DE4406684A1 - Rauchgasreinigungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rauchgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die abzuschei­ denden Schadstoffe sind dabei je nach Anwendungsfall unter­ schiedlich nach Art und Zusammensetzung. In der Regel han­ delt es sich um Flugasche, Schwefeltrioxid (SO₃) Schwefel­ dioxid (SO₂) Fluoride, Chloride, Schwermetalle und orga­ nische Schadstoffe.

In der Rauchgasreinigungstechnik haben sich insbesondere für Großfeuerungsanlagen Regellösungen von Rauchgasreinigungsan­ lagen durchgesetzt. Bei diesen Regellösungen sind die Ein­ zelkomponenten über Rauchgaskanalzwischenstücke miteinander verbunden. Die Rauchgase werden der Rauchgasreinigungsanlage in horizontaler Richtung zugeführt. Eine wesentliche Kompo­ nente bildet der Wäscher zur Abscheidung von SO₂, HCl und HF. Bei der Regellösung werden die Wäscher vertikal von den Rauchgasen durchströmt. Dabei sind sowohl Lösungen mit Gleichstrom von Waschflüssigkeit und Rauchgas vertikal ab­ wärts als auch Lösungen mit Gegenstrom des vertikal aufwärts strömenden Rauchgases und der vertikal abwärts im Wäscher eingesprühten Waschflüssigkeit in Gebrauch.

Ein wesentlicher, bisher nicht erkannter oder nicht berück­ sichtigter Schwachpunkt der Gegenstromwäscher liegt darin, daß aufgrund des Druckabfalles in Strömungsrichtung der Gas­ phase das Rauchgas dazu neigt, in Bereichen mit reduzierter Regendichte aufzusteigen, bevorzugt längs der Wände des Waschturmes. Bei Messungen wurde nachgewiesen, daß der SO₂ Abscheidegrad aufgrund dieses Bypasseffektes über den Wäs­ cherquerschnitt hinweg sehr inhomogen sein kann; so vari­ ierte in einem Falle die SO₂-Konzentration am Wä­ scheraustritt zwischen 10 und 800 mgm^-3 bei einer SO₂-Rohgas­ konzentration von 1800 mgm^-3. Diese Inhomogenität der SO₂- Reingaskonzentration bei einem Gegenstromwäscher kann nur durch erhebliche Zusatzkosten sowie durch einen erhöhten Eigenenergiebedarf reduziert werden.

In Bereichen reduzierter SO₂-Abscheidung ist auch die Fein­ staubabscheidung beeinträchtigt.

Ein weiterer Schwachpunkt des Gegenstromwäschers liegt in der horizontalen Zuströmung der Rauchgase. Daraus resultiert eine inhomogene Verteilung der Reinigungseffizienz des Wäs­ chers. Diese wird umso kritischer, je größer der Rauchgas­ volumenstrom ist; denn mit zunehmendem Rauchgasvolumenstrom steigt der Wäscherquerschnitt linear an, während die Bauhöhe des Wäschers aus Kostengründen allenfalls unwesentlich ver­ größert wird. Demzufolge nimmt die Wäscherdurchströmung mehr und mehr einen dreidimensionalen Charakter an mit sehr un­ terschiedlich langen und bezüglich der Reinigungseffizienz stark differierenden Strömungswegen des Rauchgases durch das Regenfeld des Wäschers. Auch aus diesem Grunde sind bei den Gegenstromwäschern große Anstrengungen vonnöten, um mit einem vertretbaren Eigenenergiebedarf den geforderten Ent­ schwefelungsgrad zu erreichen.

Aus der beschriebenen Inhomogenität der Reinigungseffizienz des vertikalen Gegenstromwäschers mit horizontaler Zuströ­ mung folgt eine weitere Schwäche dieser Bauart. Wenngleich bei einem geringen SO₂-Rohgasgehalt oder bei Kesselteillast mit verringertem Rauchgasvolumenstrom ein Teil der Wäscher­ pumpen abgeschaltet werden könnte, muß hierauf vielfach nur deshalb verzichtet werden, weil die Inhomogenität der Wäs­ cherdurchströmung sowie die inhomogene Verteilung der Ent­ schwefelungseffizienz durch teilweises Abschalten der Wäs­ cherpumpen wesentlich verstärkt werden kann, was in der Praxis häufig auch zu Verkrustungen an Wäschereinbauten sowie am Tropfenabscheider geführt hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rauchgas­ reinigungsanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei gesenkten Herstellkosten und verringertem Platzbe­ darf und Eigenenergieverbrauch eine optimale Funktion der Kom­ ponenten gewährleistet wird.

Diese Aufgabe löst Patentanspruch 1.

