WO2004026486A1 - Anordnung zum betrieb von hydrozyklonen, insbesondere für rauchgasentschwefelungsanlagen - Google Patents

Anordnung zum betrieb von hydrozyklonen, insbesondere für rauchgasentschwefelungsanlagen Download PDF

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WO2004026486A1
WO2004026486A1 PCT/EP2003/009977 EP0309977W WO2004026486A1 WO 2004026486 A1 WO2004026486 A1 WO 2004026486A1 EP 0309977 W EP0309977 W EP 0309977W WO 2004026486 A1 WO2004026486 A1 WO 2004026486A1
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hydrocyclones
hydrocyclone
suspension
station
underflow
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PCT/EP2003/009977
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Inventor
Andreas Sparmann
Thomas Lauck
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Vattenfall Europe Generation Ag & Co. Kg
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • B01D53/504—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C11/00—Accessories, e.g. safety or control devices, not otherwise provided for, e.g. regulators, valves in inlet or overflow ducting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/28—Multiple arrangement thereof for parallel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/20—Sulfur; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/40—Intercepting solids by cyclones

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for operating hydrocyclones, in particular in the hydrocyclone station of a flue gas desulfurization system in a power plant.
  • a complete desulfurization unit is installed downstream of a steam generator. It consists of a washing tower, a so-called absorber with a total of seven spray levels, an absorber supply tank with suspension that serves as a reaction tank, an oxidizing air blower and a first stage of gypsum dewatering, a hydrocyclone station.
  • the flue gas desulfurization system When the flue gas desulfurization system is in operation, the flue gas is desulfurized by adding limestone in the form of calcium sulfate and a large amount of gypsum is produced as a by-product. The gypsum is discharged and drained. The calcium sulfate solid which forms is removed from a quencher and is carried out with the aid of hydrocyclones, depending on the density of the suspension. In the hydrocyclone, the inflowing suspension separates into a high-solids suspension and a low-solids suspension.
  • DE 38 00 849 A1 discloses a device for distributing the inflow of the suspension into the inlets of a number of hydrocyclones.
  • a device for distributing the inflow of the suspension into the inlets of a number of hydrocyclones arranged on a circuit is assumed, a number of individual inflow lines corresponding to the number of hydrocyclones leading from a common and central, approximately tubular inflow to the inlets of the hydrocyclones.
  • the outlet of the central inflow on a face of the inflow becomes a packing worked into the end area, the diameter of which is tapered against the direction of flow of the suspension, so that between the filler and the inner wall of this end region of the central inflow there is a passage space for the throughflow of the suspension surrounding the filler and that this passage space also opens out into the individual inflow lines in an approximately arcuate manner.
  • the disadvantage here is that a high level of plant engineering is required for this compact design.
  • the suspension separates from the hydrocyclones via a ring distributor, an overflow chamber with an overflow chamber outlet and one or more hydrocyclones, each with an underflow.
  • the lower reaches end in an open funnel.
