EP0089036A1 - Verfahren zum Reinigen von Abgasen und zur Rückgewinnung von Wärme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Reinigen von Abgasen und zur Rückgewinnung von Wärme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0089036A1
EP0089036A1 EP83102457A EP83102457A EP0089036A1 EP 0089036 A1 EP0089036 A1 EP 0089036A1 EP 83102457 A EP83102457 A EP 83102457A EP 83102457 A EP83102457 A EP 83102457A EP 0089036 A1 EP0089036 A1 EP 0089036A1
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EP
European Patent Office
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washing liquid
exhaust
line
exhaust gas
heat
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EP83102457A
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English (en)
French (fr)
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EP0089036B1 (de
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Herbert Dr. Jovy
Wilhelm Schuster
Jürgen Wittekind
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Feraton Anstalt
Original Assignee
Feraton Anstalt
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Publication date
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Publication of EP0089036A1 publication Critical patent/EP0089036A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/18—Flue gas recuperation

Definitions

  • the invention relates to a method for purifying exhaust gas and recovering heat, in particular from a furnace, in which the exhaust gas is brought into contact with a circulating scrubbing liquid which contains additives which bind the pollutants contained in the exhaust gas and oxidize the resulting compounds and be removed from the cycle.
  • Firing systems in which fossil fuels are burned pollute the environment due to pollutants carried in the exhaust gas, in particular sulfur dioxide 50 2 .
  • pollutants carried in the exhaust gas in particular sulfur dioxide 50 2 .
  • the hot exhaust gases result in high heat losses. This heat loss means that the overall efficiency of a combustion system, in which water is heated, for example, is limited and the use of the energy used is therefore unsatisfactory.
  • the washing liquid expediently circulated for this purpose contains appropriate chemicals, such as calcium carbonate and / or calcium oxide and / or calcium hydroxide, which bind the sulfur dioxide of the A-b gas.
  • the compounds formed are then oxidized to calcium sulfate by oxygen and this is separated from the wash water and removed.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned which is suitable for exhaust gas purification even in small and medium-sized incineration plants, with a minimum expenditure on equipment, thereby extensive washing out of the pollutants and at the same time economical work by recovering heat and corresponding energy-saving use of the fuels.
  • the object of the invention also includes the creation of a device for optimal implementation of the method.
  • the object is achieved by a method of the type mentioned at the outset in that the washing liquid is introduced from a storage container into an upper space of an exhaust pipe or a chimney of the combustion system and from there in countercurrent to the exhaust gas flowing upwards in the exhaust pipe or chimney is directed, the pollutants bound by the additives present in the washing liquid and the compounds formed together with the washing liquid in the return into the storage container, heat being extracted from the exhaust gas at the same time during the washing process and this being fed to the inlet of the fluids to be heated in the furnace or another heat consumer.
  • the device for carrying out the method is characterized in that an exhaust gas line, starting from a boiler room of a boiler of the furnace, which is heated by a burner, is drawn upwards through a chimney, in addition to the exhaust gas line, a line extending from a storage container containing a washing liquid to an upper region the exhaust pipe is guided and opens into it, and a drain line is provided in a lower region of the exhaust pipe, which leads back into the storage tank.
  • the method has a number of advantages, which range from being carried out in a space-saving arrangement for small and medium-sized systems to removing pollutants and simultaneously utilizing heat.
  • One of the essential features is the inclusion of the fireplace in the work area of the washing process.
  • the space requirement of the entire system is thus reduced to a minimum, and it is also achieved that, at the same time, the scrubbing liquid flowing in the counterflow not only removes pollutants from the exhaust gas but also heat which can now be supplied to a fluid to be heated.
  • the one Device adapted to the method offers yet another possibility for heat utilization, which can be implemented without great effort.
  • a heat exchanger can be installed in a connecting pipe, for example a chimney socket between the boiler and the flue gas pipe in the chimney, which already extracts part of the heat that is usually lost by the exhaust gas flowing out here, so that this heat can be used for any purpose can be.
  • the additional device from a combined storage sedimentation tank and optionally reaction tank has further advantages, since the solid compounds washed out with the washing water and formed by the further treatment settle during the burner's idle periods. When the burner is out of operation, the washing liquid circulation is also switched off. The fine solids, because these are usually, settle in the storage tank from the dormant washing liquid and are only sporadically removed from here during downtimes.
  • the separation is more complete than when the solids are withdrawn during the liquid circulation, as is the case with known methods and systems.
  • This measure also simplifies and improves the method according to the invention compared to the prior art.
