DE3031951A1

DE3031951A1 - Anlage zur entfernung gasfoermiger und fester schadstoffe sowie nebel aus einem abgas

Info

Publication number: DE3031951A1
Application number: DE19803031951
Authority: DE
Inventors: Jürg Nuglar Schneider; Christian Kaiseraugst Stürchler
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1979-08-29
Filing date: 1980-08-25
Publication date: 1981-03-26
Also published as: CH639290A5

Description

Anlage zur Entfernung gasförmiger und fester Schadstoffe
sowie Nebel aus einem Abgas.
Anlage zur Entfernung gasförmiger und fester Schadstoffe sowie Nebel aus einem Abgas.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Entfernen gasförmiger sowie Nebederselbe und fester Schadstoffekaus einem bgas,insesondere einem Rauchgas, 3 die für einen Gasdurchsatz von mindestens 50000 Nm /h, ausgelegt ist und die mindestens eine Quentsche als erste Waschstufe und eine in Gasströmungsrichtung dieser nachgeschaltete zweite Waschstufe sowie ein Gebläse zur Beförderung des Abgases durch die Anlage zu einem Kamin aufweist.
Es sind bereits Anlagen mit den oben genannten Bauelementen bekannt, die sich aber nur für Gasdurchsätze unterhalb 60000Nm3/h eignen. Diese bekannten Anlagen enthalten Waschtürme, die einer Quentsche nachgeschaltet sein können, und in denen das in den Waschturm eintretende Gas in der Regel zunächst durch mindestens eine Füllkörperschicht geleitet wird. Bei Anlagen, die sich für einen Durchsatz grösserer Gasvolumen eignen sollen, ist die Konstruktion solcher in einem Waschturm horizontal angeordneten Füllkörperschichten technisch schwierig und unwirtschaftlich. Auch bei senkrechter Anordnung würden Füllkörperschichten, durch die Gas bekanntlich mit verhältnismässig niedriger Geschwindigkeit geführt werden muss, viel zu voluminös werden.
Trotz der geforderten hohen Durchsatzrate soll die gesamte Anlage dabei möglichst kompakt gehalten werden. Hierzu ist die senkrechte Anordnung von mehreren horizontalen Waschstufen übereinander in einem Turm wenig geeignet, da die Gasführung angesichts des erforderlichen grossen Leitungsquerschnitts durch möglichst kurze Leitungen in der ganzen Anlage und bis hin zum Kamin erfolgen soll. Türme verlängern jedoch bekanntlich diese Leitungen.
Auch würde bei den bekannten Anlagen die hydraulische Förderhöhe für die Waschflüssigkeit unerwünscht gesteigert, was erhöhten Energieverbrauch (Pumpe) bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Verwirklichung einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, bei welcher die ganze Anlage kompakt gehalten ist, die Gasleitungen kurz sind, die hydraulische Förderhöhe so klein wie möglich gehalten wird, eine gute Zugänglichkeit zu den Apparateteilen der Anlage gestattet ist und die ganze Anlage trotz hoher Durchsätze von z.B. 200000 Nm3/h und mehr auch auf beschränktem Raum aufgebaut werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, trotz des stark erhöhten Durchsatzes doch eine zufriedenstellende Abscheidewirkung bei möglichst geringem Energieaufwand zu erzielen.
Die Aufgabe wird gelöst und die genannten Zelle erreicht bei einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, die gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, (a) dass die Quentsche als Venturiquentsche ausgebildet ist, (b) dass zwischen die erste und die zweite Waschstufe ein im wesentlichen senkrecht (lotrecht) angeordneter Tropfenabscheider zwischengeschaltet ist, und (c) dass die zweite Waschstufe eine der ersten zugewandte Anordnung einer Anzahl von füllkörperfreien Waschspaltelementen umfasst, wobei (d) das aus der Quentsche abwärts strömende Gas unter Umlenkung in eine im wesentlichen horizontale Strömungsrichtung durch den zwischengeschalteten Tropfenabscheider hindurch in die zweite Waschstufe eingeführt wird.
Die Waschspaltelemente können als X-abscheider ausgebildet sein, die in einer quer zur Gasströmung angeordneten Wandung untergebracht sind.
Bevorzugt sind die Waschspaltelemente jedoch als Ringjet-Einheiten ausgebildet, die in einer quer zur Gasströmung treppenartig angeordneten Wandung eingebaut sind.
