DE4406772A1

DE4406772A1 - Verfahren zur Kühlung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4406772A1
Application number: DE4406772A
Authority: DE
Inventors: Winfried Voges; Dieter Wurz
Original assignee: GEA Luftkuehler GmbH
Current assignee: Balcke Duerr Energietechnik GmbH
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: GB2299768A; ATA138594A; BE1009340A3; NL1000280C2; ITRM950241A1; GB9507750D0; DE4406772C2; FR2733304B3; AT405376B; FR2733304A3; IT1276534B1; ITRM950241A0

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Küh lung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Anord nung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei der Verfeuerung schwefelhaltiger Brennstoffe entsteht neben Schwefeldioxid (SO₂) in einem geringen Umfang auch Schwefeltrioxid (SO₃). Schwefeltrioxid taut in einem was serdampfhaltigen Milieu bei Unterschreiten einer primär von der SO₃-Konzentration und dem Wasserdampfgehalt abhän gigen Temperatur als Schwefelsäure (H₂SO₄) aus (Taupunkttemperatur).

Dieser Prozeß des Austauens der Schwefelsäure ist insge samt komplex. Wird einem schwefelsäurehaltigen Gas eine Fläche angeboten, deren Temperatur unterhalb des Tau punkts liegt, so taut an dieser Fläche Schwefelsäure aus. Darüberhinaus wurde überraschend festgestellt, daß die SO₃-Übersättigung nicht nur durch Austauen von H₂SO₄ an der kalten Fläche, sondern auch durch Schwefelsäurekon densation an Kondensationskernen abgebaut wird, die im Rohgas mitgeführt werden. Die an den zum Teil sehr klei nen Kondensationskernen aufwachsenden und diese Kondensa tionskerne umschließenden Schwefelsäuretröpfchen sind ebenfalls sehr klein. Ihre Masse beträgt in der Regel ein Vielfaches der Masse der Kondensationskerne.

Während SO₂ in Rauchgasentschwefelungsanlagen (Gas wäscher) zu einem hohen Prozentsatz abgeschieden werden kann, bereitet die Abscheidung von gasförmigem SO₃ bzw. H₂SO₄ sowie insbesondere von kleinen H₂SO₄-Aerosolen der Praxis große Probleme. Für diffusionsgesteuerte Abschei deprozesse ("Gaswäsche") sind nämlich diese Aerosole viel zu groß. Andererseits sind sie für eine signifikante Trägheitsabscheidung trotz ihres Wachstums durch Wasser dampfaufnahme in einem wasserdampfgesättigten Milieu ei nes Gaswäschers zu klein. Jedenfalls liegen sie unter den in einem Gaswäscher herrschenden Randbedingungen. Dies hat zur Folge, daß bei hoher SO₃-Beladung eines Rohgases der überwiegende Prozentsatz der Schwefelemission durch Schwefelsäure-Aerosole gebildet wird.

Die Emission von Schwefelsäure-Aerosolen ist jedoch nicht nur unter dem Aspekt der Gesamtschwefelemission zu sehen. Vielmehr kann die optische Wirkung einer mit Schwefel säure-Aerosolen beladenen Abgasfahne (Kaminschwaden) so stark sein, daß sie von der Allgemeinheit zumindest als unangenehm empfunden wird und demzufolge zwangsläufig Be schwerden nach sich zieht. Außerdem muß unter einer mit Schwefelsäure-Aerosolen beladenen Abgasfahne mit der Im mission kleiner Schwefelsäuretröpfchen gerechnet werden, für die in der Atmosphäre nicht in ausreichendem Maße neutralisierende Substanzen angeboten werden. Im Umfeld von Kaminen, die von mit Schwefelsäure-Aerosol beladenem Rohgas durchströmt werden, ist mithin auch eine Immission größerer schwefelsäurehaltiger Tropfen nicht aus zu schließen.

Der Erfindung liegt ausgehend von den in den Oberbegrif fen der Ansprüche 1 und 2 beschriebenen Merkmalen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen es gelingt, ohne merklichen zusätzlichen Eigenenergiebedarf Schwefeltrioxid bzw. Schwefelsäure aus dem Rohgas weitge hend abscheiden und die Bildung von Schwefelsäure-Aeroso len vermeiden zu können.