  • the heat of condensation of the combustion gases can only be used optimally if it actually is Liquid, usually water, condenses out.
  • the amount of heat extracted from the washing liquid is regulated in such a way that the temperature of the liquid is partly below and partly above the dew point of the smoke or exhaust gases. In this way, moisture from the exhaust gases is condensed into the wash water on the one hand, and water from the wash water is evaporated into the smoke or exhaust gases on the other hand.
  • the amount of heat withdrawn from the washing liquid via heat exchangers is expediently regulated via a level switch assigned to the storage tank, and thus the temperature of the washing liquid and its amount are controlled.
  • the circuit is maintained at a substantially certain level and careful dosing of the additives required for washing is not necessary for this reason either.
  • a washing temperature is set which is above the dew point.
  • the boiler 1 schematically shows a conventional oil burner 1 of a firing system arranged in a boiler 2, which is followed by the washing system.
  • the boiler 2 which is used, for example, for heating domestic and heating water, is equipped with a domestic water supply 3 and a domestic water feed line 4 as well as a heating supply 5 and a heating return 6.
  • the boiler 2 is connected to a chimney 8, which is bricked, but can also be designed only as a jacket for an exhaust pipe 9.
  • This exhaust pipe 9 is an essential part of the device for carrying out the washing process. It leads upwards from the lower region of the chimney 8, preferably essentially through the entire length of the chimney 8, and the exhaust gases from the oil burner 1 flow through it.
  • a storage container 16 is provided outside the chimney 8, expediently at its lower end, from which a line 12 for the wash water opens into an upper region in the exhaust line 9.
  • a pump 13 is installed in the line 12 and then an air injector 15 is installed thereon.
  • the entry of the line 12 into the exhaust line 9 is preferably with a Provide spray device 10, which advantageously has spray arms 11 arranged in a star shape.
  • a drain line 14 leads back to the storage tank 16 from a lower area of the exhaust gas line 9 which is closed off from the outside. The washing liquid is injected from the storage container 16 into the exhaust line 9 with the aid of the pump 13.
  • a practical embodiment provides an exhaust pipe 9 with a length corresponding at least to the chimney height, advantageously 6 m or more.
  • the diameter of such an exhaust pipe 9 is approximately 15 cm.
  • a scrubbing liquid which binds pollutants in the exhaust gas is preferably a lime solution in which burnt lime and water are present in a ratio of 40 g of lime to 1 liter of water and formic acid in a ratio of 50 g of formic acid to 40 g of lime.
  • Air is introduced into the wash water downstream of the pump 13 in the line 12, for example through the air injector 15, in order to carry out the required oxidation in the solution.
  • the process water feed 17 is passed through the storage tank 16 and passes into the process water feed line 4, which enters the boiler 2.
  • the return 18 of the heating water also leads through the storage tank 16 and from here to the heating return 6, which opens into the boiler 2.
  • a heat exchanger 7 is used, which is already at the entrance the exhaust gases coming from the boiler 2 extracts this heat.
  • the medium heated in the heat exchanger can be used for any purpose.
  • the design of the storage container 9 also contributes to the optimal implementation of the method according to the invention, which can be designed in such a way that not only the washing liquid is stored here, but the solids fall down therein and are collected during the shutdown of the combustion system.
  • this storage container 16 can also be equipped with a reaction chamber.
  • a combined storage, sedimentation and reaction container 16 is shown schematically in FIG.
  • the boiler 2 of the firing system and the chimney 8 in which the exhaust pipe 9 (FIG. 1) is guided and into which the pipe 12 for the washing liquid coming from the storage tank 16 opens are shown here.
  • the storage, sedimentation and reaction container 16 consists of three departments, namely the chamber 20 for the washing liquid flowing back from the exhaust pipe 9 via the drain pipe 14. Below this chamber 20 is the sludge chamber 21 and above the chamber 20 there is a storage chamber 22 filled with calcium carbonate (CaC0 2 ). In the chamber 20 there is a heat exchanger 23, for example for process water, into which the inlet and outlet lines 17 , 18 lead for a medium that is used for heat recovery.
  • the pump 13 is arranged in the lower region of the line 12 for the washing water leading into the exhaust gas line 9 and is followed by the air injector 15.
  • the combined storage, sedimentation and and reaction container is assigned a level switch LIS, which, as already mentioned, is provided for regulating and controlling the flow of the medium for heat recovery.
  • the setting is such that the temperature of the scrubbing liquid is partly below and partly above the dew point of the exhaust gases, so that either moisture from the exhaust gases condenses into the washing water or water from the washing water evaporates into the exhaust gases.
