DE2849607C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen, wobei die Abgase saure, neutrale und basische Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthalten können und, vorzugsweise nach vorausgehendem Entzug von Wärme­ energie, in einem Verdampfungskühler, anschließend in einem Trockenreiniger, worin sie größtenteils von festen Schadstof­ fen befreit werden, und anschließend in einer Naßwäsche be­ handelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungs­ kühler über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehal­ ten wird, und wobei die Waschflüssigkeit der Naßwäsche über einen Schlammabtrenner (Eindicker) im Kreislauf geführt und die vom Schlammabtrenner abgezogene Schadstoffsuspension über eine Rückfuhrleitung zum Verdampfungskühler geführt wird und in einem Mischraum des letzteren, mit den heißen Abgasen vermischt wird.

Vorzugsweise erfolgt der Entzug von Wärmeenergie aus den Abgasen vor deren Eintritt in den Verdampfungskühler in einem indirekten Wärmeaustauscher, insbesondere in einem durch die Abgase indirekt beheizten Dampferzeuger.

Eine Anlage des obigen Typs zur Durchführung der Rei­ nigung von Abgasen aus Industrieöfen zur Behandlung von Nichteisenmetallschmelzen, insbesondere Aluminiumschmelzen, ist in der DE-AS 24 08 222 der Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungs- und Wasserrückkühlanlagen KG, Essen, Deutsch­ land beschrieben.

Während Abgase aus Aluminium- und dergleichen Nicht­ eisenmetallschmelzen zwar geringe Mengen an Flußsäure und Salzsäure aufweisen, jedoch diese Mengen in der Naßwäsche Abwässer mit einem pH-Wert über 4, und oft über 6,5 erzeu­ gen, haben im Gegensatz hierzu die Abgase aus Abfallverbren­ nungsanlagen einen starken Gehalt an Chlorwasserstoff, vor allem aus der Verbrennung von Polyvinylchloridabfällen, und daneben vor allem einen solchen von SO₂. Außerdem ist ihr Gehalt an Primärstaub meist bedeutend höher als derjenige der Abgase aus Aluminiumschmelzöfen.

Daher ist zwar in der Bischoff-Anlage (DE-AS 24 08 222) als Trockenreiniger die Wahl zwischen einem elektrostatischen Reiniger (Elektrofilter) und einem mechanischen Reiniger (Zyklonentstauber) freigestellt, bei bekannten Verfahren zum Reinigen von Abgasen mit hohem Gehalt an Säurekomponenten, wie z. B. dem in der DE-AS 24 31 130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland beschriebenen, wird hingegen stets die Ver­ wendung eines an sich kostspieligeren elektrostatischen Troc­ kenreinigers verlangt. Vor der Reinigung der Abgase in einem Elektrofilter werden in diesem bekannten Verfahren die Rauch­ gase zunächst mit einer dem Verfahren selbst entnommenen, möglichst konzentrierten Salzlösung, insbesondere durch Ein­ spritzen in einen mit den Rauchgasen beschickten Einspritz­ verdampfer (Verdampfungskühler) gemischt und das erhaltene Rauchgas-Salzlösungs-Gemisch eingedampft. Erst dann erfolgt die Abscheidung des Staubanteils im Elektrofilter.

Bei der Naßwäsche arbeitet das Walther-Verfahren grund­ sätzlich mit alkalischen, insbesondere natrium- und ammonium­ ionen-haltigen Waschflüssigkeiten, und erzielt so in der Naß­ wäsche konzentrierte Salzlösungen, die in den Verdampfungs­ kühler (Einspritzverdampfer) rückgeführt werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren nach der US-PS 39 29 963 von S. I. Taub (E. I. DuPont de Nemours and Company) arbei­ tet ebenfalls mit einem Verdampfungskühler (evaporative coo­ ler) und einem diesem nachgeschalteten Feststoffabscheider, z. B. einem Sackfilter (baghouse) oder dergleichen Gewebefil­ ter, in welchem die festen Schadstoffe möglichst vollstän­ dig aus dem Abgas entfernt werden, wodurch ein Schlammab­ trenner eingespart wird. Hierauf werden die im wesentlichen von festen Schadstoffen befreiten Abgase einer Naßwäsche mittels einer Waschlösung unterworfen, deren pH-Wert im Naß­ wäscher oder in der Rückleitung vom Naßwäscher zum Verdamp­ fungskühler durch Zugabe von salzbildenden Chemikalien so eingestellt werden kann, daß mit den gasförmigen Säuren oder basischen, von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Schad­ stoffen ein in Wasser lösliches oder unlösliches Salz gebil­ det wird, worauf die resultierende Lösung oder Suspension in den Verdampfungskühler zurückgeführt und dort mit Abgasen vermischt wird, die hierdurch auf eine Temperatur noch über dem Taupunkt (des Gemischs) abgekühlt werden, wobei Salz in fe­ ster Form ausgeschieden wird.

Ein weiteres Naßwaschverfahren zur Reinigung von SO₂-halti­ gen Gasen mittels einer wäßrigen MgO-Suspension wird in der FR-PS 71 06 423 beschrieben.

Diese bekannten Verfahren leiden nun an einer Anzahl von Nachteilen, welche die Anlagen zu ihrer Durchführung und den Verbrauch an Chemikalien in wirtschaftlich höchst unerwünschtem Maße verteuern.

Bei Betrieb der Anlage nach der DE-AS 24 08 222 (Bi­ schoff) werden Abgase insbesondere aus einer mit Salzen wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid abgedeckten Aluminium­ schmelze mit Temperaturen weit über 400°, im Normalfall von 800 bis 1000°C, direkt in einen Verdampfungskühler einge­ leitet. Im Verdampfungskühler nehmen die heißen Abgase aus der dort eingespritzten wäßrigen Schadstoffsuspension, die einer späteren Stufe des Verfahrens entnommen wird, sehr große Mengen Wasser auf, die noch erhöht werden durch wei­ tere Wasseraufnahme in der nachfolgenden Naßwäsche. Die Summe der insgesamt vom Abgasstrom aufgenommenen Wassermenge führt nun erstens zu einer beträchtlichen Erhöhung des zu reinigenden Gasvolumens und damit zu einer wesentlichen, kostspieligen Vergrößerung der Naßwäscheapparatur, und zweitens zur Ausbildung einer unerwünscht intensiven Wasser­ dampfkondensationsfahne am Auslaß des Kamins, aus welchem die gereinigten Abgase an die Umgebungsluft abgegeben werden.

Während es vor allem Aufgabe der Naßwäsche ist, ins­ besondere gasförmige Schadstoffe wie HCl, HBr, H₂F₂, Cl₂, Br₂ und SO₂ sowie Schwefelsäurenebel aus dem Abgas zu ent­ fernen, ist es außerdem eine wichtige Funktion der Naß­ wäsche, die Gas zu kühlen, wodurch teerartige, an sich zu­ nächst gasförmige Substanzen und auch salzartige Substanzen kondensiert und anschließend abgeschieden werden können.

Dabei treten aber in der Naßwäsche häufig Niederschlä­ ge an den Wänden der verschiedenen Waschstufen und auch im Schlammabtrenner auf, die auf diesen Wänden und in den Ab­ leitungen der Naßwäsche Verkrustungen bilden und das Funk­ tionieren der ganzen Waschapparatur bei längerem Betrieb in steigendem Maße beeinträchtigen. Die sich bildenden Kru­ sten bestehen z. B. aus Gips, Kalk, Metallsalzen und anderen Feststoffen.

Allen obenerwähnten bekannten Anlagen der eingangs be­ schriebenen Art ist weiter der Nachteil gemeinsam, daß die Wandungen des Verdampfungskühlers, welche mit dem heißen Abgas (Temperatur über 120°C) und der in dieses eingespritz­ ten, aus der Naßwäsche rückgeführten Waschflüssigkeit und dem aus dieser freigesetzten Wasserdampf in Berührung kom­ men, einer starken Korrosion unterliegen, insbesondere da diese aus wirtschaftlichen Gründen aus Eisen hergestellt werden. Solche Wandungen haben meist eine Lebensdauer von ein bis höchstens zwei Jahren.

Dieses Problem ist z. B. in der DE-OS 27 46 975 der Shell International Research Maatschappÿ B. V. erkannt und soll nach dieser Offenlegungsschrift dadurch gelöst werden, daß ein Schutzgasschild gegenüber der korrosionsgefährdeten Wandung durch entsprechendes Einleiten eines kalten, parti­ kelfreien, gereinigten Produktgases als "Schutzgas" gebil­ det wird, das das eingeführte heiße Abgas und die gleich­ zeitig dem Heißgas hinzugefügte wässerige Suspension von teilchenförmiger Masse daran hindert, in Kontakt mit der von Korrosion bedrohten Wandung zu kommen.

