SE526864C2 - Förfarande och anordning för avskiljning av föroreningar ur ett gasflöde - Google Patents

Description

25 30 35 2526 964 Sådana förut kända lösningar är emellertid komplexa och kost- samma att tillverka och att driva. Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa en enkel teknik som till relativt låg kostnad medger långtgående rening av rökgasen, och även medger enkelt och effektiv återvinning av värme ur rökgasen i samband med att denna renas. Ett speciellt ändamål är att utvinna värme och rena rökgasen vid en låg temperaturnivå för att uppnå en särskilt effektiv rening av rökgasen. Ändamàlen uppnås helt eller delvis genom uppfinningen.

Uppfinningen definieras i de bilagda självständiga patent- kraven.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälv- ständiga patentkraven.

I en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen har rökgasen efter den primära värmeutvinningen en relativt låg temperatur, exempelvis 50°C eller lägre. Därvid tillser man att rökgasen är väsentligen mättad innan den inleds genom en speciell värmeväxlare, som omfattar ett flertal parallella åtskilda rör som pà utsidan kyls av ett flöde av en fluid såsom exempelvis omgivningsluft, varvid det av fluiden upptagna värmet, och eventuellt även fluiden nyttiggöres, exempelvis som förvàrmd förbränningsluft för en biobränslepanna som producerar rökgasflödet. Alternativt kan rören vara omslutna av en behål- lare med ett inlopp och ett utlopp för kylningsfluiden, exem- pelvis en vätska såsom vatten, eller omgivningsluft, som sä- lunda värmes, varvid fluidens värmeinnehåll kan nyttiggöras pà i sig känt vis.

Rören är väsentligen vertikala och innehåller vardera en koaxiell elektrod som matas med en potential vilken kraftigt avviker frän jordpotential medan rören hàlles vid jordpoten- tial. Elektroden och dess matning är lämpligen anordnade och utformade för att frambringa corona-bägar i det mättade 10 15 20 25 30 35 'I 3 426 864 axiellt genomströmmande gasflödet, för laddning och/eller behandling av partiklarna däri, varvid gasflödet företrädes- vis ledes uppifrån och nedåt, sä att gasflödet förblir väsentligen mättat under rörelsen längs rören, trots att det fortgàende avkyles.

Eftersom rören kyles fràn utsidan kommer vatten fràn rökgasen att kondensera pà rörens insida och rinna ned längs rörens innerväggar under borttvättning av rökgaspartiklar som bl a pà elektrostatisk väg har blivit avsatta pà rörets insida.

I en praktisk utföringsform kan mängden partiklar i rökgasen minskas till exempelvis 30 mg/m3, då gasflödet kyls till en temperatur av ca 30°C, exempelvis mot omgivningsluft. Genom uppfinningen kan man sålunda i praktiken, tack vare avkylningen av röksgasflödet till låga temperaturnivàer av exempelvis omkring 30°C, befria rökgasen frän föroreningar som annars är särskilt besvärliga att omhänderta, sàsom vissa typer av salter. Det skulle rentav kunna vara möjligt att genom den uppfinningsenliga tekniken avlägsna föroreningar av typen dioxin. Genom att ytterligare kyla gasflödet, exempelvis ner mot l0°C eller 5°C, kan avskiljningen bli ännu effektivare för vissa föroreningar och/eller skulle ytterligare andra för- oreningar kunna avskiljas effektiv. Kondensatet med medbringade föroreningar frän rörens innerväggar produceras i relativt små flöden, och det finns för närvarande effektiva tekniker till- gängliga för att till relativt låg kostnad avskilja och slut- behandla föroreningarna ur kondensatflödet.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig. l visar schematiskt en förbränningsanläggning inne- fattande en partikelavskiljande rökgaskylare enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 864 Fig. 2 visar schematiskt en sektionerad sidovy genom en rörvärmeväxlare, vars rör skall genomströmmas av rökgas eller processgas, för avskiljning av för- oreningar ur rökgasflödet under átervinning av värme fràn detsamma.

Fig. 3 visar en sektionerad vy tagen utmed linje III-III i fig. 2.

Fig. 4 och 5 visar schematiskt en sidovy respektive en ändvy av en grupp av elektroder som är inmonterade i värmeväxlarerören.

Fig. 6 visar schematiskt en tvärsektion genom värmeväxlarens rör och elektroder och illustrerar placering av vätskeinsprutningsrör i mellanrum mellan grupper av närliggande värmeväxlingsrör. illustrerar schematiskt en sektion tagen utmed linje VII-VII i fig. 6.

