NL9000740A

NL9000740A - REACTOR FOR THE REMOVAL OF GASEOUS HARMFUL SUBSTANCES AND PARTICULATES.

Info

Publication number: NL9000740A
Application number: NL9000740A
Authority: NL
Original assignee: Thyssen Industrie
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1990-11-01
Also published as: DE3910716A1; PL284601A1; CS158390A2; DD301730A9

Description

REACTOR VOOR HET VERWIJDEREN VAN GASVORMIGE SCHADELIJKE STOFFEN EN STOFDEELTJESREACTOR FOR THE REMOVAL OF GASEOUS HARMFUL SUBSTANCES AND PARTICULATES

De uitvinding heeft betrekking op een reactor voor het verwijderen van schadelijke gasvormige stoffen en stofdeeltjes uit rook- respectievelijk uitlaatgassen, met een wervellaagreactor, een onder de een sorbens bevattende wervellaag uitmondende rookgastoevoer en een na de wervellaag gelegen afscheider.The invention relates to a reactor for removing harmful gaseous substances and dust particles from flue and exhaust gases, respectively, with a fluidized-layer reactor, a flue gas supply opening below the fluidized-layer containing sorbent and a separator located after the fluidized-layer.

Het gelijktijdig droog afscheiden van vaste en gasvormige stoffen uit rookgassen is bekend. Daarvoor worden ook wer-vellaagreactoren gebruikt, waarvan de wervellaag een of meerdere sorbenten bevat, zoals kalk of kalkproducten. De sorbenten reageren met de door het rookgas meegevoerde gasvormige schadelijke stoffen, zoals zwavel, fluor, chloor en dergelijke. De door het rookgas uit de wervellaag meegenomen, uit stukjes bestaande of stofvormige reactieproducten worden aansluitend afgescheiden.The simultaneous dry separation of solid and gaseous substances from flue gases is known. Vortex layer reactors are also used for this purpose, the vortex layer containing one or more sorbents, such as lime or lime products. The sorbents react with the gaseous harmful substances carried by the flue gas, such as sulfur, fluorine, chlorine and the like. The chunks or dust-shaped reaction products taken from the fluidized bed by the flue gas are subsequently separated off.

Bij het droog afscheiden respectievelijk de droge absorptie kan een vergaande afkoeling respectievelijk voorkoeling van de rookgassen in het bijzonder achterwege worden gelaten, indien de na de wervellaag gelegen afscheider filterelementen bezit die uit keramische vezels en/of geperforeerde metaalfolies zijn opgebouwd. Bekende inrichtingen van het hierboven beschreven soort hebben echter een verhoudingsgewijs grote ruimtebehoefte.During the dry separation or the dry absorption, a far-reaching cooling or pre-cooling of the flue gases can in particular be omitted if the separator located after the fluidized layer has filter elements which are built up from ceramic fibers and / or perforated metal foils. Known devices of the type described above, however, have a relatively large space requirement.

Bovendien lukt het niet altijd of slechts tegen aanvullende kosten om het reactievermogen van de sorbenten volledig te benutten.Moreover, it is not always possible or only at additional cost to fully utilize the reactivity of the sorbents.

De uitvinding beoogt een reactor van het hierboven beschreven soort ter beschikking te stellen die uitmunt door compacte opbouw en een hoog rendement van de sorbenten.The object of the invention is to provide a reactor of the type described above, which is excellent due to the compact construction and high efficiency of the sorbents.