Die Erzeugung und Heranführung des erforderlichen, stark gereinigten Schutzgases erfordert natürlich eine ganze Reihe zusätzlicher Geräte, wie Leitungen, Pumpen usw., auch wenn das Schutzgas mit genügender Reinheit und genügend niedri­ ger Temperatur in der Anlage selbst erzeugt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher in erster Linie, ein Verfah­ ren und eine Anlage zu verwirklichen, bei welchen die Korro­ sionsgefährdung der Wände des Verdampfungskühlers, inbesonde­ re wenn diese aus Eisen bestehen, weitgehend vermieden und hierdurch die Lebensdauer des Verdampfungskühlers wesentlich erhöht wird.

Weiter bezweckt die Erfindung die Verwirklichung eines Verfahrens zur Reinigung von Abgasen in der eingangs be­ schriebenen Anlage, welches die vorangehende Ausnutzung ei­ nes Großteils des Energiegehalts der Abgase in der bisher üblichen Weise, z. B. durch indirekte Wärmeabgabe in einem Dampfkessel, ebenfalls gestattet, dabei gleichwohl klare, wenig verschmutzte und leicht zu beseitigende Abwässer er­ zeugt, wobei die Anlage zum Abscheiden der Festteilchen nach dem Verdampfungskühler keine teuren, komplizierten Appara­ turen wie Elektrofilter oder Sackfilter (baghouse) erfordern soll und wobei ihr gesamter Platzbedarf vorzugsweise nicht größer sein soll, als derjenige, den ein Elektrofilter et­ wa gleicher Nutzleistung erfordern würde.

Weiter soll der Chemikalienbedarf der Anlage vor allem in der Naßwäsche möglichst niedriger gehalten werden, als bei den beschriebenen bekannten Verfahren, und die Krusten­ bildung vor allem in den Apparaten der Naßwäsche möglichst unterdrückt werden.

Die genannte Aufgabe wird gelöst und die erwähnten Zie­ le erreicht durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß bei demselben diejenigen Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Ge­ misch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoffsuspension oder -lösung in Berührung kommen und aus einem bei Zimmer­ temperatur durch ein saures derartiges Gemisch korrodierba­ rem Material bestehen, von außen her auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt werden.

Es wurde nämlich gefunden, daß auch bei Einführung von heißen Abgasen, deren Temperatur hoch genug lag, so daß auch beim Einspritzen der vom Schlammabtrenner her stammen­ den Schadstoffsuspension im Mischraum des Verdampfungsküh­ lers eine Temperatur über dem Taupunkt herrschte, sich trotz­ dem auf den Wänden des Verdampfungskühlers, die in Kontakt mit diesem Gemisch kamen, ein wärmeisolierender Belag bil­ dete, durch den hindurch vom Inneren des Mischraumes her auf die entsprechend kühlere Wandung eine starke Korrosionswir­ kung ausgeübt wurde. Überraschend unterblieb nun diese Kor­ rosion der Wände des Verdampfungskühlers weitgehend oder völ­ lig bei von außen her erfolgter Beheizung der genannten Verdampfungskühlerwände.

Die Beheizung dieser Wände kann durch einen sie umge­ benden Heizmantel oder auch durch in ihnen verlegte Heiz­ schlangen erfolgen. Dabei kann als Heizgas gegebenenfalls auch das Abgas selbst dienen, das mit entsprechend höherer Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdamp­ fungskühlers und dann erst in dessen Mischraum eingeführt wird, wobei dann im Mischraum die Zuleitung der Schadstoff­ suspension z. B. durch Einspritzen durch Düsen oder in anderer an sich bekannter Weise erfolgt. Die teure Ausrüstung des Verdampfungskühlers mit korrosionsfesten Wänden wird hier­ durch vermieden.

Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammab­ trenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Gaswasch­ stufe der Naßwäsche unter 4 gehalten.

Der Betrieb der genannten Apparaturen der Naßwäsche im pH-Bereich unter 4 vermeidet weitgehend oder völlig die erwähnte unerwünschte Krustenbildung in den Waschapparatu­ ren und im Schlammabtrenner.

Als Trockenreiniger wird vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein die Wirkung der Zentrifugal­ kraft zur Entfernung von Festteilchen aus den Abgasen aus­ nutzender Zyklonentstauber verwendet, der aber einen Anteil der Fest­ stoffe (Metalloxide und dergl.) vorzugsweise in den der Naß­ wäsche aus dem Trockenreiniger zugeleiteten Abgasen beläßt.

Auch die Wände des Trockenreinigers werden vorzugsweise in derselben Weise von außen beheizt. Hierdurch kann auch hier ein besonderer Korrosionsschutz eingespart werden, und die Wände aus Eisen oder Stahl gefertigt sein.

Die in den Verdampfungskühler eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension braucht unter Berücksichtigung des pH- Wertes der letzteren nur so groß zu sein, daß der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger passierenden Abga­ sen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, daß in der nachfolgenden Naßwäsche eine Schadstoff­ suspension mit einem pH-Wert unter 4 gebildet wird.

Der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension soll mindestens 70, vorzugsweise aber mindestens 90 Gewichts-% betragen.

Vorzugsweise wird der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe der Naßwäsche und in dem dieser di­ rekt nachgeschalteten Schlammabtrenner über 1, am besten zwi­ schen 2 und 3,5 gehalten. Chemikalien können bei der Ein­ stellung dieses pH-Wertes gespart werden, indem aus den den Trockenreiniger passierenden Abgasen nur ein solcher Anteil an Festschadstoffen ausgeschieden wird, daß der in den Ab­ gasen verbleibende Anteil dieser Schadstoffe (z. B. Metall­ oxide) ausreicht um den pH-Wert der Waschflüssigkeit ohne oder mit nur geringem Zusatz an basischen Chemikalien (z. B. Natronlauge) in dem gewünschten pH-Wert-Bereich zu halten.

Während der pH-Wert der Waschflüssigkeit, die über ei­ ne oder mehrere Waschstufe und durch den Schlammabscheider im Kreislauf geführt wird, in der Regel auf einem pH- Wert unter 4 gehalten werden muß, kann die Schadstoffsus­ pension oder -lösung die aus dem Schlammabtrenner abgezogen und dem Verdampfungskühler zugeführt wird, auch auf einen pH-Wert über 4 gestellt werden, wobei aber das Gemisch aus dieser schadstoffhaltigen Flüssigkeit und den Abgasen, das in der Mischkammer des Verdampfungskühlers entsteht und mit den Wänden des letzteren in Berührung kommt, bei Kontakt mit Wasser wieder einen sauren pH besitzen sollte, d. h. die Hö­ he des pH-Wertes der in den Verdampfungskühler zurückgeführ­ ten Flüssigkeit ist vom Gehalt der Abgase an sauren Schad­ stoffen abhängig.

Der pH-Wert sollte vorzugsweise nur so tief unter 4, aber dabei über 1 liegen, daß der Gehalt an sauren Schad­ stoffen im aus der Anlage abgegebenen Abgas, der bei zunehmen­ der Ansäuerung der zirkulierenden Waschflüssigkeit während des Waschvorganges infolge der dadurch bedingten sinkenden Aufnahmefähigkeit der letzteren für diese Schadstoffe zu­ nimmt, unterhalb einem für den Betrieb der Anlage festge­ legten Grenzwert bleibt, der seinerseits gewöhnlich möglichst tief unter einem gegebenenfalls gesetzlich vorgeschriebenen Minimum an sauren Schadstoffen im an die Umgebung abgelasse­ nen Abgas liegen dürfte.

Weiter hat die erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen in Verdampfungskühler, Trockenreiniger und Naßwäsche über­ raschenderweise zur Folge, daß durch das Einspritzen die­ ser Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler die Ab­ scheidung des wasserunlöslichen Primärstaubes aus den Abga­ sen durch Agglomeration von feinen Staubpartikeln und deren nachfolgende Abscheidung im Trockenreiniger so erhöht wird, daß die Waschflüssigkeit der Naßwäsche außerordentlich sauber bleibt. Auch entsteht infolgedessen im Schlammabtren­ ner eine sehr dünne Schlammphase (Schadstoffsuspension) mit einem geringen Schadstoffgehalt. Dies beeinträchtigt die Wirksamkeit des Einspritzens in den Verdampfungskühler kei­ neswegs, denn der dadurch erzielte, oben beschriebene Effekt z. B. der Agglomeration würde auch schon beim Einspritzen von Frischwasser erzielt werden.

