SE468076B

SE468076B - WATER TREATMENT PROCEDURES FOR EXAMINATION AND DISPOSAL OF HAZARDOUS SMOKING AND EXHAUST MATERIALS

Info

Publication number: SE468076B
Application number: SE8704534A
Authority: SE
Inventors: P Hartmann
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-11-19
Filing date: 1987-11-18
Publication date: 1992-11-02
Also published as: JPS63178828A; SE8704534D0; DD253575B1; DE3737500A1; SE8704534L; DD253575A1; RU1789250C

Description

468 076 2 närheten av löphjulets nav och som kan leda till en minskning av matningskapaciteten eller till en fullständigt utebliven matningsström. Avgörande negativa särdrag uppkommer emellertid på grund av den ökade bullernivân, det ökade elenergibehovet såväl som de ökade tillverkningskostnaderna för dylika centri- fugalpumpar. Däremot erbjuder en i SU-PS 370 440 föreslagen systemlösning totalt sett mer fördelaktiga energetiska och ekonomiska användningsförhållanden. Härvid inmatas en delström av ett gasformigt kylmedium (medbringat medium), efter dess kontakt med en cirkulationsfluid (drivmedium) som skall kylas i strålapparatens strålrör, i förbindningsledningen mellan strålmunstycket och en konventionell fluidumpunqm Den under tryck finfördelade gas-fluidumblandningen medför visserligen ett förbättrat, men inget optimalt, värme- och materialutbyte såväl som medbringarmedietransport. Såsom ett resultat av detta erhålls bl.a. inte heller någon väsentlig reducering av strålrörslängden respektive materialbehovet (exempelvis ädel- stål eller specialglas).Vidare kan, vid användning av denna behandlingsmetod för små värmepannanläggningar inom husområ- det, de på grund av bygghöjden uppstående placerings- och arrangeringsproblemen inte minskas eller undanröjas på något anmärkningsvärt sätt. 468 076 2 in the vicinity of the impeller hub and which can lead to a reduction of the feed capacity or to a complete absence of feed current. However, decisive negative features arise due to the increased noise level, the increased need for electrical energy as well as the increased manufacturing costs for such centrifugal pumps. On the other hand, a system solution proposed in SU-PS 370 440 offers more favorable energy and economic conditions of use overall. In this case, a partial stream of a gaseous cooling medium (entrained medium) is fed, after its contact with a circulating fluid (propellant medium) to be cooled in the jet tube of the jet apparatus, into the connecting line between the jet nozzle and a conventional fluid puncture. no optimal, heat and material exchange as well as carrier media transport. As a result of this, e.g. nor does there be any significant reduction in the length of the radiant pipe or the need for materials (eg stainless steel or special glass). Furthermore, when using this treatment method for small boiler systems in the residential area, the placement and arrangement problems arising from the construction height can not be reduced or eliminated. remarkable way.

Syftet med uppfinningen är att ange ett effektivt och univer- sellt användbart våtbehandlingsförfarande med direkt värme- och materialutbyte mellan rök- eller avgaser och tvättfluiu, för alla effektområden av förbränningsanläggningar, vilket 1 jämförelse med de kända lösningarna dels utmärks av en optimal utformning av impulsutbytesbetingelserna såväl som renings- och värmeväxlingsprocessen och dels garanterar minimala inves- terings- och driftskostnader.The object of the invention is to provide an efficient and universally useful wet treatment process with direct heat and material exchange between flue or exhaust gases and washing fluid, for all power ranges of combustion plants, which in comparison with the known solutions is characterized by an optimal design of the impulse exchange conditions. as the purification and heat exchange process and partly guarantees minimal investment and operating costs.