Volgens de uitvinding is dit bereikt, doordat de wervellaag in het onderste deel van de reactor is aangebracht, doordat de afscheider in het bovengedeelte van de reactor is aangebracht, en doordat het reactoroppervlak van de wervelbedreactor naar de afscheider toe is verbreed. Volgens de uitvinding is daar- door de afscheider een integraal deel van de wervellaagreactor, waarbij de zich van het wervelbed naar de reactorafscheider verbredende ruimte de voortzetting van de reacties van de sorbenten uit de wervellaag en de schadelijke stoffen van dé rookgassen mogelijk maakt, echter bij afnemende stromingssnelheid. De reacties worden nog verbeterd respectievelijk ondersteund, doordat in de zich verbredende ruimte door wervelvorming gelijktijdig ook een intensieve menging plaats vindt.According to the invention this is achieved in that the fluidized layer is arranged in the lower part of the reactor, because the separator is arranged in the upper part of the reactor, and because the reactor surface of the fluidized bed reactor is widened towards the separator. According to the invention, the separator is therefore an integral part of the fluidized bed reactor, the space widening from the fluidized bed to the reactor separator permitting the reactions of the sorbents from the fluidized layer and the harmful substances of the flue gases to continue, however decreasing flow rate. The reactions are further improved or supported, because intensive mixing takes place simultaneously in the widening space due to vortex formation.

In detail kan de uitvinding als volgt doelmatig zijn uitgevoerd.In detail, the invention can be practiced effectively as follows.

Doordat de wervellaagreactor in zijn dwarsdoorsnede rond is, vormt zich een gelijkvormig, voor de wervellaag gunstig stromingsprofiel.Because the fluidized-bed reactor is rounded in its cross-section, a uniform flow profile which is favorable for the fluidized-layer forms.

Een goede aanpassing aan ongelijkmatige rookgasvo-lumestromen van het wervelbed kan worden bereikt, doordat de wervellaagreactor naar boven conisch verbreed is. Men kan de wervellaagreactor ook cilindrisch uitvoeren.A good adaptation to uneven flue gas volume flows of the fluidized bed can be achieved because the fluidized-layer reactor is conically widened upwards. The fluidized-bed reactor can also be made cylindrical.

De verbreding van de reactor vanaf de wervellaagreactor naar de afscheider toe dient om redenen van gunstige stro-mingsvoorwaarden continu te zijn uitgevoerd, in het bijzonder conisch.The widening of the reactor from the fluidized-bed reactor to the separator should be carried out continuously, in particular conical, for reasons of favorable flow conditions.

Het in de wervellaagreactor en in het verbrede deel van de reactor in belangrijke mate van schadelijkè stoffen gereinigde rookgas passeert dan de afscheider, die bij voorkeur in een reactorgedeelte met constante dwarsdoorsneden is ondergebracht. Daar worden de door het rookgas meegevoerde reactieproducten afgescheiden.The flue gas which has been cleaned to a considerable extent of harmful substances in the fluidized-bed reactor and in the widened part of the reactor then passes through the separator, which is preferably housed in a reactor section with constant cross sections. The reaction products carried by the flue gas are separated there.

Volgens een de voorkeur hebbende uitvoering van de uitvinding dient de afscheider filterslangen te bezitten, die hangend aan een filterbodem zijn aangebracht, waarbij zich boven de filterbodem een schone gasruimte bevindt, die met de binnenruimten van de filterslangen in verbinding staat. Dan worden de door het rookgas meegevoerde reactieproducten en stofdeeltjes aan de buitenzijden van de filterslangen afgescheiden.According to a preferred embodiment of the invention, the separator should have filter hoses mounted on a filter bottom, with a clean gas space above the filter bottom communicating with the interior spaces of the filter hoses. The reaction products and dust particles entrained by the flue gas are then separated on the outer sides of the filter hoses.

Zij vormen daar een filterkoek, die op grond van de daarin opgenomen nog gedeeltelijk actieve sorbenten beschikt over een restactiviteit. Bij het doorstromen van de rookgassen door filterkoeken en filterslangen vindt op deze wijze een verdere reductie van de concentratie aan schadelijke stoffen en een verhoging van de totale werkingsgraad voor het afscheiden plaats.There they form a filter cake, which has residual activity on account of the still partially active sorbents contained therein. In this way, when the flue gases flow through filter cakes and filter hoses, there is a further reduction in the concentration of harmful substances and an increase in the total efficiency before separation.

