzogen und zum Vorwärmen des Brauchwassers der Heizungsanlage genutzt wird.
- 2.2 aus einem Wasserspeicher (Pos. 4.1) das Kühlwasser
für den Rauchgaswäscher am Boden des Gefäßes
entnommen und das erwärmte Kühlwasser in den
oberen Teil des Gefäßes rückgeführt wird.
Das Wasservorratsgefäß hat die Funktion einer Brauchwasservorlage für die Heizungsanlage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4308310A DE4308310A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4308310A DE4308310A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4308310A1 true DE4308310A1 (de) | 1993-09-30 |
Family
ID=6482914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4308310A Withdrawn DE4308310A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Rauchgaswäscher mit Wärmerückgewinnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4308310A1 (de) |
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1993
- 1993-03-16 DE DE4308310A patent/DE4308310A1/de not_active Withdrawn
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