Uppfinningen syftar till att utforma förfarandet för rökgas- behandling så att impuls-, värme- och materialutbytesbeting- elserna för de våttvättanläggningar vid vilka röken eller avgaserna i synnerhet genom stråltvättare respektive strål- apparater bringas i kontakt med en tvättfluid, intensifieras avsevärt och så att de energetiska driftskostnaderna och/eller t: 468 076 3 byggstorleken för anläggningen för genomförande av förfarandet till följd därav blir märkbart reducerade vid oförändrad avgångsvärme- och avskiljningskapacitet. I första hand skall uppfinningen möjliggöra såväl en sänkning av våttvättanlägg- ningens dimensioner, i synnerhet bygghöjden för strålappara- ter, som även insättning av konventionella fluidumpumpar och gasningselement av enklast möjliga konstruktion.The object of the invention is to design the process for flue gas treatment so that the impulse, heat and material exchange conditions for the wet washing plants in which the smoke or exhaust gases, in particular by jet washers and jet devices, are brought into contact with a washing fluid, are considerably intensified and so that they energetic operating costs and / or t: 468 076 3 the construction size of the plant for carrying out the process as a result will be significantly reduced with unchanged exhaust heat and separation capacity. In the first place, the invention must enable both a lowering of the dimensions of the wet washing plant, in particular the construction height of radiators, as well as the insertion of conventional fluid pumps and gassing elements of the simplest possible construction.

Enligt uppfinningen uppnås detta syfte genom att antingen en cirkulerande tvättfluid i området mellan fluidumpumpen och strålmunstycket i stråltvätten respektive strålapparaten,eller en utanför våtbehandlingsanläggningen alstrad tvättfluid i området för en till strålmunstycket förd separat tryckledning, tillförs en högtempererad gas eller gasblandning vars tempera- tur ligger över tvättfluidens koktemperatur. Gasen eller gas- blandningen hämtas för detta ändamål ur omgivningsluften, rök- gasströmmen, den renade avgasströmmen, ett separat förbehand- lat eller industriellt uppkommande gasförråd eller framställs ur en valfri blandning av nämnda gaser. Införandet av den hög- tempererade gasen eller gasblandningen i tvättfluiden, vilket genomförs i beroende av den matade tvättfluidmängden, sker därvid antingen direkt eller efter rekuperativ upphettning med hjälp av en högtempererad gas eller gasblandning eller/och efter upphettning med hjälp av extra värmealstringskällor. Den högtempererade gasen eller gasblandningen åstadkommer direkt efter införandet i tvättfluidströmmen, vilken företrädesvis alstras med hjälp av fluidumstrålpumpar, en kolvbubbel-, ring- eller bubbelströmning :kd hög ångkvot i gasfasen och till följd därav ett utomordentligt turbulent strömningstillstånd.According to the invention, this object is achieved by supplying either a circulating washing fluid in the area between the fluid pump and the jet nozzle in the jet washing and the jet apparatus, or a washing fluid generated outside the wet treatment plant in the area of a separate pressure line to the jet nozzle. the boiling temperature of the washing fluid. The gas or gas mixture is taken for this purpose from the ambient air, the flue gas stream, the purified exhaust gas stream, a separately pre-treated or industrially arising gas storage or is produced from an optional mixture of said gases. The introduction of the high-temperature gas or gas mixture into the washing fluid, which is carried out depending on the amount of washing fluid fed, takes place either directly or after recuperative heating by means of a high-temperature gas or gas mixture and / or after heating by means of additional heat generation sources. The high temperature gas or gas mixture immediately after introduction into the washing fluid stream, which is preferably generated by means of fluid jet pumps, produces a piston bubble, ring or bubble flow: kd high steam ratio in the gas phase and consequently an extremely turbulent flow condition.