Opdat de filterkoek niet onbegrensd aangroeit, is een inrichting voor het groepsgewijze reinigen van de filterslangen aangebracht, die elk slechts een deel van de aanwezige filterslan-gen tijdens het bedrijf reinigt. Het kan daarbij om een inrichting gaan, die met drukluchtimpulsen werkt. De van de filterslangen losgemaakte filterkoek valt dan weer terug in de wervellaag. Restac-tieve sorbenten, reactieproducten en afgescheiden stofdeeltjes komen op deze wijze weer terug in de wervellaagkringloop, en de activiteit van de sorbenten kan tot aan de volledige uitputting worden benut.In order that the filter cake does not grow indefinitely, a device for the group cleaning of the filter hoses is provided, each of which cleans only a part of the filter hoses present during operation. This can be a device that works with compressed air pulses. The filter cake detached from the filter hoses then falls back into the fluidized bed. In this way, residual sorbents, reaction products and separated dust particles return to the fluidized-bed cycle, and the activity of the sorbents can be used up to the full exhaustion.

Doordat het reactorgedeelte voor de afscheider wat de doorsnede betreft rechthoekig is, is het ruimterendement ten opzichte van de slangfilters optimaal. Bovendien kunnen meerdere reactoren ruimtebesparend op de wijze van een module worden samengevat .Because the reactor section for the separator is rectangular in cross section, the space efficiency compared to the hose filters is optimal. In addition, several reactors can be summarized in a module-like manner to save space.

Een ronde uitvoering van de dwarsdoorsnede van het reactorgedeelte voor de afscheider is vooral voor kleine reactor-grootten op grond van de eenvoudige bouwwijze doelmatig en ook bij hogere rookgasdrukken zonder wezenlijke verstijvingsmaatregelen strijdbaar.A round design of the cross section of the reactor section for the separator is effective, especially for small reactor sizes, due to the simple design and can also be used without substantial stiffening measures at higher flue gas pressures.

Om de belasting van de wervellaag en de nageschakelde afscheider met door de rookgassen meegevoerde vaste stoffen of stofdeeltjes te reduceren, kan de rookgastoevoer in een grove afscheider tussen een wervelbodem en een stofafvoer uitmonden. Ook deze grove afscheider is integraal bestanddeel van de wervelbed-reactor, hij bestaat uit een dienovereenkomstig uitgevoerde ruimte onder het wervelbed. Bovendien kan de rookgastoevoer een inrichting voor het koelen en/of conditioneren van het rookgas bezitten, om bijvoorbeeld bepaalde vochtigheidsgehalten in het rookgas in te stellen.In order to reduce the load on the fluidized bed and the downstream separator with solids or dust particles entrained by the flue gases, the flue gas supply can end in a coarse separator between a fluidized bottom and a dust outlet. This coarse separator is also an integral part of the fluidized bed reactor, it consists of a correspondingly designed space under the fluidized bed. In addition, the flue gas supply can have a device for cooling and / or conditioning the flue gas, for example to set certain moisture contents in the flue gas.

Bijzonder gunstige resultaten worden bereikt, indien de wervellaag een mengsel van een fijnkorrelig sorbentmate-riaal en een grofkorrelig vastmateriaal bezit. De grove, vaste deeltjes van de wervellaag veroorzaken een permanente slijtage van de inactief geworden oppervlakken van de sorbentkorrels, zodat telkens een voor de reactie met de schadelijke stoffen noodzakelijk groot, actief, sorbent oppervlak wordt geleverd.Particularly favorable results are obtained if the fluidized bed has a mixture of a fine-grained sorbent material and a coarse-grained solid material. The coarse, solid particles of the fluidized layer cause permanent wear of the inactive surfaces of the sorbent granules, so that a large, active, sorbent surface which is necessary for the reaction with the harmful substances is always provided.

Een continu bedrijf kan worden uitgevoerd, indien de reactor een continu doserende vaste stof toevoerinrichting en een in de wervellaag van onderen uitmondende overloopbuis met luchtafsluitorgaan bezit. De toevoerinrichting kan daarbij pneumatisch of ook mechanisch werken. De dosering kan doelmatig volgens de zuiverheidsgraad van het uit de reactor komende gas worden geregeld.Continuous operation can be carried out if the reactor has a continuously dosing solids feeder and an overflow tube with air shut-off member opening into the fluidized bed from below. The feed device can act pneumatically or also mechanically. The dosage can conveniently be controlled according to the purity of the gas coming out of the reactor.

