DE4219753A1 - Verfahren zur Wiederaufwärmung der Reingase in Nachschaltung zur Naßentschwefelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufwärmung der Reingase in Nachschaltung zur Naßentschwefelung der Rohgase unter Wärmeübertragung von den der Naßentschwefelung Zuge­ führten Rohgasen auf die aus dieser austretenden Reingase un­ ter Relativbewegung wärmeübertragender Speichermassen zu den Gasanschlußkanälen.

Es sind zahlreiche Verfahren für die Übertragung der Wärme, von den der Naßentschwefelung am sogenannten kalten Ende der Kesselanlage zugeführten Rohgasen auf die aus dieser austre­ tenden Reingasen bekannt. Diese Wiedererwärmung der Reingase verfolgt das Ziel, den Reingasen den erforderlichen Auftrieb für Durchgang und Austritt aus dem Abgaskamin der Anlage zu vermitteln.

Nach einem dieser Vorschläge wird ein Reingasstrom hinter einem Gasmischer in Nachschaltung zur Naßentschwefelung der Rohgase abgezweigt sowie zurückgeführt und im Gegenstrom zu den der Naßentschwefelung zugeführten Rohgasen durch einen umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager hindurchgelei­ tet. (DE-PS 29 00 275). Der rückgeführte Reingasteilstrom wird im umlaufenden Gaswärmeübertrager weiter erwärmt und zugleich die der Naßentschwefelung zugeführten Rohgase abge­ kühlt. In dem der Naßentschwefelung nachgeschalteten Gasmi­ scher wird der rückgeführte und im umlaufenden Gaswärmeüber­ trager weiter erwärmte Teilstrom der Reingase in den Haupt­ strom zu dessen Erwärmung wieder eingeleitet. Der umlaufende, regenerative Gaswärmeübertrager bedarf hierzu nicht eines be­ sonderen Korrosionsschutzes, vielmehr ist dieser allein für den im Aufbau einfachen Gasmischer vorzusehen. Durch diese Lösung werden für Kühlung der Rohgase und Wiedererwärmung der Reingase wartungsarme Anlagenkomponenten zur Verfügung ge­ stellt.

Nach einem anderen Vorschlag wird dem in den Hauptströmen, den Roh- bzw. dem Reingasstrom vor- bzw. hinter der Naßent­ schwefelung angeordneten umlaufenden, regenerativen Gaswär­ meübertrager ein Kreislauf eines Teilstroms von Reingasen derart zugeordnet, daß dieser Teilstrom vor Eintritt in den Rohgas-Reingaswärmeübertrager abgezweigt, in einem weiteren Kanal des Gaswärmeübertragers erwärmt und in den Hauptstrom der Reingase vor der Entnahmestelle des Teilstroms wieder eingeleitet wird (DE-OS 33 41 021). Bei diesem Verfahren wird der gegenüber dem Rohgasstrom im Druck erhöhte Reingasteil­ strom als Sperrgasstrom zwischen den Roh- und Reingashaupt­ strömen eingeschaltet und der Übertritt von Rohgasen in die Reingase wirksam unterbunden.

Schließlich ist eine Lösung mit einem umlaufenden, regenera­ tiven Gaswärmeübertrager zur Rohgaskühlung und Wiederaufwär­ mung der Reingase in Zuordnung zur Naßentschwefelung bekannt, bei der auf die Reingase in Vorschaltung zur Druckerhöhung durch einen flüssigen Wärmeträger Wärme zur Vortrocknung übertragen wird (DE-PS 40 08 617). Als Wärmeübertragungsflä­ chen sind insbesondere Kunststoffrohre vorgesehen, um aus den Resttropfen der Gase auf diesen abgeschiedene Feststoffe durch Temperaturänderungen und/oder Schwingungen der wärme­ übertragenden Oberflächen, die den Gasstrom umlenken und ver­ wirbeln, wieder zu entfernen. Der flüssige Wärmeträger wird im Kreislauf geführt, um den Abgasen der Feuerungsanlage zu­ nächst Abwärme zu entziehen und nachfolgend in Vorschaltung zur Druckerhöhung den Reingasen wieder zuzuführen. Als Ab­ wärmequelle bieten sich einerseits Reingase in Nachschaltung zur Entschwefelung und Wiederaufheizung, vor allem in Nach­ schaltung zur Entschwefelung und zur Entstickung vor ihrem Eintritt in den Abgaskamin oder aber Rohgase vor Eintritt in die Naßentschwefelung oder noch vor der ihr vorgeschalteten wärmeaufnehmenden Seite eines umlaufenden Regenerativwärme­ übertragers an.