Den termiska bubbelanrikningen reducerar det för optimal sprutstrålalstring erforderliga gasmängdinförandet till ett minimum. Till följd av ångblåsexpansionen äger det rum en överraskande intensiv upplösning eller sönderdelning av strålen fram till dropp- eller sprutmunstycksöppningen eller -mynningen. På överraskande sätt uppstår i jämförelse med de förfaranden vilka innehåller ett inledande av lågtempererade gaser eller gasblandningar i tvättfluidströmmen, så fördelak- tiga värme-, material- och impulsväxlingsbetingelser att man 468 076 4 exempelvis under förutsättning av samma rök- eller avgas- behandlingsmängder och avskiljningskapacitet för skadliga material kan uppnå avsevärt kortare strålrörslängder vid samma totalenergibalans. Detta måste teoretiskt bero på att en intensiv underblåsning av drivstrålsvirvelbildningen med höga vinkelhastigheter såväl som stabila virvelformer noteras i hela strålrörsområdet. De med strålrörslängden periodiskt växande stora och mindre virvelkärnorna alstras i ökat antal i blandningszonen, i det s.k. övergångsområdet och i den utveck- lade sprutströmningen, och kolliderar på så sätt med varandra att de förstärkt berör varandra tangentiellt, lätt tränger in i varandra och åter frigörs från varandra då de små virvel- områdena gentemot de stora virvelområdena har en större kine- tisk energi med avseende på massan. Till följd av frigörandet från de stora virvelområdena bildas därvid små blandningszoner med nya små virvlar. De föreliggande optimala virvelbetingel- serna förlänger således inte endast virvelupplösnings- eller -sönderdelningssträckorna utan medför även minskade dropp- storlekar respektive en förbättrad finfördelning. Detta resul- terar i stora ytor och därmed en märkbar stegring av värme- och materialutbytet mellan tvättfluid och rök- eller avgaser.The thermal bubble enrichment reduces the amount of gas required for optimal spray jet generation to a minimum. As a result of the steam blowing expansion, there is a surprisingly intensive dissolution or disintegration of the jet up to the drip or spray nozzle opening or orifice. Surprisingly, in comparison with the processes which contain an introduction of low-temperature gases or gas mixtures into the washing fluid stream, such favorable heat, material and impulse exchange conditions arise that, for example under the same smoke or exhaust gas treatment volumes and separation capacity for harmful materials can achieve significantly shorter beam tube lengths at the same total energy balance. This must theoretically be due to the fact that an intense blowing of the propulsion jet vortex formation with high angular velocities as well as stable vortex shapes is noted in the entire jet tube area. The large and smaller vortex cores which periodically grow with the length of the beam tube are generated in increased numbers in the mixing zone, in the so-called the transition area and in the developed spray flow, and collide with each other in such a way that they strongly touch each other tangentially, easily penetrate into each other and are released from each other again as the small vortex areas versus the large vortex areas have a greater kinetic energy with respect to mass. As a result of the release from the large vortex areas, small mixing zones with new small vortices are formed. The present optimal vortex conditions thus not only prolong the vortex dissolution or decomposition distances but also result in reduced droplet sizes and an improved atomization, respectively. This results in large areas and thus a noticeable increase in the heat and material exchange between washing fluid and flue or exhaust gases.

I det följande beskrivs närmare i detalj det enligt uppfin- ningen föreslagna våtbehandlingsförfarandet i anslutning till ett stråltvättsystem. På ritningarna visar: Fig. l en totalbild av en på basis av det enligt uppfinningen föreslagna förfarandet arbetande stråltvätt, och fig. 2 en såsom exempel tjänande variant av en rekuperativ gasupphettning i området I motsvarande fig. 1.The following describes in more detail the wet treatment procedure proposed according to the invention in connection with a jet washing system. In the drawings: Fig. 1 shows an overall view of a jet wash operating on the basis of the method proposed according to the invention, and Fig. 2 shows an exemplary variant of a recuperative gas heating in the area I corresponding to Fig. 1.

Den i fig. l illustrerade stråltvätten respektive stråltvätt- apparaten l består i huvudsak av ett strålrör 2, ett strålmun- stycke 3, en förrådsbehållare 4 för tvättfluiden W, ett skors- tensrör 5, en centrifugalpump 6 och en fluidumstrålpump 12.The jet washing and jet washing apparatus 1 illustrated in Fig. 1 mainly consist of a jet tube 2, a jet nozzle 3, a storage container 4 for the washing fluid W, a chimney tube 5, a centrifugal pump 6 and a fluid jet pump 12.

