DE69015248T2

DE69015248T2 - Methode und Apparat zur Behandlung eines Staub und chemische Verunreinigungen enthaltenden Gases.

Info

Publication number: DE69015248T2
Application number: DE69015248T
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Kobayashi; Yoshiaki Setagaya-Ku Tokyo Komatsubara; Yoshio Suginami-Ku Tokyo Ogawa; Hiroshi Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Yanagioka
Original assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: ES2066126T3; EP0396375B1; EP0396375A2; US5120518A; CN1048506A; KR950012520B1; CN1021020C; PL165481B1; DE69015248D1; PL285043A1; KR900017646A; EP0396375A3; CS206990A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Apparat zur kontinuierlichen Behandlung eines Abgases (Rauchgases), das Staubpartikeln und chemische Verunreinigungen (Schadstoffe) enthält. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung, Entstaubung und Entschwefelung von Rauchgasen, die von unterschiedlichen Industrieanlagen abgegeben werden, sowie einen Apparat zur Kühlung/Entstaubung und chemischen Behandlung, insbesondere Entschwefelung, von Rauchgasen aus verschiedenen Industrieanlagen.
Bei einem Naßverfahren zur Rauchgasentschwefelung war es bisher unumgänglich, das Rauchgas vor dem Entschwefelungsschritt abzukühlen, wobei dann die Schwefeloxidverbindungen mittels Absorption beseitigt wurden. In einer Vorrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik wurde demzufolge eine Entstaubungssäule mit der dafür verwendeten Umlaufpumpe für die Kühlflüssigkeit außerhalb des Haupt-Entschwefelungsapparats installiert, in dem dann die Schwefeloxidverbindungen in einer Absorptionsflüssigkeit umgesetzt und absorbiert werden, und Kühlung und Entstaubung erfolgten vor der Entschwefelung in dieser Säule. Aus diesem Grund weist eine Vorrichtung für die herkömmliche Entschwefelung erhebliche Ausmaße auf, und die Anschaffungs- und Betriebskosten liegen entsprechend hoch. Um auf eine derartige Entstaubungssäule verzichten zu können, haben die Autoren der vorliegenden Erfindung bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein gereinigtes Rauchgas gewonnen werden kann, indem ein heißes Rauchgas innerhalb einer Entschwefelungsvorrichtung zur reaktiven Absorption des Schwefeloxids mit Mikropartikeln einer Kühlflüssigkeit sowie Mikropartikeln einer Absorptionsflüssigkeit in Berührung gebracht wird, um die im Rauchgas enthaltenen Schadstoffe mittels dieser Flüssigkeitspartikeln abzufangen, während das Rauchgas mit zunehmender Feuchtigkeit abgekühlt wird, wonach das gekühlte Rauchgas durch Gasverteilungsdüsen in eine Absorptionsflüssigkeit eingeleitet wird, in der das Schwefeldioxid mittels Absorption beseitigt wird (Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 64- 18427).
Allerdings ergibt sich bei diesem Verfahren eine Reihe von Problemen: Das in die Absorptionsflüssigkeit eingeleitete Rauchgas enthält sowohl Mikropartikeln der Kühlflüssigkeit als auch der Absorptionsflüssigkeit, und diese Mikropartikeln, die einfachen Staub, HCl, HF, Al und ähnliche Verunreinigungen im Rauchgas enthalten, verursachen eine Konzentrationsabnahme der Absorptionsflüssigkeit. Außerdem führt die Einbringung dieser Verunreinigungen in die Absorptionsflüssigkeit zu einer Qualitätsminderung der Entschwefelungsnebenprodukte, beispielsweise von Gips. Darüber hinaus wird die eigentliche Entschwefelungsleistung des Apparates ungünstig beeinflußt durch die Konzentrationsminderung der Absorptionsflüssigkeit aufgrund der Mikropartikeln aus der Kühlflüssigkeit sowie die Aufnahme der Mikropartikeln der Kühlflüssigkeit in die Absorptionsflüssigkeit. Demzufolge ist dieses Verfahren in den genannten Punkten nicht völlig zufriedenstellend, und die Notwendigkeit bleibt bestehen, das Rauchgas zu kühlen und zu behandeln, bevor es in die Absorptionsflüssigkeit eingeleitet wird, und zwar in einer gesonderten Entstaubungsvorrichtung, so daß die Mikropartikeln der Kühlflüssigkeit und die darin mitgeführten Staubpartikeln beseitigt werden. Eine derartige Behandlung ist recht schwierig und außerdem unwirtschaftlich.
Angesichts dieser Umstände besteht ein hoher Bedarf daran, ein neues Verfahren und einen neuen Apparat für die Behandlung von Rauchgas zu entwickeln, um die Schritte der Kühlung, Entstaubung und chemischen Behandlung des Rauchgases wirkungsvoll in einem Apparat auszuführen, der geringere Ausmaße hat und in der Lage ist, die Schritte auf unkomplizierte und wirtschaftliche Art und Weise zu bewerkstelligen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zur kontinuierlichen Behandlung von Staubpartikeln und Schadstoffe enthaltendem Rauchgas, das folgende Schritte umfaßt: das Einsprühen einer Kühlflüssigkeit in Form von feinen Tröpfchen mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße zwischen 400 und 4000 um in einen Rauchgasstrom; das Umlenken des Rauchgasstroms zur Bildung eines Aufwärtsstroms mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 5 m/s, wobei die in dem Rauchgas enthaltenen Staubpartikeln von den feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit aufgefangen werden und die feinen Tröpfchen mit den eingeschlossenen Staubpartikeln aufgrund ihrer Eigenmasse nach unten tropfen, so daß die Staubpartikeln aus dem Rauchgas abgeschieden werden; das Auffangen der feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit mit den eingeschlossenen Staubpartikeln; und das Dispergieren des auf diese Weise entstaubten Rauchgases in einer Absorptionsflüssigkeit, so daß die im Rauchgas enthaltenen chemischen Verunreinigungen von der Absorptionsflüssigkeit aufgenommen werden.
Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin einen Apparat zur kontinuierlichen Behandlung von Staubpartikeln und Schadstoffe enthaltenden Rauchgasen vor, der folgendes umfaßt:
einen Behälter (1; 101), der aus einer oberen Kammer (A) für die Entstaubung des Rauchgases und einer unteren Kammer (B) für die chemische Behandlung des Rauchgases mit einer Absorptionsflüssigkeit zur Entfernung von Schadstoffen aus dem Rauchgas besteht, wobei diese untere Kammer (B) mit der oberen Kammer (A) in Verbindung steht und aus ihr enstaubtes Rauchgas erhält;
Eintrittsvorrichtungen (12; 112) zur Einleitung eines Rauchgasstroms zur Behandlung in die obere Kammer;
Sprühvorrichtungen (13; 113) zum Einsprühen der feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit in den Rauchgasstrom, der in die obere Kammer (A) gelangt;
senkrechte Wandungseinrichtungen (9; 108), die sich in die obere Kammer (A) erstrecken, damit der in dieser Kammer vorhandene Rauchgasstrom aufwärts geleitet wird, bevor er in die untere Kammer (B) strömt, wobei die im Rauchgas befindlichen Staubpartikeln, die von den feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit aufgenommen wurden, sich aufgrund der Schwerkraft in der oberen Kammer (A) gegen den Aufwärtsstrom des Rauchgases nach unten bewegen;