Nach einer ersten Ausführungsform können die Ringjet-Einheiten mit ihren Eintrittsenden zum zwischengeschalteten Tropfenabscheider hin gelegen in von letzterem weg schräg abwärts geneigten, gegeneinander treppenartig versetzten Wandteilen eingebaut sein und vom Gas von unten nach oben durchströmt werden; dabei sind Leitungen vorgesehen, die jeweils an das Eintrittsende einer der Ringjet-Einheiten angeschlossen sind und über die jede Ringjet-Einheit einzeln mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird.
Bei dieser Anordnung wird ein besonders hoher Abscheidungsgrad erreicht und eine besonders gute Durchsprühung des in Gasströmungsrichtung hinter den Ringjet-Einheiten gelegenen Raumes erzielt. Andererseits kann der Einbau der Leitungen, die gewöhnlich als Schläuche ausgebildet sind, was die Betriebssicherheit anbetrifft, kritisch sein, denn bricht ein solcher Schlauch, so fällt die Beaufschlagung der betroffenen Ringjet-Einheit mit Waschflüssigkeit völlig weg und das Gas passiert durch diese Einheit entsprechend schlechter gereinigt in den nachfolgenden Raum. Auch muss der Zufluss von Waschflüssigkeit in die Ringjet-Einheiten im Verhältnis zur durchströmenden Gasmenge so geregelt sein, dass ein Pulsieren dieser Waschanlage unter Ausbildung einer Sprudelschicht über den Diffusorenenden der Ringjet-Einheiten vermieden wird, da dies die Lagerung der Ring-jets in ihrer Wandung zu stark beansprucht und auch den Ventilator schädigen kann.
Besonders bevorzugt ist daher auch bei etwas geringeren Abscheidungsgraden für Feststoffe eine Ausführungsform, bei welcher die Ringjet-Einheiten in vom Gas von oben nach unten durchströmter Stellung mit ihren Eintrittsenden in treppenförmig vom zwischengeschalteten Tropfenabscheider aus ansteigenden Wandabschnitten eingebaut sind, wobei für jeden Wandabschnitt eine Sprühanlage zum Besprühen jeweils eines ganzen Wandabschnittes einschliesslich der Eintrittsöffnungen der in ihm eingebauten Ringjet-Einheiten mit Waschflüssigkeit vorgesehen ist.
Die Eintrittsöffnung jeder Ringjet-Einheit kann dabei mit einer vorzugsweise zackenartig ausgebildeten umlaufenden Ueberlaufkante zur gleichmässigen Verteilung des nicht direkt in die Eintrittsöffnung eingespritzten Anteils an Waschflüssigkeit über die Wandung des Konfusorteils der Ringjet-Einheit versehen sein, und am Eintritt in die Kehle der Ringjet-Einheit ist dann eine Ringrippe nach innen vorspringend vorgesehen, welche als Ablenkkante die an der Wandung des Konfusorteils herabfliessende Waschflüssigkeit in den Gasstrom hineinlenkt.
Als Abschluss der zweiten Waschstufe ist vorzugsweise in Gasströmungsrichtung hinter den Waschspaltelementen ein Endtropfenabscheider vorgesehen. Auch kann zwischen dem Endtropfenabscheider und den ihm vorangehenden Wandspaltelementen eine Füllkörperschicht als Grobtropfenabscheider eingebaut sein.
Der Endtropfenabscheider mit oder ohne ihm vorgeschalteter Füllkörperschicht ist vorzugsweise so dicht auf die die Waschspaltelemente tragende Wandung folgend an diese herangebaut, dass zwischen ihm und der Wandung eine stark von Waschflüssigkeit durchsprühte Zone entsteht, wobei auch die der Wandung zugekehrte Oberfläche des Endtropfenabscheiders oder der Füllkörperschicht mitbesprüht wird. Die aus den Diffusorenden der Waschspaltelemente austretende Waschflüssigkeit kann unter diesen gesammelt und im Kreislauf den Eintrittsenden derselben wieder zugeführt werden. Hierbei ist vorzugsweise eine Einrichtung zur Einstellung des pH-Wertes der Waschflüssigkeit an den Kreislauf angeschlossen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung im Aufriss, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung im Aufriss, Fig. 3 dieselbe Ausführungsform im Schnitt, und nach der Ebene III - III der Fig. 2.
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung zeigt.