Fluidumstrålpumpen 12 är monterad i förbindningsledningen 13 mellan centrifugalpump 6 och strålmunstycke 3 och tjänar för V) 468 076 inmatning av en rökgasdelström RT vilken avgrenas i rökgas- inloppsröret 7 och vilken via anslutningsledningen 14 inleds i fluidumstrålpumpen 12. Mängden av den rökgasdelströn1RT som skall införas regleras lämpligtvis i beroende av centrifugal- pumpens 6 varvtal respektive mängden av den cirkulerande tvättfluiden W, genom manövrering av ett vridspjäll 8. Med hänsyn till en optimal värmeåtervinning (brännvärdesnyttjande) och ett optimalt avlägsnande av skadliga ämnen skall storleken på tvättfluidströmmen i huvudsak dimensioneras motsvarande förbränningsanläggningens belastningstillstånd, bränslets respektive förbränningsprodukternas halt av skadliga ämnen, det slags neutralisationsmedel som utnyttjas, det avsedda användningsändamålet för de kemiska reaktions- eller rest- produkterna C och värmebehovsbäraren.The fluid jet pump 12 is mounted in the connecting line 13 between centrifugal pump 6 and jet nozzle 3 and serves for feeding a flue gas substream RT which is branched into the flue gas inlet pipe 7 and which is introduced via the connecting line 14 into the fluid jet pump 12. The amount to be controlled by the flue gas suitably depending on the speed of the centrifugal pump 6 and the amount of the circulating washing fluid W, respectively, by operating a rotary damper 8. With regard to an optimal heat recovery (calorific value utilization) and an optimal removal of harmful substances, the size of the washing fluid flow should be dimensioned. , the content of harmful substances in the fuel or combustion products, the type of neutralizing agent used, the intended use of the chemical reaction or residual products C and the heat demand carrier.

Den i förbindningsledningen 13 inledda högtempererade rökgas- delströmmen RT åstadkommer en kolvbubbel-, ring- eller bubbel- strömning med hög ångkvot i gasfasen, varmed man redan på väg- sträckan fram till strålmunstycket 3 kan notera en ökning av värme- och materialutbytets intensitet. Rökgasernas R huvud- ström transporteras med hjälp av drivstrålen, vilken till följd av ångblåsexpansionen och den därmed förbundna intensiva finfördelningen garanterar en största möjlig impulsöverföring, in i strålröret 2 och bringas där i intim kontakt med tvätt- fluiden W. Rökgasen R kommer'i anslutning härtill via skors- tensröret 5 till atmosfären såsom renad och nästintill ner till tvättfluidens temperatur kyld avgas A.The high-temperature flue gas substream RT initiated in the connecting line 13 produces a piston bubble, ring or bubble flow with a high vapor ratio in the gas phase, with which an increase in the intensity of heat and material exchange can already be noted on the road section up to the jet nozzle 3. The main stream R of the flue gases R is transported by means of the propellant jet, which due to the steam bubble expansion and the associated intensive atomization guarantees the largest possible impulse transmission, into the jet pipe 2 and is brought there into intimate contact with the washing fluid W. The flue gas R comes into connection to this via the chimney pipe 5 to the atmosphere as purified and almost cooled down to the temperature of the washing fluid exhaust gas A.

Kylningen av tvättfluiden sker med hjälp av rekuperativ varme- överföring till en nyttovattenström N. Före tvättfluidens m inträde i värmeväxlaren ll befrias denna genom ett filter- element 10 i stor utsträckning från C02-blåsor, andra gas- blåsor och partiklar av fast material.The cooling of the washing fluid takes place by means of recuperative heat transfer to a useful water stream N. Before the entry of the washing fluid into the heat exchanger 11, it is largely freed by a filter element 10 from CO 2 bubbles, other gas bubbles and particles of solid material.