eine Abscheideplatte (Sammelplatte für die abgeschiedene Kühlflüssigkeit) (5; 105) innerhalb der oberen Kammer zum Auffangen der Mikropartikeln der Kühlflüssigkeit, die die Staubpartikeln aufgenommen haben;
ein Ablaufrohr (10; 110) zum Ablassen der die Staubpartikeln enthaltenden Kühlflüssigkeit, die auf der Sammelplatte (5; 105) gesammelt wurde, aus der oberen Kammer (A) ; und
einen Austrittskanal (6; 106) zum Ableiten des entstaubten und von Schadstoffen gereinigten Rauchgases aus der unteren Kammer (B).
Verfahren und Apparat der vorliegenden Erfindung lassen sich auf unkomplizierte, wirtschaftliche und problemlose Art anwenden. Bei dem erfindungsgemäßen Apparat können Kühlvorrichtung und Entstaubungsvorrichtung gemeinsam in einem einzelnen Behälter installiert werden, so daß sich der Apparat als Ganzes mit geringen Ausmaßen als bisher konstruieren läßt.
Die vorliegenden Ansprüche 6 bis 12 und insbesondere die Ansprüche 10 bis 12 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Apparats. Im folgenden werden einige Beispiele dieser bevorzugten Ausführungsformen anhand der beigefügten Abbildungen ausführlich beschrieben:
Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt einen Längsschnitt eines Beispiels einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats;
Fig. 2 ist eine als Teilschnitt ausgeführte perspektivische Darstellung des Hauptkörpers des in Fig. 1 gezeigten Apparats;
Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt einen Längsschnitt eines Beispiels einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats;
Fig. 4 ist eine als Teilschnitt ausgeführte perspektivische Darstellung des in Fig. 3 gezeigten Apparats;
Fig. 5 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt einen Längsschnitt eines Beispiels einer wiederum weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats;
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt einen Längsschnitt einer wiederum weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats, wobei die Darstellung analog zu Fig. 5 erfolgt; und
Fig. 7 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt ein Ablaufrohr, das so in die Sammelplatte eingesetzt ist, daß sich die Höhe gegenüber dieser regulieren läßt.
Anzumerken ist, daß die Spüher oder Zerstäuber für die Kühlflüssigkeit in Fig. 2 und 4 weggelassen wurden.
Grundsätzlich umfaßt der erfindungsgemäße Apparat einen Behälter oder eine Säule, worin der obere Teil ausschließlich als die Kühl- und Entstaubungskammer genutzt wird und der untere Teil als Kammer für die chemische Behandlung dient, weil die Trennung der Kühlflüssigkeit vom Rauchgas durch die Schwerkraft bewirkt wird. Als Kühlflüssigkeit in der Kühl-/Entstaubungskammer wird günstigerweise Wasser eingesetzt, denn es ist preiswert und übt keinen Einfluß auf die Absorptionsflüssigkeit aus, die in der Kammer für chemische Behandlung eingesetzt wird, selbst wenn es geringfügig verunreinigt ist. Die Absorptionsflüssigkeit in der Kammer für die chemische Behandlung des Rauchgases wird geeigneterweise entsprechend der Art des zu behandelnden Rauchgases gewählt. Handelt es sich bei den im Rauchgas enthaltenen Schadstoffen um saure Substanzen wie SO&sub2;, SO&sub3;, NO, N&sub2;O&sub3;, NO&sub2;, N&sub2;O&sub4;, N&sub2;O&sub5;, HCl, HF usw., kann eine wäßrige Lösung oder ein Schlamm alkalischer Substanzen wie Alkalimetallverbindungen, Erdalkalimetallverbindungen usw. als Absorptionflüssigkeit eingesetzt werden. Insbesondere ein Schlamm aus Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat eignet sich vorzüglich als Absorptionsflüssigkeit. Ist Schwefeldioxid der im Rauchgas befindliche Schadstoff, reagieren Calciumhydroxid oder -carbonat in einem solchen Schlamm mit dem Schwefeldioxid zu Calciumsulfit. In diesem Fall läßt sich das Calciumsulfit in kommerziell verwertbaren Gips umwandeln, indem Luft oder Sauerstoff in die Absorptionsflüssigkeit eingeleitet werden. Handelt es sich dagegen bei dem im Rauchgas enthaltenen Schadstoff um eine basische Substanz wie Ammoniak oder ein Amin, kann als Absorptionsflüssigkeit eine wäßrige Lösung einer sauren Substanz wie beispielsweise Salzsäure verwendet werden. Entsprechend der Art des Schadstoffs läßt sich eine basische oder saure wäßrige Lösung als Kühlflüssigkeit einsetzen. In jedem Falle sollten sowohl Kühlflüssigkeit als auch Absorptionsflüssigkeit entsprechend der Art des zu behandelnden Rauchgases zweckdienlich ausgewählt werden.
Die Kühlflüssigkeit wird mittels einer Sprühvorrichtung in Form feiner Tröpfchen zerstäubt, um einen zufriedenstellenden Kontakt mit dem Rauchgas zu gewährleisten. Bei dem Sprüher für die Kühlflüssigkeit kann es sich um jede herkömmliche Vorrichtung handeln, unter der Bedingung, daß sie die feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit erzeugen kann. Zu den Beispielen für solche Sprühvorrichtungen gehören Rotationsversprüher, Strahlzerstäuber, Druckluftzerstäuber usw.
In Fig. 1 und 2, die ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Apparat zeigen, ist der Hauptkörper 1 als abgeschlossener Behälter oder abgeschlossenes Gefäß konstruiert und besteht aus einer Kammer A für die Entstaubung eines Rauchgases, die die obere Hälfte des Behälters einnimmt, sowie aus einer Kammer B für die chemische Behandlung eines entstaubten Rauchgases in der unteren Hälfte des Behälters. Die Entstaubungskammer A ist von einer Deckplatte 3 überdacht und verfügt über eine zylindrische senkrechte Trennwand 9, die in einem Abstand unterhalb der Deckplatte angeordnet ist. Eine Sammelplatte 5 für eine Kühlflüssigkeit befindet sich waagerecht zwischen der Unterkante der Trennwand 9 und der Seitenwand der Kammer A. Die die zylindrische senkrechte Trennwand 9 bildende senkrechte Wand kann einen kreisförmigen, halbkreisförmigen, quadratischen, rechteckigen oder ähnlich geformten Querschnitt haben. Die Entstaubungskammer A ist an ihrer Seitenwand mit einer Öffnung 11 für das Rauchgas versehen, mit der ein Eintrittsrohr 12 für das Rauchgas verbunden ist. Der oberste Teil der Öffnung 11 befindet sich unterhalb der Oberkante der zylindrischen senkrechten Trennwand 9, wogegen der unterste Teil der Öffnung 11 über der Sammelplatte 5 angeordnet ist. Ein Ablaufrohr 10 für die Kühlflüssigkeit öffnet sich am Boden der Sammelplatte 5. Das Eintrittsrohr 12 kann in tangentialer Richtung zur Seitenwand angebracht werden, damit ein Rauchgasstrom in die Entstaubungskammer aufsteigen kann, wobei er in Rotation versetzt wird, so daß die Berührungsdauer zwischen den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit und dem Rauchgas verlängert werden kann, um die Entstaubungswirkung sowie die Kühlwirkung zu erhöhen. Eine waagerechte Trennwand 4 wird zwischen der Entstaubungskammer A und der Kammmer B für chemische Behandlung eingebaut, sie ist mit einer Anzahl von Löchern 7 versehen, von denen sich Gasdispersionsrohre 8 nach unten erstrecken und eine Verbindung zwischen den beiden Kammern A und B herstellen. Der Durchmesser der Gasdispersionsrohre 8 beträgt im Normalfall 5 bis 50 cm. In einer waagerechten Trennwand 4 befindet sich ebenfalls in der Mitte eine Öffnung, in der ein Austrittskanal 6 für das behandelte Rauchgas angeordnet ist, der sich nach oben durch das Innere der zylindrischen senkrechten Trennwand 9 erstreckt und durch die Deckplatte 3 führt. Die unteren Enden der Gasdispersionsrohre befinden sich oberhalb der Grund- oder Bodenplatte 2 der Kammer B, wobei der Abstand zwischen den unteren Enden der Gasdispersionsrohre 8 sowie der Bodenplatte 2 vorzugsweise 1 bis 10 m beträgt. Die unteren Enden der Gasdispersionsrohre 8 sind günstigerweise mit einer Reihe von (nicht dargestellten) Öffnungen versehen, so daß das Rauchgas über eine bestimmte Entfernung (etwa 5 bis 50 cm) von den unteren Enden in horizontaler Richtung abgeblasen werden kann.