  • Level switches of this type are known.
  • the resulting in the oil burner 1 exhaust gas contains S0 2 , which is known to be generated when burning 1 kg of oil up to about 3 liters of S0 2 gas. This sulfur gas, which pollutes the environment, should and must be removed.
  • the exhaust gas flowing through the chimney nozzle 19, which is hot up to about 300 ° C., is first cooled by the heat exchanger 7 located in this feed line. This is preferably designed such that the exhaust gas is cooled to, for example, 50 to 80 ° C. At this temperature, the exhaust gas reaches the exhaust pipe 9. -
  • the heat exchanger 7 can be flowed through by water that heats up through heat exchange and this warm water can be used for various purposes, such as for building heating, domestic water heating, swimming pool heating and the like.
  • the exhaust gas cooled in the first heat exchanger 7 flows upward in the exhaust line 9, counter to the washing liquid which contains a calcium format and flows through the spray device 10 from top to bottom in the exhaust line 9.
  • the sulfur dioxide contained in the exhaust gas reacts with the Ca 2+ ions in the washing liquid.
  • Free formic acid is formed in accordance with the C a 2 ⁇ ions bound by the sulfur dioxide.
  • this free formic acid reacts with the calcium carbonate in the storage space 22.
  • Ca2 + ions are dissolved from the calcium carbonate, so that a regenerated washing solution is supplied to the exhaust pipe 9.
  • a detergent funnel 25 (FIG. 2) is expediently provided, from which the washing liquid enriched with bound sulfur dioxide from the exhaust gas reaches the chamber 20 of the combined storage container 16 via the discharge line 14.
  • the calcium sulfate (gypsum) formed during the absorption of the sulfur dioxide under atmospheric oxygen settles on the bottom of the sedimentation container, that is to say in its sludge chamber 21, in particular during burner downtimes, in which the circulation of the washing liquid is also switched off.
  • the sludge layer is suitably covered by an A bdecktrichter 24 relative to the remaining tank space to fluidize the washing liquid circulation no settled sludge. At the bottom of the sludge space 21, the settled solid can be drawn off in corresponding periods.
  • the sulfur dioxide content in exhaust gases can also be largely extracted in small and medium-sized combustion plants, with substantial amounts of heat being generated by heat exchange in two stages, namely before the washing process and during the washing process, can be recovered and used.
  • the washing liquid can also be regenerated in whole or in part.

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Abstract

In einem Kamin (8) ist eine Abgasleitung (9) eingesetzt, in die im oberen Bereich eine Leitung (12) für eine Waschflüssigkeit mündet. Die Waschflüssigkeit wird in der Abgasleitung (9) im Gegenstrom zu dem in der Abgasleitung (9) nach oben strömenden zu reinigenden Abgas eingesprüht. Die Waschflüssigkeit enthält Zusatzstoffe, die mit den Schadstoffen des Abgases reagieren und diese binden. Die Waschflüssigkeit wird aus einem Speicherbehälter (16) im Kreislauf stromabwärts durch die Abgasleitung (9) und wieder zurück in den Speicherbehälter (16) geführt. Dieser ist zweckmässig als kombinierter Speicher-, Sedimentations- und Reaktionsbehälter ausgebildet, in dem sich die beim Waschvorgang gebildeten Feststoffe absetzen und die Waschflüssigkeit regeneriert wird. Es sind Wärmetauscher (7), (17) und (18) vorgesehen, die den Abgasen eine Wärmemenge entziehen, die sonst mit den Abgasen ungenutzt abgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abgas und Rückgewinnung von Wärme, insbesondere aus einer Feuerungsanlage, bei dem das Abgas mit einer im Kreislauf gefahrenen Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, die Zusätze enthält, welche im Abgas enthaltene Schadstoffe bindet, die dabei entstehenden Verbindungen aufoxidiert und aus dem Kreislauf entfernt werden.
  • Feuerungsanlagen, in welchen fossile Brennstoffe verbrannt werden, beispielsweise mit ölbrennern ausgerüstete Feuerungsanlagen, belasten die Umwelt durch im Abgas mitgeführte Schadstoffe, insbesondere Schwefeldioxid 502. Ausserdem entstehen durch die heissen Abgase hohe Wärmeverluste. Diese Verlustwärme bedingt, dass der gesamte Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage, bei denen beispielsweise Wasser erwärmt wird, beschränkt und dadurch die Ausnutzung der eingesetzten Energie nicht zufriedenstellend ist.