Fig. 5 zeigt schliesslich einen Axialschnitt durch eine Ringjet-Einheit, wie sie in der Anlage nach Figuren 2 und 3 eingebaut ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung umfasst eine Quentsche 1 als erste Waschstufe, die auf einer Quentschenunterkammer 2 aufsitzt. An die letzten schliesst sich seitlich eine Kammer 3 an, in der eine zweite Waschstufe untergebracht ist, die eine quer zur Gasströmungsrichtung angeordnete Wandung 4 enthält, in der Ringjet-Einheiten (Ringspaltwäscher).5 eingebaut sind.
Zwischen Wandung 4 und Unterkammer 2 ist ein Tropfenabscheider 6 lotrecht angeordnet.
In Gasströmungsrichtung hinter der Wandung 4 ist eine lotrecht eingebaute Füllkörperschicht 7 und hinter dieser ein Endtropfenabscheider 8 vorgesehen. Zwischen Wandung 4 und der dieser zugewandten Seite der Füllkörperschicht 7 ist ein intensiv besprühter Waschraum 9 gebildet, wobei die beiden Tropfenabscheider 6 und 8 und Querwandung 4 vorzugsweise in einem gemeinsamen Anlagengehäuse 10 eingebaut sind.
Am Boden der Unterkammer 2 und der Kammer 3 sammelt sich Waschflüssigkeit aus der Quentsche 1 und vom Tropfenabscheider 6 in einem ersten Sumpf 11, aus welchem ein Teil der Waschflüssigkeit im Kreislauf über eine Leitung 12 mit Pumpe 13 durch Düsen 14 in die Quentsche wieder eingedüst wird. Wasserverluste können über eine Zuleitung 15 durch Frischwasser (Brauchwasser) ersetzt werden Ueberschüssige Flüssigkeit kann durch einen Ueberlauf 16, Sediment durch einen Auslass 17 mit Ventil (nicht gezeigt) aus dem Sumpf 11 entfernt werden.
Das in die Quentsche 1 von oben einströmende, vorzugsweise schon vorher in einem Verdampfungskühler und einem Zyklon vorgereinigte Abgas verlässt die Quentsche 1 mit eingedüster Waschflüssigkeit beladen nach unten und wird in der Unterkammer 2 in eine horizontale Strömungsrichtung durch den Tropfenabscheider 6 hindurch umgelenkt.
In dieser Unterkammer und im Tropfenabscheider wird Waschflüssigkeit im Sumpf 11 gesammelt, die vor allem im Abgas enthaltene Halogenwasserstoffe wie HC1 und H2F2 aufgenommen hat.
Die Ringjet-Einheiten 5 sind in drei Wandteilen 20, 21 und 22 der Querwandung 4 mit ihren Eintrittsenden 5a eingebaut. Diese Wandteile sind zueinander treppenartig angeordnet, wobei die oberste Stufe 20 dem Tropfenabscheider 6 näher, die unterste Stufe 22 von ihm am entferntesten liegt, und jedes der drei Wandteile ist vom Tropfenabscheider 6 weg etwas schräg abwärts geneigt, so dass sich auf der Oberseite der Wandteile 20, 21 und 22 ansammelnde Waschflüssigkeit gut abfliesst und sich in einem Sumpf 19 am Boden des Waschraumes 9 sammelt, aus welchem ein Teil derselben im Kreislauf über eine Mutterleitung 23 und von dieser ausgehende Verteilerschläuche 24 in die Diffusionsenden 5b der Ringjet-Einheiten 5 zurückgeführt wird.
Durch die Schrägstellung der Wandteile 20, 21 und 22 wird auch der sog. Springbogeneffekt vermieden, der bei Sen#re'#.it--te llung der Achsen der Einheiten 5 auftreten würde und den Abscheic.inç -å dieser Waschstufe verschlechtert.
Die im Kreislauf geführten Waschflüssigkeiten weisen in der Leitung 12 einen pH im sauren Bereich, vorzugsweise unter 4, z.B. von 1 bis 3,5 auf, während der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der Leitung 23 weniger sauer gestellt wird, z.B. auf 4 bis 6,5. Die Einstellung des pH-Wertes in diesem Kreislauf kann z.B. durch Zugabe von Natronlauge über Zuleitung 25 mit Dosierpumpe 26 erfolgen, deren Motor M durch ein Quality Indicator Control Messgerät (QIC) für pH gesteuert werden kann. Die Pumpe 27 bewirkt die Umwälzung der Waschflüssigkeit aus dem Sumpf 19 durch Leitung 23; überschüssige Flüssigkeit wird mittels des Ueberlaufs 28, Sediment über Auslassleitung 29 (mit Ventil) aus dem Sumpf 19 abgeführt.