Mindestens eine Sprühvorrichtung 13 für die Kühlflüssigkeit wird innerhalb des Eintrittsrohrs 12 für das Rauchgas und/oder in der Kammer A oberhalb der Sammelplatte 5 installiert. Das Ablaufrohr 10 ist mit einem Vorratsbehälter 15 verbunden, der wiederum durch eine Umlaufpumpe 16 sowie eine Rohrleitung 17 mit den Sprühvorrichtungen 13 in Verbindung steht. Eine mit der Rohrleitung 17 gekoppelte Rohrleitung 18 hat Verbindung zu einem Staubabscheider 19. Bei der Rohrleitung 20 handelt es sich um ein Rohr für verbrauchte Flüssigkeit, wobei der Pfeil 21 die Richtung anzeigt, in der der Staub in fester Form ausgebracht wird. Die Kammer B für chemische Behandlung ist an ihrer Seitenwand mit einer Rohrleitung 26 für die Zuführung der Absorptionsflüssigkeit sowie einer Rohrleitung 27 zum Ablassen der Absorptionsflüssigkeit ausgestattet.
Erfolgt die Behandlung eines Staubpartikeln und chemische Verunreinigungen enthaltenden Rauchgases unter Verwendung des in Fig. 1 und 2 dargestellten Apparats, wird beispielsweise ein Rauchgas mit hoher Temperatur durch das Eintrittsrohr 12 in die Entstaubungskammer A eingeleitet, und gleichzeitig wird eine Kühlflüssigkeit aus den Sprühvorrichtungen 13 im Eintrittsrohr 13 [sic!] sowie in der Kammer A zerstäubt. Das heiße Rauchgas kommt mit den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit in Berührung, wird abgekühlt und gleichzeitig angefeuchtet. Der größte Teil der im Rauchgas enthaltenen Staubpartikeln wird von den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit aufgenommen. Der die Tröpchen der Kühlflüssigkeit enthaltende Rauchgasstrom hat die Möglichkeit, auf die senkrechte Trennwand 9 zu treffen und sich in einen Aufwärtsstrom umzuwandeln. Andererseits tropfen die aus der Sprühvorrichtung 13 zerstäubten Tröpfchen im Inneren der Kammer A auf die Sammelplatte 5, wo sie im Sammelraum 25 gesammelt werden. Da die Geschwindigkeit des Aufwärtsstroms normalerweise nur 1 bis 5 m/s beträgt, gelangt ein Teil des vom Strom mitgeführten Staubs aufgrund seiner Eigenmasse zusammen mit den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit auf die Sammelplatte 5, wo die Staubpartikeln im Sammelraum 25 aufgefangen werden. Während sich im allgemeinen Staubpartikeln in der Form feiner Tröpfchen in einem heißen Rauchgas nur schwer von dem Gas trennen lassen, werden dagegen im Falle der vorliegenden Erfindung die Staubpartikeln mit durch Zerstäubung erzeugten Tröpfchen der Kühlflüssigkeit in Berührung gebracht und in die Tröpfchen aufgenommen, so daß sie größere Partikeln bilden, die ohne weiteres aufgrund ihrer vergrößerten Eigenmasse und mit erhöhter Tropfgeschwindigkeit in den Sammelraum 25 gelangen. Im Inneren der Kammer A beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des sich in horizontaler Richtung bewegenden Rauchgases lediglich 1 bis 5 m/s, so daß keine Stockungserscheinungen der Tröpfchen zu verzeichnen sind und das Rauchgas gründlich von den Tröpfchen getrennt wird. Im Hinblick auf die Wirksamkeit der Berührung mit dem Rauchgas sowie auf die Wirksamkeit der Trennung vom Rauchgas beschränkt sich die Größe der versprühten Kühlflüssigkeitströpfchen auf einen Bereich zwischen 400 und 4000 um.
Das gekühlte und entstaubte Rauchgas, aus dem auch die Tröpfchen der Kühlflüssigkeit entfernt worden sind, gelangt an die Öffnung an der Oberkante der zylindrischen senkrechten Trennwand 9 und strömt abwärts durch die an der waagerechten Trennwand 4 angebrachten Gasdispersionsrohre 8, so daß es zu einer Absorptionsflüssigkeit L gerät, die sich in der Kammer B für chemische Behandlung befindet, wo das Gas mit der Absorptionsflüssigkeit L in Berühmng kommt, damit die im Gas enthaltenen Schadstoffe mittels Absorption entfernt werden. Handelt es sich bei den im Gas enthaltenen chemischen Verunreinigungen um Schwefeloxidverbindungen und wird Kalkmilch als Absorptionsflüssigkeit eingesetzt, reagieren die Schwefeloxidverbindungen mit dem Calciumhydroxid der Kalkmilch, so daß Gips entsteht. Das Rauchgas, aus dem die Schadstoffe entfernt worden sind, wird durch den Austrittskanal 6 aus dem Apparat abgeleitet. Da das in die Kammer B für chemische Behandlung eingeleitete Rauchgas ausreichend gekühlt und entstaubt ist und im wesentlichen keine Tröpfchen der Kühlflüssigkeit enthält, wird die Absorptionsflüssigkeit L durch das Rauchgas nicht nachteilig beeinflußt.
Die Kühlflüssigkeit aus dem Sammelraum 25 auf der Sammelplatte 5 wird durch das Ablaufrohr 10 in den Vorratsbehälter 15 geleitet und anschließend über die Umlaufpumpe 16 und die Rohrleitung 17 zu den Sprühvorrichtungen 13 zurückgeführt. Ein Teil der Kühlflüssigkeit wird durch die Rohrleitung 18 entnommen und dem Staubabscheider 19 zugeleitet, wo die in der Kühlflüssigkeit befindlichen Staubpartikeln auf eine Art und Weise entfernt werden, daß sie in Richtung 21 ausgesondert werden, während das Abwasser über Rohr 20 abgeleitet wird. Entsprechend der verdampften und über Rohr 20 abeführten Menge wird dem Vorratsbehälter 15 neues Kühlwasser zugeführt.
Unterschiedliche Varianten sind möglich, wenn ein heißes Rauchgas mit den Tröpfchen des Kühlgases (?) in Berührung gebracht wird. Beispielsweise wird die Kühlflüssigkeit nicht in jedem Fall sowohl im Eintrittsrohr 12 als auch in der Kammer A zerstäubt, sondern das Einsprühen kann sich auf eine dieser beiden Einrichtungen beschränken. Weiterhin kann die Anzahl der Sprühvorrichtungen in der Kammer A reduziert werden, indem eine Kühlung des Rauchgases im wesentlichen im Eintrittsrohr 12 vorgenommen wird.
Das Zerstäuben der Kühlflüssigkeit in der Kammer A erfolgt nicht nur zur Abkühlung des Rauchgases, sondern auch mit dem Ziel, feste Substanzen von der senkrechten Trennwand 9 abzuwaschen, die sich durch Verfestigung einer viskosen Flüssigkeit bilden, die aus dem Rauchgas abgeschiedene Staubpartikeln enthält. Durch gleichmäßige Befeuchtung mit der Kühlflüssigkeit wird die Trennwand saubergehalten.