Fig. 7 Pà fig. 1 illustreras en process, i vilken rökgas fràn en biobränslepanna utledes längs en flödesbana 2 och kyles längs denna i en kylare 3 genom lokal insprutning av vattensprayer vid åtskilda ställen längs flödesbanan. De resulterande flödena av värmt vatten och kondensat uttages lokalt längs flödesbanan och har motsvarande olika temperaturnivàer, och värmeväxlas vid respektive motsvarande temperaturnivàer mot en flödesbana som genomströmmas av en fluid, exempelvis fjärrvärmevatten, som skall värmas, som ett primärt ändamål med biobränslepannan.

Härvid urtvättas även grövre föroreningar såsom aska, sot- partiklar o. dyl. ur rökgasflödet. Efter den primära energi- utvinningen ur rökgasflödet har den avgående rökgasen som befinner sig i mättat tillstànd, en temperatur av ca 60°C, och inleds nu i en värmeväxlare 4. lO 15 20 25 30 35 Värmeväxlaren 4 innefattar ett knippe 41 av axelparallella cylindriska inbördes åtskilda rör 42 av värmeledande material, exempelvis syrafast rostfritt stål. Rören har företrädesvis cirkulärt tvärsnitt och är väsentligen vertikalt anordnade, och rökgasflödet fördelas till rören 42 via en inloppsläda 45 och inledes i rörens undre ändar och utledes i rörens 42 övre ändar till en utloppslàda 46, och därifrån vidare till exempelvis omgivningen. Rören 42 kyles utvändigt av ett forcerat flöde 50 av en fluid såsom företrädesvis omgivningsluft 58. Alternativt kan fluiden vara en vätska som genomströmmar ett hölje vilket omger värmeväxlaren 4. Kylningsluften 58 värmes och dess energiinnehåll nyttiggöres i en värmeförbrukare 56 och/eller införes som förbränningsluft i pannan l.

Utmed centrum av de cirkulärcylindriska rören 42 sträcker sig en respektive elektrod 43 som kan vara försedd med utmed elek- trodens längd och runt elektrodens omkrets fördelade utskott.

Elektroderna 43 matas via ett fördelningssystem 44 med en ström som har en potential av exempelvis 50 000 volt relativt jord- potential. Rören 42 är lämpligen hällna vid jordpotential.

Elektroderna är lämpligen negativt laddade relativt jordpoten- tial. Företrädesvis är elektroden matad och utformad för att generera corona-effekter i gasflödet längs röret. Vidare etableras ett elektriskt fält mellan elektroden och rörväggen.

Partiklar i gasflödet som genomströmmar respektive rör kommer därvid att laddas och att avsättas pä rörets innervägg, där också vatten från den mättade gasen kondenserar. Kondensatet tvättar ned de pà rörets innervägg avsatta föroreningarna.

Eventuellt kan det elektriska fältet och/eller Corona- effekterna nedbryta vissa typer av föroreningar i gasflödet.

Kondensatet med däri innehällna fasta och lösa nedtvättade föroreningar uppsamlas i lådan 45 och utledes till en renare 60, vari kondensatet underkastas nägon i sig känd och icke närmare visad rening, efter vilken kondensatet kan recirkuleras till någon del av den ifrågavarande processen. 10 l5 20 25 30 35 e 575 864 I en speciell utföringsform av uppfinningen kan vätskerör 70 med en diameter av exempelvis 25 mm vara inplacerade i res- pektive mellanrum mellan varje grupp av närliggande konden- seringsrör 42 och sträcka sig parallellt med rören 42. Vätske- rören 70 kan mätas via ett vattentillförselsystem, har små perforationer 71, som är fördelade längs och runt rören 70 och bildar spraymunstycken för finfördelad utmatning av trycksatt vatten/vätska. De bildade vattensprayerna mättar kylningsluften 58 och kyler kondenseringsrören 42 så att kylningsluften får ett kraftenergiinnehäll vid relativt låg temperatur och så att rökgasen/processgasen effektivt kan kylas till en låg tempera- tur, trots en relativt liten värmeväxlingsyta, varvid konden- satet som bildas pä rörens 42 insida utnyttjas för nedtvättning av fasta föroreningar som avsatts på rörens 42 insida. Genom den valda flödesriktningen för processgasen uppnås gynnsamma nedtvättningsförhàllanden och begränsas återsmutsning av pro- cessgasen. Kylningsluften kan alltså utnyttjas exempelvis som förbrànningsluft för bränslepannan. Vätskerören 70 utgör en befuktare för kondensorrören 42 och frambringar ett högt över- gàngstal och en gynnsamt hög temperaturskillnad över kondensor- rörets 42 vägg.