  • the suspension is fed into the open funnel via the underflows.
  • the suspension collects in the open funnel and flows out through an underflow drain pipe. Vapors are created that are released into the environment.
  • the ventilation is implemented over the large area of the open funnel, so that the vapors are released.
  • the disadvantage here is that the capacity of the open funnel is insufficient and the suspension escapes, i.e. the suspension from the open funnel overflows, heavily contaminating the entire system from top to bottom. Corrosive deposits are the result.
  • the object of the invention is to prevent an overflow of suspension with subsequent contamination of the system when operating hydrocyclones, in particular in a hydrocyclone station.
  • the underflows 6 of the hydrocyclones 5 are firmly integrated in each case via an adapter piece 7 directly into an underflow drain pipe 8, an additional ventilation line 9 leading from the adapter piece 7 into the upper flow chamber 3 and a system drain 10 is arranged from the hydrocyclone inlet 11 to the adapter piece 7.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a hydrocyclone station with drain pipe and system drain.
  • a hydrocyclone station 1 of a flue gas desulfurization system of a power plant consisting of a ring distributor 2, an upper flow chamber 3 with an upper flow chamber outlet 4 and one or more hydrocyclones 5, each with an underflow 6, an underflow 6 via an adapter piece 7 is provided instead of the previously used open funnel an underflow pipe 8 firmly integrated.
  • a ventilation line 9 is led from the adapter piece 7 into the upper flow chamber 3.
  • a system drain 10 from the hydrocyclone inlet 11 is integrated into an adapter piece 7.
  • the mode of action is as follows:
  • suspension from the ring distributor 2 is fed to the hydrocyclone 5.
  • the suspension In the hydrocyclone, the suspension is separated into a high-solids and a low-solids suspension.
  • the low-solids suspension is fed to the overflow chamber 3 of the hydrocyclone station 1.
  • the low-solids suspension is fed from the hydrocyclone station 1 via the upper-flow chamber outlet 4 into an absorber reservoir.
  • the solid-rich suspension is no longer fed via the underflow 6 into an open funnel, as was previously the case, but rather via a closed connection the adapter piece 7 into the underflow drain pipe 8.
  • no suspension is released to the environment by overflowing the open funnel or vapors from the hydrocyclone station 1.
  • the operating effort of the flue gas desulfurization system, especially for the hydrocyclone, is reduced.
  • the released hydrocyclones serve as spare parts dispensers.
  • the ventilation is no longer carried out over a large area of the open funnel, but via the ventilation line.
  • the closed connection prevents overflow of the suspension.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betrieb von Hydrozyklonen, insbesondere in der Hydrozyklonstation einer Rauchgasentschwefelungsanlage eines Kraftwerkes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Betrieb von Hydrozyklonen, insbesondere in einer Hydrozyklonstation ein Überlaufen von Suspension mit nachfolgender Verunreinigung der Anlage zu verhindern. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Hydrozyklonstation 1 die Unterläufe 6 der Hydrozyklone 5 jeweils über ein Adapterstück 7 direkt in ein Unterlaufablaufrohr 8 fest eingebunden ist, wobei zusätzlich eine Be- und Entlüftungsleitung 9 vom Adapterstück 7 in die Oberlaufkammer 3 geführt und eine Systementleerung 10 vom Hydrozyklonzulauf 11 zum Adapterstück 7 angeordnet ist.