Die Gesamtmenge der zu zerstäubenden Kühlflüssigkeit zum Abkühlen des Rauchgases läßt sich genau ermitteln, indem die Menge des einzuleitenden heißen Rauchgases, die Temperatur des Rauchgases, die Temperatur der Kühlflüssigkeit usw. in Betracht gezogen werden. Das Verhältnis zwischen der Menge der eingesprühten Kühlflüssigkeit und der Menge des heißen Rauchgases beträgt günstigerweise 0,5 bis 5 auf Grundlage der Masse. Um einen möglichst engen Kontakt zwischen den Staubpartikeln in dem heißen Rauchgas und den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit zu garantieren, damit die Staubpartikeln in ausreichender Weise aufgenommen und das Gas genügend abgekühlt werden kann, sollte die Oberkante der Öffnung der Trennwand 9 vorzugsweise 250 bis 1500 mm über dem obersten Teil der Öffnung 11 für das Rauchgas liegen. Obwohl die Trennwand 9 am oberen Ende offen ist, könnte sie auch seitlich an ihrer Mantelfläche eine Öffnung aufweisen. Für die seitliche Öffnung ist jede Form möglich: z. B. rund, dreieckig, quadratisch usw. Die Oberkante der Öffnung der Trennwand 9 sollte sich in einem Abstand von 300 bis 3000 mm unterhalb der Deckplatte der Kammer A befinden.
Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Apparat wird das Verhältnis der Fläche P, d. h. der Querschnittsfläche des Behälters abzüglich der Querschnittsfläche der zentralen Öffnung der senkrechten Trennnwand 9, zur Fläche Q, d. h. der Querschnittsfläche der zentralen Öffnung der senkrechten Trennwand 9 abzüglich der Querschnittsfläche des Austrittskanals 6, also das Verhältnis P/Q günstigerweise auf eine Spanne von 1 bis 5 festgelegt, damit die Wirksamkeit der Rauchgaskühlung sowie die Wirksamkeit der Trennung von Kühlflüssigkeitströpfchen und Rauchgas in hohem Maße erhalten bleibt und die Größe des Apparats verringert wird. Liegt der Wert des Verhältnisses P/Q unter 1, steigt die Aufstiegsgeschwindigkeit des Rauchgases in der Kammer übermäßig an, und die Wirksamkeit der Trennung der Kühlflüssigkeitströpfchen vom Rauchgas nimmt stark ab, so daß ein beträchtlicher Anteil der Tröpfchen mit dem Rauchgas mitgeführt wird und in die Absorptionsflüssigkeit gelangt. Liegt andererseits der Wert des Flächenverhältnisses P/Q über 5, kommt es zu einer übermäßigen Geschwindigkeit des Gases beim Strömen nach unten durch die Gasdispersionsrohre 8, so daß sich der Verlust des Gasdrucks erhöht.
Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Apparat hat im wesentlichen denselben Aufbau wie der von Fig. 1 und 2, außer daß die senkrechte Trennwand 9 nicht als Zylinder, sondern aus Platten konstruiert ist und daß sich der Austrittskanal 6 nicht an der Deckplatte, sondern an der oberen Seitenwand von Kammer B befindet. Die in Fig. 3 und 4 verwendeten Bezugsziffern entsprechen denen von Fig. 1 und 2. Auch die Betriebsweise des in Fig. 3 und 4 dargestellten Apparats ist identisch mit dem Fall von Fig. 1 und 2.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für den erfindungsgemäßen Apparat, wobei dieser einen Behälter oder Tank 101 als Hauptkörper umfaßt, in dessen oberem Seitenbereich sich ein Eintrittsrohr 112 für das Einströmen eines heißen Rauchgases befindet. Der Behälter ist an seiner Decke mit mindestens einer Sprühvorrichtung 113 zum Zerstäuben einer Kühlflüssigkeit und in seinem mittleren Bereich mit einer waagerecht positionierten Sammelplatte 105 ausgerüstet, die quer zum Behälter 101 angeordnet und so in die innere Mantelfläche des Behälters eingebaut ist, daß sich die Sammelplatte 105 in einigem Abstand unterhalb der Sprühvorrichtungen und in einigem Anstand oberhalb des Behälterbodens befindet. Unmittelbar unter den Sprühvorrichtungen 113 sind waagerecht ein oder mehrere Gitter 128 an der inneren Mantelwand des Behälters oder Tanks 101 angebracht.
Ein nach wie vor auf hoher Temperatur gehaltenes Rauchgas von Industrieanlagen (industrielles Abgas) wird durch das Eintrittsrohr 112 in den Behälter 101 eingeleitet, während Wasser als Kühlflüssigkeit den Sprühvorrichtungen 113 zugeführt wird, die an der Decke 103 der Entstaubungskammer A angebracht sind, und in Form von Wassertröpfchen zerstäubt wird. Innerhalb der Entstaubungskammer A wird das Rauchgas mit wäßrigen Tröpfchen in einem Gas-Flüssigkeits-Kontaktraum in einer Weise in Berührung gebracht, daß das aus dem Eintrittsrohr 112 aufwärts strömende heiße Rauchgas im Gegenstrom mit den Wasserströpfchen in Kontakt gebracht wird, die aufgrund der Schwerkraft nach unten tropfen, wobei das heiße Rauchgas rasch abgekühlt wird und die darin befindlichen Staubpartikeln von den Wassertröpfchen mitgerissen werden. Ein geringer Anteil der Schadstoffe wie SO&sub2;, HCl, HF usw. wird ebenfalls von den Wassertröpfchen absorbiert.
Das abgekühlte Rauchgas, aus dem durch engsten Kontakt mit den Wassertröpfchen Staubpartikeln und Verunreinigungen entfernt worden sind, kann nun in eine Kammer B zur chemischen Behandlung gelangen, die sich im unteren Bereich des Behälters 101 unmittelbar unter der Sammelplatte 105 befindet, und zwar durch ein oder mehrere Abflußrohre 108, die durch die Sammelplatte 105 geführt sind und sich senkrecht nach oben und unten so erstrecken, daß sich das obere Ende jedes Rohrs oberhalb der Gitter 128 sowie in ausreichendem Maße oberhalb des Gas-Flüssigkeit-Kontaktraums öffnet, während das untere Ende jedes Rohrs eine Öffnung in einer Absorptionsflüssigkeit besitzt.
Die Wassertröpfchen aus den Sprühvorrichtungen bewegen sich aufgrund der Schwerkraft nach unten und sammeln sich auf der Sammelplatte 105. Da das Rauchgas nur mit geringer Geschwindigkeit aufwärts strömt, bewegen sich im Gas mitgeführte Staubpartikeln mit verhältnismäßig großen Ausmaßen aufgrund der Schwerkraft zusammen mit den Wassertröpfchen nach unten und werden in dem auf der Platte 105 gebildeten Sammelraum 125 aufgefangen. Ein Teil der im Rauchgas mitgeführten und relativ feinen Staubpartikeln wird vermutlich nicht von den Wassertröpfchen aufgenommen, bildet jedoch aufgrund der Anfeuchtung durch die Wassertröpfchen größere Partikeln. Die Masse und Tropfgeschwindigkeit derartiger vergrößerter Partikeln nehmen zu, so daß sie ebenfalls in den Sammelraum 125 gelangen, wo sie von der Kühlflüssigkeit aufgenommen werden. Auf diese Weise werden sämtliche im Rauchgas enthaltenen Staubpartikeln entfernt. In dem Bereich unmittelbar über dem Sammelraum 125 ist die Strömungsgeschwindigkeit des sich horizontal ausbreitenden Rauchgases ziemlich niedrig, so daß keine Stockungserscheinungen der Wassertröpfchen zu beobachten sind und das Rauchgas wirkungsvoll von den Wassertröpfchen abgesondert wird. Das sich im Sammelraum 125 ansammelnde Wasser steigt soweit, bis es über ein Abflußrohr 110 abfließt und vorübergehend in einem Vorratsbehälter 115 verbleibt. Die derartig zurückgewonnene Kühlflüssigkeit läßt sich nach Bedarf mittels einer Umlaufpumpe 116 zu den Sprühvorrichtungen 113 zurückführen.
Das in der Entstaubungskammer A behandelte Rauchgas wird anschließend durch die Abflußrohre 108 geleitet und in die Absorptionsflüssigkeit L eingeblasen. Während das Rauchgas durch die Flüssigkeit L sprudelt, werden die im Gas enthaltenen Schadstoffe von der Flüssigkeit L aufgenommen. Das auf diese Weise gereinigte Rauchgas wird anschließend durch einen Austrittskanal 106 aus dem Behälter 101 abgelassen.