Was den das Verfahren betreffenden Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht dessen Lösung in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Der Kern des erfindungsgemäßen Gedankens liegt darin, das Rohgas "schonend" zu kühlen, und zwar während es eine Kühlstrecke durchströmt, bevor es in den Gaswäscher ein tritt. In der Kühlstrecke wird das Rohgas gezielt so ge kühlt, daß es in jedem Längenabschnitt der Kühlstrecke stets eine querschnittsgemittelte Temperatur behält, wel che die durch den Wasserdampf und das Schwefeltrioxid be stimmte spezifische Taupunkttemperatur bei in der Praxis noch realistischen baulichen Abmessungen der Kühlstrecke berücksichtigt. Die Temperatur des Rohgases sinkt also an keiner Stelle unter eine die Aerosolbildung auf Dauer auslösende Temperatur. Diese bewußte Temperaturführung des Rohgas es beim Durchströmen der Kühlstrecke erlaubt es auf der einen Seite, SO₃ bzw. H₂SO₄ sicher aus dem Rohgas abzuscheiden und auf der anderen Seite aber die Bildung von H₂SO₄-Aerosolen zu vermeiden. Gleichzeitig wird auf grund der geringen Druckverluste keine oder nur eine ge ringe zusätzliche Eigenenergie benötigt und außerdem zusätzliche Nutzwärme gewonnen.

Die Kühlung des Rohgas es kann gemäß einer oberhalb der Sättigungskurve permanent abfallenden Temperaturkurve durchgeführt werden. Denkbar ist aber auch ein Verfahren, bei welchem beim Erreichen oder beim kurzzeitigen Unter schreiten der Sättigungskurve das Rohgas um einen be stimmten Betrag wieder aufgeheizt wird (Sägezahnkurve). Dies kann während des Kühlprozesses ggf. mehrfach erfol gen. Als Wärmeenergie zur Zwischenaufheizung kann ein Teil der zuvor ausgekoppelten Wärme und/oder der Fremd energie genutzt werden.

Nach Anspruch 2 ist es von Bedeutung, daß in der Kühl strecke das Rohgas im Gegenstrom zu einem Kühlfluid, wie z. B. Wasser, geführt wird, das die Wärme von dem Rohgas aufnimmt und entweder an einen von Schwefeldioxid weitge hend befreiten Reingasstrom oder an einen externen Nutzwärmeverbraucher, wie z. B. eine Fernwärmeheizschiene, abgibt.

Die Lösung des gegenständlichen Teils der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 gesehen.

Demnach wird der Rohgaskühler so gestaltet, daß das als Speichermasse wirksame und im geschlossenen Kreislauf strömende Kühlfluid Temperaturen annimmt, die im Rohgas kühler Oberflächentemperaturen erzeugen, die an keiner Stelle unter dem zu erwartenden SO₃/H₂SO₄-Säuretaupunkt liegen. Dies wird dadurch erreicht, daß bei jedem Kontakt des Rohgases mit dem Kühlfluid (indirekter Kontakt) eine nur geringe Temperaturdifferenz vorhanden ist. Diese ge währleistet auf der einen Seite zwar den notwendigen und gewünschten Wärmeübergang vom Rohgas auf das Kühlfluid, vermeidet jedoch auf der anderen Seite, daß durch eine zu tiefe Kühlung an den Oberflächen des Rohgaskühlers Rand temperaturzonen produziert werden, in denen sich Konden satkeime bilden können, die dann in den dem Rohgaskühler nachgeschalteten Kraftwerkskomponenten (z. B. Rauchgasent schwefelung, Wiederaufheizung) nicht ausgeschieden wer den, somit im Gas verbleiben und dadurch letztlich in die Umgebung gelangen können.

Ein möglichst langer Kontakt des Rohgases mit dem Kühl fluid bei geringen Relativtemperaturen in den verschie denen Bereichen des Rohgaskühlers wird mit den Merkmalen des Anspruchs 4 erzielt. Mithin wird ein typischer Gegen strom-Rohgaskühler geschaffen, der mit von dem Kühlfluid durchströmten und von dem Rohgas angeströmten Rohren, Schläuchen oder Platten versehen sein kann.

In diesem Zusammenhang besteht eine vorteilhafte Ausfüh rungsform in den Merkmalen des Anspruchs 5. Diese Rohr schlangen werden im Bereich des Austritts des Rohgases aus dem Rohgaskühler mit dem Kühlfluid beaufschlagt. Das Kühlfluid durchströmt die Rohrschlangen im Gegenstrom zum Rohgas und verläßt den Rohgas kühler am Eintritt des Roh gases in denselben. Folglich wird die schonende Kühlung des Rohgases dadurch unterstützt, daß in dem zuerst von dem Rohgas durchströmten Bereich des Rohgaskühlers dieser mit dem schon aufgeheizten Kühlfluid beaufschlagt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Rohgaskühlers ist in den Merkmalen des Anspruchs 6 gekennzeichnet. Danach setzt sich der Rohgas kühler aus mehreren in Strömungs richtung des Rohgas es hintereinander angeordneten Sektio nen mit jeweils U-förmigen Rohr- oder Schlauchbündeln zu sammen. Insbesondere bei der Ausgestaltung mit Schläuchen sind diese aus einem Vollkunststoff, wie Perfluralkoxid (PFA) gebildet. Je nach der Temperatur des zu kühlenden Rohgases sowie den Anteilen an Wasserdampf und Schwefel trioxid kann durch eine entsprechende Schaltung von mehreren Sektionen eine auf mehrere Stufen verteilte sanfte Abkühlung des Rohgases erzielt werden, ohne daß die Temperatur des Rohgases während des Kühlvorgangs un ter die Sättigungskurve im SO₃/°C Temperatur-Diagramm in das Aerosolgebiet sinkt.