  • Zur Reinigung der Abgase sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen sowie Anlagen vorgeschlagen worden und werden auch benutzt. Sie arbeiten im wesentlichen alle nach dem gleichen Grundprinzip, wobei Schwefeldioxid aus den Abgasen ausgewaschen wird. Die hierfür zweckmässig im Kreislauf gefahrene Waschflüssigkeit enthält entsprechende Chemikalien, wie Calciumcarbonat und/oder Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid, die das Schwefeldioxid des Ab-gases binden. Durch Sauerstoff werden dann die gebildeten Verbindungen zu Calsiumsulfat oxidiert und dieses aus dem Waschwasser abgeschieden und entfernt.
  • Bei den bekannten Verfahren zur Rauch- bzw. Abgaswäsche wird die Dosierung der benötigten Absorptionschemikalien, die Aufoxidierung des entstehenden Sulfits zu Sulfat sowie das Ausschleusen des entstehenden bzw. entstandenen Calciumsulfats aus dem Waschmittelkreislauf so aufwendig geführt, dass diese Verfahren nur zur Reinigung der Abgase von Grossverbrennungsanlagen angewendet werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich zur Abgasreinigung auch bei kleinen und mittleren Verbrennungsanlagen eignet, und zwar mit einem apparativen Mindestaufwand, dabei weitgehender Auswaschung der die Abgase verunreinigenden Stoffe und gleichzeitig wirtschaftlicher Arbeit durch Rückgewinnung von Wärme und entsprechender energiesparender Ausnutzung der Brennstoffe. Zur Aufgabe der Erfindung gehört auch die Schaffung einer Vorrichtung zur optimalen Durchführung des Verfahrens.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Waschflüssigkeit aus einem Speicherbehälter in einen oberen Raum einer Abgasleitung bzw. eines Kamins der Feuerungsanlage eingeleitet und von hier im Gegenstrom zu dem in der Abgasleitung bzw. im Kamin nach oben strömenden Abgas geleitet wird, dabei die Schadstoffe durch die in der Waschflüssigkeit vorhandenen Zusätze gebunden und die gebildeten Verbindungen zusammen mit der Waschflüssigkeit im Rücklauf in den Speicherbehälter geführt werden, wobei während des Waschvorganges dem Abgas gleichzeitig Wärme entzogen und diese dem Zulauf den in der Feuerungsanlage zu erwärmenden Fluids oder einem anderen Wärmeverbraucher zugeführt wird.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasleitung ausgehend von einem durch einen Brenner erwärmten Kesselraum eines Kessels der Feuerungsanlage nach oben durch einen Kamin gezogen ist, neben der Abgasleitung eine von einem eine Waschflüssigkeit enthaltenden Speicherbehälter ausgehende Leitung bis zu einem oberen Bereich der Abgasleitung geführt ist und hier in diese mündet, und in einem unteren Bereich der Abgasleitung eine Abflussleitung vorgesehen ist, die in den Speicherbehälter zurückführt.
  • Zweckmässige Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den entsprechenden Unteransprüchengekennzeichnet.
  • Das Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf, die von der Durchführung in raumsparender Anordnung für Klein-und Mittelanlagen über Entzug der Schadstoffe und gleichzeitiger Wärmeausnutzung reichen. Eines der wesentlichen Merkmale ist die Einbeziehung des Kamins in den Arbeitsbereich des Waschvorganges. Damit wird der Raumbedarf der gesamten Anlage auf ein Minimum reduziert, wobei auch erreicht wird, dass gleichzeitig durch die im Gegenstrom fliessende Waschflüssigkeit dem Abgas nicht nur Schadstoffe, sondern auch Wärme entzogen wird, die nun einem zu erwärmenden Fluid zugeführt werden kann. Die dem Verfahren angepasste Vorrichtung bietet noch eine weitere Möglichkeit zur Wärmeausnutzung, die ohne grossen Aufwand verwirklicht werden kann. In einer Verbindungsleitung, beispielsweise einem Kaminstutzen zwischen dem Heizkessel und der Abgasleitung im Kamin, kann ein Wärmetauscher eingebaut werden, der bereits einen Teil der Wärme, die üblicherweise durch das hier ausströmende Abgas der Nutzwärme verloren geht, entzieht, so dass diese Wärme irgendeinem Verwendungszweck zugeführt werden kann. Die Zusatzeinrichtung aus einem kombinierten Speicher-Sedimentationsbehälters sowie gegebenenfalls Reaktionsbehälters bringt weitere Vorteile mit sich, da sich in diesem die mit dem Waschwasser ausgewaschenen und durch die Weiterbehandlung gebildeten festen Verbindungen während der Stillstandsperioden des Brenners absetzen. Wenn der Brenner ausser Betrieb ist, wird auch der Waschflüssigkeits-Umlauf abgeschaltet. Die feinen Feststoffe, denn um solche handelt es sich in der Regel, setzen sich im Speicherbehälter aus der ruhenden Waschflüssigkeit ab und werden von hier nur sporadisch während der Stillstandszeiten entzogen. Auf diese Weise ist die Abscheidung vollständiger als bei einem Entzug der Feststoffe während des Flüssigkeitsumlaufs, wie das bei bekannten Verfahren und Anlagen der Fall ist. Auch durch diese Massnahme ist das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht und verbessert. Durch die Anordnung einer Reaktionskammer im Speicherbehälter kann die in den Speicherbehälter rückgeführte verbrauchte Waschflüssigkeit ganz oder zumindest teilweise regeneriert werden.