De hoogte van het wervelbed en daardoor de verblijftijd van het sorbentmateriaal kunnen worden bestuurd, doordat de bovenrand van de overloopbuis in hoogte instelbaar is uitge-voerd.The height of the fluidized bed and thereby the residence time of the sorbent material can be controlled, because the top edge of the overflow pipe has an adjustable height.

Een watertoevoerinrichting naar het wervelbed maakt de instelling mogelijk van optimale vochtigheidswaarden in het wervelbed zonder het gevaar van het toevoegen van openingen in de wer-velbodem.A water supply device to the fluidized bed allows the setting of optimum moisture values in the fluidized bed without the risk of adding openings in the fluidized bed.

Het gedoseerde toevoeren van het water wordt door een regelbare klep in de watertoevoerinrichting mogelijk gemaakt*The dosed supply of the water is made possible by an adjustable valve in the water supply device *

Bij een bijzonder doelmatige werkwijze voor de rookgasreiniging, waarbij het rookgas in een wervellaag met sorben-tén van gasvormige schadelijke stoffen en dan in een afscheider van stofdeeltjes wordt gereinigd en dan als schoon gas wordt afgevoerd, worden de sorbenten door het toevoeren van water in de wervellaag op een zodanige hoeveelheid, dat het dauwpunt van het water in het afgevoerde schone gas niet wordt bereikt, vochtig gemaakt. De zich op het oppervlak van de afzonderlijke korreltjes van de sorbenten afzettende dunne waterlaag bevordert het reactievermogen. Doordat de bevochtiging slechts zo groot is dat het dauwpunt in het af gevoerde schone gas niet wordt bereikt, worden problemen door het dichtslibben van de afscheider door een water/stofmengsel en een te sterke bevochtiging van het wervelbed vermeden. Doordat anderzijds het dauwpunt slechts in de wervellaag in de onmiddellijke nabijheid van de sorbenten wordt bereikt, wordt de maximaal zonder bedrijfsstoringen mogelijke, de reactiesnelheid bevorderende bevochtiging van de sorbenten bereikt.In a particularly effective method of flue gas cleaning, in which the flue gas is cleaned in a fluidized layer with sorbene of gaseous harmful substances and then in a separator of dust particles and then discharged as clean gas, the sorbents are introduced into the fluidized so that the dew point of the water in the discharged clean gas is not reached. The thin water layer deposited on the surface of the individual granules of the sorbents promotes the reaction ability. Because the humidification is only so great that the dew point in the discharged clean gas is not reached, problems with the silting up of the separator by a water / dust mixture and excessive moistening of the fluidized bed are avoided. On the other hand, since the dew point is only reached in the fluidized bed in the immediate vicinity of the sorbents, the maximum possible wetting of the sorbents, which promotes the reaction speed, is achieved without operating disturbances.

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een schematische weergave is opgenomen van een reactor voor het verwijderen van gasvormige schadelijke stoffen en stofdeeltjes uit rook- respectievelijk uitlaatgassen.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows by way of example a schematic representation of a reactor for removing gaseous pollutants and dust particles from flue and exhaust gases, respectively.

De in de tekening weergegeven reactor bezit een huis 1 met in hoofdzaak cirkelvormige dwarsdoorsneden. In het huis 1 bevindt zich boven een doorlaatbare wervelbodem 2 in een naar boven enigszins conisch verbrede wervellaagreactor 3 de wervellaag 4. Op de wervellaagreactor 3 sluit een conisch verbreed gedeelte 5 aan, dat aan zijn boveneinde in een weer cilindrisch gedeelte 6 overgaat, waarin een afscheider 7 is ondergebracht.The reactor shown in the drawing has a housing 1 with substantially circular cross sections. In the housing 1, above a permeable fluid base 2 in a upwardly slightly conically widened fluidized layer reactor 3, the fluidized layer 4 is connected. To the fluidized layer reactor 3 a conically enlarged portion 5 connects, which at its upper end merges into a again cylindrical portion 6, in which a separator 7 is housed.