Die Temperatur des zu behandelnden Rauchgases beträgt für gewöhnlich 90 bis 160 ºC und wird in der Entstaubungsvorrichtung auf 50 ºC oder eine darunter liegende Temperatur reduziert. Im Bedarfsfall läßt sich die Kühlbehandlung des Rauchgases verschiedenen verschiedenen Modifikationen unterziehen, die für gewöhnlich im Gas-Flüssigkeit- Kontaktraum 8 vorgenommen werden.
In Fig. 5 wird veranschaulicht, daß eine Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Entstaubungskammer A darin besteht, daß die Eintrittsvorrichtung 112 für das heiße Rauchgas an ihrer Innenwand mit mindestens einer Sprühvorrichtung 113 versehen ist, um eine wesentliche Abkühlung des heißen Rauchgases zu bewirken, bevor es in den Gas- Flüssigkeit-Kontaktraum innerhalb der Entstaubungskammer A eingeleitet wird. Bei den für diese Variante verwendeten Sprühvorrichtungen 113 kann es sich um jeden Zerstäuber für Kühlflüssigkeiten handeln, z. B. um einen Kanalzerstäuber der gleichen Art wie Venturi- Düsen. Damit läßt sich das Rauchgas im wesentlichen auf einen gesättigten Zustand, d. h. 50 bis 70 ºC, abkühlen. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß die Gasdispersionsrohre 108 aus einem organischen harzigen Werkstoff bestehen können, da sie nicht in unmittelbaren Kontakt mit dem heißen Rauchgas (90 bis 160 ºC) geraten. Außerdem bringt diese Variante solche technischen Vorzüge mit sich, daß die Anzahl der im oberen Bereich des Behälters 101 eingebauten Sprühvorrichtungen 113 zum Kühlen des Rauchgases verringert werden kann oder, falls die Zahl der Sprühvorrichtungen 113 nicht reduziert wird, daß sich die Kühlwirkung in bezug auf das Rauchgas verbessern läßt.
Gemäß einer weiteren (in Fig. 5 nicht dargestellten) Modifikation ist eine zweite Variante für die Entstaubungskammer A vorgesehen, bei der die Sprühvorrichtungen 113 so ausgelegt sind, daß sie nach oben sprühen, beispielsweise von der Sammelplatte 105. Bei dieser Modifikation stimmt die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit mit der des Rauchgases überein, und zwar in Richtung auf die Eintrittsöffnungen der Gasdispersionsrohre 108 im oberen Bereich der Kammer A, wodurch sich das Flüssigkeit- Gas-Verhältnis L/G vergleichsweise erhöhen läßt. Somit ist diese Variante vorteilhaft, wenn ein hoher Kühlungsgrad benötigt wird.
Die Menge der Kühlflüssigkeit liegt günstigerweise höher als die Menge, die für die Doppelfunktion (Kühlung sowie eine Kombination aus Anfeuchten und Waschen) gebraucht wird, d. h. eine Menge von 0,5 m³/m² je Stunde. Zumindest diese Menge Kühlflüssigkeit reicht aus, um jegliche feste Ablagerungen an den Mantelwänden der Gasdispersionsrohre 108 abzuwaschen und sie zu reinigen.
Die Eintrittsrohre 112 für das Rauchgas können seitlich des Behälters 101 tangential zu demselben angebracht werden. In diesem Fall steigt das Rauchgas auf, wobei es entlang der Innenfläche des Behälters 101 in Rotation versetzt wird, so daß die Berührungsdauer zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Rauchgas verlängert wird. Diese Verfahrensweise ist besonders vorteilhaft, wenn eine Sprühvorrichtung 113 innerhalb des Eintrittsrohrs 112 eingesetzt wird. Unter Berücksichtigung verschiedener Bedingungen können Größe und Position der Sprühvorrichtungen so projektiert werden, und ihre Anzahl läßt sich ebenfalls so festlegen, daß der gewünschte Kühlungsgrad des Rauchgases gewährleistet wird. Falls das Rauchgas völlig außerhalb der Entstaubungskammer A gekühlt wird, besteht keine Notwendigkeit mehr, das Rauchgas in der Kammer A abzukühlen. Allerdings ist dennoch ein Zerstäuben von Kühlflüssigkeit in der Kammer A in gewisser Weise erforderlich, da das Zerstäuben in Kammer A nicht nur zur Kühlung dient, sondern auch feine Staubpartikeln abfängt, die verhältnismäßig groben Staubpartikeln befeuchtet und den Staub abwäscht, der sich ebenso wie alle möglichen anderen festen Stoffe an den Mantelwänden der Gasdispersionsrohre 108 angelagert hat. Aus diesem Grund sollte eine Abstimmung zwischen dem Grad der Kühlung in Kammer A und an anderen Orten erfolgen.
Die Menge der zerstäubten Kühlflüssigkeit kann entsprechend dem Volumen des zugeführten Rauchgases, seiner Temperatur und weiterer Faktoren variiert werden. Somit bestehen keine Begrenzungen für die Menge der eingesetzten Kühlflüssigkeit. Die Menge kann in Anbetracht der obengenannten Faktoren sowie der im Rauchgas enthaltenen festen Stoffe zweckdienlich festgelegt werden. Im allgemeinen jedoch liegt das Mengenverhältnis zwischen Kühlflüssigkeit und heißem Rauchgas im Bereich von 0,5 bis 5 Masse%. Die Öffnung am oberen Ende der Gasdispersionsrohre 108 befindet sich oberhalb des höchsten Abschnitts des Eintrittsrohrs 112 für ein Rauchgas, vorzugsweise in einem Abstand von 250 bis 1500 mm, damit das Rauchgas in engsten Kontakt mit den Tröpfchen der Kühlflüssigkeit gerät, so daß das Gas ausreichend gekühlt wird und die im Gas mitgeführten Staubpartikeln in zufriedenstellender Weise aufgenommen werden. Die Öffnung der Gasdispersionsrohre 108 kann an deren oberem Ende, wie in Fig. 5 dargestellt, oder in deren Seitenwand eingebaut werden. Der Querschnitt der Gasdispersionsrohre 108 kann jede Form haben, z. B. rund, dreieckig, quadratisch usw. Die Öffnung der Rohre 108 sollte sich möglichst in einer Entfernung von 50 bis 500 mm unterhalb der Deckplatte 103 befinden.
Die Gasdispersionsrohre 108 können aus jedem Werkstoff bestehen, der sich gegenüber dem Rauchgas passiv verhält und der gegenüber Temperaturen bis zu 180 ºC beständig ist. Beispielsweise lassen sich problemlos Glasrohre, Porzellanrohre, Metallrohre wie solche aus rostfreiem Stahl verwenden. Falls das Rauchgas vor Eintritt in die Kammer A signifikant abgekühlt werden kann, läßt sich allerdings auch ein harzhaltiges Rohr, beispielsweise aus PVC oder Polyolefin, als Rohr 108 einsetzen.
Als günstig bei der vorliegenden Erfindung erweist es sich, wenn sich das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche X der Gasdispersionsrohre gegenüber der Oberfläche Y der Sammelplatte abzüglich der Fläche der Öffnungen der Gasdispersionsrohre, d. h. das Verhältnis X/Y, zwischen 1/20 und 1/1 bewegt. Liegt das Verhältnis X/Y unter 1/20, sind für den Apparat größere Ausmaße erforderlich, wenn erhebliche Mengen Rauchgas behandelt werden sollen, so daß er unwirtschaftlich wird. Beträgt das Verhältnis X/Y andererseits mehr als 1/1, ist die Aufstiegsgeschwindigkeit des Rauchgases zu groß, um eine hohe Effizienz der Trennung von Gas und Flüssigkeit beizubehalten.