Dieser "Rückkoppelungseffekt" ist unerwartet so stark, daß die Waschflüssigkeit höchst sauber bleibt und Schad­ stoffsuspensionen erhalten werden, die besonders gut pumpbar sind und die gestatten, in der Naßwäsche Waschtürme mit Füllkörperschich­ ten und X-Abscheider in störungsfreiem Betrieb zu verwenden, also ohne daß Verstopfungen auftreten, wie sie bei den schmutzigen Schlammphasen und Abwässern aus den bisher ange­ wandten Verfahren zu erwarten waren.

Die erwähnten "Schadstoffsuspensionen" werden in der Industrie auch als "Schlämme" (engl. "slurry") bezeichnet. Es handelt sich dabei um wäßrige Suspensionen von im ein­ zelnen nachstehend beschriebenen festen Schadstoffen oder auch um wäßrige Emulsionen von flüssigen wasserunlöslichen Schadstoffen, oder um wäßrige aus einer solchen Suspension und Emulsion bestehende Gemische, deren Viskosität verhält­ nismäßig gering ist, und deren Dichte vorzugsweise um 1 bis hinauf zu etwa 1,3 g/ml liegen kann.

Soweit die Schadstoffe wasserlöslich sind, befinden sie sich in der wäßrigen Phase der "Schadstoffsuspensionen" in Lösung, bei Sättigung ist der Überschuß von an sich wasser­ löslichen Schadstoffen suspendiert.

Schadstoffe, von welchen Industrieabgase mit Hilfe des erfinderischen Verfahrens gereinigt werden sollen, sind nicht nur die durch die übliche, trockene Rauchgasreinigung mittels Elektrofilter erfaßbaren Schadstoffe, die bei den im Elektrofilter herrschenden Temperaturen zu genügend gro­ ßen Staub- oder Nebelpartikeln kondensieren, sondern auch Öle oder teerartige Substanzen und auch derjenige Teil der im Rauchgas enthaltenen Metalloxide oder Salze, die erst bei der Abkühlung der Abgase nach deren Austritt aus dem Kamin Aerosol bilden und dadurch zu einer Luftverschmutzung führen, und vor allem auch Schadgase wie HCl, H₂F₂ oder SO₂, die al­ le durch ein Elektrofilter nicht abgeschieden werden können.

Als Verdampfungskühler (oder Einspritzverdampfer, engl. "Spray Dryer") werden Zerstäubungstrockner verwendet, wie sie z. B. von der NIRO Atomizer Ltd., Kopenhagen, Dänemark gebaut werden, und wie sie im "Food Engineering" Februar 1966, Seiten 83-86 beschrieben sind. Sie enthalten eine Mischkammer oder dergl. Raum, in welchem in die ihn durch­ strömenden Abgase Schadstoffsuspension eingespritzt wird.

Als Trockenreiniger kann wie gesagt ein mechanischer Entstauber, z. B. ein Zyklonentstauber bekannter Bauart ver­ wendet werden. Es wird also im Gegensatz zu den bekannten Verfahren hier kein Elektrofilter (elektrostatischer Ent­ stauber) oder Sackfilter (Baghouse) benötigt.

Für die Naßwäsche (Scrubber) werden vorzugsweise Ein­ richtungen mit mindestens einem der Rauchgaswaschtürme ver­ wendet, wie sie von Fattinger, Schmitz und Schneider in der Publikation Nr. 107 "Technik der Abgasreinigung" der "Ta­ gung Lufthygiene 1976" vom 3. Dezember 1976 des Verlags VFWL (Verein für Wasser- und Lufthygiene), Huttenstraße 36, 8006 Zürich, Schweiz beschrieben sind (siehe Fig. 1 bis 4).

Vorzugsweise wird ein solcher Turm mit dem ebendort be­ schriebenen X-Abscheider verwendet.

Das zur Naßwäsche als Ersatz für die aus der Anlage mit den gereinigten Abgasen abgegebenen Wassermengen zuzu­ setzende Wasser kann aus Frischwasser oder Abwasser beste­ hen, und kann daher an verschiedenen Stellen der Naßwäsche einerseits als Frischwasser, andererseits als Abwasser oder als wäßrige Suspension von festen Schadstoffen und/oder als wäßrige Emulsion von flüssigen Schadstoffen der weiter oben erwähnten Art eingeleitet werden.

Die Abtrennung der Schadstoffsuspension aus der Wasch­ flüssigkeit erfolgt in einem Abtrennapparat, der hierin der Kürze halber als "Schlammabtrenner" bezeichnet ist. Er er­ setzt den in der DE-AS 24 08 222 als "Eindicker" bezeichne­ ten Apparat. Dabei wird vorteilhaft ein von Jürg Schneider konstruierter neuartiger Schlammabtrenner verwendet, dessen Aufbau und Betriebsweise weiter unten näher beschrieben ist.

Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers mit der Schadstoffsuspen­ sion zwischen 2 und 7 Sekunden.

Bei einer Verweilzeit von unter 2 Sekunden d. h. zu klei­ nem Mischraum werden die feineren Schadstoffteilchen nicht mehr genügend zu größeren agglomeriert, was jedoch zu ei­ ner zufriedenstellenden Abscheidung im Trockenreiniger er­ forderlich ist. Im Verdampfungskühler muß die eingespritzte Schadstoffsuspension (Schlamm) genügend Zeit haben, den fei­ neren Staubanteil aus den Abgasen aufzunehmen. Auch kann es bei einer zu kurzen Verweilzeit zum Anbacken von Salzen und Kristallbildung an den unteren Wandpartien des Mischraums des Verdampfungskühlers kommen, weil noch feuchte Partikel die Wand des Mischraums erreichen können.

Andererseits muß der Verdampfungskühler für die glei­ che Abgasmenge größer und teurer ausgelegt werden, wenn län­ gere Verweilzeiten erzielt werden sollen, ohne daß das Ver­ fahren dadurch in entsprechendem Maße verbessert wird. Zu große Verdampfungskühler arbeiten daher wirtschaftlich schlechter.

Im Betrieb soll die Temperatur der Abgase im Trocken­ reiniger (Zyklonentstauber) durch Einsatz einer entsprechen­ den Menge von Schadstoffsuspension in den Verdampfungskühler unter 200°C, vorzugsweise aber unter 170°C gehalten wer­ den, also um Energie zu sparen nicht zu weit über dem jewei­ ligen Säuretaupunkt. Der Taupunkt liegt bei dem im Verdampfungskühler herrschenden leichten Überdruck (0,1 bis 0,5 bar) für Salzsäure bei etwa 120°C und für schweflige Säure bei etwa 160°C.

Übersteigt die Temperatur der Abgase im Trockenreini­ ger 170°C, so ist die Kondensation der darin abzuscheiden­ den festen Teilchen oder Flüssigkeitströpfchen der Schad­ stoffe gewöhnlich nicht genügend. Verläßt das Abgas den Trockenreiniger zu heiß (über 170° bis 200°C), so wird in der darauffolgenden Naßwäsche zu viel Wasser aus der Wasch­ flüssigkeit verdampft und vom Abgas mitgenommen und aus der Anlage herausgeführt, und die Schadstoffkonzentration in der Schadstoffsuspension wird zu hoch, und daher die Waschflüs­ sigkeit zu schmutzig, was bei deren Rückleitung im Kreislauf durch die Naßwäsche zu einer unzulänglichen Reinigungswir­ kung führt. Die Waschflüssigkeit kann sogar an Salzen übersättigt werden, so daß Auskristallisation von Salz im Wäscher gegebenenfalls zu dessen Verstopfung führen kann.

Vorzugsweise weisen die zu reinigenden Abgase bei ihrer Einführung in die Mischzone des Verdampfungskühlers eine Tem­ peratur im Bereich von 150° bis 400°C auf. Dem entspricht eine Austrittstemperatur über 120° bis 170°C.

Hat das in den Verdampfungskühler eingeführte Abgas eine Temperatur unter 150°C, so ist der Energieverbrauch für Be­ heizung der obengenannten Mischkammer des Verdampfungsküh­ lers zwecks Einhalten einer Temperatur über dem Wassertau­ punkt, also zur Vermeidung von Kondensation von Schadstoff und schädlichen Ablagerungen an den Verdampfungskühlerwänden meist zu hoch, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zu gestatten.