Description

ANORDNUNG ZUM BETRIEB VON HYDROZYKLONEN, INSBESONDERE FÜR RAUCHGASENTSCHWEFELUNGSANLAGEN
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betrieb von Hydrozyklonen, insbe- sondere in der Hydrozyklonstation einer Rauchgasentschwefelungsanlage eines Kraftwerkes.
Es ist bekannt, dass in Kraftwerken mit Braunkohlefeuerung ein hoher Schwefelgehalt aus der Rohbraunkohle herausgefiltert werden muss. Dabei werden hohe Anforderungen an Rauchgasentschwefelungsanlagen gestellt. Mit einem Zweikreisnasswaschverfahren wird eine nasse Entschwefelung der Rauchgase ermöglicht. Dazu ist einem Dampferzeuger eine komplette Entschwefelungseinheit nachgeschaltet. Sie besteht aus einem Waschturm, einem sogenannten Absorber mit insgesamt sieben Sprühebenen, einem Absorberversorgungsbe- hälter mit Suspension, der als Reaktionsbehälter dient, einem Oxidationsluftge- bläse sowie einer ersten Stufe der Gipsentwässerung, einer Hydrozyklonstation. Beim Betrieb der Rauchgasentschwefelungsanlage wird durch Zugabe von Kalkstein in Form von Calziumsulfat das Rauchgas entschwefelt und als Nebenprodukt aber in großem Umfang Gips erzeugt. Es erfolgt eine Ausschleu- sung und Entwässerung des Gipses. Die Ausschleusung des sich bildenden Feststoffes Calziumsulfat erfolgt aus einem Quencher und wird mit Hilfe von Hydrozyklonen in Abhängigkeit der Dichte der Suspension durchgeführt. Im Hydrozyklon trennt sich die zuströmende Suspension in eine feststoffreiche Suspension und eine feststoffarme Suspension.
Aus der DE 38 00 849 A1 ist eine Einrichtung zur Verteilung des Zuflusses der Suspension in die Zuläufe einer Anzahl von Hydrozyklonen bekannt. Dabei wird von einer Einrichtung zur Verteilung des Zuflusses der Suspension in die Zuläufe einer Anzahl auf einem Kreis angeordneten Hydrozyklone ausgegangen, wobei von einem gemeinsamen und zentralen, etwa rohrförmigen Zufluß her eine der Anzahl der Hydrozyklone entsprechende Zahl einzelner Zuflußleitungen zu den Zuläufen der Hydrozyklone führen. Um eine möglichst gleichbleibende und auch wirbelfreie Strömung der Suspension vom zentralen Fluß über die einzelnen Zuflußleitungen bis in die Zuläufe der Hydrozyklone zu ermögli- chen, und zwar mit einer kompakten raumsparenden Bauweise wird der Ausgang der Suspension des zentralen Zuflusses an einer Stirnfläche des Zuflusses ein Füllkörper im Endbereich hineingearbeitet, dessen Durchmesser sich entgegen der Strömungsrichtung der Suspension verjüngt, so dass zwischen dem Füllkörper und der Innenwand dieses Endbereiches des zentralen Zuflusses ein den Füllkörper umgebender Durchtrittsraum für den Durchfluß der Suspension besteht und dass dieser Durchtrittsraum zusätzlich etwa bogenförmig nach außen verlaufend in die einzelnen Zuflußleitungen mündet. Nachteilig dabei ist, dass ein hoher anlagentechnischer Aufwand für diese kompakte Bauweise erforderlich ist.
Beim Betrieb von Hydrozyklonen ist bekannt, dass sich die Suspension aus den Hydrozyklonen über einen Ringverteiler, eine Oberlaufkammer mit Oberlaufkammerablauf sowie einen oder mehrere Hydrozyklone mit jeweils einem Unterlauf trennt. Die Unterläufe enden in einem offenen Trichter. Dabei wird die Suspension über die Unterläufe in den offenen Trichter geleitet. Im offenen Trichter sammelt sich die Suspension und fließt über ein Unterlaufablaufrohr ab. Es entsteht Wrasen, der an die Umwelt abgegeben wird. Die Entlüftung wird über die große Fläche des offenen Trichters realisiert, so dass es zum Freisetzen des Wrasens kommt. Nachteilig dabei ist, dass die Kapazität des offenen Trichters nicht ausreicht und die Suspension austritt, d.h. die Suspension aus dem offenen Trichter überläuft und damit die gesamte Anlage von oben nach unten stark verunreinigt. Korrosive Anlagerungen sind die Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Betrieb von Hydrozyklonen, insbesondere in einer Hydrozyklonstation ein Überlaufen von Suspension mit nachfolgender Verunreinigung der Anlage zu verhindern.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Hydrozyklonstation 1 die Unterläufe 6 der Hydrozyklone 5 jeweils über ein Adapterstück 7 direkt in ein Unterlaufablaufrohr 8 fest eingebunden ist, wobei zusätzlich eine Be- und Entlüftungsleitung 9 vom Adapterstück 7 in die Oberlaufkammer 3 geführt und eine Systementleerung 10 vom Hydrozyklonzulauf 11 zum Adapterstück 7 angeordnet ist.