Bei der Ausführungsform in Fig. 5 wird die Position der Sammelplatte 105 innerhalb des Behälters 101 generell ermittelt unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsfaktoren wie der Menge des zugeführten Rauchgases mit hoher Temperatur, der Menge der versprühten Kühlflüssigkeit usw. So wird z. B. die Sammelplatte 105 in den Behälter 101 vorzugsweise in einer Position installiert, die sich unterhalb der Sprühvorrichtungen 113 sowie in einem Abstand von 300 mm vom untersten Rand des Eintritts 112 befindet, und eine Betriebsart gewählt, bei der ein Rauchgas mit einer Temperatur von 130 bis 160 ºC mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,0 bis 3,0 m/s in bezug auf die Fläche der Sammelplatte zugeführt wird, während eine Kühlflüssigkeit mit einer Temperatur von 60 ºC zerstäubt wird, und zwar in einer Menge von 1,2 m³/m² je Stunde in bezug auf den Querschnitt des Behälters, d. h. auf die Fläche der Sammelplatte.
Die Kühlflüssigkeit im Sammelraum 125 läßt sich wiederholt als Kühlflüssigkeit für das Rauchgas verwenden. Bei der Rückgewinnung der Kühlflüssigkeit fließt sie durch das Ablaufrohr 110 ab, wenn die Menge der Kühlflüssigkeit im Sammelraum 125 die Höhe des Ablaufrohrs 110 übersteigt. Die überfließende Flüssigkeit wird dann vorübergehend im Vorratsbehälter 115 aufbewahrt, wo sie entsprechend ihrer Temperatur mittels einer (nicht dargestellten) Kühlvorrichtung abgekühlt und/oder mittels einer (nicht dargestellten) Filtriervorrichtung filtriert werden kann, um in die Flüssigkeit eingeschlossene feste Bestandteile zu entfernen. Im Falle des Einsatzes einer Filtriervorrichtung könnte die Sammelplatte 105 leicht geneigt installiert werden, um jegliche Ablagerung von festen Stoffen auf der Platte 105 zu vermeiden. Derartige Kühl- und/oder Filtriervorrichtungen lassen sich je nach Bedarf direkt auf der Sammelplatte 105 anbringen oder können in einer Verbindungsleitung installiert werden, durch die die überfließende Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 115 überführt wird. Ein Teil der Flüssigkeit kann ohne Rückfühmng zu den Sprühvorrichtungen 113 entnommen und einer Flüssig-Fest-Trennung unterzogen werden, die in einem beliebigen Typ des Abscheiders 119 erfolgt so daß im Gas enthaltene feste Stoffe wie Staubpartikeln abgetrennt und in Richtung 121 ausgesondert werden, während die entstaubte Flüssigkeit ebenfalls als Abwasser in Richtung 120 ausgeschieden wird.
In der chemischen Kammer B für chemische Behandlung wird das entstaubte und gekühlte Rauchgas durch die Absorptionsflüssigkeit L gesprudelt. Enthält das Rauchgas als Schadstoff Schwefeldioxid, wird es in dieser Kammer B vollständig entschwefelt, indem das im Gas befindliche Schwefeldioxid von der Absorptionsflüssigkeit L, beispielsweise Kalkmilch, aufgenommen wird, während das Rauchgas in Form kleiner Bläschen in der Flüssigkeit L aufsteigt, wobei z. B. eine Dispersion technisch reinen Gipses als Nebenprodukt erzeugt wird. Das auf diese Weise geeinigte Gas sammelt sich im oberen Bereich der Kammer B und wird aus dem Behälter 101 durch das Abzugsrohr 6 abgeleitet, während die Gipsdispersion als solche aus dem Boden des Behälters 101 abfließt. Das anfangs gebildete Calciumsulfit oxydiert auf natürlichem Wege von selbst zu einem Gipsschlamm, oder die Oxydation wird durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft positiv beeinflußt, um die Oxydation zu beschleunigen.
Fig. 6 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für den erfindungsgemäßen Apparat, bei dem Kühlung, Entstaubung sowie chemische Behandlung innerhalb einer einzigen Vorrichtung erfolgen. Dieser Apparat, bei dem die Kühl-/Entstaubungskammer A und die Kammer B für chemische Behandlung eine Einheit bilden, eignet sich insbesondere für die Entschwefelung von Rauchgas nach dem Naßverfahren, das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-726 offenbart wird.
Die in Fig. 6 verwendeten Bezugsziffern tragen dieselbe Bedeutung wie in Fig. 5. Der Behälter 101 ist in seiner senkrechten Mittelachse mit einem Rührwerk 134 ausgestattet. Ein kennzeichnender Arbeitsablauf bestand darin, daß ein Rauchgas G mit einer Temperatur von 150 ºC über die Eintrittsvorrichtung 112 in den Behälter 101 eingeleitet wurde, und zwar mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,5 m/s in bezug auf die Querschnittsfläche des Behälters 101, während Wasser als Kühlflüssigkeit mit einer Temperatur von 57 ºC aus den Sprühvorrichtungen 113 zerstäubt wurde, wobei das Gas in der von den Pfeilen angezeigten Richtung im Behälter aufsteigen konnte und innerhalb der Kammer A nach dem Gegenstromprinzip in engen Kontakt mit den Wassertröpfchen gebracht wurde. Die Temperatur des Rauchgases wurde auf 57,6 ºC gesenkt. Die Wassertröpfchen, die verhältnismäßig kleine Staubpartikeln abgefangen und verhältnismäßig große Staubpartikeln angefeuchtet hatten, fielen aufgrund ihrer Eigenmasse herab und vermischten sich mit dem Wasser 125 auf der Sammelplatte 115 [sic!]. Auf diese Weise ließen sich die im Rauchgas enthaltenen Staubpartikeln und Schadstoffe vom Gas trennen, wobei gleichzeitig eine Kühlung des Gases erzielt wurde.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung fließt das Wasser aus dem Sammelraum 125 auf der Sammelplatte 105 durch das Ablaufrohr 110 ab und wird vorübergehend im Vorratsbehälter 115 aufbewahrt. Anschließend wird das Wasser im Behälter 115 mittels der Umlaufpumpe 116 zu den Sprühvorrichtungen 113 zurückgeführt, entweder unmittelbar durch eine Verbindungsleitung oder nach Durchlaufen einer Kühlvorrichtung, so daß es nochmals als Kühlflüssigkeit dienen kann.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die Gasdispersionsrohre 108 für das gekühlte und entstaubte Rauchgas in einer Weise positioniert, daß sich die an ihrem obersten Ende befindliche Öffnung der Rohre 108 über dem obersten Abschnitt des Eintrittsrohrs 112 befindet, und zwar in einem Abstand von 600 mm sowie zur Deckplatte 103 des Behälters 101 in einem Abstand von 100 mm. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, sind die Sprühvorrichtungen 113 200 mm unterhalb der Deckplatte 103 sowie im Inneren des Eintrittsrohres 112, d. h. außerhalb des Behälters 101, angeordnet.
Das durch das Eintrittsrohr 112 eingeleitete Rauchgas prallt auf die Außenwände einer Reihe von aufrechtstehenden Gasdispersionsrohren 108, wobei die im Gas mitgeführten Staubpartikeln aufgrund der Trägheit gemeinsam mit den Wassertröpfchen auf die Außenwände treffen und auf diese Weise effektiv aus dem Rauchgas abgesondert werden. Nachdem innerhalb von Kammer A zwischen der Sammelplatte 105 und der Deckplatte 103 des Behälters 101 das abgekühlte Rauchgas von festen Bestandteilen getrennt wurde, beträgt der Wirkungsgrad der Gas-Flüssigkeits-Abscheidung am Eingang der Gasdispersionsrohre 108 üblicherweise mindestens 98 %.