  • Ein weiteres Problem kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren gelöst werden. Die Kondensationswärme der Verbrennungsgase kann nur dann optimal genutzt werden, wenn tatsächlich Flüssigkeit, in der Regel Wasser, auskondensiert. Da dies aber zu einer unerwünschten Zunahme der im Kreislauf geführten Waschflüssigkeit führen würde, wird die der Waschflüssigkeit entzogene Wärmemenge so geregelt, dass die Temperatur der Flüssigkeit zum Teil unter und zum Teil über dem Taupunkt der Rauch- bzw. Abgase liegt. Auf diese Weise wird einerseits Feuchtigkeit aus den Abgasen in das Waschwasser kondensiert und andererseits Wasser aus dem Waschwasser in die Rauch- bzw. Abgase verdampft. Die über Wärmetauscher der Waschflüssigkeit entzogene Wärmemenge wird zweckmässig über einen dem Speicherbehälter zugeordneten Niveauschalter geregelt und somit die Temperatur der Waschflüssigkeit und deren Menge gesteuert. Demzufolge wird der Kreislauf auf einem im wesentlichen bestimmten Niveau gehalten und ein sorgfältiges Dosieren der zum Waschen erforderlichen Zusätze ist auch aus diesem Grund nicht erforderlich. Dabei wird bei Beginn, das heisst bei Anfahren der Feuerungsanlage unter dem Taupunkt gearbeitet, während nach Erwärmung der Waschflüssigkeit eine Waschtemperatur eingestellt wird, die über dem Taupunkt liegt.
  • Auf diese Weise wird in einem rationell arbeitenden Kreislauf durch Anordnung einfacher Baueinheiten auch in Klein-und Mittelfeuerungsanlagen eine sehr gute Abgasreinigung und gleichzeitig eine erhöhte Energieausnutzung gewährleistet. Ein gemauerter Kamin ist nicht mehr unbedingt erforderlich, sondern es genügt ein ummanteltes Abgasrohr, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.
  • Die Erfindung wird anhand einer in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen schematischen Aufriss einer zwischen einem Kessel einer Feuerungsanlage und einem Speicherbehälter für Waschflüssigkeit angeordneten Vorrichtung; und
    • Fig. 2 einen schematischen Aufriss eines an die Vorrichtung angeschlossenen Speicherbehälters, der gleichzeitig als Sedimentations- und Reaktionsbehälter ausgelegt ist.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen in einem Kessel 2 angeordneten konventionellen ölbrenner 1 einer Feuerungsanlage, der die Waschanlage nachgeschaltet ist. Der Kessel 2, der beispielsweise zum Erwärmen von Brauch- und Heizungswasser dient, ist mit einem Brauchwasservorlauf 3 und einer Brauchwasser-speiseleitung 4 sowie einem Heizungsvorlauf 5 und einem Heizungsrücklauf 6 ausgerüstet. Der Kessel 2 ist an einem Kamin 8 angeschlossen, der gemauert, aber auch lediglich als Mantel für eine Abgasleitung 9 ausgebildet sein kann. Diese Abgasleitung 9 ist ein wesentlicher Bestandteil der Vorrichtung zur Durchführung des Waschverfahrens. Sie führt vom unteren Bereich des Kamins 8 nach oben, vorzugsweise im wesentlichen durch die gesamte Länge des Kamins 8 und wird von den vom ölbrenner 1 stammenden Abgasen durchströmt. Für das mit Zusätzen zum Binden der Abgas-Schadstoffe versetzte Waschwasser ist ein ausserhalb des Kamins 8, zweckmässig an dessen unterem Ende, angeordneter Speicherbehälter 16 vorgesehen, von dem eine Leitung 12 für das Waschwasser in einen oberen Bereich in die Abgasleitung 9 mündet. In der Nähe des Austritts aus dem Speicherbehälter 9 ist in der Leitung 12 eine Pumpe 13 und anschliessend an diese ein Luftinjektor 15 eingebaut. Der Eintritt der Leitung 12 in die Abgasleitung 9 ist vorzugsweise mit einer Sprühvorrichtung 10 versehen, die vorteilhafterweise sternförmig angeordnete Sprüharme 11 aufweist. Aus einem unteren, nach aussen verschlossenen Bereich der Abgasleitung 9 führt eine Abflussleitung 14 zum Speicherbehälter 16 zurück. Die Waschflüssigkeit wird mit Hilfe der Pumpe 13 aus dem Speicherbehälter 16 in die Abgasleitung 9 eingedüst.