Die Erfindung sieht grundlegend eine Vergrößerung des Rohgaskühlers vor. Zur Reduzierung des Druckverlustes sind dann auch größere Anströmquerschnitte wünschenswert. In diesem Zusammenhang kann es gemäß Anspruch 7 von Vor teil sein, den Rohgaskühler in den Austrittsbereich eines dem Gaswäscher im Rohgasstrom vorgeschalteten Elektrofil ters zu integrieren. Hierbei kann den hintereinander lie genden Feldern des Elektrofilters zur Flugstaubabschei dung mindestens ein weiteres Feld zur Abkühlung des Roh gases und zur Schwefelsäureabscheidung direkt, d. h. ohne ein Kanalzwischenstück angehängt werden. Damit entfallen ein Rauchgaskanal zwischen dem Elektrofilter und dem Roh gaskühler sowie die an- und abströmseitigen Hauben des Rohgaskühlers. Der Druckverlust des Rohgases (Eigenenergiebedarf) wird durch die Vereinfachung der Ka nalführung sowie durch die Verringerung der Durchströ mungsgeschwindigkeit des Rohgaskühlers wesentlich redu ziert. Die Zuströmbedingungen zum Rohgaskühler werden signifikant verbessert.

Um auch das unterschiedliche Lastverhalten einer schwe felhaltige Brennstoffe verfeuernden Anlage, z. B. eines Kraftwerks, und die daraus resultierenden Temperaturab weichungen im Rohgas zu berücksichtigen, ist es entspre chend den Merkmalen des Anspruchs 8 sinnvoll, die an den Rohgaskühler angeschlossenen Vorlauf- und Rücklaufstränge für das Kühlfluid über ein in den Rücklaufstrang einge gliedertes Mischventil sowie einen Bypass miteinander zu verbinden. Die Vorlauf- und Rückläufstränge können sowohl mit einem Reingaserhitzer hinter dem Gaswäscher als auch zumindest indirekt mit einem externen Nutzwärmeverbrau cher, beispielsweise einer Heizschiene, verbunden sein.

In diesem Zusammenhang wird eine sinnvolle Ausführungs form der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 9 erblickt. Unabhängig davon, ob der Rohgaskühler zwischen einem Elektrofilter und einem Gaswäscher angeordnet oder direkt in den Elektrofilter integriert ist, erfolgt eine Wärmeverschiebung von dem Rohgas kühler über den Gaswä scher hinweg zu dem dem Gaswäscher nachgeschalteten Rein gaserhitzer im Reingasstrom.

Durch die Integration eines Reingaserhitzers unmittelbar in den Gaswäscher oder in dessen Austrittsbereich (Anspruch 10) können wie bei der Integration des Rohgas kühlers in einen Elektrofilter die Anlagekosten verrin gert, die Zuströmbedingungen zum Reingaserhitzer verbes sert sowie ein geringerer Druckverlust erreicht werden. Eine optimale Tropfenabscheidung kann noch durch die An ordnung eines Tropfenabscheiders vor dem Reingaserhitzer erzielt werden.

Wie bereits angedeutet ist es entsprechend Anspruch 11 auch möglich, daß der Rohgaskühler über das im geschlos senen Kreislauf geführte Kühlfluid mit einem externen Nutzwärmeabnehmer, wie beispielsweise einer Heizschiene, gekoppelt ist. Auch eine parallele Kopplung des Rohgas kühlers mit einem Reingaserhitzer sowie einem externen Nutzwärmeverbraucher über voneinander getrennte Kühl kreisläufe ist erfindungsgemäß denkbar.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 12 sieht die Er findung vor, die Rohr- oder Schlauchbündel der Sektionen des Rohgaskühlers in Strömungsrichtung des Rohgas es in Reihe zu schalten. Dabei durchströmt das Kühlfluid nach einander die einzelnen Sektionen im Gegenstrom zum Rohgas vom Austrittsbereich des Rohgaskühlers bis zu dessen Ein trittsbereich.

Die Merkmale des Anspruchs 13 werden bevorzugt dann ange wendet, wenn das zu kühlende Rohgas mit extrem hohen SO₃- Raten behaftet ist. Auf diese Weise kann nach der Rohgas kühlung ein Teil der dabei gewonnenen Energie genutzt werden, um noch im Rohgaskühler das Rohgas wieder so weit über die Schwefelsäuretaupunkttemperatur anzuheben, daß auch im Bereich von evtl. Kältebrücken in der Verbindung zur Rauchgasentschwefelungsanlage (Gaswäscher) eine Taupunktunterschreitung ausgeschlossen ist. Die Heizstu fen (Sektionen) können Bestandteil eines in den Reingas strom nach einem Gaswäscher integrierten Reingaserhitzers bilden. Das Wärme aufnehmende Fluid ist dann das Reingas. Sie können aber auch in eine Fernheizleitung eingeglie dert sein.