Die Erfindung stellt sich demgegenüber die Aufgabe, einen Übertrag von Rohgasbestandteilen, insbesondere Fluorwasser­ stoff, über eine rohgasseitige Kondensation und eine reingas­ seitige Wiederverdampfung des Kondensats auf dem wärmeüber­ tragenden Oberflächen eines umlaufenden, regenerativen Gas­ wärmeüberträgers mit der Belastung desselben sowie diesem nachgeschalteter Anlagenteile weitgehend zu unterbinden, Be­ triebsbeeinträchtigungen auszuschließen sowie Emissionen in die Umgebung zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die die Naßentschwefelung verlas­ senden Reingase zunächst unter Nachkühlung der dieser zuge­ führten Rohgase rekuperativ vorgetrocknet sowie vorgewärmt und unter Vorkühlung der Rohgase die Reingase regenerativ nacherwärmt werden, wobei ferner die Reingase soweit vorge­ wärmt werden, daß aufgrund ihrer Eintrittstemperatur in die Nacherwärmung eine Temperatur in den dieser zugeordneten Wär­ meübertragungsflächen von 75°C nicht unterschritten wird. Durch dieses Verfahren wird eine Entkoppelung der Wärmeüber­ tragung derart vorgenommen, daß einerseits auf niedrigerem Temperaturniveau von den der Naßentschwefelung zugeführten Rohgasen auf die aus dieser unmittelbar austretenden Reinga­ sen unter Trennung beider Gasströme Wärme zur Vorwärmung und Vortrocknung übertragen und andererseits auf hohem Tempera­ turniveau, sowie außerhalb des größten Verschmutzungs- und Korrosionspotentials eine Wärmeübertragung mit hoher Wärme­ übertragungsleistung durchgeführt wird.

Durch Erhöhen des Drucks der Reingase in Nachschaltung zur Vortrocknung und Vorwärmung wird vorteilhaft neben der Redu­ zierung des Kraftbedarfs des Gebläses und damit dessen Be­ triebskosten eine Rohgasleckage in den Reingasstrom während der nachfolgenden Relativbewegung der Wärme übertragenden Speichermassen zur Nacherwärmung der Reingase unterbunden und zugleich die adiabatische Gebläsewärme auf die Reingase über­ tragen.

Vorteilhaft werden in Weiterentwicklung dieses Grundgedankens die die Naßentschwefelung verlassenden Reingase mechanisch nachentfeuchtet. Diese Nachentfeuchtung kann des weiteren vor­ teilhaft innerhalb der Wärmeübertragungsflächen zur Vorwär­ mung und Vortrocknung der Reingase durch Anordnung und/oder Ausgestaltung dieser Wärmeübertragungsflächen bewirkt werden. Hierdurch werden die besonders unerwünschten größeren Tröpf­ chen durch ihr Schwerkraftverhalten während der Vorwärmung zurückgehalten und verdunstet.

Hierzu des weiteren vorteilhaft ist der Kondensatniederschlag aus der Nachkühlung der Rohgase in die Naßentschwefelung ab­ zuleiten und über diese zu entsorgen. Die Rohgase treten in die Nachkühlung auf herabgesetztem Temperaturniveau ein, wo­ durch eine Schwefelsäure-Aerosolbildung gleichermaßen herab­ gesetzt wird.

Die Einrichtung zur Wiederaufwärmung der Reingase in Nach­ schaltung zur Naßentschwefelung der Rohgase schaltet in Rich­ tung des Reingasstroms in Reihe einen rekuperativen Reingas- Rohgaswärmeübertrager auf niedrigerem Temperaturniveau und einen umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager mit rela­ tiv zu den Anschlußkanälen der Rein- und der Rohgase bewegten Wärmeübertragungsflächen auf höherem Temperaturniveau hinter­ einander.