  • Eine praktische Ausführungsform sieht eine Abgasleitung 9 mit einer mindestens der Kaminhöhe entsprechenden Länge, vorteilhafterweise 6 m oder mehr vor. Der Durchmesser einer solchen Abgasleitung 9 beträgt etwa 15 cm. Eine Schadstoffe des Abgases bindende Waschflüssigkeit ist vorzugsweise eine Kalklösung, in der gebrannter Kalk und Wasser im Verhältnis 40 g Kalk auf 1 Liter Wasser und Ameisensäure im Verhältnis 50 g Ameisensäure auf 40 g Kalk vorhanden ist.
  • Hinter der Pumpe 13 in der Leitung 12 in Strömungsrichtung gesehen, wird in das Waschwasser Luft eingebracht, beispielsweise durch den Luftinjektor 15, um die erforderliche Oxidation in der Lösung durchzuführen.
  • Die Brauchwassereinspeisung 17 wird durch den Speicherbehälter 16 geführt und geht in die Brauchwasser-Speiseleitung 4 über, die in den Kessel 2 eintritt. Der Rücklauf 18 des Heizungswassers führt ebenfalls durch den Speicherbehälter 16 und von hier zum Heizungsrücklauf 6, der in den Kessel 2 mündet.
  • In der Verbindung zwischen dem Kessel 2 und der Abgasleitung 9, die vorzugsweise als Kaminstutzen 19 ausgelegt ist, ist ein Wärmetauscher 7 eingesetzt, der bereits beim Eintritt der aus dem Kessel 2 kommenden Abgase diesen Wärme entzieht. Das dabei im Wärmetauscher erwärmte Medium kann irgendwelcher Nutzung zugeführt werden.
  • Schliesslich trägt zur optimalen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auch die Ausbildung des Speicherbehälters 9 bei, der so ausgelegt sein kann, dass hier nicht nur die Waschflüssigkeit gespeichert wird, sondern darin während des Stillstands der Feuerungsanlage die Feststoffe nach unten fallen und gesammelt werden. Ferner kann dieser Speicherbehälter 16 auch mit einer Reaktionskammer ausgestattet sein.
  • In Fig. 2 ist ein kombinierter Speicher-, Sedimentations-und Reaktionsbehälter 16 schematisch gezeigt. Abgedeutet ist hier der Kessel 2 der Feuerungsanlage sowie der Kamin 8, in dem die Abgasleitung 9 (Fig. 1) geführt ist und in den die Leitung 12 für die aus dem Speicherbehälter 16 kommende Waschflüssigkeit mündet.
  • Der Speicher-, Sedimentations- und Reaktionsbehälter 16 besteht aus drei Abteilungen, nämlich der Kammer 20 für die aus der Abgasleitung 9 über die Abflussleitung 14 zurückfliessende Waschflüssigkeit. Unterhalb dieser Kammer 20 ist der Schlammraum 21 und über der Kammer 20 befindet sich ein mit Calciumcarbonat (CaC02) gefüllte Vorratsraum 22. In der Kammer 20 ist ein Wärmetauscher 23, beispielsweise für Brauchwasser, vorgesehen, in den die Ein- bzw. Austrittsleitungen 17, 18 für ein Medium führen, das zur Wärmerückgewinnung verwendet wird. Die Pumpe 13 ist im unteren Bereich der in die Abgasleitung 9 führenden Leitung 12 für das Waschwasser angeordnet und nachgeschaltet ist der Luftinjektor 15. Der kombinierten Speicher-, Sedimentations-und Reaktionsbehälter ist ein Niveauschalter LIS zugeordnet, der wie bereits erwähnt zur Regelung und Steuerung des Durchflusses des Mediums zur Wärmerückgewinnung vorgesehen ist. Dabei ist die Einstellung derart, dass die Temperatur der Waschflüssigkeit teilweise unter und teilweise über dem Taupunkt der Abgase liegt, so dass entweder Feuchtigkeit aus den Abgasen in das Waschwasser kondensiert oder Wasser aus dem Waschwasser in die Abgase verdampft. Niveauschalter dieser Art sind bekannt.