Ein (in Fig. 6 nicht dargestelltes) Gitter, das jedoch dem Gitter 128 in Fig. 5 ähnelt und eine Anzahl von Sprühvorrichtungen 113 trägt, könnte ebenso eine Reihe von Gasdispersionsrohren 108 abstützen, so daß ein durch das Rühren der Absorptionsflüssigkeit L verursachtes Vibrieren der Rohre verhindert wird. Innerhalb der Kammer B sind die Rohre 108 vorzugsweise von ihrer Unterkante an über eine gewisse Strecke perforiert, um das Einblasen des Gases in die Absorptionsflüssigkeit L zu erleichtern. Damit die Absorption der im Gas enthaltenen Schadstoffe durch die Absorptionsflüssigkeit L gesteigert wird, wird vorzugsweise ein Rührwerk 134 zum Rühren der der Flüssigkeit L eingesetzt. Das auf diese Weise gereinigte Gas wird aus dem Behälter 111 [sic!] entweder direkt durch das Austrittsrohr 6 abgelassen oder erst nach Durchlaufen eines (nicht dargestellten) Nebelabscheiders.
Fig. 7 zeigt ein Gasdispersionsrohr 108, das so in die Sammelplatte 105 eingebaut ist, daß sich seine Höhe gegenüber dieser verstellen läßt. Das Gasdispersionsrohr 108 ist an seiner äußeren Mantelfläche von der Oberkante an über eine gegebene Länge mit einem Gewinde versehen. Das Gewinde 131 des Gasdispersionsrohrs kann mit einer Scheibe 132 ineinander greifen, auf deren Innenseite sich ein Gewinde befindet. In die Sammelplatte 105 wird eine gegebene Anzahl von Öffnungen gebohrt, durch die die Gasdispersionsrohre 108 geführt werden. Für die tatsächliche Verwendung sind die Rohre mittels eines Dichtungsrings 133 sowie der Scheibe 132 auf der Sammelplatte 105 montiert. Der Abstand des oberen Endes der Gasdispersionsrohre 108 von der Sammelplatte 105 sowie die Eintauchtiefe des unteren Endes der Rohre in die Absorptionsflüssigkeit läßt sich leicht regulieren, indem die Scheibe 133 gegenüber dem Rohr in vertikaler Richtung geschraubt wird. Im Bedarfsfall kann eine (nicht dargestellte) Abdichtung zwischen der Scheibe 132 und dem Dichtungsring 133 bzw. zwischen dem Dichtungsring 133 und der Sammelplatte 105 eingefügt werden, so daß jegliches Durchsickern der Kühlflüssigkeit an der Sammelplatte 105 vermieden wird. Die Stärke der Kühlung und der Entstaubung läßt sich beliebig regulieren, indem der Abstand der oberen Enden der Rohre 108 von der Sammelplatte 105 eingestellt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Kühlung eines Rauchgases, die Entstaubung eines Rauchgases sowie die Absorption der in einem Rauchgas enthaltenen Schadstoffe gleichzeitig und mit hohem Wirkungsgrad bewerkstelligen. Der erfindungsgemäße Apparat umfaßt innerhalb eines einzelnen Behälters zwei Kammern zur Durchführung der Kühlung und der Entstaubung bzw. zur Absorption von Schadstoffen. Er ist in der Lage, diese unterschiedlichen Schritte kontinuierlich und gleichzeitig auszuführen. Folglich verfügt dieser Apparat über eine hohe Leistungsfähigkeit und wirtschaftliche Vorteile, da herkömmliche Entschwefelungsanlagen zusätzlich zur Entschwefelungsvorrichtung unabhängige Einrichtungen zur Kühlung oder Entstaubung erforderlich machten. Einer der Vorzüge der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Sammelplatte großflächig ausgelegt ist, so daß eine erhebliche Menge des zu behandelnden Rauchgases eingeleitet werden kann. Außerdem wird die Kühlflüssigkeit auf der Sammelplatte gesammelt, wobei die Kühlflüssigkeit die herabfallenden Tröpfchen aufnimmt, die verhältnismäßig kleine Staubpartikeln sowie verhältnismäßig große angefeuchtete Staubpartikeln aufgenommen haben, so daß die Entstaubung beschleunigt wird. Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ergibt sich daraus, daß die Abmessungen des Apparats auf ein Mindestmaß reduziert werden können und daß der Wirkungsgrad der Kammer A erhöht werden kann, indem das Verhältnis zwischen der Gesamtquerschnittsfläche der Gasdispersionsrohre und der nutzbaren Fläche der Sammelplatte, d. h. ohne die Öffnungsflächen der Gasdispersionsrohre, in besonderer Weise eingestellt werden kann. Zusätzlich hat die vorliegende Erfindung den Vorzug, daß sich die Position der Gasdispersionsrohre anhand unterschiedlicher Faktoren genau bestimmen läßt, z. B. Temperatur und Menge des eingeleiteten Rauchgases sowie Temperatur und Menge der eingesprühten Kühlflüssigkeit, denn die Gasdispersionsrohre sind so an der Sammelplatte angebracht, daß sich die Öffnung am oberen Ende aller Gasdispersionsrohre höher als der oberste Abschnitt der Gaseintrittsvorrichtung und senkrecht in einem bestimmten Abstand von der Sammelplatte befindet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Apparats besteht darin, daß sich sowohl der Wirkungsgrad der Rauchgaskühlung als auch der Entstaubung signifikant steigern lassen, so daß eine Erhöhung der Wassermenge oder eine Konzentrationsminderung der Absorptionsflüssigkeit in der Kammer für chemische Behandlung vermieden werden können.
Handelt es sich bei den im Rauchgas enthaltenen Schadstoffen im wesentlichen um Schwefeloxidverbindungen, kann als Absorptionsflüssigkeit eine Suspension von Kalk oder Kalkstein eingesetzt werden. In diesem Fall liegt ein durch die vorliegende Erfindung erzielter Vorteil darin, daß unterschiedliche im Rauchgas enthaltene Verunreinigungen wie beispielsweise Staubpartikeln und saure Schadstoffe wie HCl, HF usw. in der Entstaubungskammer entfernt werden, so daß sich die Qualität des Gipses als Nebenprodukt erhöhen läßt.
Verfahren und Apparat der vorliegenden Erfindung können demzufolge breite Anwendung finden bei der Behandlung unterschiedlicher Arten von Rauchgasen, die Staubpartikeln und chemische Verunreinigungen enthalten. Sie können ebenfalls eingesetzt werden für die Reinigung eines Gases, das geringe oder hohe Mengen Staub sowie Flüssigkeitströpfchen enthält, ohne daß das Gas abgekühlt wird, so daß derartige Stäube und Flüssigkeitströpfchen aus dem Gas abgeschieden werden.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines Stäube und Schadstoffe enthaltenden Rauchgases, das folgende Schritte umfaßt: das Einsprühen einer Kühlflüssigkeit in Form von feinen Tröpfchen mit einer mittleren Tröpfchengröße zwischen 400 und 4 000 um in einen Rauchgasstrom; das Umlenken des Rauchgases zur Bildung eines Aufwärtsstroms mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1-5 m/s, wobei die in dem Rauchgas enthaltenen Staubpartikel von den feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit aufgenommen werden und die feinen Tröpfchen mit den eingeschlossenen Staubpartikeln aufgmnd ihrer eigenen Schwere nach unten tropfen, so daß die Staubpartikel aus den Rauchgasen abgeschieden werden; das Auffangen der feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit mit den eingeschlossenen Staubpartikeln; und das Dispergieren des entstaubten Rauchgases in der Absorptionsflüssigkeit, so daß die in dem Rauchgas enthaltenen Schadstoffe von der Absorptionsflüssigkeit aufgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Kühlflüssigkeit Wasser eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Rauchgas Schwefeloxidverbindungen als Schadstoffe enthält und es sich bei der Absorptionsflüssigkeit um eine Entschwefelungsflüssigkeit handelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Entschwefelungsflüssigkeit eine Suspension von Kalk oder zerkleinertem Kalkstein ist.