Das Gebläse 30 ist in dieser Anlage hinter dem Ausgangsende 10a des Gehäuses 10 und vor dem Kamin 31 vorgesehen und saugt das Abgas von der Quentsche 1 her durch die Anlage mit einem leichten Unterdruck.
Es könnte aber auch vor der Quentsche 1 angebracht sein und das Abgas durch die Anlage mit leichtem Ueberdruck, z.B. 0,1 bis 0,3 Bar, hindurchdrücken.
Die Füllkörperschicht 7 wird vorgesehen, um als Flüssigkeitsbremse zu wirken und zu verhindern, dass zu grosse Mengen Wasser mit dem Abgas auf den Endtropfenabscheider 8 geschleudert werden. Diese werden vielmehr schon vorher in den Sumpf 19 gelenkt.
In der in Figuren 2 und 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage tragen gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 durch die Anordnung der Waschspaltelemente 5 in der zweiten Waschstufe. Diese umfasst hier horizontal angeordnete Wandteile 33, 34 und 35, in die die Ringjet-Einheiten 5 mit ihren Eintrittsöffnungen 5a nach oben und ihren Austrittsöffnungen 5b nach unten gerichtet eingebaut sind.
Ueber Zweigleitungen 23a, 23b und 23c wird Waschflüssigkeit aus Kreislaufleitung 23 durch die Düsen 36 auf die Eintrittsöffnungen 5a der Ringjet-Einheiten 5 und die sie umgebenden Oberseiten der Wandteile 33, 34 und 35 aufgesprüht. Während bei den Einheiten 5 der Ausführungsform nach Fig. 1 die gesamte Flüssigkeitsmenge von der Diffuin der Anlage nach Fig. 2 sorseite 5b in die Einheit 5 eingeführt wird, gelangtVnur etwa ein Drittel der aufgesprühten Waschflüssigkeit durch direktes Einsprühen in die Eintrittsöffnung 5a in die Einheit. Zwei Drittel der auf die Oberseite, z.B. 33a des Wandteils 33 aufgesprühten Flüssigkeitsmenge fliessen hingegen durch die Einschnitte 51 (Fig. 5) im oberen Umfangsrand 50 der Einheit in das Innere der letzteren, und zwar zunächst entlang der Innenwandung 52 des Konfusorbereichs 53, um dann mittels einer Ringrippe 54, die am Eingang zur Kehle 55 der Einheit angebracht ist, in den Gasstrom hineingelenkt und in ihm vorzugsweise unter Nebelbildung im Diffusorbereich 56 fein verteilt zu werden.
Die Pfeile deuten die Gasströmungsrichtung an.
In einer solchen Anlage können z.B. 120 bis 150 Ringjet-Einheiten verwendet werden.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist statt der Ringjet-Einheiten ein sogenannter X-Abscheider 40 mit X-förmigen Schlitzen eingebaut. Solche X-Abscheider sind verhältnismässig empfindlich, insbesondere gegen Metalloxide als feste Schadstoffe im Abgas und sollten daher nur bei Abgasen verwendet werden, die von dieser Art von Schadstoffen frei sind. Der X-Abscheider 40 wird mittels Düsen 41 über die Kreislaufleitung 23 mit Waschflüssigkeit besprüht.
Ist schliesslich das Abgas von Schwefeldioxid frei, so kann unter Umständen auch auf den zwischengeschalteten Tropfenfänger 6 verzichtet werden.
Ringjet-Einheiten sind in für die Verwendung in Anlagen nach Fig. 1 bevorzugter Ausführungsform in der DEOS 28 51 176 beschrieben.
Die Gasreinigungsanlage mit Verdampfungskühler und Zyklon zur Vorreinigung ist aus der DE-OS 28 49 607 bekannt.
X-Abscheider sind in verschiedenen Ausführungsformen im Referat der Tagung Lufthygiene 1976 des Vereins zur Förderung der Wasser- und Lufthygiene vom 2. und 3. Dezember 1976 in Brugg-Windisch, Schweiz an Hand der Figuren 2 und 3 eines Sonderdrucks aus dem Berichtsband "Technik der Abgasreinigung" beschrieben, Füllkörper in der bevorzugten Igel-Ausführung ebendort an Hand von Fig. 7.