Een rookgastoevoer 8 mondt onder de wervelbodem 2 in een als grove afscheider 9 uitgevoerd gedeelte van het huis 1 uit, en op deze grove afscheider 9 sluit naar onderen een slang-trechter 10 aan, die tot een met een cellenradsluis of dergelijke beveiligde stofafvoer 11 behoort. De stofafvoer 11 kan een worm- of een trogkettingtransporteur hebben.A flue gas supply 8 opens under the fluidized bottom 2 into a part of the housing 1 designed as a coarse separator 9, and to this coarse separator 9 a hose funnel 10, which belongs to a dust outlet 11 secured with a cell wheel sluice or the like, connects downwards. . The dust outlet 11 can have a worm or trough chain conveyor.

De wervellaag 4 bevat een mengsel van zand en een fijnkorrelig sorbent op calciumbasis, bij voorkeur kalkhydraat. De door het rookgas meegevoerde schadelijke stoffen worden in de wervellaag 4 en in het in stromingsrichting aansluitende conische gedeelte 3 en 5 in intensief contact met de oppervlakken van de sorbenten gebracht en door chemische reacties aan deze sorbenten gebonden. De zandkorrels van de wervellaag 4 veroorzaken een permanente verwijdering van de inactief geworden korreloppervlakken van de sorbenten, zodat altijd een groot reactie-oppervlak aanwezig is.The swirl layer 4 contains a mixture of sand and a fine-grained calcium-based sorbent, preferably lime hydrate. The harmful substances entrained by the flue gas are brought into intensive contact with the surfaces of the sorbents in the fluidized bed layer 4 and in the conical portion 3 and 5 connecting in the direction of flow and bonded to these sorbents by chemical reactions. The sand grains of the fluidized bed 4 cause a permanent removal of the inactive grain surfaces of the sorbents, so that a large reaction surface is always present.

De rookgassen met de stofvormige reactieproducten, verdere stofdeeltjes, die in de grove afscheider niet zijn af ge- scheiden, alsmede met schadelijke stofresten, komen dan in het gebied van de afscheider 7, waartoe filterslangen 12 behoren, die hangend aan een filterbodem 13 zijn aangebracht. De binnenruimten van de filterslangen 12 staan in verbinding met een boven de filterbodem 13 aangebrachte schone gasruimte 14 met schone gasafvoer 15. Bij het gaan van de gassen door de filterslangen 12 scheiden de meegevoerde stofdeeltjes zich aan de buitenzijden van de filterslangen 12 af en vormen daar een filterkoek. De filterkoeken beschikken op grond van de daarin ingebedde en rtog gedeeltelijk actieve sorbentdeeltjes nog over een Testactiviteit, die tot een verdere vermindering van de concentratie aan schadelijke stoffen in het gas leidt.The flue gases with the dust-like reaction products, further dust particles, which are not separated in the coarse separator, as well as with harmful dust residues, then enter the region of the separator 7, which includes filter hoses 12, which are arranged suspended on a filter bottom 13 . The inner spaces of the filter hoses 12 communicate with a clean gas space 14 arranged above the filter bottom 13 with clean gas discharge 15. As the gases pass through the filter hoses 12, the entrained dust particles separate on the outer sides of the filter hoses 12 and form there a filter cake. The filter cakes still have a Test activity, which results in a further reduction of the concentration of harmful substances in the gas, because of the sorbent particles which are partially embedded and rtog partially active therein.

In de schone gasruimte 14 is boven de filterbodem 13 een inrichting 16 aangebracht voor het groepsgewijze reinigen van de filterslangen 12. Deze inrichting 16 is slechts schematisch weergegeven. Zij werkt bij de weergegeven uitvoering met druklucht-impulsen, die tijdens het bedrijf telkens groepen of reeksen van filterslangen 12 belasten, zodat de aldaar gevormde filterkoeken losraken en in de wervellaag 4 terugvallen. Daardoor komen restac-tieve sorbenten, reactieproducten en afgescheiden stofdeeltjes weer in de wervellaagkringloop terug.Above the filter bottom 13, a device 16 is arranged in the clean gas space 14 for the group cleaning of the filter hoses 12. This device 16 is only shown schematically. In the embodiment shown, it operates with compressed air pulses, which each load loads or groups of filter hoses 12 during operation, so that the filter cakes formed there loosen and fall back into the fluidized bed 4. As a result, residual sorbents, reaction products and separated dust particles return to the fluidized-bed cycle.