Bei Temperaturen der in den Verdampfungskühler eingeführ­ ten Abgase über 400°C wird die obere Grenztemperatur des Abgaskühlsystems am Auslaß der Anlage für die gereinigten Abgase zu hoch, denn hö­ here Abgastemperatur bedeutet Aufnahme von größeren Wasser­ mengen, wodurch das interne Wärmeaustauschsystem der Anlage zu groß ausgelegt werden muß. Bei einer oberen Temperatur­ grenze von 400°C der im Verdampfungskühler zu behandelnden Abgase, arbeitet das mit dem Waschflüssigkeitskreislauf der Naßwäsche gekoppelte Wärmeaustauschsystem bereits bei 70°- 80°C, also schon ziemlich nahe der durch den Siedepunkt der Waschflüssigkeit für ohne Überdruck arbeitende Anlagen gegebenen theoretischen Grenze.

Durch die erwähnte Mindestverweilzeit der Abgase im Mischraum des Verdampfungskühlers (2 sec) und durch das Hal­ ten der Temperatur der Abgase im Trockenreiniger unter 170°C wird eine besonders befriedigende Reinigung der Abgase mit Einführungstemperaturen im vorstehend angegebenen Bereich von 150° bis 400°C erzielt.

Die bevorzugte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verlangt nun, den pH-Wert der Flüssigkeit im Schlammabtrenner und in der oder in den diesem direkt vorge­ schalteten Gaswaschstufen der Naßwäsche unter 4 zu belas­ sen, also keine oder nur sehr geringe Mengen an basischen Neutralisierungsmitteln, wie Natronlauge, den Waschflüssig­ keiten oder, wie z. B. Kalkmilch, den Schadstoffsuspensionen zuzusetzen, während in bekannten Verfahren, z. B. dem in der DE-AS 24 31 130 der Walther und Cie AG, Köln, Deutschland, die sauren Komponenten der Abgase, vor allem SO₂, durch che­ mische Reaktion mit einer alkalischen Lösung in die entspre­ chenden, vorzugsweise wasserlöslichen Salze umgewandelt wer­ den müssen. Der pH-Wert der im Kreislauf geführten Flüssig­ keit soll bei diesem bekannten Verfahren zwischen 4,0 und 7,8, praktisch aber unter einem pH von 6,5 wohl nur bei sehr gerin­ gen Anteilen an sauren Komponenten, normalerweise aber zwi­ schen 6,5 und 7,5 gehalten werden, d. h. mit erheblichem Aufwand an basischen Stoffen. Beim Arbeiten bei einem pH-Wert über 4 würden jedoch beim Verfahren nach der Erfindung Aus­ fällungen vor allem in der Naßwäsche-Anlage in solchem Maße auftreten, daß die ganze Anlage verstopft würde.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugs­ weise mit stark saurer Waschflüssigkeit von einem pH-Wert un­ ter 2 im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorge­ schalteten Waschstufe durchgeführt, wodurch Kosten für alka­ lische Chemikalien eingespart werden.

Nur wenn der HCl- und SO₂-Gehalt der zu reinigenden Ab­ gase besonders hoch ist (über 2 g/Nm³ HCl + SO₂) empfiehlt es sich, die Schadstoffkonzentrate, die aus dem Schlammabtrenner zur Einspritzdüse des Verdampfungskühlers zurückge­ leitet werden, vor dem Eintritt in den letzteren teilweise bis zu einem pH von 2 bis 4 zu neutralisieren. Die Suspen­ sion kann dabei sogar etwas alkalisch werden, aber nur so­ viel, daß sie danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen in der Wäsche wieder sauer (pH kleiner als 4) wird.

Die Temperatur der mit den zu reinigenden Abgasen in Berüh­ rung kommenden Innenwände der Mischzone des Verdampfungs­ kühlers (Einspritzverdampfers) kann in einer bevorzugten ei­ genen Konstruktion des letzteren durch Beheizung der Außen­ seiten dieser Innenwände mittels der an diesen Außenseiten entlang streichenden heißen Abgase in einem solchen Tempe­ raturbereich gehalten werden, daß auf den genannten Wandun­ gen keine Kondensation von Schadstoffen stattfindet, die vor allem Korrosionsprobleme schafft und zur Verwendung besonde­ rer, korrosionsfester Materialien zwingt und außerdem die Produktion von möglichst trockenen Schadstoffgranulaten im Verdampfungskühler und Trockenreiniger beeinträchtigt.

Diese Temperaturkontrolle kann aber auch durch indi­ rekte Beheizung der genannten Wände des Mischraums mittels Heißdampf erreicht werden. Vorteilhaft wird auch der Mantel des Trockenreinigers, für den vorzugsweise ein mechanischer Entstauber, insbesondere ein Zyklon verwendet wird, indirekt beheizt, so daß auch dort eine Kondensation von korrosie­ renden Schadstoffen, insbesondere Salzsäure oder Schwefelsäu­ re verhindert wird.

Die Kombination der drei oben aufgeführten erfinderi­ schen Maßnahmen, also Wandbeheizung im Verdampfungskühler, saure Wäsche bei einem pH-Wert unter 4 und ein verdampfbarer Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler zu­ rückgeführten Schadstoffsuspension von mindestens 70, vor­ zugsweise aber 90 oder mehr Gewichtsprozent, gestattet, wie gesagt, die Verwendung von Wänden aus korrodierbarem Mate­ rial, insbesondere aus Eisen im Verdampfungskühler, bei ei­ ner Lebensdauer dieser Wände von über zwei Jahren. Dabei können die Einrichtungen der Naßwäsche in moderner Weise aus Kunststoff gebaut werden.

Vorzugsweise weden die mit den Abgasen in Berührung stehenden Wände des Verdampfungskühlers und des Trockenrei­ nigers so hoch beheizt, daß sie dadurch bei oder über der­ jenigen Temperatur gehalten werden, welche sich adiabatisch im Abgas einstellt, nachdem das Eintrittsgas mit der einge­ spritzten Schadstoffsuspension durchmischt ist.

Dabei ist es vorteilhaft, die Temperatur der mit dem zu reinigenden Abgas in Berührung stehenden Wände des ge­ nannten Mischraumes im Verdampfungskühler und auch die Temperatur der entsprechenden Wände des mechanischen Entstaubers um mehr als 5 Celsiusgrade über dem Taupunkt der Säure im aus dem Abgas und der eingespritzten Schadstoffsuspension (Schlamm) gebil­ deten Gemisch zu halten.

Besonders gute Ergebnisse werden hierbei erhalten, wenn einerseits die Verweilzeit der Abgase im Verdampfungs­ kühler von 3 bis 7 Sekunden beträgt und andererseits die Ab­ gastemperatur im mechanischen Entstauber (Zyklon) bei 140° bis 150°C gehalten wird.

Bei Geschwindigkeiten des durch die Naßwäsche strö­ menden Gases über 1 m/sec wird vorteilhaft ein mit einer Füll­ körperschicht beschickter Waschturm in der Naßwäsche ver­ wendet, wobei die Füllkörperschicht vorzugsweise aus Igel­ füllkörpern (siehe Fig. 7 der obengenannten Beschreibung des Vereins für Wasser- und Lufthygiene, [VFWL], Zürich) be­ steht. Dabei wird der freie Querschnitt des vom Abgas durch­ strömten Waschturms vorteilhaft so gewählt, daß die Gasge­ schwindigkeit über 1 m/sec liegt.

Weiter kann die Naßwäsche (Scrubber) vorteilhaft ei­ nen naßmechanischen Aerosolabscheider mit einem Gaswider­ stand von 5 bis 60 und vorzugsweise von 10 bis 30 mbar ent­ halten. Als Aerosolabscheider wird vorzugsweise ein X-Abschei­ der verwendet, der ebenfalls in der genannten Veröffentlichung VFWL Zürich beschrieben ist (Fig. 2 und 3).

Bevorzugt werden mehr als 50 Vol.-% der Kreislaufflüs­ sigkeit, welche die erste dem mechanischen Entstauber nach­ geschaltete Gaswaschstufe durchströmt, durch den Absetzbe­ hälter des Schlammabtrenners (Eindickers) geleitet, beson­ ders vorteilhaft jedoch von 70 bis 100%, wobei die Verweil­ zeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners vorzugsweise, je nach Größe des letzteren, zwischen 1 und 8 Minuten, besonders vorteilhaft jedoch 3 bis 5 Minuten liegt.

Als zum Ersatz von aus der Anlage mit den Abgasen ab­ geführtem Wasser dienendes Abwasser wird bevorzugt Schlacken­ löschwasser aus einer Abfallverbrennungsanlage verwendet. Dieses Abwasser kann in den Waschflüssigkeitskreislauf, vor­ zugsweise aber in den Schlammabtrenner eingeleitet werden.

