DE4406684C2

DE4406684C2 - Rauchgasreinigungsanlage und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE4406684C2
Application number: DE4406684A
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof Dr Ing Wurz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2014-03-02
Also published as: DE4406684A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Rauchgasreinigungsan lage zur Abscheidung von Schadstoffen aus den Rauchgasen. Die abzuscheidenden Schadstoffe sind je nach Anwendungsfall unterschiedlich nach Art und Zusammensetzung. In der Regel handelt es sich um Flugasche, Schwefeltrioxid (SO₃), Schwe feldioxid (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.

Ein wesentlicher, bisher nicht erkannter oder nicht berück sichtigter Schwachpunkt eines üblicherweise in der Praxis eingesetzten vertikalen Gegenstromwäschers liegt darin, daß aufgrund des Druckabfalles in Strömungsrichtung der Gasphase das Rauchgas dazu neigt, in Bereichen mit reduzierter Regen dichte aufzusteigen. Bei Messungen wurde nachgewiesen, daß der SO₂-Abscheidegrad aufgrund dieses "Bypasseffektes" über den Wäscherquerschnitt hinweg sehr inhomogen sein kann; so variierte 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 eines vertikalen Gegenstromwä schers liegt in der horizontalen Zuströmung der Rauchgase. Daraus resultiert eine inhomogene Verteilung der Reinigungs effizienz des Wäschers. Diese wird umso kritischer, je grö ßer der Rauchgasvolumenstrom ist; denn mit zunehmendem Rauchgasvolumenstrom steigt der Wäscherquerschnitt linear an, während die Bauhöhe des Wäschers aus Kostengründen al lenfalls unwesentlich vergrößert wird. Demzufolge nimmt die Wäscherdurchströmung mehr und mehr einen dreidimensionalen Charakter an mit sehr unterschiedlich langen und bezüglich der Reinigungseffizienz stark differierenden Strömungswegen des Rauchgases durch das Regenfeld des Wäschers. Auch aus diesem Grunde sind bei den Gegenstromwäschern große Anstren gungen vonnöten, um mit einem vertretbaren Eigenenergiebe darf den geforderten Entschwefelungsgrad 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.

Ein konkretes Beispiel für eine bekannte Rauchgasreinigungs anlage ist in der EP 0 040 493 A1 beschrieben. Dabei werden zwei hintereinander angeordnete Wäscher horizontal vom Rauchgas durchströmt, wobei die Waschflüssigkeit im Gegen strom zum Rauchgas eingedüst wird. Andere Komponenten, wie eine Gas-/Flüssigkeits-Trennvorrichtung und ein Faserbett- Tropfenabscheider sind mit vertikaler Durchströmung angeord net. Die einzelnen Komponenten sind zumindest zum Teil über Rauchgaskanalzwischenstücke verbunden.

Ein horizontal durchströmter Gleichstromwäscher ist an sich bekannt (US-PS 4 140 501).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rauchgas reinigungsanlage der oben beschriebenen Art so auszubilden, daß bei gesenkten Herstellkosten und verringertem Platzbe darf und Energieverbrauch 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 samtlicher, unmittelbar aneinander anschließender Komponenten 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 eine Verwen dung der erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsanlage zum Ab scheiden von Quecksilber, was bekanntlich besonders schwie rig ist. Um bei einer Anlage nach der Erfindung eine Queck silberabscheidung zu begünstigen, wird vorteilhaft vor oder in den Rohgaskühler ein Oxidationsmittel, insbesondere H₂O₂, eingebracht. Dies begünstigt die Abscheidung von Quecksilber im abgeschiedenen Schwefelsäurefilm.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Schema einer Rauchgasreinigungs anlage gemäß der Erfindung.

Die Komponenten Filter 101, Rohgaskühler/Schwefelsäurekon densator 102 mit Wärmetauscher-Kreislauf 121 und Kreislauf pumpe 122, horizontaler Gleichstromwäscher 103 mit Wäscher sumpf 131, Suspensionspumpe 132, Sprühsystem 133 und Trop fenabscheider 134, Naß- bzw. Kondensationselektrofilter 104, Reingaserhitzer 105 und Aktivkohlefilter 106 sind hier hori zontal in einer Reihe unmittelbar, d. h. ohne jegliche Rauch gaskanal-Zwischenstücke, aneinandergefügt, so daß der hori zontal in das Filter 101 eintretende ungereinigte Rauchgas strom ohne jegliche Umleitung die Rauchgasreinigungsanlage bis zum Austritt 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 gereinigt wird.

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

Es ist ein Bypasskanal 113 vorgesehen, der in diesem Fall allerdings erst hinter dem Rauchgaskühler/Schwefelsäurekon densator 102 abzweigt, um die daran anschließenden Komponen ten 103 bis 106 zu umgehen. Mit 114 und 115 sind Eintritts- und Austrittsklappen des Bypasskanals bezeichnet, und 116 sind Eintrittsklappen vor dem Wäscher 103, welche bei ge schlossenen Klappen 114, 115 offen und bei geöffneten Klap pen 114, 115 geschlossen sind.

Claims

1. Rauchgasreinigungsanlage zur Abscheidung von Schadstof fen, mit wenigstens den Komponenten Filter (101), Roh gaskühler/Schwefelsäurekondensator (102), Gleichstrom wäscher (103) und Reingaserhitzer (105), wobei diese Komponenten (101 bis 103, 105) in der genannten Abfolge mit horizontaler, linearer Reihung zu einem zusammen hängenden Abscheideverband ohne Rauchgaskanal-Zwischen stücke mit horizontaler Durchströmung sämtlicher Kom ponenten im Gleichstrom zusammengeschlossen sind.

2. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher- Kreislauf (121) mit Kreislaufpumpe (122) zum Transport eines Wärmeträgermediums dazu angeordnet ist, das Rauchgas im Rohgaskühler/Schwefelsäurekondensator (102) abzukühlen und Schwefelsäure und/oder deren Derivate abzuscheiden und das Reingas im Reingaserhitzer (105) aufzuheizen.

3. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Naßelektrofilter (104) zwischen Gleichstrom-Wäscher (103) und Reingaser hitzer (105) angeordnet ist.

4. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Komponenten (101 bis 106) eine lineare, hori zontale Anordnung bilden.

5. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Wäscher (103) als SO₂-, HCl- und HF-Wäscher mit Suspensionspumpe (132), Sprühsystem (133), Tropfen abscheider (134) und Suspensionsbehälter (131) ausge führt ist.

6. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Wäscher zweistufig ausgeführt ist, wobei jede der beiden in Reihe angeordneten Stufen ein eige nes Sprühsystem, einen eigenen Tropfenabscheider und einen eigenen Suspensionsbehälter aufweist.

7. Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 6, 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.

8. Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (102) als Schwefelsäurekondensator zum Abscheiden eines Schwefelsäurefilms ausgeführt ist.

9. Verwendung einer Rauchgasreinigungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Quecksilberabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder in den Rohgaskühler ein Oxidationsmittel, insbe sondere H₂O₂, eingebracht wird.

10. Verwendung einer Rauchgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für eine Müllverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reingaserhitzer (105) ein Aktivkohlefilter (106) nach geschaltet ist.