5. Apparat zur kontinuierlichen Behandlung eines Stäube und Schadstoffe enthaltenden Rauchgases, der folgendes umfaßt:

einen Behälter (1; 101), der aus einer oberen Kammer (A) für die Entstaubung des Rauchgases und aus einer unteren Kammer (B) zur Behandlung des Rauchgases mit einer Absorptionsflüssigkeit zur Entfernung von Schadstoffen aus dem Rauchgas besteht, wobei diese untere Kammer (B) mit der oberen Kammer (A) verbunden ist und somit das entstaubte Rauchgas in erstere gelangen kann;

Eintrittsvorrichtungen (12; 112) zur Zuführung eines Stroms des Rauchgases, dessen Behandlung in der oberen Kammer erfolgen soll;

Sprühvorrichtungen (13; 113) zum Einsprühen der feinen Tröpfchen einer Kühlflüssigkeit mit einer mittleren Tröpfchengröße zwischen 400 und 4 000 um in den in die obere Kammer (A) eintretenden Rauchgasstrom;

senkrechte Wandungseinrichtungen (9; 108), die in die obere Kammer (a) eingebaut sind, so daß der Rauchgasstrom in dieser Kammer nach oben gelenkt wird, bevor er in die untere Kammer (B) geleitet wird, wodurch sich die von den feinen Tröpfchen der Kühlflüssigkeit aus dem Rauchgas aufgenommenen Staubpartikel durch ihre Schwere entgegen dem Aufwärtsstrom des Rauchgases in der oberen Kammer (A) nach unten bewegen;

eine Abscheideplatte (5; 105) innerhalb der oberen Kammer zum Auffangen der feinen Tröpchen der Kühlflüssigkeit, die die Staubpartikel aufgenommen haben;

ein Ablaufrohr (10; 110) zum Ablassen der die Staubpartikel enthaltenden Kühlflüssigkeit, die von der Abscheideplatte (5; 105) aufgefangen wurde, aus der oberen Kammer (A);

einen Austrittskanal (6; 106) zum Ableiten des entstaubten und von Schadstoffen gereinigten Rauchgases aus der unteren Kammer (B).

6. Apparat nach Anspruch 5, bei dem die Sprühvorrichtungen (13; 113) in die Eintrittsvorrichtungen (12; 112) für das Rauchgas und/oder in die obere Kammer (A) installiert sind.

7. Apparat nach Anspmch 5 oder 6, bei dem eine waagerechte Trennwand (4; 105) zwischen der oberen Kammer (A) und der unteren Kammer (B) eingebaut ist und bei dem von dieser Trennwand (4; 105) eine Vielzahl von Rohren (B; 108) zur Herstellung einer Verbindung zwischen der unteren Kammer (B) und der oberen Kammer (A) in die untere Kammer (B) führen, damit in diese entstaubtes Rauchgases gelangen kann.

8. Apparat nach Anspruch 7, bei dem die Außenfläche der Trennwand (105) als Abscheideplatte in der oberen Kammer (A) dient.

9. Apparat nach Anspruch 8, bei dem zudem die Rohre (108) von der Trennwand (105) nach oben in Kammer (A) geführt sind und die Außenfläche der Rohre als die senkrechten Wandungseinrichtungen dienen.

10. Apparat nach Anspruch 5, bei dem die obere Kammer (A) im Inneren mit einer zylindrischen senkrechten Trennwand (9) ausgestattet ist, deren Oberkante in einem bestimmten Abstand zur Decke (3) der oberen Kammer angeordnet ist, wobei die senkrechte Trennwand (9) als die senkrechten Wandungseinrichtungen dient, und bei dem die Abscheideplatte (5) um die Unterkante der senkrechten Trennwand (9) und horizontal zu den Seitenwänden der oberen Kammer (A) angeordnet ist;

bei dem zu den Eintrittsvorrichtungen (12) für das Rauchgas eine Öffnung (11) in einer Seitenwand der oberen Kammer (A), deren Oberkante unterhalb der Oberkante der senkrechten Trennwand (9) und deren Unterkante oberhalb der Abscheideplatte (5) angeordnet sind, sowie ein Eintrittsrohr (12) gehören, das mit der Öffnung (11) verbunden ist;

bei dem die waagerechte Trennwand (4) zwischen der oberen Kammer (A) und der unteren Kammer (B) eingebaut ist;

bei dem eine Vielzahl von Rohren (8), durch die die untere Kammer (B) und die obere Kammer (A) miteinander verbunden werden, so daß in erstere das entstaubte Rauchgas aus letzterer gelangen kann, von der waagerechten Trennwand (4) in die untere Kammer (B) führt;

bei dem der Austrittskanal (6) zum Ableiten des von Staubpartikeln und Schadstoffen gereinigten Rauchgases aus der unteren Kammer (B) so angeordnet ist, daß er sich von einer mittigen Öffnung der waagerechten Trennwand aus nach oben durch die zylindrische Trennwand (9) erstreckt, und dieser Austrittskanal (6) durch die Decke (3) der oberen Kammer geführt ist;

bei dem die Sprühvorrichtungen (13) in das Eintrittsrohr (12) und/oder in der oberen Kammer (A) installiert sind.

11. Apparat nach Anspruch 5, bei dem in die obere Kammer (A) eine senkrechte Trennwand (9) eingebaut ist, deren Oberkante sich in einem bestimmten Abstand zur Decke (3) der oberen Kammer (A) befindet, wobei die senkrechte Trennwand (9) als senkrechte Wandungseinrichtungen dient, und bei dem die Abscheideplatte (5) waagerecht zwischen Unterkante der senkrechten Trennwand und der Seitenwand der oberen Kammer (A) eingebaut ist;

bei dem zu den Eintrittsvorrichtungen für die Zufuhr des Rauchgases eine Öffnung (11) in einer Seitenwand der oberen Kammer (A), deren Oberkante unterhalb der Oberkante der senkrechten Trennwand (9) und deren Unterkante oberhalb der Abscheideplatte (5) angeordnet ist, und das mit der Öffnung (11) verbundene Eintrittsrohr (12) gehören;

bei dem eine Vielzahl von Rohren (8), durch die die untere Kammer (B) mit der oberen Kammer (A) verbunden wird, so daß in erstere das entstaubte Rauchgas aus letzterer gelangen kann, von der waagerechten Trennwand (4) nach unten in die untere Kammer führt;

bei dem der Austrittskanal (6) zum Ableiten des von Staubpartikeln und Schadstoffen gereinigten Rauchgases aus der unteren Kammer (B) im oberen Bereich der Seitenwand der unteren Kammer (B) eingebaut ist; und

bei dem die Sprühvorrichtungen (13) in das Eintrittsrohr (12) und/oder in die obere Kammer (A) installiert sind.

12. Apparat nach Anspruch 5, bei dem zu den Eintrittsvorrichtungen für die Zufuhr des Rauchgases eine Öffnung in einer Seitenwand der oberen Kammer (A) und ein mit dieser Öffnung verbundenes Eintrittsrohr (112) gehören;

bei dem der Austrittskanal (106) für die Ableitung des von Staubpartikeln und Schadstoffen gereinigten Rauchgases aus der unteren Kammer (B) an einer Seitenwand der unteren Kammer vorgesehen ist;

bei dem die Abscheideplatte (105) waagerecht zwischen der unteren Kammer (A) und der oberen Kammer (B) eingebaut ist;

bei dem ein Rohr oder mehrere Rohre (108) durch die Abscheideplatte geführt ist/sind und damit die untere Kammer (B) mit der oberen Kammer (A) verbunden wird, so daß in erstere das entstaubte Rauchgas aus letzterer gelangen kann, wobei das eine Rohr oder die Anzahl von Rohren (108) so weit in die obere Kammer (A) geführt ist/sind, daß sich seine/ihre Oberkante oberhalb der Gaseintrittsöffnung, jedoch unterhalb der Decke (103) der oberen Kammer (A) befindet, und so weit in die untere Kammer (B) geführt ist/sind, daß sich seine/ihre Unterkante unterhalb der Austrittsöffnung (106), jedoch oberhalb des Bodens der unteren Kammer (B) befindet, wobei die Außenflächen des Rohrs/der Rohre (108) in die untere Kammer reichen und als senkrechte Wandungseinrichtungen dienen; und

bei dem die Sprühvorrichtungen (113) in das Eintrittsrohr (112) und/oder in die obere Kammer (A) eingebaut sind.