Schließlich kann in den Waschflüssigkeitskreislauf der Naßwäsche ein Wärmeaustauscher eingesetzt werden, wel­ cher die Waschflüssigkeit kühlt, und die dieser entzogene Wärme vorzugsweise in einem Wärmepumpensystem über einen zweiten Wärmeaustauscher an Zuluft abgibt, die hierdurch aufgeheizt und alsdann zum Verdünnen den gereinigten Abga­ sen im Kamin der Anlage zugemischt wird.

Zur gegebenenfalls wie obenerwähnten teilweise neu­ tralisierten, dem Verdampfungskühler vom Schlammabtrenner aus zuzuführenden Schadstoffsuspension kann auch ein Binde­ mittel und/oder eine die darin vorhandenen Salze in der festen Phase der Schadstoffe bindende und gleichzeitig vor allem deren Re­ genwasserlöslichkeit herabsetzende Chemikalie zudosiert wer­ den, z. B. ein Silikat wie Wasserglas.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der fol­ genden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich, in welchen

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine praktische Anordnung der Aus­ führungsform nach Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung der Anlage nach Fig. 2 und 3,

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Schlammabtrenners in der Anlage nach Fig. 1 bis 3, und

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine zweite Aus­ führungsform der Anlage, welche besonders für diejenigen Fälle geeignet ist, in denen eine möglichst geringe Wasser­ dampffahne am Kaminauslaß beim Ablassen der gereinigten Abgase in die Umgebung verlangt wird, zeigen.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfaßt einen Verdamp­ fungskühler 1, dessen Außenwand von einem Isolationsmantel 17 umgeben ist. Der Verdampfungskühler 1 hat in seinem Inne­ ren eine zylindrische Trennwand 18, welche einen Misch- und Reaktorraum 100 von einer diesen umgebenden äußeren Ring­ kammer 101 trennt. In die äußere Ringkammer 101 mündet ei­ ne Abgaszufuhrleitung 11, für die Zufuhr von zu reinigendem Abgas in die Anlage. An ihrem oberen Ende besitzt die zylin­ drische Trennwand 18 Durchlässe durch die die Mischkammer 100 mit der äußeren Ringkammer 101 frei verbunden ist. Am oberen Ende der Mischkammer 100 ist eine Zerstäuberdüse 19 vorgesehen, aus welcher Flüssigkeit in das Innere der Misch­ kammer 100 eingesprüht werden kann. Aus dem unteren Bereich der Mischkammer 100 führt eine Abgasleitung 12 in einen Zy­ klonentstauber 2. Die Wandung der Abgasleitung 12 und die Außenwandung des Zyklonentstaubers 2 sind von einem Heiz­ mantel 20 umgeben, in welchem Windungen von Halbrohren 23 zur Beheizung des Zyklonentstaubers und der Abgasleitung 12 vorgesehen sind. Am unteren Ende der Mischkammer 100 be­ findet sich eine Ablaßleitung 15, am unteren Ende der Ring­ kammer 101 Ablaßleitungen 14 und am unteren Ende des Zyklon­ entstaubers 2, eine Ablaßleitung 24, durch welche Abschei­ dungen aus dem Abgas in fester oder flüssiger konzentrier­ ter Form aus dem Verdampfungskühler bzw. dem Zyklonentstau­ ber 2 in einen Staubsammelbehälter 9 abgelassen werden kön­ nen.

Das Ablassen erfolgt vorzugsweise stoßweise und wird über Ventile 71, 72 und 74, die jeweils in den Leitungen 14, 15 und 24 vorgesehen sind, gesteuert. Die Beheizung der Halbrohre 23 erfolgt mit Heißdampf, der über eine Dampfzu­ leitung 231 eingeführt wird. Sich in den Halbrohren bilden­ des Kondenswasser wird über eine Kondenswasserableitung 232 laufend in einen Kondenswassertopf 233 abgelassen.

Aus dem oberen Bereich des Zyklonentstaubers 2 führt eine Gasüberführungsleitung 22 in den mittleren Bereich eines Waschturmes 3 einer Naßwäsche.

Der mittlere Bereich des Turmes 3 ist mit einer Füll­ körperschicht 31 angefüllt, die auf einem Querrost 34 ruht. Über der Füllkörperschicht 31 befindet sich im Waschturm 3 eine Einspritzdüse 131, die zum Besprühen der Füllkörper­ schicht mit Waschflüssigkeit aus einer Flüssigkeits-Kreis­ laufleitung 33 dient. Im oberen Teil des Waschturmes 3 ist auf diesem ein Aerosolabscheider 35 aufgesetzt, vorzugswei­ se ein X-Abscheider, dessen Schlitzwand 135 über eine Sprüh­ düse 133 mit Waschflüssigkeit besprüht wird, welche der Düse 133 aus der Kreislaufleitung 33 über die Zweigleitung 133 a zugeführt wird. Der Aerosolabscheider 35 steht einerseits mit dem Inneren des Waschturmes 3 und durch die Schlitzwand 135 hindurch mit einem Tropfenabscheider 36 in freier Ver­ bindung. Vor dem Tropfenabscheider ist eine Sprühdüse 136 angeordnet, in welcher eine Frischwasserzuleitung 90 mit Absperrventil 91 mündet. Das aus der Sprühdüse 136 einge­ sprühte Frischwasser spült die Wände des Tropfenabscheiders 36 und sammelt sich in einem Sammelgefäß 92 von welchem es über die Leitung 192 in den Waschturm 3 oberhalb der Füllkör­ perschicht 31 einfließt. Vom Tropfenabscheider 36 aus führt eine Gasleitung 32 für das gereinigte Abgas über einen Ven­ tilator 5 in eine Gasaustrittsleitung 52, die in einen Ka­ min 6 öffnet. Am unteren Ende des Waschturmes 3 befindet sich ein Schlammabtrenner 4, dessen Aufbau im Zusammenhang mit Fig. 5 weiter unten näher beschrieben ist. Aus dem Schlammabtrenner 4 wird Waschflüssigkeit mittels einer Pum­ pe 81 durch die Kreislaufleitung 33 zu den Düsen 131 und 133 gepumpt.

Der von Waschflüssigkeit erfüllte Absetzbehälter 41 des Schlammabtrenners 4 besitzt an seinem oberen Ende eine konische, nach oben und zur Mitte zugespitzt ausgebildete Trennwand 44.

Die im Turm 3 abwärts rieselnde Waschflüssigkeit aus der Düse 131 sammelt sich auf dem konisch nach unten zur Mitte geneigten Boden 134 des Waschturmes 3 und fließt von dort durch eine Abflußleitung 42, die sich durch die Öff­ nung in der Mitte der Trennwand 44 abwärts erstreckt in den Absetzbehälter 41. Aus dem Ringraum 144, der sich über der Trennwand 44 und unterhalb des Bodens 134 befindet, führt eine Schwimmschlammableitung 43 über ein Absperrventil 87 abwärts und vereinigt sich mit einer Schlammleitung 13, die vom unteren Ende des Absetzbehälters 41 des Schlammabtren­ ners 4 über ein Sperrventil 86 führt.

Nach der Vereinigung mit der Leitung 43 führt die Lei­ tung 13 über eine Umwälzpumpe 82, welche über ein Sieb oder Filter 213 zum oberen Ende des Verdampfungskühlers 1 führt, wo sie an die Einspritzdüse 19 angeschlossen ist. Die Ein­ spritzdüse 19 ist als Zweistoffdüse ausgebildet, wobei als Zerstäubungsmedium über eine Zuleitung 89 und ein Absperr­ ventil 88 Luft oder Dampf eingeblasen werden kann.

In den Fig. 2 bis 6 sind den Apparateelementen in Fig. 1 entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Fig. 1.

Der Verdampfungskühler 1 ist in der Ausführungsform nach Fig. 2 bis 4 als zylindrischer Behälter ausgebildet. Die Zuleitung 11 für die zu reinigenden Abgase mündet hier in das obere Ende des Verdampfungskühlers 1 ein, während je eine Vielzahl von Düsen 19 in einer tieferen Lage durch die von der Flüssigkeitsleitung 13 abgezweigte Zweigleitung 13 a über eine Ringleitung 113 a, und in einer höheren Lage von der von Leitung 13 abgezweigten Zweigleitung 13 b über eine Ringleitung 113 b versorgt wird.

Die Düsen 19 richten in dieser Ausführungsform die Flüssigkeitskegel aufwärts, also dem durch Leitung 11 ein­ strömenden Abgas entgegen.