Damit in diesem Zusammenhang jegliche Schwefelsäure-Aero sole verdampft werden, kann gemäß Anspruch 14 mindestens die in Strömungsrichtung des Rohgas es letzte Sektion des Rohgaskühlers an denjenigen Kühlfluid-Kreislauf ange schlossen sein, der die in Strömungsrichtung des Rohgases erste Sektion an die zweite Heizstufe koppelt.

Auch die Ausführungsform gemäß den Merkmalen des An spruchs 15 erlaubt es, die Temperatur des Rohgases im Rohgaskühler auch bei extrem hohen SO₃-Raten stets ober halb der Sättigungskurve zu halten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird in den Merkmalen des Anspruchs 16 gesehen. Diese Ausgestaltung bewirkt ebenfalls eine schonende Abkühlung des Rohgas es mit einer besseren SO₃-Abscheidung und einer Reduzierung der Aerosolbildung.

Schließlich besteht eine mögliche Ausführungsform in den Merkmalen des Anspruchs 17. In diesem Fall erfolgt durch eine Kombination von Wärmerückgewinnung und Wärmeeinsatz die SO₃-Abscheidung ohne Aerosolbildung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 8 im Schema verschiedene Anordnungen zur Küh lung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas;

Fig. 9 im vertikalen Längsschnitt eine weitere Aus führungsform eines Rohgaskühlers und

Fig. 10 und 11 zwei SO₃/°C Temperatur-Diagramme.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Rohgasstrom bezeichnet, der aus einer nicht näher dargestellten schwefelhaltige Brennstoffe verfeuernden Anlage stammt.

Der Rohgasstrom 1 wird zur Abscheidung von Staub durch einen Elektrofilter 2 geleitet, aus dem der Rohgasstrom 1 mit einer Temperatur von etwa 170°C in einen Rohgasküh ler 3 übertritt. Der Rohgaskühler 3 besteht aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sektionen A, B mit U-förmigen Schlauchbündeln 4, 5 aus Perfluralko xid.

Im Rohgaskühler 3 wird das Rohgas durch ein aus Wasser bestehendes Kühlfluid gekühlt, so daß das Rohgas aus dem Rohgas kühler 3 mit einer Temperatur von etwa 135°C aus tritt und mit dieser Temperatur in einen Gaswäscher 6 (Rauchgasentschwefelungsanlage) zwecks Abscheidung von Schwefel überführt wird.

Den Gaswäscher 6 verläßt ein Reingasstrom 7 mit einer Temperatur von etwa 55°C. Der Reingasstrom 7 wird in einen Reingaserhitzer 8 geleitet und in diesem durch das im Rohgas kühler 3 erwärmte Wasser auf eine Temperatur von etwa 85°C gebracht. Mit dieser Temperatur tritt das Reingas in einen Kamin 9 ein und über den Kamin 9 in die Atmosphäre aus.

Der Reingaserhitzer 8 weist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 U-förmige Schlauchbündel 10 aus Perfluralkoxid auf.

Das zur Kühlung des Rohgases dienende Wasser wird im ge schlossenen Kreislauf 11 zwischen dem Rohgaskühler 3 und dem Reingaserhitzer 8 geführt. Zu diesem Zweck ist in den Kreislauf 11 eine durch einen E-Motor 12 angetriebene Pumpe 13 eingegliedert. Ferner ist an den Kreislauf 11 ein Ausgleichsspeicher 14 angeschlossen.

Das Wasser wird im Austrittsbereich 15 des Rohgases aus dem Rohgaskühler 3 bei 78 in die Schlauchbündel 5 der austrittsseitigen Sektion B geleitet und durchströmt die Schlauchbündel 4, 5 der in Reihe geschalteten Sektionen A, B im Gegenstrom zum Rohgas. Im Eintrittsbereich 16 des Rohgas es in den Rohgaskühler 3 liegt der Austritt 17 des Wassers. Dieses Wasser wird über den Kreislauf 11 wieder zum Reingaserhitzer 8 geführt.

Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß in den Rücklaufstrang 18 des Kreislaufs 11 zwischen dem Rohgaskühler 3 und dem Reingaserhitzer 8 ein Mischventil 19 eingegliedert und dieses Mischventil 19 über einen Bypass 20 mit dem Vor laufstrang 21 verbunden ist. Über das Mischventil 19 kann einem unterschiedlichen Lastverhalten der das Rohgas er zeugenden Anlage Rechnung getragen werden.