  • Im folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrensablaufs beschrieben. Das beim ölbrenner 1 entstehende Abgas enthält S02, wobei bekannterweise beim Verbrennen von 1 Kg öl bis zu etwa 3 Liter S02-Gas erzeugt wird. Dieses, die Umwelt stark belastende Schwefelgas soll und muss entfernt werden. Das den Kaminstutzen 19 durchströmende, etwa bis zu 300° C heisse Abgas, wird zunächst durch den in dieser Zuleitung befindlichen Wärmetauscher 7 gekühlt. Dieser ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Abkühlung des Abgases auf beispielsweise 50 bis 80° C erfolgt. Mit dieser Temperatur gelangt das Abgas in die Abgasleitung 9. - Der Wärmetauscher 7 kann von Wasser durchströmt sein, das sich durch Wärmeaustausch erwärmt und dieses warme Wasser kann zu verschiedenen Zwecken, wie für Gebäudeheizung, Brauchwassererwärmung, Schwimmbadheizung und dergleichen verwendet werden.
  • Das im ersten Wärmetauscher 7 gekühlte Abgas strömt in der Abgasleitung 9 nach oben, entgegen der Waschflüssigkeit, die ein Calciumformat enthält und durch die Sprühvorrichtung 10 verteilt von oben nach unten in der Abgasleitung 9 fliesst. Während dieser Gegenströmung reagiert das im Abgas enthaltene Schwefeldioxid mit den Ca2+-Ionen der Waschflüssigkeit. Entsprechend den durch das Schwefeldioxid gebundenen Ca2¢- Ionen entsteht freie Ameisensäure. Auf dem Weg der Waschflüssigkeit durch den kombinierten Speicher-, Sedimentations-und Reaktionsbehälter 16 (Fig. 2) reagiert diese freie Ameisensäure mit dem Calciumcarbonat im Vorratsraum 22. Entsprechend der in der Abgasleitung 9 gebildeten freien Ameisensäure werden aus dem Calciumcarbonat Ca2+-Ionen gelöst, so dass eine regenerierte Waschlösung der Abgasleitung 9 zugeführt wird.
  • In der im Kamin 8 angeordneten Abgasleitung 9 (Fig. 1) ist zweckmässig ein Waschmittelsammeltrichter 25 (Fig. 2) vorgesehen, aus dem die mit gebundenem Schwefeldioxid aus dem Abgas angereicherte Waschflüssigkeit über die Abflussleitung 14 in die Kammer 20 des kombinierten Speicherbehälters 16 gelangt. Das bei der Absorption des Schwefeldioxids unter Luftsauerstoff gebildete Calciumsulfat (Gips) setzt sich insbesondere während der Brennerstillstandsperioden, bei denen auch der Umlauf der Waschflüssigkeit abgeschaltet ist, am Boden des Sedimentationsbehälters, also in dessen Schlammraum 21 ab. Die Schlammschicht wird zweckmässig durch einen Abdecktrichter 24 gegenüber dem restlichen Behälterraum abgedeckt, um beim Waschflüssigkeitsumlauf keinen abgesetzten Schlamm aufzuwirbeln. Am Boden des Schlammraumes 21 kann in entsprechenden Zeiträumen der abgesetzte Feststoff abgezogen werden. Durch entsprechende Zusatzstoffe zur Waschflüssigkeit können auch andere Schadstoffe den Rauch- und Abgasen entzogen werden.