Um den unteren Bereich des Verdampfungskühlers 1 he­ rum sind zehn Zyklonentstauber 2 angeordnet, in welche das den Verdampfungskühler 1 ins einem unteren Bereich verlassen­ de Abgas über zehn Leitungen 12 eingeführt wird. Das in den zehn Zyklonentstaubern 2 trocken entstaubte Abgas gelangt über eine Ringleitung 112 von sich nach der Gasüberführungs­ leitung 12 allmählich erweiterndem Querschnitt in die letzt­ genannte Leitung, wobei durch den sich erweiternden Quer­ schnitt der Ringleitung 112 eine Drosselung des Gasstromes in die Leitung 12 vermieden wird. Am unteren Ende des Ver­ dampfungskühlers 1 befindet sich ebenso wie in der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1 eine Ablaßleitung 15 für Schadstoff­ agglomerationen, die mit einem Absperrventil 72 versehen ist.

Die unteren Enden der Zyklonentstauber 2 sind mit Ab­ laßleitungen 114 verbunden, die zusammen mit der Leitung 15 in einem Sammelgefäß 115 enden, welches durch eine mit ei­ nem Absperrventil 70 versehene Leitung 116 entleert werden kann.

Die Abgasüberführungsleitung 22 ist in derselben Wei­ se wie in der Anlage nach Fig. 1 mit einem Waschturm 3 der Naßwäsche verbunden, der in der gleichen Weise ausgerüstet ist wie derjenige in Fig. 1.

Die in Fig. 5 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des Schlamm­ abtrenners 4 besteht aus einem Absetzbehälter 41, ein den Ein­ laß bildendes Rohr 42, das durch die mittige Öffnung 244 einer konisch spitz nach oben und zur Mitte hin zulaufenden Trenn­ wand 44 in das Innere des Absatzbehälters 41 führt und ein über dem unteren Ende vom Rohr (42) seitlich aus dem mittleren Bereich des Absatzbehälters (41) herausführendes Abflußrohr (49) als Auslaß für die schlammartige Flüssigkeit.

Am oberen Ende ist das den Einlaß bildende Rohr 42 mit der Ausflußöffnung 234 des nach innen und unten hin konisch abfal­ lenden Bodens 134 des Waschturmes 3 verbunden.

An seinem unteren Ende trägt das Rohr 42 einen sich nach unten und außen konisch erweiternden, nach unten offenen Mündungs­ trichter 142, in dessen Innerem dem Rohr 42 gegenüber eine Prallplatte 45 senkrecht zum Ende des Rohrs 42 mittels Stre­ ben 46 befestigt ist.

In dem Einlaßrohr 42 ist mittig ein Entlüftungsrohr 47 mittels Streben eingesetzt, von dessen offenen Enden das obere über dem Boden 134 und das untere kurz oberhalb der Prallplatte 45 endet.

Das Abflußrohr 49 liegt im mittleren Bereich des Absatzbehäl­ ters 41 kurz oberhalb des Mündungstrichters 142 mit der Einlaß­ öffnung 48. An das Abflußrohr 49 ist außerhalb des Schlammab­ trenners 4 die Kreislaufleitung 33 für Waschflüssigkeit an­ geschlossen.

Die Trennwand 44 ragt in das untere offene Ende des auf den oberen, die Öffnung 244 umgebenden Bereich des Abtren­ ners 4 aufgesetzten Waschturmes 3 hinein, der den Ringraum 144 bildet. Mit dem Schlammabtrenner 4 ist ein Zweipunkt­ niveauregler 75 verbunden, von dessen beiden Meßköpfen oder Fühlern 76 und 77 der untere Meßkopf 76 anspricht, wenn die Flüssigkeit im Behälter 41 auf das Niveau N ₁ gefal­ len ist, während der obere Fühler 77 anspricht, wenn die Flüssigkeit im Behälter 41 auf das mit N ₂ bezeichnete obere Grenzniveau gestiegen ist.

Der Betrieb des Schlammabtrenners 4 geht so vor sich, daß zunächst Waschwasser aus dem Waschturm 3 durch die Zu­ flußleitung 42 in den Behälter 41 einfließt und diesen bei stillstehender Pumpe 81 und bei geschlossenem Ventil 86 füllt, bis das obere Niveau N ₂ erreicht ist. Die Pumpe 81 wird dann in Betrieb gesetzt und das Ventil 86 geöffnet.

Der Schlammabtrenner 4 wird nun kontinuierlich betä­ tigt. Die Ausflußrate (Volumen je Zeiteinheit) der Wasch­ flüssigkeit aus dem schadstoffarmen mittleren Bereich des Behälters 41 über die Leitung 33 und diejenigen der an Sink­ schlamm, d. h. Schlamm mit einer Dichte über 1, angereicher­ ten Schadstoffsuspension durch die Leitung 13 übertreffen gemeinsam etwas die Zuflußrate an Waschflüssigkeit in den Behälter 41 durch die Leitung 42.

Hierdurch und durch die im Waschturm 3 erfolgende Ver­ dampfung eines Teils des Waschwassers, der von den Abgasen weggeführt wird, sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Behälter vom oberen Niveau N ₂ auf das untere Niveau N ₁ ab. Ist dieses Niveau erreicht, so spricht der Fühler 76 des Niveaureglers 75 an und öffnet das Ventil 91, wodurch Frischwasser durch die Leitung 90 in den Waschturm 3 gelangt, und ein Sperrven­ til 79 einer Abwasserzuleitung 78, durch welche nun Abwas­ ser direkt durch die Öffnung 244 in den Behälter 41 ein­ fließt. Vorteilhaft wird als Abwasser das Schlackenlösch­ wasser einer Kehrichtverbrennungsanlage verwendet.

Der Flüssigkeitsspiegel steigt nun wieder im Behälter 41, bis er das obere Niveau N ₂ erreicht hat, worauf der Füh­ ler 77 anspricht und der Niveauregler 75 die Ventile 79 und 91 wieder schließt.

Beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels bis zum Niveau N ₂ wird eine auf der Flüssigkeitsoberfläche angesammelte Schicht von Schwimmschlamm (Dichte unter 1) aus der Öffnung 244 nach oben hinausgeschoben und läuft auf der Oberseite der konischen Trennwand 44 abwärts und durch die Schwimmschlamm- Ableitung 43 ab, um sich mit dem Sinkschlamm in der Leitung 13 zu vereinigen. Die vereinigte aus Schwimmschlamm und Sink­ schlamm gebildete Schadstoffsuspension wird nun mittels der Pumpe 81 in die Düsen 19 des Verdampfungskühlers 1 hinaufge­ pumpt.

Vorzugsweise sind die Durchflußquerschnitte der Lei­ tungen 42 und 33 so ausgelegt, daß bei geschlossenem Ventil 86 in der Hauptableitung 13 für Sinkschlamm die gleiche Men­ ge Waschflüssigkeit dem Behälter 41 durch Leitung 42 zu­ fließt, wie aus ihm über Leitung 33 abfließt. Die Entnah­ me von Schadstoffsuspension über Leitung 13, und von Zeit zu Zeit über Leitung 43, sowie die Verdampfung aus Waschturm 3, durch welche die durch Leitung 42 zufließende Flüssigkeitsmenge verringert wird, bedingt also das Absinken des Flüssigkeits­ spiegels vom Niveau N ₂ auf das Niveau N ₁ und dieses Absinken kann also in erster Linie mittels des Ventils 86 beeinflußt werden.

Während bei einem vorbekannten Abscheider (DE-AS 24 08 222) nur ein Teil der Schadstoffe, nämlich der Sink­ schlammanteil in den Verdampfungskühler gefördert wird und der Schwimmschlammanteil wieder in die Waschflüssigkeit zu­ rückgepumpt wird, wird beim erfindungsgemäßen Schlammab­ trenner sowohl Sinkschlamm als auch Schwimmschlamm abge­ trennt, und ein Zurückzirkulieren in die Waschflüssigkeit auf ein Minimum (Suspension von Schadstoffteilchen mit Dich­ te 1) beschränkt.

Es kann auch bei besonders starkem Anfall von Schwimm­ schlamm eine besondere Spülwasserleitung (nicht gezeigt) in den Ringraum 144 vorgesehen sein, aus welcher Wasser auf die Außenfläche der Trennwand 44 gesprüht wird und den dort ab­ gelagerten Schwimmschlamm in die Leitung 43 hineinspült.