Im Falle der Ausführungsform der Fig. 3 ist im Unter schied zu den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 der Rohgas kühler 3 in den Austrittsbereich 22 des Elektrofil ters 2 integriert. Auch diese Anordnung kann mit einem Mischventil 19 und einem Bypass 20 gemäß Fig. 2 versehen sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist der Reingaserhit zer 8 in den Austrittsbereich 23 des Gaswäschers 6 einge gliedert. Auch in diesem Fall kann der Kreislauf 11 wie derjenige der Fig. 1 oder der Fig. 2 ausgebildet sein.

Die Ausführungsform der Fig. 5 sieht die Kopplung eines in Strömungsrichtung des Rohgas es aus drei hintereinander geschalteten Sektionen C, D, E bestehenden Rohgaskühlers 3a mit dem Reingaserhitzer 8 im Reingasstrom 7 hinter dem Gaswäscher 6 vor, bei welchem der an den Austritt 36 der Schlauchbündel 10 des Reingaserhitzers 8 gekoppelte Vor laufstrang 24 des Kreislaufs 11a mit dem Eintritt 25 der Schlauchbündel 26 in der mittleren Sektion D verbunden ist. Der Austritt 27 des Schlauchbündel 26 ist in Reihe an den in Strömungsrichtung des Rohgas es vorne liegenden Eintritt 28 der Schlauchbündel 29 angeschlossen. Der in Strömungsrichtung des Rohgases hinten liegende Austritt 30 der Schlauchbündel 29 der ersten Sektion C ist an den in Strömungsrichtung des Rohgas es vorne liegenden Ein tritt 31 der Schlauchbündel 33 der letzten Sektion E an geschlossen. Der in Strömungsrichtung des Rohgases hinten liegende Austritt 32 der Schlauchbündel 33 der letzten Sektion C ist über den Rücklaufstrang 34 mit dem in Rich tung des Reingasstroms 7 vorne liegenden Eintritt 35 des dortigen Schlauchbündels 10 gekoppelt.

Der Kreislauf 11a kann gemäß dem Kreislauf 11 der Fig. 1 oder entsprechend dem der Fig. 2 gestaltet sein.

In der Fig. 6 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher ein vier Sektionen F, G, H, I mit U-förmigen Schlauchbündeln 37-40 aufweisender Rohgaskühler 3b über einen Kreislauf 11b an einen Reingaserhitzer 8 im Rein gasstrom 7 nach dem Gaswäscher 6 und über einen weiteren unabhängigen Kreislauf 11c an einen Wärmeübertrager 41 gekoppelt ist, der andererseits von einem Wärme einem nicht näher dargestellten Nutzwärmeverbraucher zu führen den Fluid beaufschlagt wird. Die Anschlüsse für das Fluid am Wärmeübertrager 41 sind mit 42 und 43 bezeichnet.

Es ist zu erkennen, daß die beiden in Strömungsrichtung des Rohgases ersten Sektionen F, G des Rohgaskühlers 3b an den Reingaserhitzer 8 und die beiden letzten Sektionen H, I an den Wärmeübertrager 41 gekoppelt sind. Die beiden Sektionen F, G bzw. H, I jedes Kreislaufs 11b, 11c sind in Reihe geschaltet, wobei jeweils der in Strömungsrich tung des Rohgases vorne liegende Eintritt 46, 47 der Schlauchbündel 38, 40 mit dem Vorlaufstrang 44, 45 des Kreislaufs 11b, 11c und der in Strömungsrichtung des Roh gases hinten liegende Austritt 48, 49 mit dem Rücklauf strang 50, 51 des Kreislaufs 11b, 11c verbunden ist.

Die Kreisläufe 11b, 11c können entsprechend Fig. 1 oder entsprechend Fig. 2 ausgebildet sein.

Aus der Fig. 7 ist eine Anordnung zu ersehen, die einen drei Sektionen K, L, M mit Schlauchbündeln 52, 53, 54 aufweisenden Rohgas kühler 3c sowie einen zwei Sektionen N, O mit Schlauchbündeln 55, 56 umfassenden Reingaserhit zer 8a im Reingasstrom 7 hinter der Gaswäsche 6 besitzt. Die Schaltung ist hierbei so getroffen, daß die in Strö mungsrichtung des Reingases zweite Sektion O des Rein gaserhitzers 8a über einen geschlossenen Kreislauf 11d mit der in Strömungsrichtung des Rohgas es ersten Sektion K des Rohgaskühlers 3c gekoppelt ist. Ferner ist an die sen Kreislauf 11d die letzte Sektion M gekoppelt.

Die in Strömungsrichtung des Reingases erste Sektion N des Reingaserhitzers 8a ist hingegen über einen geschlos senen Kreislauf 11e mit der mittleren Sektion L des Roh gaskühlers 3c verbunden.