De continue, gedoseerde toevoer van de sorbenten in de wervellaag 4 wordt door een transportschroef 17 en aandrijving 18 mogelijk gemaakt, en de afvoer door een in hoogte instelbare overloopsbuis 19 die met een cellenradsluis 20 ten opzichte van de omgeving is af gesloten. Een watertoevoerinrichting 21 die als een in het bovendeel van de wervellaagreactor 3 ingevoerd, kegelvormig mondstuk is uitgevoerd en een regelbare klep 22 bezit, maakt een geregelde watertoevoer naar de wervellaag mogelijk, waarbij de druppelgrootte in het regelgebied nagenoeg constant blijft.The continuous, dosed supply of the sorbents into the fluidized bed 4 is made possible by a screw conveyor 17 and drive 18, and the discharge by a height-adjustable overflow tube 19 which is closed off from the surroundings with a cell wheel lock 20. A water supply device 21, which is designed as a conical nozzle introduced into the top part of the fluidized-bed reactor 3 and has an adjustable valve 22, permits controlled water supply to the fluidized-fluid layer, the droplet size in the control area remaining virtually constant.

Claims

1. Reactor for the removal of gaseous pollutants and dust particles from flue or exhaust gases with a fluidized-layer reactor, a flue gas supply opening beneath the sorbent-containing fluid layer and a separator connected after the fluidized layer, characterized in that the fluidized layer (4) is the bottom part of the reactor is arranged, that the separator (7) is arranged in the top part (6) of the reactor, and that the reactor cross section of the fluidized-layer reactor (3) is widened towards the separator (7).

Reactor according to claim 1, characterized in that the cross section of the fluidized-bed reactor (3) is round.

Reactor according to claim 2, characterized in that the fluidized-bed reactor (3) is conically widened upwards.

Reactor according to any one of claims 1-3, characterized in that the reactor cross-section continuously widens towards the separator (7).

Reactor according to claim 4, characterized in that the reactor cross section widens conically in the direction towards the separator (7).

Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the separator (7) is housed in the reactor section (6) with a constant cross-section.

Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the separator (7) has filter hoses (12), which are arranged hanging on a filter bottom (13), and that a clean gas space (14) is located above the filter bottom (13). ) which communicates with the interior spaces of the filter hoses (12)

Reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that a device (16) for group cleaning of the filter hoses (12) is provided.

Reactor according to any one of the preceding claims / characterized in / that the cross section of the reactor part of the separator (7) is rectangular.

Reactor according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the reactor cross section for the separator (7) is round in cross section.

Reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the flue gas supply (8) opens into a coarse separator (9) between a swirl base (2) and a dust discharge {11).

Reactor according to claim 11, characterized in that the flue gas supply (8) has a device for cooling and / or conditioning the flue gas.

Reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluidized bed (4) contains a mixture of fine-grained sorbent material and a coarse-grained solid material.

Reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluidized-bed reactor (3) has a continuously dosing solid-state feed device (17, 18) and an overflow pipe (19) protruding in the fluidized-layer (4) from below with an air-closing member ( 20) possession.

Reactor according to claim 14, characterized in that the overflow pipe (19) is designed with respect to the height of its top edge.

Reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluidized-layer reactor (3) has a water supply device (21) for the fluidized bed (4).

Reactor according to claim 16, characterized in that the water supply device (21) has an adjustable valve (22).

A method for cleaning flue gas, wherein the flue gas is cleaned in a fluidized layer with sorbents of gaseous harmful substances and then in a dust particle separator and subsequently discharged as clean gas, characterized in that the sorbents are added to the fluidized fluid layer in such an amount that the dew point of the water in the discharged clean gas is not reached.