Das Absetzen von Sinkschlamm aus der durch die Zufluß­ leitung 42 in den Behälter 41 einströmenden Flüssigkeit wird dadurch besonders gefördert, daß erstens diese Flüssigkeits­ strömung an der Prallplatte 45 gebrochen und verteilt wird und daß zweitens die hierbei an der Innenwandung des Mün­ dungstrichters 142 abfließende Flüssigkeit durch dessen sich nach innen erweiternden Umfang weiter verlangsamt wird.

Dabei ist die Durchsatzrate durch den Behälter 41 sehr günstig, es werden im praktischen Betrieb des Abtrenners 4 etwa acht Behälterinhalte je Stunde umgewälzt, im Gegensatz zu vorbekannten Anlagen, bei denen in einen großvolumigen Absetzbehälter nur ein kleiner Flüssigkeitsstrom einfließt und ein entsprechend kleiner Ausfluß von Flüssigkeit vor­ gesehen ist, so daß für jede Umwälzung des Inhalts eines Behälters gleicher Reinigungswirkung ein zehnmal größeres Volumen des Behälters, bzw. etwa eine oder eineinhalb Stun­ den für jede Umwälzung benötigt werden.

Die Ausführungsform einer Anlage nach Fig. 6 ist be­ sonders geeignet einerseits für die Reinigung von Abgasen mit besonders hohem Gehalt an sauren Schadstoffkomponenten, vor allem an SO₂-Gas, und andererseits für diejenigen Fälle, in denen die Wasserdampfkondensationsfahne, die sich regel­ mäßig am Auslaß des Kamins 6 bildet, möglichst weitgehend unterdrückt werden soll.

Im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsfor­ men der Abgasreinigungsanlage umfaßt die Naßwäsche bei der Anlage nach Fig. 6 zwei hintereinander in Gasströmungs­ richtung geschaltete Türme, wobei das Abgas vom Zyklonent­ stauber 2, in den es durch die Eintrittsöffnungen 21 vom Verdampfungskühler 1 gelangt, zunächst über die Gasüberfüh­ rungsleitung 22 in den Waschturm 30 und von diesem durch die Gasleitung 122 in einen zweiten Waschturm 103 und von diesem ausschließlich wie in den vorher beschriebenen Anlagen über Leitungen 32 und 52 in den Kamin 6 geleitet wird.

Waschturm 30 weist einen Sumpf 30 a, einen Rost 34, ei­ ne Füllkörperschicht 31 und in seinem oberen Teil einen Ae­ rosolabscheider 35 und einen Tropfenabscheider 36 auf; Wasch­ turm 103 ebenfalls einen Sumpf 103 a, eine Füllkörperschicht 39 mit Rost und einen Tropfenabscheider 37. Die Waschflüssig­ keit wird aus dem Schlammabtrenner 4 mittels Pumpe 81 durch Leitung 33 zunächst auf den Aerosolabscheider 35 gepumpt und von dort aus mit ihr aus Düse 131 die Füllkörperschicht 31 und aus Düse 133 die Schlitzwand 135 besprüht, wie dies auch in der Ausführungsform nach Fig. 1 der Fall ist.

Waschflüssigkeit aus der Füllkörperschicht 31 fließt mit Schadstoff beladen in den Sumpf 30 a und aus diesem durch die Zuflußleitung 42 zum Absetzbehälter 41 des Schlammab­ trenners 4.

Sinkschlamm aus Schlammabtrenner 4 gelangt über Lei­ tung 13, und Schwimmschlamm über Leitung 43 in einen Neutra­ lisierbehälter 7, in welchem die Schadstoffsuspension mittels Kalkmilch wenigstens teilweise neutralisiert werden kann.

Die Behälter 7 und 41 verhalten sich wie kommunizierende Röh­ ren und ein Niveauregler 175 öffnet ein Ventil 38 bei Ab­ sinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 7 auf ein unteres Niveau und schließt das Ventil 38 bei Anheben des Flüssig­ keitsspiegels auf ein oberes Niveau.

Der Behälter 7 ist außerdem mit einem Rührer 80 und mit Motor ausgerüstet.

Beim Öffnen des Ventils 38 wird Waschflüssigkeit, die weniger mit Schadstoff beladen ist als die durch Leitungen 33 und 42 zirkulierende, aus dem Sumpf 103 a des Waschturms 103 mittels der Pumpe 83 durch die Leitung 84 in den Tropfen­ abscheider 36 des Waschturmes 30 gepumpt und durch die Düse 136 versprüht, während ein Teil der Waschflüssigkeit aus Lei­ tung 84 durch eine Zweigleitung 84 a in die Düse 139 gelangt und aus dieser auf die Füllkörperschicht 39 des Waschturms 103 gesprüht wird.

Aus dem Tropfenabscheider 36 gelangt die eingesprühte Waschflüssigkeit über Sammelgefäß 92 und Leitung 192 schließlich in den Waschflüssigkeitskreislauf des Wasch­ turmes 30.

Der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf 103 a des Waschturmes 103 wird durch einen Zweipunkt-Niveauregler 275 gesteuert, der bei Absinken des Spiegels auf ein unteres Niveau ein Ventil 88 aufsteuert, wodurch Frischwasser oder gegebenenfalls bei star­ kem SO₂-Gehalt in den Abgasen eine verdünnte Natronlauge durch die Leitung 85 in den Waschflüssigkeitskreislauf in Leitung 84 eingeschleust wird. Bei Erreichen eines oberen Niveaus in Sumpf 103 a schließt dann der Niveauregler 275 das Ventil 88 wieder.

Schließlich kann die Bildung einer Wasserdampfkonden­ sationsfahne am Auslaß des Kamins 6 dadurch reduziert wer­ den, daß in den Kamin Luft mittels eines Gebläses 50 ein­ geblasen wird, die in einem Wärmeaustauscher 110 vorzugswei­ se auf über 100°C erhitzt wird.

Die Wärme wird im Wärmeaustauscher durch eine in ei­ ner Leitung 106 mittels einer Pumpe 60 im Kreislauf gepumpte Heizflüssigkeit zugeführt. Die Heizflüssigkeit entnimmt ihrem Wärmeinhalt im Wärmeaustauscher 10 der diesen durchfließen­ den, durch die Abgase im Waschturm 30 erwärmten Waschflüssig­ keit der Leitung 33 und gegebenenfalls einem zusätzlichen Heizgerät 107.

Wie aus den Figuren der Zeichnung zu ersehen ist, wird der in der Gaswäsche anfallende Schlamm nach Zugabe von Kalkmilch in einen Reaktor (Verdampfungskühler) eingesprüht und dadurch getrocknet, daß er in Kontakt kommt mit den über 200°C heißen Rauchgasen, welche den Dampfkessel verlassen, in welchem sie ein Großteil ihrer Wärmeenergie abzugeben ha­ ben. Der fein versprühte Schlamm bindet den größten Teil des Staubgehaltes der Rohgase, wodurch am Austritt des nach­ geschalteten Zyklons 2 nur noch wenig Staub im Gas enthal­ ten ist. Die Kreislaufflüssigkeit der anschließenden Naß­ wäsche bleibt relativ rein, weil durch optimale Temperatur­ einstellung im Reaktor 1 und durch entsprechende Steuerung der Zusammensetzung der Waschflüssigkeit eine fast restlose Abtrennung des Schlammes in dem Sedimentationsapparat (Schlammabtrenner) 4 ermöglicht wird.

Bei Betrieb während mehreren Monaten werden keine störenden Verkrustungen im Waschsystem oder Anbackungen von Staub in der trockenen Vorreinigung (Zyklon 2) beobachtet.

Bei Reinigung der Rauchgase einer städtischen Keh­ richtverbrennungsanlage wurden folgende vorteilhafte Resul­ tate erzielt, ohne daß ein teurer Elektrofilter benötigt wurde:

Schadstoffgehalt des in die Umgebung abzulassenden gereinigten Abgases:

• - Reduktion des Staubgehaltes unter 50 mg/Nm³ (gemessen nach der Gaskühlung)
• - freie Salzsäure unter 5 mg/Nm³
• - Gesamtchloridgehalt (als Cl^-) unter 15 mg/Nm³
• - SO₂ unter 100 mg/Nm³
• - Stickstoffoxide unter 100 ppm.

Weiter wurden folgende Vorteile erzielt:

• - Ausnutzung der Rauchgastemperatur (nach Dampfkessel) zur Trocknung der in der Gaswäsche anfallenden Schlämme und zur Beseitigung des Schlackenlöschwassers der Verbrennungs­ anlage.
• - Umwandlung aller abgeschiedenen Schadstoffe in eine riesel­ fähige Asche.
• - geringer Wasserverbrauch (unter 50 kg/1000 Nm³ Rauchgas)
• -sehr geringer Verbrauch an Kalkmilch (unter 50 g Ca(OH)₂/ 1000 Nm³ Rauchgas)
• - kleiner Energieaufwand dank Verwendung eines X-Abscheiders zum Abtrennen der Aerosole (unter 360 mm WS Ventilator- Differenzdruck).