Bei der Rauchgasreinigungsanlage nach der Erfindung ist auf­ grund der horizontalen Durchströmung im Gleichstrom eine hohe Homogenität der Strömung sichergestellt. Dies führt zu einer erheblichen Verminderung der Inhomogenität des Reini­ gungseffektes über den Querschnitt und damit zu einer gleichmäßigeren, verbesserten Abscheideleistung im Wäscher, welcher die Kernkomponente darstellt.

Die gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung lineare Reihung der Komponenten ohne Rauchgaskanalzwischenstücke führt zu einer kompakten Anordnung. All dies zusammen ermöglicht einen sehr geringen Grundflächen- und Eigenenergiebedarf sowie eine niedrige Bauhöhe.

Die am Austritt des Wäschers angeordneten Tropfenabscheider sind vorzugsweise von der Bauart gemäß DE 41 19 216 A1. Die dort beschriebenen Tropfenabscheider haben Lamellen mit ge­ genüber der Eintrittsebene stufenweise zurückgesetzten Fang­ taschen, welche derart angeordnet sind, daß ihre Orthogonal- Projektion auf die Eintrittsebene das Strömungsfeld im we­ sentlichen überlappt. Solche Tropfenabscheider erlauben ein Anströmen mit einer mittleren Geschwindigkeit beispielsweise von ca. 6 m/s, welche um mehr als einen Faktor 2 höher als die akzeptable Anströmgeschwindigkeit der Tropfenabscheider von vertikalen Gegenstromwäschern liegt. Dies ermöglicht einen um den Faktor 2 kleineren Querschnitt des horizontalen Gleichstromwäschers. Ferner ist der genannte Tropfenab­ scheider bis zu sehr hohen Wasserbeladungen funktionstüch­ tig, wie dies für hohe Abscheidegrade gasförmiger Schad­ stoffe günstig ist. Die Kostenvorteile dieser Bauweise liegen auf der Hand.

Zur Erhöhung des Abscheidegrades kann der Wäscher auch zwei­ stufig ausgeführt sein, wobei jede der beiden in Reihe an­ geordneten Stufen ein eigenes Sprühsystem, einen eigenen Tropfenabscheider und einen eigenen Suspensionsbehälter auf­ weist.

Es ist vorteilhaft, den Rohgaskühler als Schwefelsäurekon­ densator auszubilden. Die austauende Schwefelsäure läuft als Flüssigkeitsfilm ab und wird ausgeschleust.

Diese Ausführung ist von besonderem Vorteil für den Fall, daß Quecksilber abzuscheiden ist, was bekanntlich besonders schwierig ist. Um bei einer Anlage nach der Erfindung eine Quecksilberabscheidung zu begünstigen, wird vorteilhaft vor oder in den Rohgaskühler ein Oxidationsmittel, insbesondere H₂0₂, eingebracht. Dies begünstigt die Abscheidung von Queck­ silber im abgeschiedenen Schwefelsäurefilm.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schema einer Rauchgasreinigungsanlage für Groß­ feuerungsanlagen herkömmlicher Bauweise und

Fig. 2 ein Schema einer Rauchgasreinigungsanlage gemäß der Erfindung.

Bei der herkömmlichen Rauchgasreinigungsanlage gemäß Fig. 1 sind die Komponenten Filter 1, Rohgaskühler/Schwefelsäure­ kondensator 2 mit Wärmetauscher-Kreislauf 21 und eingebauter Kreislaufpumpe 22, Vertikal-Gegenstromwäscher 3 mit Wäscher­ sumpf 31, Suspensionspumpe 32 und oben im Wäscher angeordne­ tem Sprühsystem 33, Naßelektrofilter 4, Reingaserhitzer 5 und Schadgasadsorber (Aktivkohle) 6 über Rauchgaskanal-Zwis­ chenstücke 8, 9, 10, 11, 12 verbunden, die teils horizontal und teils vertikal verlaufen, das letztere insbesondere in den Teilen 9 und 10. Der Rauchgasstrom mündet in das Filter 1 horizontal ein und verläßt den Schadgasadsorber 6 gereinigt ebenfalls horizontal in Form von sogenanntem Reingas, um durch einen vertikalen Kamin 7 abgeführt zu werden.

Ein Bypasskanal 13 ist gestrichelt dargestellt, über den die Rauchgasreinigungsanlage umgangen werden kann, z. B. zur War­ tung oder zum Austausch/Umbau von Komponenten oder deren Bestandteilen.

Das durch den Wärmetauscher 21 mittels der Kreislaufpumpe 22 umgepumpte Medium wird im Rohgaskühler 2 erwärmt und heizt damit in erwünschter Weise im Reingaserhitzer 5 das aus dem Naßelektrofilter kommende Reingas auf.