Hierzu vorteilhaft werden für die Kondensatausscheidung und -ableitung aus den Rohgasen die Wärmeübertragungsflächen des rekuperativen Wärmeübertragers vertikal ausgerichtet und des weiteren vorteilhaft als vertikale Rohrreihen ausgestaltet. Für die Wärmeübertragungsflächen des rekuperativen Reingas- Rohgaswärmeübertragers werden aufgrund des niedrigeren Tempe­ raturniveaus der wärmeübertragenden Gase Kunststoffe, insbe­ sondere Fluorkunststoffe, beispielsweise Perfluoralkoxy-Copolymer oder vernetztes Polyvinylidenfluorid, mit ihren gegen­ über Niederschlägen abweisenden sowie gegen Säureangriff re­ sistenten Oberflächen des weiteren vorteilhaft eingesetzt. Durch eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, eine be­ triebliche oder außerbetriebliche Abreinigung der dann ge­ ringer haftenden Niederschläge sind diese Kunststoffoberflä­ chen mit flüssigen Reinigungsmitteln, insbesondere Wasser, leicht zu reinigen.

Für Betrieb und Reinigung besonders vorteilhaft ist der Ein­ satz von Wärmeübertragungsflächen des umlaufenden, regene-ra­ tiven Gaswärmeübertragers zur Nacherwärmung der Reingase und Vorkühlung der Rohgase, die innerhalb eines umlaufenden Trä­ gers angeordnet sind. Für eine lange Reisezeit dieses umlau­ fenden Gaswärmeübertragers sind schließlich metallische, emaillierte Wärmeübertragungsflächen vorteilhaft, die auf­ grund des Ausschlusses einer Fluorwasserstoffkondensation einzusetzen sind.

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken ist in der Zeichnung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens schematisch dargestellt.

Die Rohgase z. B. einer Kesselanlage werden nach ihrer Kühlung unter Vorwärmung von Verbrennungsluft, in der Regel in einem nicht dargestellten, umlaufenden, regenerativen Wärmeübertra­ ger und einer eventuell nachfolgenden, gleichfalls nicht dar­ gestellten Entstaubung in einem Abgasfilter zunächst durch einen umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager 1 geführt und vorgekühlt. Die vorgekühlten Rohgase gelangen nachfolgend über die Rohgasleitung 3 in einen Wärmeübertrager 5. Dieser Wärmeübertrager, ein Rekuperator, weist senkrecht angeordnete Rohrreihen 5a auf, durch die die Rohgase hindurchgeführt und weiter abgekühlt werden. Der Rohgasstrom gelangt über die Leitung 7 in die Naßentschwefelung 9, in die zugleich das auf den Wärmeübertragungsflächen durch Nachkühlung der Rohgase ausgeschiedene Kondensat abgeleitet und entsorgt wird. In der Naßentschwefelung werden die Rohgase durch einen Schleier des mit Chemikalien zur Ausscheidung vor allem schwefeliger Roh­ gasbestandteile versehenen Wassers vertikal nach oben ge­ führt. Aus der Naßentschwefelung gelangen die Reingase über die Leitung 11 zu dem Wärmeübertrager 5. Im Kreuzstrom zu den durch die Rohre geführten Rohgasen werden die Reingase in diesem Wärmeübertrager 5 um dessen Rohre herumgeführt und zugleich erwärmt sowie Resttropfen und Reingaskondensat an den wärmeübertragenden Rohren verdunstet. Über die Anschluß­ leitung 13 werden die vorgetrockneten Reingase vorteilhaft nachfolgend im Reingasgebläse 15 auf ein Druckniveau angeho­ ben, das den Durchgang durch die angeschlossenen Anlagenteile und den Abgaskamin der Anlage gewährleistet. Mit diesem Druck werden die Reingase über die Leitung 17 in den umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager 1 geleitet, um auf ein Tem­ peraturniveau erwärmt zu werden, das den Auftrieb durch den nicht dargestellten Abgaskamin der Anlage im Anschluß an die Leitung 19 gewährleistet.