Claims (32)

1. Verfahren zum Reinigen der Abgase von Industrieöfen, insbesondere von Abfallverbrennungsanlagen, bei dem saure, neutrale und basische Schadstoffe in gasförmiger oder fester Form oder auch als Nebel enthaltende Abgase in einem Verdampfungskühler, anschließend in einem Trockenreiniger, worin sie größtenteils von festen Schadstoffen befreit werden, und danach in einer Naßwäsche behandelt werden, wobei die Temperatur der Abgase im Verdampfungskühler über dem Taupunkt des darin enthaltenen Wassers gehalten, die Waschflüssigkeit der Naßwäsche über einen Schlamm­ abtrenner im Kreislauf geführt und die vom Schlammab­ trenner abgezogene Schadstoffsuspension über eine Rück­ führleitung zum Verdampfungskühler geleitet und mit den heißen Abgasen vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Verdampfungskühlers, die mit dem Gemisch aus Abgasen und zurückgeleiteter Schadstoff­ suspension oder -lösung in Berührung kommen, von außen auf eine Temperatur über dem Taupunkt beheizt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung dieser Wände durch einen sie umgebenden Heizmantel oder durch in ihnen verlegte Heizschlangen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizgas für die Beheizung dieser Wände das zu reinigende Abgas dient, das mit entsprechend höherer Temperatur zunächst durch die Beheizungsanlage des Verdampfungskühlers und dann erst in dessen Inneres eingeführt wird, wo in einem Mischraum Schadstoff­ suspension zugeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der flüssigen Phase im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Gaswaschstufe der Naßwäsche unter 4 gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trockenreiniger ein mechanischer Entstauber eingesetzt wird, wobei aber ein Anteil der Feststoffe in den der Naßwäsche aus dem Trockenreiniger zugeleiteten Abgasen belassen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Trockenreiniger ein Zyklonentstauber eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Wände des Trockenreinigers von außen beheizt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Verdampfungskühler eingeleitete Menge der Schadstoffsuspension unter Berücksichtigung des pH-Wertes der letzteren nur so groß ist, daß der in den mit ihr behandelten, den Trockenreiniger passierenden Abgasen noch verbliebene Gehalt an sauren Schadstoffen so hoch ist, daß in der nachfolgenden Naßwäsche eine Schadstoff­ suspension mit einem pH-Wert unter 4 gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension mindestens 70 Gewichtsprozent beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Wasch­ stufe der Naßwäsche und in dem dieser direkt nach­ geschalteten Schlammabtrenner über 1 gehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der verdampfbare Anteil der flüssigen Phase der in den Verdampfungskühler einzuführenden Schadstoffsuspension mindestens 90 Gewichtsprozent beträgt und der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe der Naßwäsche und in dem dieser direkt nachgeschalteten Schlammabtrenner im Bereich von 2 bis 3,5 gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Abgase im Misch­ raum des Verdampfungskühlers von 2 bis 7 Sekunden beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Abgase im Trocken­ reiniger unter 150°C liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaswaschstufe der Naßwäsche durch einen Waschturm mit Füllkörperschicht gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit welcher das Abgas die Füllkörperschicht durchströmt, auf über 1 m/sec, bezogen auf den freien Querschnitt des Waschturmes vor Einfüllen der Füllkörper, gehalten wird und daß die Füllkörperschicht aus Igelfüllkörpern besteht.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßwäsche einen naßmechanischen Aerosolabschneider mit einem Gaswiderstand von 5 bis 60 mbar umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswiderstand des Aerosolabschneiders 10 bis 30 mbar beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aerosolabschneider aus einem X-Abschneider besteht.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden Abgase bei ihrer Einführung in den Mischraum des Verdampfungskühlers eine Temperatur im Bereich von 150° bis 400°C aufweisen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Mischraum laufend eingeführte Schadstoff­ suspensionsmenge ausreicht, um die Temperatur der Abgase im Trockenreiniger unter 170°C zu halten.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Waschflüssigkeit im Schlammabtrenner und in jeder diesem direkt vorgeschalteten Waschstufe unter 2 gehalten wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem HCl- und SO₂ -Gehalt der zu reinigenden Abgase über 2 g/Nm³ die Schadstoffsuspension, die aus dem Schlammabtrenner zur Einspritzdüse des Ver­ dampfungskühlers zurückgeleitet wird, vor dem Eintritt in den letzteren neutralisiert oder sogar alkalisch gestellt wird, aber nur soviel, daß ihr pH-Wert danach durch den Gehalt der Abgase an sauren Schadstoffen in der Naßwäsche wieder kleiner als 4 wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Abgasen in Berührung stehenden Wände des Verdampfungskühlers und des Trocken­ reinigers bei oder über derjenigen Temperatur gehalten werden, welche sich adiabatisch im Abgas einstellt, nachdem das Eintrittsgas mit der eingespritzten Schadstoff­ suspension durchmischt ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der mit dem zu reinigenden Abgas in Berührung stehenden Wände des Mischraumes im Verdampfungs­ kühler und auch die entsprechenden Wände des mechanischen Entstaubers um mehr als 5 Celsiusgrade über dem Taupunkt der Säure im aus dem Abgas und der eingespritzten Schadstoffsuspension gebildeten Gemisch gehalten werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 50 Vol.-% der Kreislauf­ waschflüssigkeit, welche die erste dem Trockenreiniger nachgeschaltete Gaswaschstufe durchströmt, durch einen Absetzbehälter des Schlammabtrenners geleitet wird, und die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetzbehälter des Schlammabtrenners je nach Größe des letzteren zwischen 1 und 8 Minuten gehalten wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 70 bis 100 Vol.-% der Kreislaufflüssigkeit durch den Absetzbehälter des Schlammabtrenners geleitet werden, und die Verweilzeit der Flüssigkeit im Absetz­ behälter des Schlammabtrenners je nach Größe des letzteren zwischen 3 und 5 Minuten gehalten wird.

27. Vorrichtung zur Schlammabtrennung aus einem Absetzbehälter mit Einlaß für mit Schlamm beladene Flüssigkeit in dessen oberen Bereich, einem Auslaß für mit Sediment­ schlamm angereicherte Flüssigkeit in dessen Bodenbereich und einem seitlichen Auslaß für von Schlamm freie Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er eine konisch zur Mitte nach oben zugespitzt verlaufende obere Trennwand (44) mit mittiger Öffnung (244), durch welche ein den Einlaß bildendes Rohr (42) ins Innere des Absetz­ behälters (41) führt, und ein über dem unteren Ende vom Rohr (42) seitlich aus dem mittleren Bereich des Absetz­ behälters (41) herausführendes Abflußrohr (49) als Auslaß für vom Schlamm freie Flüssigkeit aufweist.

28. Vorrichtung zur Schlammabtrennung nach Anspruch 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich am unteren offenen Ende des Rohres (42) diesem gegenüberstehend eine Prallplatte (45) befindet.

29. Vorrichtung zur Schlammabtrennung nach Anspruch 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das untere Ende des Rohres (42) als ein sich nach unten erweiternder konischer Trichter (142) ausgebildet ist, welcher die Prallplatte (45) umgibt.

30. Vorrichtung zur Schlammabtrennung nach Anspruch 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels zwischen zwei Niveaus im Absetzbehälter (41) ein Zweipunkt­ niveauregler (75) vorgesehen ist, wobei das untere Niveau (N ₁) kurz über der Einmündung des Abflußrohrs (49) und das obere Niveau (N ₂) kurz unter oder an der mittigen Öffnung (244) der konisch zugespitzten Trennwand (44) liegt.

31. Vorrichtung zur Schlammabtrennung nach Anspruch 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich über der konisch zugespitzten Trenn­ wand (44) ein Sammelbecken (144) mit einem Ableitungsrohr (43) für Schwimmschlamm befindet, der beim Anheben des Flüssigkeitsspiegels auf das obere Niveau (N ₂) über die mittige Öffnung (244) der Trennwand (44) läuft und an deren Außenseite und durch das Ableitungsrohr (43) abfließt.

32. Vorrichtung zur Schlammabtrennung nach Anspruch 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ableitungsrohr (43) für Schwimmschlamm in den Auslaß (13) für mit Sedimentschlamm angereicherte Flüssigkeit einmündet.