Wenn die Gaseingangsleitung in die Quentsche mit einem Durchmesser von 2,5 m, die Breite des Konfusorteils der Quentsche am oberen Ende mit 3,5 m und die Querschnittfläche des Innenraumes des Gehäuses 10 im Mittelteil mit 25 m (5 x 5 m) ausgelegt wird, so kann der Ventilator nur dann mit tragbarem Energieverbrauch arbeiten, wenn hydraulische Förderhöhen so niedrig wie möglich gehalten werden. Dies ist bei der erfindungsgemässen Anlage der Fall.
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Claims

Patentansprüche 1. Anlage zur Entfernung gasförmiger und fester Schadstoffe sowie Nebel derselben aus einem Abgas, insbesondere einem Rauchgas, die für einen Gas-3 durchsatz von mindestens 50000 Nm /h ausgelegt ist, und die mindestens eine Quentsche als erste Waschstufe und eine in Gasströmungsrichtung dieser nachgeschaltete zweite Waschstufe sowie ein Gebläse zur Beförderung des Abgases durch die Anlage zu einem Kamin aufweist, dadurch gekennzeichnet, (a) dass die Quentsche als Venturiquentsche ausgebildet ist, (b) dass zwischen die erste und die zweite Waschstufe ein im wesentlichen senkrecht (lotrecht) angeordneter Tropfenabscheider zwischengeschaltet ist, und (c) dass die zweite Waschstufe eine der ersten zugewandte Anordnung einer Anzahl von füllkörperfreien Waschspaltelementen umfasst, wobei (d) das aus der Quentsche abwärts strömende Gas unter Umlenkung in eine im wesentlichen horizontale Strömungsrichtung durch den zwischengeschalteten Tropfenabscheider hindurch in die zweite Waschstufe eingeführt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschspaltelemente als X-abscheider ausgebildet und in einer quer zur Gasströmung angeordneten Wandung untergebracht sind.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Waschspaltelemente als Ringjet-Einheiten ausgebildet sind, die in einer quer zur Gasströmung treppenartig angeordneten Wandung eingebaut sind.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringjet-Einheiten mit ihren Eintrittsenden zum zwischengeschalteten Tropfenabscheider hin gelegen in von letzterem weg schräg abwärts geneigten, gegeneinander treppenartig versetzten Wandteilen eingebaut sind und vom Gas von unten nach oben durchströmt werden, und dass Leitungen vorgesehen sind, die jeweils an das Eintrittsende einer der Ringjet-Einheiten angeschlossen sind und über die jede Ringjet-Einheit einzeln mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird.
5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringjet-Einheiten in vom Gas von oben nach unten durchströmter Stellung mit ihren Eintrittsenden in treppenförmig vom zwischengeschalteten Tropfenabscheider aus ansteigenden Wandabschnitten eingebaut sind, und dass für jeden Wandabschnitt eine Sprühanlage zum Besprühen des ganzen Wandabschnittes einschliesslich der Eintrittsöffnungen der in ihm eingebauten Ringjet-Einheiten mit Waschflüssigkeit vorgesehen ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung jeder. Ringjet-Einheit mit einer vorzugsweise zackenartig ausgebildeten umlaufenden Ueberlaufkante zur gleichmässigen Verteilung des nicht direkt in die Eintrittsöffnung eingespritzten Anteils an Waschflüssigkeit über die Wandung des Konfusorteils der Ringjet-Einheit versehen ist und dass am Eintritt in die Kehle der Ringjet-Einheit eine Ringrippe nach innen vorspringend vorgesehen ist, welche als Ablenkkante die an der Wandung des Konfusorteils herabfliessende Waschflüssigkeit in den Gasstrom hineinlenkt.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschluss der zweiten Waschstufe in Gasströmungsrichtung hinter den Waschspaltelementen ein Endtropfenabscheider vorgesehen ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Endtropfenabscheider und den ihm vorangehenden Waschspaltelementen eine Füllkörperschicht als Grobtropfenabscheider eingebaut ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Endtropfenabscheider mit oder ohne ihm vorgeschalteter Füllkörperschicht so dicht auf die die Waschspaltelemente tragende Wandung folgend an letztere herangebaut ist, dass zwischen ihm und der Wandung eine stark von Waschflüssigkeit durchsprühte Zone entsteht, wobei auch die der Wandung zugekehrte Oberfläche des Endtropfenabscheiders oder der Füllkörperschicht mitbesprüht wird.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Diffusorenden der Waschspaltelemente austretende Waschflüssigkeit unter diesen gesammelt und im Kreislauf den Eintrittsenden derselben wieder zugeführt wird und dass eine Einrichtung zur Einstellung des pH-Wertes der Waschflüssigkeit an den Kreislauf angeschlossen ist.