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Hydrozyklonsta- tion mit Ablaufrohr und Systementleerung. Bei einer Hydrozyklonstation 1 einer Rauchgasentschwefelungsanlage eines Kraftwerkes bestehend aus einem Ringverteiler 2, einer Oberlaufkammer 3 mit einem Oberlaufkammerablauf 4 und einem oder mehreren Hydrozyklonen 5 mit jeweils einem Unterlauf 6 ist anstelle des bisher üblichen offenen Trichters je- weils ein Unterlauf 6 über ein Adapterstück 7 mit einem Unterablaufrohr 8 fest eingebunden. Zusätzlich ist eine Be- und Entlüftungsleitung 9 vom Adapterstück 7 in die Oberlaufkammer 3 geführt. Weiterhin ist eine Systementleerung 10 vom Hydrozyklonzulauf 11 in ein Adapterstück 7 eingebunden.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Beim Betrieb von Hydrozyklonen 5, insbesondere einer Hydrozyklonstation 1 wird Suspension aus dem Ringverteiler 2 dem Hydrozyklon 5 zugeführt. Im Hydrozyklon wird die Suspension getrennt in eine feststoffreiche und eine fest- stoffarme Suspension. Die feststoffarme Suspension wird der Oberlaufkammer 3 der Hydrozyklonstation 1 zugeführt. Aus der Hydrozyklonstation 1 wird die feststoffarme Suspension über den Oberlaufkammerablauf 4 in einen Absorbervorratsbehälter geführt. Die feststoffreiche Suspension wird über den Unterlauf 6 nicht mehr wie bisher üblich in einen offenen Trichter, sondern über eine ge- schlossene Verbindung das Adapterstück 7 in das Unterlaufablaufrohr 8 geleitet. Vorteilhafterweise wird keine Suspension durch Überlaufen des offenen Trichters bzw. Wrasenbildung aus der Hydrozyklonstation 1 an die Umwelt abgegeben. Beim Fließen von Suspension in der geschlossenen Verbindung wird die überschüssige Luft aus dem Adapterstück 7 über die Be- und Entlüftungs- leitung 9 in die Oberlaufkammer 3 geleitet. Überschüssige Suspension aus dem Hydrozyklonzulauf 11 wird mittels der Systementleerung 10 über das Adapterstück 7 in das Unterlaufablaufrohr 8 geführt. Das Adapterstück 7 wird über die Be- und Entlüftungsleitung 9 in der Oberlaufkammer 3 entlüftet. Mit der Be- und Entlüftungsleitung 9 wird der ungehinderte Ablauf der feststoffreichen Suspen- sion über das Unterablaufrohr 8 in den Quencher gewährleistet. Da die gesamte Anlage ein geschlossenes System darstellt, werden Verschmutzungen ausgeschlossen. Korrosive Ablagerungen entstehen nicht.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
Der Bedienaufwand der Rauchgasentschwefelungsanlage, speziell für den Hydrozyklon wird reduziert. Beim Umbau vom offenen Trichter auf direkte Abläufe dienen die freigesetzten Hydrozyklone als Ersatzteilspender.
Die Entlüftung erfolgt nicht mehr über eine große Fläche des offenen Trich- ters, sondern über die Be- und Entlüftungsleitung.
Ein Undefiniertes Freisetzen von Suspensions-Wrasen mit nachfolgenden Korrosionsschäden wird ausgeschlossen.
Ein Überlauf der Suspension wird durch die geschlossene Verbindung ver- hindert.
Die Umwelt wird nicht mehr durch Suspensions-Wrasen und übergelaufene Suspension belastet.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen:
1 Hydrozyklonstation
2 Ringverteiler 3 Oberlaufkammer
4 Oberlaufkammerablauf
5 Hydrozyklon
6 Unterlauf
7 Adapterstück 8 Unterlaufablaufrohr
9 Be- und Entlüftungsleitung
10 Systementleerung
11 Hydrozyklonzulauf

Claims

Patentanspruch
Anordnung zum Betrieb von Hydrozyklonen, insbesondere in der Hydrozyklonstation (1) einer Rauchgasentschwefelungsanlage eines Kraftwerkes, wobei die Hydrozyklonstation (1) aus einem Ringverteiler (2), einer Oberlaufkammer (3) mit Oberlaufkammerablauf (4) und einem oder mehreren Hydrozyklonen (5) mit jeweils einem Unterlauf (6), die in einen offenen Trichter geführt sind, gebildet ist, g ekennzeich net dad u rch, dass in der Hydrozyklonstation (1) die Unterläufe (6) der Hydrozyklone (5) jeweils über ein Adapterstück (7) direkt in ein Unterlaufablaufrohr (8) fest eingebunden sind, wobei zusätzlich eine Be- und Entlüftungsleitung (9) vom Adapterstück (7) in die Oberlaufkammer (3) geführt und eine Systementleerung (10) vom Hydrozyklonzulauf (11) zum Adapterstück (7) angeordnet ist.
PCT/EP2003/009977 2002-09-09 2003-09-08 Anordnung zum betrieb von hydrozyklonen, insbesondere für rauchgasentschwefelungsanlagen WO2004026486A1 (de)

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