Im Falle der Ausführungsform der Fig. 8 ist ein Rohgas kühler 3d vorgesehen, der drei Sektionen P, Q, R mit Schlauchbündeln 57, 58, 59 aufweist. Der Rohgaskühler 3d ist über einen Kreislauf 11f mit den Schlauchbündeln 10 im Reingaserhitzer 8 hinter dem Gaswäscher 6 gekoppelt. Der Vorlaufstrang 60 des Kreislaufs 11f ist an den in Strömungsrichtung des Rohgases vorne liegenden Eintritt 61 der Schlauchbündel 59 angeschlossen. Der Austritt 62 dieser Schlauchbündel 59 ist an den Eintritt 63 der Schlauchbündel 57 der in Strömungsrichtung des Rohgases ersten Sektion P angeschlossen. Der Austritt 64 der Schlauchbündel 57 ist an den in Strömungsrichtung des Rohgas es hinten liegenden Eintritt 65 der Schlauchbündel 58 der Sektion Q angeschlossen. Der Austritt 66 der Schlauchbündel 58 ist mit dem Rücklaufstrang 67 des Kreislaufs 11f verbunden.

Mit einer derartigen Schaltung ist es gemäß Fig. 11 mög lich, die Temperatur des Rohgases ebenfalls oberhalb der Sättigungskurve 76 im SO₃/°C Temperatur-Diagramm zu hal ten, und zwar durch eine stufenweise Wiederaufheizung.

Der Kreislauf 11f kann wie die Kreisläufe 11 der Fig. 1 und 2 ausgestaltet sein.

Im Falle der Ausführungsformen der Fig. 1 bis 8 sind sowohl die Rohgaskühler 3-3d als auch die Reingaserhitzer 8, 8a stets mit U-förmigen Schlauchbündeln 4, 5, 10, 26, 29, 33, 37-40, 52-59 aus Perfluralkoxid (PFA) versehen.

In der Fig. 9 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher ein Rohgaskühler 3e mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, ein Kühlfluid führenden und von dem Rohgas umströmten Rohrschlangen 68 ausgerüstet ist. Die Rohrschlangen 68 liegen in der Bildebene neben einander. Auch bei dieser Ausführungsform ist sicherge stellt, daß der Eintritt 69 des Kühlfluids in den Rohgas kühler 3e im Austrittsbereich 70 des Rohgasstroms 1 aus dem Rohgaskühler 3e und der Austritt 71 des Kühlfluids aus dem Rohgaskühler 3e im Eintrittsbereich 72 des Roh gasstroms 1 in den Rohgaskühler 3e vorgesehen sind. Das Material der Rohrschlangen 68 kann Kunststoff sein.

Selbstverständlich ist es denkbar, daß auch ein Rein gaserhitzer 8, 8a derart ausgebildet sein kann. Ferner ist eine Kombination von Wärmeübertragern vorstellbar, die einerseits U-förmige Schlauchbündel und andererseits Rohrschlangen aufweisen.

Die Fig. 10 zeigt ein Diagramm, bei welchem auf der Ab szisse 73 der SO₃-Gehalt des Rohgases in mg/Nm³ und auf der Ordinate 74 die Temperatur des Rohgases in °C aufge tragen sind. Desweiteren sieht man im kleinen Rechteck feld 75 den Temperaturverlaufals Beispiel, bei dem die zur Reingaswiederaufheizung von 56°C auf 85°C erforder liche Wärmeenergie einem Rohgasstrom entnommen wird, der zu Beginn der Gaskühlung etwa 12 Vol% H₂O enthält.

Danach wird durch eine sanfte schonende Kühlung des Roh gases von etwa 170°C auf etwa 135°C sichergestellt, daß die Temperatur des Rohgas es immer oberhalb der durch die spezifische Taupunkttemperatur definierten Sättigungs kurve 76 (gestrichelte Linienführung) verbleibt und nicht in das darunter liegende Aerosolgebiet 77 absinkt. Bei dem Temperaturaustausch erhöht sich die Wassertemperatur von etwa 115°C auf etwa 150°C und die Temperatur des Reingases im Reingasstrom 7 nach dem Gaswäscher 6 erhöht sich von etwa 56°C auf ca. 85°C. Diese Temperaturpunkte sind in der Fig. 1 mit I bis VI im Kreis gekennzeichnet.

Entsprechendes gilt für das Diagramm der Fig. 11.