Eine Rauchgasreinigungsanlage gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Komponenten Filter 101, Rohgaskühler/ Schwefelsäurekondensator 102 mit Wärmetauscher-Kreislauf 121 und Kreislaufpumpe 122, horizontaler Gleichstromwäscher 103 mit Wäschersumpf 131, Suspensionspumpe 132, Sprühsystem 133 und Tropfenabscheider 134, Naß- bzw. Kondensationselektro­ filter 104, Reingaserhitzer 105 und Aktivkohlefilter 106 sind hier horizontal in einer Reihe unmittelbar, d. h. ohne jegliche Rauchgaskanal-Zwischenstücke entsprechend den Zwischenstücken 8 bis 12 bei der herkömmlichen Rauchgasrei­ nigungsanlage, aneinandergefügt, so daß der horizontal in das Filter 101 eintretende ungereinigte Rauchgasstrom ohne jegliche Umleitung die Rauchgasreinigungsanlage bis zum Aus­ tritt in den Kamin 107 horizontal durchströmt. Dabei wird das Rauchgas mittels der im Gleichstrom aus dem Sprühsystem 133 in den Wäscher horizontal eingesprühten Waschflüssigkeit gewaschen, wobei es von SO₂-, HCl- und HF-Bestandteilen ge­ reinigt wird.

Als Tropfenabscheider wird bevorzugt eine Ausführung gemäß der DE 41 19 216 A1 verwendet.

Auch bei der Rauchgasreinigungsanlage nach Fig. 2 ist ein Bypasskanal 113 vorgesehen, der in diesem Fall allerdings erst hinter dem Rauchgaskühler/Schwefelsäurekondensator 102 abzweigt, um die daran anschließenden Komponenten 103 bis 106 zu umgehen. Mit 114 und 115 sind Eintritts- und Austrit­ tsklappen des Bypasskanals bezeichnet, und 116 sind Ein­ trittsklappen vor dem Wäscher 103, welche bei geschlossenen Klappen 114, 115 offen und bei geöffneten Klappen 114, 115 geschlossen sind.

Claims (12)

1. Rauchgasreinigungsanlage zur Abscheidung von Schadstof­ fen, mit wenigstens den Komponenten Filter (101) und nachgeschaltetem Wäscher (103), dadurch ge­ kennzeichnet, daß sämtliche Komponenten (101 bis 106) zu einem zusammenhängenden Abscheideverband mit horizontaler Durchströmung im Gleichstrom zusam­ mengeschlossen sind.

2. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Filter (101) und Wäscher (103) ein Rohgaskühler/Schwefelsäurekonden­ sator (102) eingeschaltet ist.

3. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wäscher (103) ein Reingaserhitzer (105) nachgeschaltet ist, und daß ein Wärmetauscher-Kreislauf (121) mit Kreislaufpumpe (122) zum Transport eines Wärmeträgermediums dazu angeordnet ist, das Rauchgas im Rohgaskühler/Schwefelsäurekonden­ sator (102) abzukühlen und Schwefelsäure und/oder deren Derivate abzuscheiden und das Reingas im Reingaserhit­ zer (105) aufzuheizen.

4. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Naßelektrofilter (104) zwischen Wäscher (103) und Reingaserhitzer (105) angeordnet ist.

5. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (101 bis 106) unmittelbar, nämlich ohne Zwischenschaltung von Rauchgaskanalzwischenstücken, aneinandergefügt sind.

6. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (101 bis 106) eine lineare, horizontale An­ ordnung bilden.

7. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäscher (103) als SO₂-, HCl- und HF-Wäscher mit Suspen­ sionspumpe (132), Sprühsystem (133), Tropfenabscheider (134) und Suspensionsbehälter (131) ausgeführt ist.

8. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wäscher zweistufig ausgeführt ist, wobei jede der beiden in Reihe angeordneten Stufen ein eigenes Sprüh­ system, einen eigenen Tropfenabscheider und einen eigenen Suspensionsbehälter aufweist.

9. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfenabscheider Lamellen mit gegenüber der Eintrittsebene stufenweise zurückgesetzten Fangtaschen aufweist, welche derart an­ geordnet sind, daß ihre Orthogonal-Projektion auf die Eintrittsebene das Strömungsfeld im wesentlichen über­ lappt.

10. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (102) als Schwefelsäurekondensator zum Abscheiden eines Schwefelsäurefilms ausgeführt ist.

11. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß vor oder in den Rohgaskühler ein Oxidationsmittel, insbesondere H₂O₂, eingebracht wird, um die Quecksilberabscheidung im abgeschiedenen Schwefelsäurefilm zu begünstigen.

12. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 11 für eine Müllverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reingaserhitzer (105) ein Aktivkohlefilter (106) nachgeschaltet ist.