  • Durch das erfindungsgemässe Verfahren und die dazu erforderliche einfache Anlage kann in wirtschaftlicher Weise ein weitgehender Entzug des Schwefeldioxidgehalts in Abgasen auch in kleinen und mittleren Feuerungsanlagen erreicht werden, wobei noch wesentliche Wärmemengen durch Wärmeaustausch in zwei Stufen, nämlich vor dem Waschvorgang und während des Waschvorganges, rückgewonnen und nutzbar gemacht werden können. Schliesslich kann auch die Waschflüssigkeit ganz oder teilweise regeneriert werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Reinigen von Abgas und Rückgewinnung von Wärme,insbesondere aus einer Feuerungsanlage, bei dem das Abgas mit einer im Kreislauf gefahrenen Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, die Zusätze enthält, welche im Abgas enthaltenen Schadstoffe bindet, die dabei entstehenden Verbindungen aufoxidiert und aus dem Kreislauf entfernt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit aus einem Speicherbehälter in einen oberen Raum einer Abgasleitung bzw. eines Kamins der Feuerungsanlage eingeleitet und von hier im Gegenstrom zu dem in der Abgasleitung bzw. im Kamin nach oben strömenden Abgas geleitet wird, dabei die Schadstoffe durch die in der Waschflüssigkeit vorhandenen Zusätze gebunden und die gebildeten Verbindungen zusammen mit der Waschflüssigkeit im Rücklauf in den Speicherbehälter geführt werden, wobei während des Waschvorganges dem Abgas gleichzeitig Wärme entzogen und diese dem Zulauf den in der Feuerungsanlage zu erwärmenden Fluids oder einem anderen Wärmeverbraucher zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strom der aus dem Speicherbehälter kommenden Waschflüssigkeit Luft eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlauf der Waschflüssigkeit mit dem Betrieb der Feuerungsanlage gekoppelt ist und während der Perioden des Brennerstillstands unterbrochen wird, wobei während der Verweilzeit der Waschflüssigkeit in dem Speicherbehälter die in der Waschflüssigkeit schwebenden festen Verbindungen, welche die dem Abgas entzogenen Schadstoffe enthalten, ausgeschieden und von hier periodisch entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Waschvorgang in den Speicherbehälter zurückfliessende verbrauchte Waschflüssigkeit in dem Speicherbehälter regeneriert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abgas in zwei Stufen Wärme entzogen wird, und zwar zunächst zwischen dem Austritt aus einem Heizkessel und dem Eintritt in die Abgasleitung im Kamin und danach während des Waschvorgangs, während dem die Waschflüssigkeit im Gegenstrom zunaufsteigenden Abgas geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Waschflüssigkeit entzogene Wärmemenge geregelt wird, indem die Temperatur der Waschflüssigkeit zum Teil unter dem Taupunkt der Abgase gehalten und Feuchtigkeit aus den Abgasen in die Waschflüssigkeit kondensiert und zum Teil über dem Taupunkt des Abgases gehalten und Wasser aus dem Waschwasser verdampft wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Waschflüssigkeit aus Kalk und Wasser im Verhältnis 40 g gebrannten Kalk auf 1 Liter Wasser, und Ameisensäure im Verhältnis 50 g Ameisensäure auf 40 g Kalk.verwendet wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasleitung (9) ausgehend von einem durch einen Brenner (1) erwärmten Kesselraum eines Kessels (1) der Feuerungsanlage nach oben durch einen Kamin (8) gezogen ist, eine von einem eine Waschflüssigkeit enthaltenden Speicherbehälter (16) ausgehende Leitung (12) bis zu einem oberen Bereich der Abgasleitung (9) geführt ist und hier in diese mündet, und in einem unteren Bereich der Abgasleitung eine Abflussleitung (14) vorgesehen ist, die in den Speicherbehälter (9) zurückführt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass abgasseitig vom Kessel (1) zur Abgasleitung (9) eine Verbindung (19) führt, in der ein Wärmetauscher (7) eingesetzt ist.
B 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (12) für die Waschflüssigkeit im Kamin (8) von unten nach oben neben der Abgasleitung (9) geführt ist, nahe des Speicherbehälters (16) in der Leitung (12) eine Pumpe (13) zum Umpumpen der Waschflüssigkeit eingesetzt und in der Mündung der Leitung (12) in der Abgasleitung (9) eineSprühvorrichtung (10) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Pumpe (13) in Strömungsrichtung ein Luftinjektor (15) in die Leitung (12) eingesetzt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicherbehälter (16) zwei Wärmetauscher angeordnet sind, wovon der eine Wärmetauscher vom Rücklauf (18) des Heizungswassers und der andere Wärmetauscher von der Brauchwasserspeisung (17) zum Kessel (1) durchströmt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (16) als kombinierter Vorrats-, Se-dimentations- und Reaktionsbehälter ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (16) aus einer Vorratskammer (20) für eine Waschflüssigkeit, einen Schlammraum (21) für sich absetzende Feststoffe und einen Calciumcarbonat enthaltenden Vorratsraum (22) zum Regenerieren der Waschflüssigkeit besteht.
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