Bezugszeichenliste

1 Rohgasstrom
2 Elektrofilter
3 Rohgaskühler
3a Rohgaskühler
3b Rohgaskühler
3c Rohgaskühler
3d Rohgaskühler
3e Rohgaskühler
4 Schlauchbündel
5 Schlauchbündel
6 Gaswäscher
7 Reingasstrom
8 Reingaserhitzer
8a Reingaserhitzer
9 Kamin
10 Schlauchbündel v. 8, 8a
11 Kreislauf
11a Kreislauf
11b Kreislauf
11c Kreislauf
11d Kreislauf
11e Kreislauf
11f Kreislauf
12 E-Motor
13 Pumpe
14 Ausgleichsspeicher
15 Austrittsbereich v. 3, 3a-3d
16 Eintrittsbereich v. 3, 3a-3d
17 Austritt v. 4
18 Rücklaufstrang v. 11
19 Mischventil
20 Bypass
21 Vorlaufstrang v. 11
22 Austrittsbereich v. 2
23 Austrittsbereich v. 6
24 Vorlaufstrang v. 11a
25 Eintritt v. 26
26 Schlauchbündel v. D
27 Austritt v. 26
28 Eintritt v. 29
29 Schlauchbündel v. C
30 Austritt v. 29
31 Eintritt v. 33
32 Austritt v. 33
33 Schlauchbündel v. E
34 Rücklaufstrang v. 11a
35 Eintritt v. 10
36 Austritt v. 10
37 Schlauchbündel v. F
38 Schlauchbündel v. G
39 Schlauchbündel v. H
40 Schlauchbündel v. I
41 Wärmeübertrager
42 Anschluß an 41
43 Anschluß an 41
44 Vorlaufstrang v. 11b
45 Vorlaufstrang v. 11c
46 Eintritt v. 38
47 Eintritt v. 40
48 Austritt v. 37
49 Austritt v. 39
50 Rücklaufstrang v. 11b
51 Rücklaufstrang v. 11c
52 Schlauchbündel v. K
53 Schlauchbündel v. L
54 Schlauchbündel v. M
55 Schlauchbündel v. N
56 Schlauchbündel v. O
57 Schlauchbündel v. P
58 Schlauchbündel v. Q
59 Schlauchbündel v. R
60 Vorlaufstrang v. 11f
61 Eintritt v. 59
62 Austritt v. 59
63 Eintritt v. 57
64 Austritt v. 57
65 Eintritt v. 58
66 Austritt v. 58
67 Rücklaufstrang v. 11f
68 Rohrschlangen
69 Eintritt v. 68
70 Austrittsbereich v. 3e
71 Austritt v. 68
72 Eintrittsbereich v. 3e
73 Abszisse
74 Ordinate
75 Rechteckfeld
76 Sättigungskurve
77 Aerosolgebiet
78 Eintritt v. 5
A Sektion v. 3
B Sektion v. 3
C Sektion v. 3a
D Sektion v. 3a
E Sektion v. 3a
F Sektion v. 3b
G Sektion v. 3b
H Sektion v. 3b
I Sektion v. 3b
K Sektion v. 3c
L Sektion v. 3c
M Sektion v. 3c
N Sektion v. 8a
O Sektion v. 8a
P Sektion
Q Sektion
R Sektion
I Temperatur zw. 2 u. 3
II Temperatur zw. 3 u. 6
III Temperatur zw. 6 u. 8
IV Temperatur zw. 8 u. 9
V Temperatur hinter 3
VI Temperatur vor 3