Tillförseln av färsk tvättfluid WF i förrådsbehållaren 4 kan genomföras med hjälp av flottörventilanordningen 9. 468 076 6 Tömningen av de kemiska reaktions- eller restprodukterna C sker i förrådsbehållarens 4 nedre del.The supply of fresh washing fluid WF in the storage container 4 can be carried out with the aid of the float valve device 9. 468 076 6 The emptying of the chemical reaction or residual products C takes place in the lower part of the storage container 4.

Fig. 2 visar en variant för alstrande av het omgivningsluft LN av kall omgivningsluft LK med hjälp av högtempererad rökgas R.Fig. 2 shows a variant for generating hot ambient air LN of cold ambient air LK by means of high-temperature flue gas R.

För detta ändamål avgrenas en rökgasdelström RT i rökgas- inloppsröret 7 via framledningen 15, leds den genom en rekupe- rativ värmeöverförare 17 och tillförs den via återgångsled- ningen 16 åter till rökgashuvudströmmen. Den upphettade omgiv- ningsluften LN inmatas tack vare fluidumstrålpumpens 12 sug- verkan via anslutningsledningen 14 i förbindningsledningen 13 mellan strålmunstycket 3 och centrifugalpumpen 6. En dylik lösning kommer i synnerhet ifråga när en icke förorenad eller/ och syrerik gas eller gasblandning är nödvändig för neutrali- sationsändamål. Dessutom erhålles, gentemot det i fig. l visade förslaget enligt uppfinningen, den fördelen att under- hållscyklerna för fluidumstrålpumpen 12, förbindningsledningen 13, anslutningsledningen 14 och strålmunstycket 3 kan ökas avsevärt tack vare deras minskade föroreningsgrad. .duFor this purpose, a flue gas substream RT in the flue gas inlet pipe 7 is branched off via the supply line 15, it is led through a recuperative heat transmitter 17 and it is supplied via the return line 16 back to the flue gas main stream. The heated ambient air LN is fed thanks to the suction action of the fluid jet pump 12 via the connecting line 14 in the connecting line 13 between the jet nozzle 3 and the centrifugal pump 6. Such a solution is particularly relevant when an uncontaminated and / or oxygen-rich gas or gas mixture is necessary for neutral purposes. In addition, in contrast to the proposal according to the invention shown in Fig. 1, the advantage is obtained that the maintenance cycles of the fluid jet pump 12, the connecting line 13, the connecting line 14 and the jet nozzle 3 can be considerably increased due to their reduced degree of contamination. .you

Claims

: rg n ﬂ r 'O <3 U: 0 7 PATENTKRAV

Wet treatment process for heat recovery and removal of harmful materials from flue and exhaust gases with direct heat, material and impulse exchange between the gases to be treated in one or more wet treatment plants, preferably jet washers and jet washers respectively, and suitable washing fluid-gas mixtures which consist of a suitable washing fluid and a high-temperature gas or gas mixture taken from the ambient air, from the flue gas and / or from the purified exhaust gas, characterized in that the gas or gas mixture is supplied via a connecting line (14) to a circulating washing fluid (W) in a connecting line (13) in the area between fluid pump, preferably a centrifugal pump (6), and wet treatment plant, preferably the jet nozzle (3) of the jet wash and the jet washing plant (1), respectively.

Method according to claim 1, characterized in that the gas or gas mixture is supplied to a washing fluid (W) generated outside the wet treatment plant in the area of a separate pressure line fed to the jet nozzle (3).

3. A method according to claims 1 and 2, characterized in that the gas or gas mixture is introduced into the washing fluid either directly or after regenerative or recuperative heating by means of a high temperature fluid or a high temperature gas or gas mixture, preferably by means of the flue or exhaust gas. to be treated.