Kondensorrörvärmeväxlaren 4 enligt fig. l och 2 har en värme- växlingsarea av ca 100 HF (rörens 42 lokala väggarea) och lufthastigheten över kondensorrören 42 är i exempel ca 14 m per sek.

Ehuru uppfinningen ovan har beskrivits i anknytning till rök- gas från en biobränslepanna, bör det stå klart att en analog processgas från en processanläggning kan renas på motsvarande sätt som ovan beskrivits. Vidare bör det stå klart att den uppfinningesenliga reningen kan genomföras pä rökgasen eller processgasen utan någon föregående värmeutvinning ur gasen.

Emellertid fordras en relativt låg temperatur för rökgasen/pro- cessgasen, som införes i de med elektroder utrustade rören, av de ovan indikerade skälen.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 7 526 864 Patentkrav

1. Förfarande för avskiljning av föroreningar, i synnerhet partiklar, ur ett varmt gasflöde (2), varvid gas- flödet leds genom ett flertal parallella rör (42), vilka vart och ett innehåller en väsentligen koaxiell elektrod (43), en spänning ansättes mellan elektroderna och rören, rören (42) anordnas väsentligen vertikala, gasflödet införes i rören i väsentligen vattenmättat tillstànd, rören utvändigt kyles av en fluidström (58), det av fluiden (58) upptagna värmet nyttiggöres, gasflödet och fluidströmmen leds genom respektive (42) värmeväxlas via rörens av rören avgränsade kanaler i en värmevàxlare (4) och (42) väggar, det pà rörens insida bildade kondensatet, som nedströmmar längs rörväggarnas in- sidor, uppsamlas och underkastas rening, kânnetecknat av att kylningsfluiden (58) är en gas, och att kylningsfluiden (58) fuktmättas i värmeväxlarens (4) därav genomströmmade kanal pä utsidan av rören (42) genom insprutning av vattensprayer (71) i utrymmen längs och mellan grupper av närliggande rör (42).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att rören hàlles vid jordpotential och att elektroder företrädesvis hälles vid en negativ potential relativt rören.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att det av fluidströmmen (58) upptagna värmet nyttiggöres i pro- cessen med vilken det varma gasflödet (2) genereras.

4. Förfarande enligt nagot av kraven 1-3, kännetecknat av att gasflödet (2) är ett rökgasflöde frän en biobränsle- panna (l) eller är en varm processgas, att gasflödet nedkyles under värmeutvinning till en temperatur av högst ca 70°C och att det kylda rökgasflödet/processgasen i mättat tillstànd leds genom rören. 10 15 20 25 30 35 8 526 864

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att det mättade gasflödet (2) nedifràn leds uppåt genom de väsentligen vertikalt orienterade rören (42).

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att gasflödet (2) som inleds i rören kyls till en tempera- tur av högst 50°C, företrädesvis högst ca 40°C och helst högst ca 30°C.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att kylningsfluiden består av omgivningsluft, som före- trädesvis nyttiggöres i processen, med vilken det varma gas- flödet (2) genereras.

8. Anordning för avskiljning av föroreningar, i synner- het partiklar ur ett gasflöde (2), innefattande ett flertal parallella rörledningar (42), vilka vardera innehåller en väsentligt koaxiell elektrod (43) utmed sin längd, och ett spänningsaggregat (70) med vilket en spänningsskillnad etableras mellan rörväggen och elektroden, varvid rören (42) hålles vid jordpotential och corona-effekter etableras vid elektroden, varvid rören (42) är väsentligen vertikalt anord- nade, rökgasen (2) är anordnad att i mättat tillstånd införas i rörens undre delar och ledas uppåt genom rören, och medel finns tillhandahållna för att driva en kylningsfluid (58) mot rörens utsidor, för kondensering av vatten på rörens (42) insida, varigenom föroreningar som är upplösta i och/eller medbringas av kondensatet, bortföres för avskiljning av för- oreningarna ur kondensatet, kännetecknad av att rörledningar (70), vilka sträcket sig parallella med och längs rören (42) i (42) utrymmen mellan grupper av närliggande rör är försedda med utsprutningsöppningar (71), som är fördelade längs och (70) är runt rörledningarna (70) och att rörledningarna anslutna till en källa av trycksatt vatten för insprutning av 10 9 526 364 vatten för insprutning av vattensprayer i nämnda utrymmen och mot rören för befuktning av en kylningsfluid (58), som före- trädesvis består av luft.

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av lednings- organ för överföring av den fuktmättade kylningsfluiden till en värmeförbrukare (56) eller till källan till gasflödet (2), företrädesvis en biobränslepanna (1).