Claims

1. Verfahren zur Kühlung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas vor einer Schwefel aus dem Rohgas beseitigen den Gaswäsche (6), bei welchem das Rohgas während der Durchströmung einer Kühlstrecke (3, 3a-3e) durch ein Wärme abführendes Kühlfluid auf ein niedrigeres Tem peraturniveau gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweiligen Sättigungsgrad des Rohgases in bezug auf Wasserdampf und Schwefeltrioxid (SO₃) das Rohgas in jedem Längenabschnitt der Kühlstrecke (3, 3a-3e) auf einer querschnittsgemittelten Temperatur gehalten wird, die auf oder oberhalb der durch die spezifische Taupunkttemperatur definierten Sättigungskurve (76) im SO₃/°C Temperatur-Diagramm liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas im indi rekten Gegenstrom zum im geschlossenen Kreislauf (11, 11a-11f) strömenden Kühlfluid gekühlt wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 oder 2, welche in Richtung des Rohgasstroms (1) vor einem dem Rohgas Schwefel entziehenden Gaswä scher (6) einen einerseits vom Rohgas und anderer seits von einem Wärme abführenden Kühlfluid beauf schlagbaren Rohgaskühler (3, 3a-3e) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Wärme übertragenden Flächen im Rohgaskühler (3, 3a-3e) derart in Relation zur Menge und zur Ge schwindigkeit des Rohgases bemessen ist, daß das im indirekten Gegenstrom zum im geschlossenen Kreislauf (11, 11a-11f) strömenden Kühlfluid geführte Rohgas in jedem Bereich des Rohgaskühlers (3, 3a-3e) eine auf oder oberhalb der durch die spezifische Taupunkttem peratur definierten Sättigungskurve (76) im SO₃/°C Temperatur-Diagramm liegende Temperatur besitzt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (78, 47, 69) des Kühlfluids in den Rohgaskühler (3, 3b, 3e) im Bereich des Austritts (15, 70) des Rohgases aus dem Rohgaskühler (3, 3b, 3e) und der Austritt (17, 48, 71) des Kühlfluids aus dem Rohgaskühler (3, 3b, 3e) im Bereich des Eintritts (16, 72) des Roh gases in den Rohgaskühler (3, 3b, 3e) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3e) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordne ten, das Kühlfluid führenden und von dem Rohgas um strömten Rohrschlangen (68) ausgerüstet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3, 3a-3d) aus mehreren in Strömungsrichtung des Rohgases hintereinander angeordneten Sektionen (A, B; C, D, E; F, G, H, I; K, L, M; P, Q, R) mit jeweils U-förmi gen Rohr- oder Schlauchbündeln (4, 5; 29, 26, 33; 37, 38, 39, 40; 52, 53, 54; 57, 58, 59) zusammengesetzt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3, 3a-3c) in den Austrittsbereich (22) eines dem Gaswäscher (6) im Rohgasstrom (1) vorge schalteten Elektrofilters (2) integriert ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Rohgaskühler (3, 3a, 3b, 3d) angeschlossenen Vorlauf- und Rücklaufstränge (21, 18; 24, 34; 44, 50; 45, 51; 60, 67) für das Kühlfluid über ein in den Rücklaufstrang (18, 34, 50, 51, 57) eingegliedertes Mischventil (19) sowie einen Bypass (20) miteinander verbunden sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3, 3a-3d) über das im geschlossenen Kreislauf (11, 11a, 11b, 11d-11f) geführte Kühlfluid mit einem in den Reingasstrom (7) nach dem Gaswäscher (6) integrierten Reingaserhitzer (8, 8a) gekoppelt ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3) über das im geschlossenen Kreislauf (11) geführte Kühlfluid mit einem unmittelbar in den Gaswäscher (6) oder in dessen Austrittsbereich (23) eingegliederten Reingaserhitzer (8) gekoppelt ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgaskühler (3b) über das im geschlossenen Kreislauf (11c) geführte Kühlfluid mit einem externen Nutzwär meabnehmer (41) gekoppelt ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr- oder Schlauchbündel (4, 5) der Sektionen (A, B) des Rohgaskühlers (3) in Strömungsrichtung des Roh gases in Reihe geschaltet sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem Kühlfluid Wärme aufnehmende Fluid über zwei aufeinander folgende Heizstufen (H, O) geführt ist, wobei die in Strömungsrichtung des Fluids erste Heiz stufe (N) mit wenigstens einer Sektion (L) des Roh gaskühlers (3c) über ein im geschlossenen Kreislauf (11c) geführtes Kühlfluid gekoppelt ist, welche von dem bereits abgekühlten Rohgas beaufschlagt ist, wäh rend die zweite Heizstufe (O) mit zumindest derjeni gen Sektion (K) über ein im geschlossenen Kreislauf (11d) geführtes Kühlfluid gekoppelt ist, die von dem noch ungekühlten Rohgas beaufschlagt ist (Fig. 7).

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die in Strömungsrichtung des Rohgases letzte Sektion (M) des Rohgaskühlers (3c) an denjenigen Kühlfluid-Kreislauf (11d) angeschlossen ist, der die in Strömungsrichtung des Rohgases erste Sektion (K) an die zweite Heiz stufe (O) koppelt (Fig. 7).

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem Kühlfluid Wärme aufnehmende Fluid über einen Wärmeübertrager (8) geführt ist, der mit zwei Sektionen (D, E) des Rohgaskühlers (3a) verbunden ist, die der in Strömungsrichtung des Rohgases ersten Sektion (C) nachgeschaltet sind, wobei der Austritt (30) der ersten Sektion (C) mit dem Eintritt (31) der letzten Sektion (E) verbunden ist (Fig. 5).

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung des Rohgas es ersten Sektionen (F, G) bei Reihenschaltung über ein im geschlossenen Kreislauf (11b) geführtes Kühlfluid mit einem in den Reingasstrom (7) hinter dem Gaswäscher (6) eingeglie derten Reingaserhitzer (8) und die in Strömungsrich tung des Rohgases letzten Sektionen (H, I) bei Rei henschaltung über ein im geschlossenen Kreislauf (11c) geführtes Kühlfluid mit einem externen Nutzwär meverbraucher (41) gekoppelt sind (Fig. 6).

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rohgaskühler (3d) mit in Strömungsrichtung des Rohgases drei aufeinander folgenden Sektionen (P, Q, R) der Vorlaufstrang (60) des Kühlfluid-Kreislaufs (11f) mit dem in Strömungsrichtung des Rohgases vorne liegenden Eintritt (61) der letzten Sektion (R), der hinten liegende Austritt (62) der letzten Sektion (R) an den vorne liegenden Eintritt (63) der ersten Sek tion (P), der hinten liegende Austritt (64) der er sten Sektion (P) mit dem hinten liegenden Eintritt (65) der mittleren Sektion (Q) und der vorne liegende Austritt (66) der mittleren Sektion (Q) mit dem Rück laufstrang (67) des Kreislaufs (11f) verbunden sind (Fig. 8).