Beispiel

Die Rohgase treten innerhalb der Abgasstrecke in Nachschal­ tung zum Abgasfilter mit einer Temperatur ca. 125°C in den umlaufenden regenerativen Gaswärmerübertrager 1 ein, dessen wärmeaufnehmende Seite der Naßentschwefelung 9 zur Vorkühlung der Rohgase vorgeschaltet und dessen wärmeabgebende Seite dieser Naßentschwefelung reingasseitig zu deren Nacherwärmung nachgeschaltet ist. Die wärmeaufnehmende Seite des umlaufen­ den regenerativen Gaswärmeübertragers verlassen die Rohgase mit einer Temperatur von ca. 105°C mit der sie in den Gas­ wärmeübertrager 5 eintreten. In diesem Gaswärmeübertrager werden die Rohgase weiter bis auf 90°C nachgekühlt und nach­ folgend mit dieser Temperatur in die Naßentschwefelung einge­ leitet.

Durch die Naßentschwefelung wird die Temperatur der Gase wei­ ter auf ca. 45°C abgesenkt. Die aus der Naßentschwefelung austretenden Reingase enthalten Resttropfen mit einem Fest­ stoffanteil zwischen 10-20%. Die aus der Naßentschwefelung austretenden Reingase werden im Gaswärmeübertrager 5 von ca. 45°C auf ca. 60°C vorgewärmt und gleichzeitig Resttropfen an den wärmeübertragenden Rohren verdunstet. Durch die Drucker­ höhung innerhalb des Gebläses 15 erfolgt eine weitere Erwär­ mung der Reingase auf ca. 65°C. Mit dieser Temperatur treten die Reingase schließlich in den umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager ein und werden in diesem weiter auf ca. 85°C für den Auftrieb im Abgaskamin erwärmt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Wiederaufwärmung der Reingase in Nach­ schaltung zur Naßentschwefelung der Rohgase unter Wärme­ übertragung von den der Naßentschwefelung zugeführten Rohgasen auf die aus dieser austretenden Reingase unter Relativbewegung wärmeübertragender Speichermassen zu den Gasanschlußkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Naßentschwefelung verlassenden Reingase zunächst unter Nachkühlung der dieser zugeführten Rohgase rekuperativ vorgetrocknet sowie vorgewärmt und unter Vor­ kühlung der Rohgase die Reingase regenerativ nacherwärmt werden, wobei ferner die Reingase soweit vorgewärmt wer­ den, daß aufgrund ihrer Eintrittstemperatur in die Nach­ erwärmung eine Temperatur in den dieser zugeordneten Wär­ meübertragungsflächen von 75°C nicht unterschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Nachschaltung zur Vortrocknung und Vorwärmung der Druck der Reingase auf ein höheres Druckniveau angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Naßentschwefelung verlassenden Reingase mecha­ nisch nachentfeuchtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachentfeuchtung der die Naßentschwefelung verlassen­ den Reingase innerhalb der Wärmeübertragungsflächen zur Vorwärmung und Vortrocknung der Reingase durch Anordnung und/oder Ausgestaltung dieser Wärmeübertragungsflächen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgaskondensat aus der Nachkühlung der Rohgase ausgeschieden und in die Naßentschwefelung abgeleitet wird.

6. Einrichtung zur Wiederaufwärmung der Reingase in Nach­ schaltung zur Naßentschwefelung der Rohgase, gekennzeich­ net durch Anordnung in Richtung des Reingasstroms in Reihe eines rekuperativen Reingas-Rohgas-Wärmeübertragers (5), und eines umlaufenden, regenerativen Gaswärmeüber­ tragers (1) mit relativ zu den Anschlußkanälen der Rein- und der Rohgase bewegten, wärmeübertragenden Speicher­ massen (1)a.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen rekuperativen Gaswärmeübertrager (5) mit vertikal ausge­ richteten, von den Rohgasen im Abwärtsstrom beaufschlag­ ten Wärmeübertragungsflächen (5a).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen rekuperativen Gaswärmeübertrager (5) mit rohrförmig ausgestalten Wärmeübertragungsflächen (5a).

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Wärmeübertragungsflächen (5a) aus Kunststoffen, insbeson­ dere Fluorkunststoffen.

10. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur kontinuierlichen oder diskontinuierli­ chen Reinigung der Wärmeübertragungsflächen des rekupe­ rativen Gaswärmeübertragers mittels flüssiger Reini­ gungsmittel, insbesondere Wasser.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen umlaufenden, regenerativen Gaswärmeübertrager (1) mit in einem umlaufenden Träger angeordneten Wärmeübertragungs­ flächen.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch metal­ lische, emaillierter Wärmeübertragungsflächen.